车载排放测试技术研究

２０１１．５　ＨＥＡＶＹ　ＴＲＵＣＫ《重型汽车》

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□文／曹宏林１ 郭冬冬１ 杜　谦２

（１．北京市机动车排放管理中心 ２．济南汽车检测中心）

1 车载排放测试技术

1.1 车辆排放的测量１．１．１ 实验室测试

实验室测试是指在底盘测功机（或发动机台架）上根据标准的测试规程模拟汽车实际行驶条件并对其排气进行取样与检测的一种方法。其测量精度高，重复性好，但是不能切实反映实际行驶工况

下的排放水平。所以，实验室测量结果和车辆在实际道路上行驶的排放结果相关性很差，不能很好地模仿在道路上的各种条件的情况。１．１．２ 遥感测量

遥感遥测技术是分析实际道路机动车排放状况和筛选高排放车辆的有效手段，通过不分光红外分析法（NDIR ）和分

车载排放测试技术研究

光或不分光紫外分析法等技术，在线动态监测尾气管排放污染物的浓度，但是遥感遥测不能对多车道道路上机动车排放情况作出准确测定，往往仅能应用于单车道道路或隧道内。而且，虽然可以对大量的车辆进行测试，但不能对实际运行工况下排放的变化进行测量。从这个角度考虑，遥感遥测也属于静态的测试技术。

１．１．３ 车载排放测试技术

车载排放测量技术主要是通过PEMS 对车辆尾气进行直采，将排气尾管直接连接到车载气体污染物和颗粒物测量装置上，实时测量整车排放的体积

浓度和排气流量，从而得到气体污染物的质量排放量和颗粒物排放量。通过对所获得的瞬时排放数据以及GPS 数据进行处理的结果，形成对被测车辆排放水平的评估。这种技术的应用不仅可以保证测试的精确度和可靠性，而且可以节约大量的测试时间和测试成本。特别是该系统具有重量轻、体积小的特点，能

车载排放测试技术是一种实际行驶条件下对车辆排放特性进行测量的方法，不受场地条件和测功机测量范围等方面的限制，能得出车辆在实际工况条件下的排放数据。这对我们了解车辆的排放因子、评估在用车量对城市排放总量的影响、更好地控制机动车排放很有益处。

现行的国家汽车污染物排放测量大多采用实验室测量方法，轻型车通常是在底盘测功机上按一定的行驶工况测量排放值，重型车则将发动机置于发动机台架上进行工况点的测量。这种实验室测量方法可以有很高的重复性和精确度，但也有一定的局限性，如不能很方便地在没有实验室条件的地区获取排放数据、测量非道路和重型车辆、获取车辆比较难及测试费用昂贵等缺点。

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够放在各种被测车辆上进行实际道路排放实时测量，从而反映出各种车辆实际道路排放特征。这为评估整个城市的机动车排放污染水平及对环境的贡献率提供了有效且方便的测试方法。因此，基于PEMS 的车载排放测试方法将是今后相当长的一段时间内的一个重要发展方向。

1.2 车载排放技术的现状

在国外，美国EPA 通过自行研发的ROVER 车载排放测试仪，开发了评估车辆排放率和分布的模型MOVES ，利用ROVER 和其他车载排放测试设备进行重型车道路排放测试，研究出重型在用车符合性的研究并制定了NTE 不超出测试方法。 欧盟的WBW 工况测量也是基于车载技术的一种针对在用车管理的测量方法。在国内，中国汽车技术研究中心利用PEMS 进行道路车辆排放情况的测量及评估，实现了基于真实运行环境的车辆道路排放特性的研究。多家高校、科研机构、检测机构和政府部门也都购置了车载排放测试设备。

2 车载排放测量设备

车载排放测试设备研究是始于上世纪八十年代，但近些年此研究才得到迅猛发展。1998年由美国E P A 开发的

ROVER 系统是第一个真正用于道路测试的车载系统。随着科技和工业水平的日益进步，涌现出越来越多的更新、更全、更精确、更强大的车载测试设备。

其中美国SENSORS 公司设计制造的车载排放测试设备DS 和PPMD 用于车载发动机排放气体污染物及颗粒的测量(见图），满足 E P A C F R -1065排放法规，并能够实现NTE 测试循环。设备性能参数见表。

3 车载排放测试原理

3.1 CO/CO 2的测量

CO/CO 2的测量是通过不分光红外线分析仪NDIR 来进行。该仪器利用不同气体对红外波长的电磁波能量具有特殊的吸收特性而进行分析的，通过测定取样气中污染物对红外光的吸收能来测定污染物浓度。3.2 HC 的测量

HC 的测量是使用加热型氢火焰离子化分析仪FID 来进行。其原理是利用火焰导电性来测量排气中的HC 浓度。在FID 分析仪取样时，为了保证精确度，要使样气加热到191摄氏度，以防止排气取样时重碳氢类物质的浓缩沉淀。3.3 NOx 的测量

NOx 的测量是使用化学发光分析仪CLD 或不分光紫外线分析仪NDUV 来进行测量。其中CLD 将O 2送入臭氧发生器，转换成O 3，使O 3与NO 产生化学反应，生成NO 2发光，将光信号转换为电信号经信号放大器输出，这样就测量到NO 的浓度，对于NO 2，就将其还原为NO 后进入反应室，这样就测到氮氧化物的总合NOx 。3.4 PM 的测量

用于测试颗粒物的方法很多，而且方法不同。如激光诱导白炽光技术，扫描电迁移率对颗粒物粒径谱分析技术，锥形元件振荡微平衡法，石英晶体微平衡法和电子低压冲击技术等。各种方法都有其各自的优缺点，其中石英晶体微平衡法和电子低压冲击技术等对振动不敏感，而且可以实时对颗粒物测量等原因，因此可用于车载颗粒物排放测量。

车载排放测试系统的测量数据结果包括（实时值和积分值）：各个污染物的排放质量和浓度、燃油的比重和碳氢比、车辆的速度和行驶里程、空燃比、车辆的排放因子（g/km ）、车辆的比功率排放、比燃油排放量及质量排放量等。通过这些数据可以得出车辆在实际行驶工况下的燃油消耗水平（即燃油经济性）和排放特性，进一步测量可以评估在用车对城市污染的贡献率。而且可以通过对同种车辆不同行驶里程的排放测量，来评估车辆生产一致性和I/M 制度，对不同技术形式的车辆则可评估其技术特点对排放的影响等。

4 结束语

车载排放测量技术可以在车辆正常的使用状态下进行实时测量和收集数据，且很方便地对排放气体取样，不影响车辆的使用。同时具有容易维护和操作、需要专业技术比较少、可自动保证系统质量及仪器费用比实验室仪器低等优点，是一种方便而准确的测试技术。利用车载排放测量设备，我们可以对车辆特别是对重型车辆研究开发基于整车的道路测试方法来实现对在用重型车辆排放的控制。我国应加紧对车载排放技术的研究，通过车载排放测量系统来推动我国排放污染控制工作的进程，并对在用车排放管理提供新的思路。

参考文献略。

表 车载设备性能参数

DS

PPMD 图