稳态加载汽油车排放测试系统设计(编辑修改稿)

稳态加载汽油车排放测试系统设计(编辑修改稿)内容摘要：

联合国 1992 年 6 月在巴西里约热内卢召开了有世界各国代表团参加的环境与发展大会，通过并发表 了名为《 21 世纪议程》的大会宣言，要求各国政府制定出各自国家相应的《 21 世纪议程》，以便有效地扭转全球环境日益恶化的趋势，使经济、社会与环境得以协调地持续发展 [9]。 随着我国加入 WTO，我国在各方面已融入了国际社会，控制汽车排放不仅可以改善国内环境，还可以改善全球环境。 所以，控制汽车排放对我 们国家发展的重要性不言而喻，而且高排放车辆燃烧一般都不完全，自然要消耗更多的能源，从这个层面上讲，制定更加严格的排放标准对保护环境、节约能源、提升国际形象、提高我国汽车制造业的国际竞争能力，都有着重要的现实意义 [10]。 有效控制汽车污染需作好 以下 两方面的工作 ： 第 一 、 是实施新车排放法规，从新车开始就控制好污染物的排放水平； 第 二 、 是对在用汽车执行严格的 I/M（ Inspection/Maintenance/检测 /维护）制度，确保在用汽车排放控制系统正常工作 ，使在用车保持良好的技术状况。 I/M 制 度的主要作用及发展过程 I/M 制度的主要作用 在用车检测与维修工作的顺利开展依赖于行之有效的制度。 美国最早以法律的形式建立了在用车检测与维修制度，叫做 I/M制度。 I/M制度或称 I/M计划，来源于英语 Inspection and Maintenance programme，其含义为检查 /维修制度，简称 I/M 制度。 该制度在美国、加拿大主要是针对在用车排放污染物控制的制度，通过立法以及科学的质量控制、质量保证体系和管理机制，对在用车定期进行强制排放检测，发现排放超标车和私自排放控制装置的车辆，责令其 限期进行修理，使在用车最大限度地发挥自身的排放净化能力。 I/M 制度的基本流程如图 11 所示。 南京林业大学本科毕业设计 稳态加载汽油车排放测试系统设计 第 页 共 39 页 11 图 11 I/M制度的基本流程 I/M 制度是通过对在用车进行定期 (年检 )和不定期 (路检 )的排放检测，确定排放污染严重的车辆并诊断其产生的故障原因，然后采取相应的维护或修理措施，监督检验车上原有污染控制装置工作是否正常，充分发挥汽车的自身排放净化能力，使车辆最大限度地保持原制造厂的技术指标。 实施 I/M 制度可以促进车辆的正常维护，使得在整个车辆使用寿命期中排放控制系统始终能够保持良 好的技术状态，因此， I/M 制度是目前国际上公认的在用车排放治理最有效、最快速、最经济、最合理的措施，主要表现在 : ，占汽车总数 10%～ 15%的高排放在用车排出的污染物占机动车污染物排放总量的 50%，而这些车辆中绝大多数是由于没有进行良好的维护造成的， I/M 制度正是着眼于治理这部分高排污车辆的排放。 因此它可以使在用车总排污量减少 50%以上，这是目前任何一种所谓的净化器所望尘莫及的。 ，结合二级维护工艺进行，无需进行大量匹配研究，因此是最快 速、最立竿见影的方法。 ，各种新型车不断出现，需根据生产厂家的要求，制定不同的 I/M 检测方法与维修工艺。 因此 I/M 制度治理汽车排放是不会过时的，它是非常有效和非常及时的措施。 ，根据不同车型制定不同的排放限值，制定不同的工况测试方法，对控制在用车排放和减少在用车总的排放量比目前怠速法和双怠速法优越得多，因此，特别对我国而言是一种非常有效的控制在用车排放的制度。 (除需投资测功机外 )和维护体制进行治理在用车排放，因 此投资少。 不像采用净化器那样，用户增加费用大，净化效果又不好。 (如尾气催化净化器等 )，必须进行大量研究和匹配工作，不同机型要有不同的匹配和产品，费用和投资都非常大，而 I/M 制度用不着这种投资和费用。 ，十分重要的一条就是全部 I/M检测站与 I/M 管理部门联网，定期向公众报告车主参与 I/M 制度的情况及 I/M 制度对清洁城市大气的贡献，使车主直接南京林业大学本科毕业设计 稳态加载汽油车排放测试系统设计 第 页 共 39 页 12 了解他们参与 I/M 制度后，自身及其后代所获得的好处，从而参与治理在用车排放的 I/M制度。 安装净化装置是达不到这种效果。 根据国外统计资料，实行 I/M 制度可使在用车排放污染降低 17%～ 25%。 北京市从 1999年试行了这个制度之后其效果十分显著。 1998 年在用车的排放路检合格率不到 40%, 1999年就上升到了 68%, 2020 年在用车的排放碳氢化物合格率就达到了 90%以上。 据《中国汽车维修市场》杂志 1999 年第 12 期介绍 :“上海对 1800 台桑塔纳化油器轿车、 300 辆解放牌货车、 200 辆东风牌卡车、 900 辆柴油车进行二级维护前后比对检测，经过二级维护之后，汽车的排放数值明显下降。 以桑塔纳为例，维护前 HC 的排放在 200ppm。 仅 有 14%，维护后增加到 %； 维护前的 CO 在 3%以下的仅有 %，维护后增加到 %。 哈尔滨铁路公安局机动车辆安全技术检测站，自 1993 年成立以来，共计受理各种机动车辆检测 /维护车辆近一万辆 (次 )，经过 16 个周期检测与维护，绝大部分车辆在没有经过任何“改造”，没有添加任何附件的情况下，尾气排放的状况越来越好。 I/M 制度的发展过程 美国是最早实施 I/M 制度的国家，各州中最早开始执行 I/M 制度的是加里福尼亚州 (简称加州 )。 加州的汽车维修局 (英文为 Bureau of Automotive Repair，缩写为 BAR)从 1974年开始执行怠速法排放检测制度，直到 1990 年为止，在用车排放检测都采用怠速法。 1990年，美国颁布了“清洁空气法案修正案”，定义了极其严重、严重及适度的空气质量地区标准，确定了更加严格的新车型式认证排放标准，并要求制造厂推行全面的保修制度，即将保修范围扩大到排放。 只要用户没有使用不当的情况发生，制造厂就要对排放不达标的汽车实行保修若干年。 因此，美国环保署 (EPA)规定了基本的和强化的检测规范，以及对强化检测设备的要求。 美国还第一次应用 （ MOBILE)电脑软件对排放控 制措施进行评估。 所以，美国从 1990 年开始在在用车中逐步引入工况法检测。 起初只是将美国环保署用于新车型式认证中排气排放物检测的 FTP 检测程序浓缩一下，称为 IM240 工况法，用于在用车排放检测。 IM240 所有的检测设备，除了底盘测功机比新车型式认证用的简单以外，排气分析仪器跟型式认证用的差不多，排气也要稀释，也用 CVS 系统收集排气并采样。 这种检测方法的结果跟 FTP 检测程序的结果之间存在很高的相关性。 但是， IM240 工况法设备费用太大，为一般分散型检测 /维修所难以承担。 于是，便提出采用简易的底盘测功机上额外添 加负荷的方法来模拟加速工况，称为加速模拟工况法，缩写为 ASM。 但是这种方法的误判率比较高，而且检测结果只能以浓度表述。 所以又在 ASM的基础上添加了一种叫做 VMAS 的传感器，检测结果以质量表述，叫做 IG240 工况法。 IG240南京林业大学本科毕业设计 稳态加载汽油车排放测试系统设计 第 页 共 39 页 13 跟 IM240 工况法具有很高的相关性，误判率明显降低。 美国的在用车排放检测发 展 完善，现在不仅仅局限于排气排放物的检测，而且已经扩展到了一些附加检测 :包括车载故障诊断 OBD II ,油箱盖检测燃油系蒸发控制装置检测等。 此外有些检测线还可以进行全面的安全检测。 I/M 制度主要内容及 实施 I/M 制度的基本要求 我国的在用车维护制度是根据汽车的安全性、动力性、经济性、可靠性和寿命来强制维护检测的，因此它的维护周期不一定与排放控制要求吻合，同时维护和检测的内容比 I/M制度广泛得多，但是其中很多内容与控制汽车排污的维护内容是一致的，例如 :点火系统维护、燃油系统维护、配气系统维护、 EGR 和 PCV 阀的检测等。 国外 I/M 制度涉及的内容有所不同，欧洲、日本的汽车检测 /维修体系包括汽车安全性和排放，实施方式与我国汽车年检相似。 美国、加拿大的 I/M 制度只是针对汽车排放的检测 /维修制度，是一套独 立的体系，制定了相应的法律、法规，例如美国的《清洁空气法》明确规定在用车实施 I/M 制度控制污染物排放。 此外，还有详细的 I/M 制度的技术法规和标准，明确了 I/M 制度的各项技术内容。 I/M 制度的实施由各州政府负责，环保局只是审查州执行计划，采用特定的模型评价各州的执行计划是否能取得预期的效果。 如美国加州法规条例中规定了加州汽车维修管理局负责实施在用车的排放检 测 /维修工作。 无论是针对排放的 I/M 制度，还是针对汽车行驶性能的 I/M 制度，基本上包含 2部分内容 :其一是管理支持，包括法律法规依据、质量控制和质量保证体系 以及宣传教育等 :其二是技术支持，包括检测方法标准、维修诊断规范、检测 /诊断 /维修设备供应、数据自动传输及人员的培训。 I/M 制度是一项十分严格而完善的制度，通常实施 I/M 制度应满足以下基本要求 ：。 立法是实施 I/M 制度的根本保障，通过立法能够 :明确在用车排放治理的主管部门 :建立在用车的 I/M 管理体制。 确定检测标准、方法和应采用的检测设备 :制定科学合理的在用车排放控制质量保证期。 规定检测站、维修站的认证条件 :规定在用车必须进行定期检测、强制维护、明确车主、检测站和维修站的责任、义务，以 及与机动车辆排放治理有关的处罚条款等等。 、维修和监督评价的管理体系。 I/M 网络。 对从事汽车排放治理的检测、维修及监督评价体系的人员必须经过严格的培训，并考核合格，取得资格证书后方可上岗。 南京林业大学本科毕业设计 稳态加载汽油车排放测试系统设计 第 页 共 39 页 14 、维修企业和其所使用的检测设备进行资格认定。 我国 I/M制度的发展现状 我国对在用车的尾气检测，汽油车过去通常用的检测方法为怠速法 ， (或双怠速法 )，都属于无负载检测法，测试价格便宜，试验方 法简单快捷。 怠速法突出的弊端是检测时车辆无载荷，检测结果的代表性与真实性差。 因此逐步趋向于向工况法方向发展。 北京市于 2020 年对机动车排放检测设备实施了核准测试， 2020 年率先实施了机动车工况法排放检测，对改善北京市大气质量起到了很好的作用。 上海市于 2020 年开始对排放检测设备进行性能测试和研究工作，取得了一定数据，做了很多准备工作，并于 2020 年在全市范围内进行排放检测设备的核准测试工作和实施机动车工况法排放检测。 广州、深圳、南京、济南、沈阳、呼和浩特等城市已建立了机动车排放检测中心站， 对排放检测设备进行性能测试和对当地机动车的排放状况进行摸底研究，取得了很多成绩。 其它大城市和旅游城市也都在进行工况法排放检测的准备工作。 在用车尾气污染物检测方法 对在用车尾气污染物检测方法 ，过去汽油车通常 采 用怠速法 (或双怠速法 )， 而现在趋向于采用简易工况法，其包括 瞬态加载法（ IM240， IM195） 、 简易 瞬态加载法（ VMAS） 、稳态加载加速模拟法（ ASM）。 一 、怠速检测法 怠速工况是汽车多种工况的一种，指车辆变速箱位于空档、离合器为接合位置、发动机油门松开、低速空转的状态。 在汽车启动后的稳定、暖机时 ，十字路口等红灯及交通堵车时，汽车为怠速工况。 双怠速测量方法要求发动机由怠速工况加速至 额定转速，维持 60s 后降至高怠速（ 的额定转速）保持 15s，读取 30s 内最高值和最低值的平均值为高怠速测量结果，然后降至低怠速 15s后用同样方法测量低怠速的检测值。 怠速检测法的特点是只能反映车辆怠速状态下空负荷排放情况，这时发动机为贫氧偏浓燃烧，主要产生 CO 和 HC，产生少量或不产生 NOx。 其存在着以下 弊端 ： a、 怠速法不能全面反映出汽车真实的排放状况。 一些排放达到欧 Ⅰ 或欧 Ⅱ 标准的车辆行驶了仅两万多公里， 用有负载的工况法检测表明其排放已超标，但怠速检测的 CO 和HC结果却仍然很低，达标并远有富余。 一些新车作排放匹配试验时，也出现过怠速排放很好，工况法检测却达不到欧 Ⅰ 或欧 Ⅱ 标准。 化油器车也有类似情况：工况法检测 CO很高，南京林业大学本科毕业设计 稳态加载汽油车排放测试系统设计 第 页 共 39 页 15 超出了新车标准，但怠速检测结果却正常。 ，不能反映 NOx 的排放。 对于那些 NOx排放已经很高的车，怠速法检测却无能为力。 检测超标的车本应通过维修、保养，使车况正常，从而降低 CO、 HC 浓度。 但一些车主在年检前自己将化油器怠速螺钉、节 气门螺钉向混合气偏稀调整，偏。