汽车尾气排放量测定

技术概述

汽车尾气排放量测定是指通过的检测技术和设备，对机动车尾气中各类污染物的排放浓度和总量进行定量分析的过程。随着环境保护意识的不断增强和大气污染防治法规的日益严格，汽车尾气排放检测已成为环境监测领域的重要组成部分。尾气排放不仅关系到大气环境质量，还直接影响车辆的性能表现和燃油经济性。

汽车尾气的主要成分包括一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、颗粒物以及二氧化碳等。这些污染物对人类健康和生态环境都会造成不同程度的危害。其中，一氧化碳是无色无味的有毒气体，吸入后会与血红蛋白结合，降低血液携氧能力；碳氢化合物在阳光照射下会形成光化学烟雾；氮氧化物是形成酸雨和光化学烟雾的重要前体物；颗粒物则会深入人体呼吸系统，引发各种呼吸系统疾病。

从技术发展历程来看，汽车尾气排放检测技术经历了从简单目测到精密仪器分析的演变过程。早期的检测主要依靠经验判断和简单的化学试剂检测，检测精度和可靠性较低。随着科学技术的进步，现代汽车尾气检测已经发展成为一门综合性的技术学科，融合了化学分析、电子技术、计算机技术等多个领域的先进技术。目前主流的检测技术包括不分光红外分析法、化学发光法、氢火焰离子化检测法等。

汽车尾气排放量测定的重要性体现在多个层面。对于政府部门而言，准确的排放数据是制定环保政策、评估大气污染防治效果的重要依据。对于车辆制造商而言，排放检测是产品研发和质量控制的关键环节。对于车主而言，定期进行尾气检测不仅是法律要求，也是了解车辆运行状态、保障行车安全的重要手段。因此，建立科学、规范、准确的汽车尾气排放检测体系具有重要的现实意义。

检测样品

汽车尾气排放量测定的检测样品主要是机动车在运行过程中产生的尾气。根据检测目的和检测方法的不同，检测样品的采集方式和要求也存在差异。在实际检测工作中，检测样品的分类和采集是确保检测结果准确可靠的关键环节。

• 轻型汽油车尾气样品：主要来源于总质量不超过3.5吨的汽油发动机车辆，包括轿车、小型客车和轻型货车等。这类样品的特点是污染物成分相对简单，主要检测项目包括一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物等。
• 重型柴油车尾气样品：来源于总质量超过3.5吨的柴油发动机车辆，包括大型客车、重型货车和工程机械车辆等。柴油车尾气中颗粒物含量较高，检测时需要特别关注颗粒物质量和数量浓度。
• 摩托车尾气样品：包括两轮摩托车和轻便摩托车，这类车辆发动机排量较小，但排放控制水平相对较低，尾气中污染物浓度可能较高。
• 非道路移动机械尾气样品：包括工程机械、农业机械、林业机械等非道路移动机械产生的尾气，这类样品的采集需要在特定工况条件下进行。
• 在用车辆尾气样品：指已经投入使用、需要定期进行排放检验的车辆产生的尾气样品，检测目的主要是判断车辆是否符合排放标准要求。
• 新车型式核准尾气样品：指新型车辆在研发阶段需要进行型式核准检验时采集的尾气样品，检测要求和精度要求更高。

检测样品的采集需要严格控制采样条件，包括环境温度、大气压力、相对湿度等环境参数，以及发动机工况、车辆运行状态等参数。采样点的选择应遵循相关标准要求，确保采集的样品具有代表性。同时，采样系统应具有良好的密封性和化学惰性，避免样品在采集过程中发生化学反应或泄漏损失。

样品采集过程中还需要注意安全防护措施。汽车尾气中含有多种有害物质，检测人员应佩戴必要的防护装备，在通风良好的环境中进行采样操作。对于需要在车辆运行状态下进行的采样，还应采取必要的安全隔离措施，防止发生意外事故。

检测项目

汽车尾气排放量测定的检测项目根据车辆类型、燃料种类和执行标准的不同而有所差异。检测项目的设计需要全面覆盖尾气中的主要污染物，同时兼顾检测的可行性和经济性。以下是汽车尾气排放检测中常见的检测项目：

• 一氧化碳排放检测：一氧化碳是汽油车尾气中的主要污染物之一，是燃油不完全燃烧的产物。检测一氧化碳排放可以判断发动机燃烧效率和三元催化转化器的工作状态。根据不同排放标准，一氧化碳排放限值通常在1.0-6.0克每公里范围内。
• 碳氢化合物排放检测：碳氢化合物代表尾气中未燃烧的燃油成分和燃烧中间产物的总量。碳氢化合物排放过高通常意味着点火系统故障、燃油供给系统异常或催化转化器失效。检测碳氢化合物需要使用氢火焰离子化检测器，检测结果以碳当量表示。
• 氮氧化物排放检测：氮氧化物是在高温燃烧条件下空气中的氮气和氧气反应生成的产物。氮氧化物排放与发动机燃烧温度、空燃比和废气再循环系统工作状态密切相关。氮氧化物检测通常采用化学发光法。
• 颗粒物质量排放检测：颗粒物是柴油车尾气中的主要污染物，也是对人体健康危害最大的污染物之一。颗粒物检测需要使用颗粒物采样系统，通过称重法测定颗粒物的质量浓度。
• 颗粒物数量排放检测：这是近年来新增的检测项目，主要针对柴油车和缸内直喷汽油车。颗粒物数量检测可以更准确地表征细颗粒物的排放水平，检测需要使用凝核粒子计数器等专用设备。
• 烟度排放检测：烟度是表征柴油车尾气中可见污染物浓度的指标，采用光吸收系数或波许烟度值表示。烟度检测方法简单快捷，常用于柴油车的自由加速排放检测。
• 二氧化碳排放检测：二氧化碳是燃油完全燃烧的产物，虽然不属于受控污染物，但与温室效应和燃油经济性密切相关。通过检测二氧化碳排放可以间接评估车辆的燃油消耗水平。
• 氨排放检测：对于装备选择性催化还原系统的柴油车，氨排放是重要的检测项目。氨泄漏是SCR系统常见的故障现象，过量的氨排放会造成新的环境污染问题。

不同排放标准对检测项目的要求有所不同。随着排放标准的不断升级，检测项目逐步增加，限值要求也日趋严格。例如，从国四标准到国六标准，不仅增加了颗粒物数量等新检测项目，还对现有污染物的限值进行了大幅收紧。检测机构需要及时跟踪标准更新情况，确保检测能力满足最新要求。

检测方法

汽车尾气排放量测定的检测方法主要包括实验室台架检测法和道路实际工况检测法两大类。不同检测方法各有特点和适用范围，检测机构需要根据检测目的和客户需求选择合适的检测方法。

• 工况法检测：工况法是最常用的尾气排放检测方法，通过在底盘测功机上模拟车辆在实际道路上的行驶工况，测量尾气污染物排放量。根据车型和排放标准的不同，工况法检测可以采用不同的循环工况，包括轻型车用的NEDC循环、WLTC循环，以及重型车用的WHTC循环、WHSC循环等。
• 自由加速法检测：自由加速法主要用于柴油车的烟度检测，检测时将油门踏板迅速踩到底，测量发动机从怠速状态加速到最高转速过程中的烟度峰值。该方法操作简单，检测速度快，常用于在用柴油车的排放检验。
• 双怠速法检测：双怠速法主要用于汽油车的排放检测，检测时车辆保持在高怠速和低怠速两种工况下，测量尾气中一氧化碳和碳氢化合物的浓度。该方法设备简单，检测成本低，是在用汽油车排放检验的常用方法。
• 简易瞬态工况法检测：简易瞬态工况法是在工况法基础上简化发展而来，检测时间较短，设备成本较低，常用于在用车的年检排放检测。
• 实际道路排放检测：实际道路排放检测是近年来发展起来的新方法，使用便携式排放测试设备在实际道路上进行检测，能够更真实地反映车辆的实际排放水平。PEMS检测主要用于新车型的实际道路排放符合性检验。

在检测过程中，需要严格控制检测条件，确保检测结果的可比性和可重复性。检测前，车辆应按照规定进行预处理，包括暖机、怠速运转等。检测环境条件也应符合标准要求，包括环境温度、大气压力、相对湿度等。检测设备应定期进行校准和维护，确保测量精度满足要求。

对于不同类型污染物的检测，需要采用不同的分析原理和方法。一氧化碳和二氧化碳通常采用不分光红外分析法检测，该方法利用气体分子对特定波长红外光的吸收特性进行定量分析。碳氢化合物采用氢火焰离子化检测法，利用有机化合物在氢火焰中燃烧产生的离子电流进行检测。氮氧化物采用化学发光法检测，基于一氧化氮与臭氧反应生成激发态二氧化氮并释放光子的原理。颗粒物检测采用过滤称重法或光学法，烟度检测采用光吸收法或滤纸烟度法。

检测结果的数据处理和分析也是检测方法的重要组成部分。检测数据需要进行单位换算、环境修正、背景校正等处理，最终以标准规定的形式报告检测结果。对于型式核准检测，还需要按照标准规定计算劣化系数，评估车辆在整个使用寿命期内的排放水平。

检测仪器

汽车尾气排放量测定需要使用的检测仪器设备，仪器的性能直接决定检测结果的准确性和可靠性。随着检测技术的发展，检测仪器的种类日益丰富，技术性能不断提高。以下是汽车尾气排放检测中常用的仪器设备：

• 底盘测功机：底盘测功机是工况法检测的核心设备，用于在实验室条件下模拟车辆在道路上行驶时受到的各种阻力。底盘测功机通过转鼓与车辆轮胎接触，通过电涡流制动或电力测功机施加负荷，准确控制车辆的行驶工况。底盘测功机需要定期进行校准，确保吸收功率和设定速度的准确性。
• 尾气分析系统：尾气分析系统用于测量尾气中各污染物成分的浓度，是排放检测的核心测量设备。尾气分析系统通常由采样探头、采样管路、除水除尘装置、气体分析仪等部分组成。根据检测污染物的不同，气体分析仪可采用不分光红外分析仪、化学发光分析仪、氢火焰离子化分析仪等不同原理。
• 定容采样系统：定容采样系统是工况法检测中用于测量污染物排放质量的标准设备。CVS系统通过稀释风机将全部尾气与稀释空气混合，使用临界流量文丘里管控制总流量，从稀释尾气中采集一定比例的样品进行分析，从而计算污染物排放质量。
• 颗粒物采样系统：颗粒物采样系统用于收集柴油车尾气中的颗粒物样品，包括分流稀释系统和全流稀释系统两种类型。采集的颗粒物样品使用精密微量天平称重，测量精度通常要求达到微克级别。
• 颗粒物数量分析仪：颗粒物数量分析仪用于测量尾气中颗粒物的数量浓度，主要采用凝核粒子计数原理。PN分析仪通常包含挥发性颗粒去除装置，确保只测量固体颗粒物的数量。
• 烟度计：烟度计用于测量柴油车的烟度排放，包括不透光烟度计和滤纸式烟度计两种类型。不透光烟度计测量尾气对光线的吸收程度，以光吸收系数表示烟度值。滤纸式烟度计通过测量尾气在滤纸上沉积物的黑度来确定烟度值。
• 便携式排放测试系统：PEMS是用于实际道路排放检测的便携设备，体积小、重量轻，可以安装在车辆上进行随车检测。PEMS设备集成了气体分析、颗粒物测量、GPS定位、气象测量等功能，能够在真实驾驶条件下获取排放数据。
• 环境参数测量设备：环境参数测量设备用于测量检测环境的温度、湿度、大气压力等参数，这些参数对于检测结果的计算和修正是必要的。环境参数测量设备需要定期校准，确保测量精度满足要求。

检测仪器的正确使用和维护对于保证检测质量至关重要。检测人员需要熟悉仪器的操作规程和注意事项，严格按照操作规程进行检测。仪器应定期进行维护保养，包括清洁采样管路、更换滤芯、校准传感器等。对于关键测量设备，还应定期进行期间核查，确保仪器在两次校准之间保持良好的工作状态。

检测仪器的计量溯源也是质量控制的重要环节。检测仪器应定期送交有资质的计量机构进行检定或校准，确保测量结果具有计量溯源性。对于无法送检的设备，可以采用标准物质或参考方法进行期间核查。

应用领域

汽车尾气排放量测定在多个领域具有广泛的应用价值，为环境保护、交通管理、车辆研发等提供重要的技术支撑。随着全社会对环境保护重视程度的不断提高，尾气排放检测的应用范围还在持续扩大。

• 新车型式核准检测：新车型在上市销售前需要通过型式核准检测，证明其排放水平符合国家排放标准要求。型式核准检测是最严格的排放检测，需要在标准化条件下进行，检测结果是车辆能否进入市场销售的前提条件。
• 在用车定期检验：在用车定期检验是车辆年检的重要组成部分，通过尾气排放检测判断车辆是否可以继续上路行驶。在用车检验采用相对简化的检测方法，重点筛查排放超标车辆，督促车主及时维修保养。
• 车辆维修诊断：当车辆出现排放超标故障时，需要进行的排放检测以诊断故障原因。通过分析尾气中各组分的排放水平，可以判断故障部位和故障原因，指导维修作业。
• 环保执法检查：环保部门在对高排放车辆进行执法检查时，需要使用便携式排放检测设备进行现场检测。执法检测结果作为行政处罚的依据，对于控制高排放车辆污染具有重要作用。
• 车辆研发验证：在车辆研发过程中，需要进行大量的排放测试，验证设计方案的有效性，优化排放控制策略。研发阶段的排放测试通常需要更全面、更准确的数据支持。
• 油品质量评估：燃油品质对车辆排放有重要影响，通过排放检测可以评估不同油品对排放的影响程度，为油品质量改进提供依据。
• 交通政策评估：通过大规模的车辆排放检测，可以建立车辆排放因子数据库，评估城市交通政策对排放总量的影响，为决策提供科学依据。
• 环境监测研究：汽车尾气是城市大气污染的重要来源，通过排放检测可以掌握机动车排放规律和特征，为大气污染防治研究提供基础数据。

不同应用领域对检测精度、检测周期和检测报告的要求有所不同。检测机构需要根据客户的具体需求，选择合适的检测方法，提供准确可靠的检测服务。同时，检测机构还应不断提升技术水平，拓展服务范围，满足日益增长的排放检测需求。

常见问题

在汽车尾气排放量测定过程中，检测人员和车主经常会遇到各种问题。了解这些问题的原因和解决方法，有助于提高检测效率，确保检测结果的准确性和公正性。以下是一些常见问题及其解答：

• 问：为什么同一辆车不同时间检测结果会有差异？答：检测结果受到多种因素的影响，包括环境条件、车辆状态、检测设备精度等。温度、湿度、大气压力的变化都会影响发动机燃烧和尾气分析结果。车辆的热状态、燃油品质、行驶里程等也会造成排放水平的波动。因此，正常的检测波动是允许的，但如果差异过大，需要排查是否存在检测系统故障或车辆问题。
• 问：车辆保养状况对排放检测有什么影响？答：车辆保养状况对排放水平有直接影响。定期更换机油、空气滤清器、燃油滤清器可以保持发动机良好工作状态，降低排放。点火系统故障、喷油嘴堵塞、催化转化器老化等问题都会导致排放上升。建议在检测前进行必要的保养维护，确保车辆处于良好工作状态。
• 问：检测前需要做哪些准备工作？答：检测前应确保车辆处于正常工作温度，发动机无故障码，排气系统无泄漏。对于汽油车，建议检测前高速行驶一段距离，使催化转化器达到工作温度。对于柴油车，应确保发动机进气系统清洁，燃油系统工作正常。检测前还应检查轮胎气压，因为轮胎气压影响底盘测功机的设定阻力。
• 问：为什么柴油车和汽油车的检测方法不同？答：柴油车和汽油车采用不同的燃烧方式，排放特征存在明显差异。汽油车主要排放一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物，柴油车主要排放颗粒物和氮氧化物。柴油车颗粒物排放远高于汽油车，需要专门的颗粒物和烟度检测方法。此外，柴油车和汽油车的排放控制技术也不同，适用的检测方法有所差异。
• 问：检测不合格应该怎么办？答：如果检测结果不合格，应首先分析超标原因。常见的超标原因包括发动机燃烧异常、排放控制装置故障、燃油系统问题等。建议到维修机构进行诊断和维修，排除故障后重新进行检测。如果对检测结果有异议，可以申请复检或向检测机构咨询。
• 问：不同排放标准的车辆检测要求有什么区别？答：不同排放标准的车辆采用不同的检测方法和限值要求。一般来说，新标准比旧标准要求更严格，检测项目更多。例如，国六标准车辆需要增加颗粒物数量检测，限值也比国五标准大幅降低。检测机构会根据车辆的排放标准等级自动选择相应的检测方法和限值。
• 问：检测报告的有效期是多久？答：检测报告的有效期取决于报告的用途。车辆年检报告通常有效期为一年，超标整改复检报告有效期较短。型式核准检测报告通常长期有效，但车型发生变化时需要重新检测。建议根据具体用途咨询检测机构，了解报告的有效期要求。

汽车尾气排放量测定是一项性很强的技术工作，涉及化学、物理、机械、电子等多个学科领域。检测人员需要具备扎实的知识和丰富的实践经验，才能保证检测工作的顺利进行。同时，检测机构应建立完善的质量管理体系，确保检测结果的公正性、准确性和可追溯性。随着环保要求的不断提高和检测技术的持续发展，汽车尾气排放检测将在环境保护事业中发挥更加重要的作用。