汽车尾气排放耐久性试验

技术概述

汽车尾气排放耐久性试验是现代汽车工业中至关重要的一项检测环节，其核心目的在于验证汽车及其关键零部件在经过一定行驶里程或使用时间后，是否仍能满足法规规定的排放限值要求。随着全球环境保护意识的增强以及汽车保有量的持续增长，各国政府对机动车污染物排放的控制力度日益严格。在中国，随着国六排放标准的全面实施，不仅要求新车在出厂时达到低排放标准，更强制要求车辆在实际使用过程中（如行驶16万公里或20万公里后）依然保持排放控制系统的有效性，这就使得尾气排放耐久性试验成为了汽车研发、生产及认证过程中不可或缺的一环。

从技术层面来看，汽车尾气排放耐久性试验主要是通过模拟车辆在实际道路行驶过程中遇到的各种工况、环境条件以及驾驶行为，对车辆进行长时间、长距离的行驶测试。在试验过程中，检测人员会定期对车辆的尾气排放进行取样分析，以监测一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物以及颗粒物（PM）等主要污染物的排放水平随行驶里程增加的变化趋势。通过这种全生命周期的监测，可以有效评估三元催化器、颗粒捕集器（GPF）、废气再循环系统（EGR）以及车载诊断系统（OBD）等关键排放控制装置的耐久性能和抗老化能力。

该试验的理论基础建立在排放控制系统的劣化机理之上。车辆在使用过程中，排放后处理系统会经历热冲击、化学中毒、热老化以及机械损伤等多种物理化学过程，导致催化转化效率下降。例如，三元催化器中的贵金属催化剂在高温下可能会发生烧结，导致比表面积减少，活性降低；或者由于燃油中的硫、磷等元素覆盖在催化剂表面，造成催化剂中毒。耐久性试验正是为了量化这些劣化过程，通过科学的数据分析，确立排放控制系统的寿命模型，为监管部门制定排放标准以及汽车制造商优化产品设计提供坚实的数据支撑。

此外，随着技术标准的演进，耐久性试验的方法也从早期的单纯依靠实车路试，发展为现在的“台架模拟试验”与“实车道路试验”相结合的模式。特别是在国六b阶段，引入了实际道路行驶排放（RDE）测试，这就要求耐久性试验不仅要覆盖标准的工况法试验，还要覆盖实际道路行驶的复杂工况。这种全方位、多维度的测试体系，极大地提升了检测结果的客观性与权威性，确保了汽车在全生命周期内的环保合规性。

检测样品

在汽车尾气排放耐久性试验中，检测样品的选择具有严格的界定和规范。通常情况下，检测样品主要指代需要进行试验的完整车辆或特定的排放关键部件系统。根据试验目的与监管要求的不同，样品的形态与范围也会有所差异。

最主要的检测样品是轻型汽车整车。这类样品通常是经过正常生产线工艺流程下线、并经过磨合期的新车。样品车必须能代表该车型批量生产时的技术状态，包括发动机电控系统、排气系统、燃油供给系统以及OBD系统等均应为量产状态。在进行耐久性试验前，样品车需按照制造商的规定进行必要的保养和调整，但不得进行任何可能影响排放性能的改装。对于M1类（乘用车）和N1类（轻型商用车）车辆，样品的选择需覆盖不同的燃料类型，如汽油车、柴油车、燃气车（CNG/LNG）以及混合动力车型等。

除了整车样品外，关键的排气后处理装置总成也是重要的检测样品。例如，针对三元催化转化器（TWC）、选择性催化还原系统（SCR）、颗粒捕集器（GPF/DPF）等部件，试验机构可能会单独对其进行老化试验。这种样品通常是带有完整催化剂载体及其封装的排气歧管或排气管总成。在进行部件级耐久试验时，通常需要将样品安装在专用的发动机台架上，通过循环特定的工况来模拟整车行驶的老化过程。这种方式相比整车道路试验，具有效率高、可控性强、成本相对较低的优势，常用于研发阶段的快速验证。

在某些特定的科研或认证场景下，样品还可能包括发动机总成。特别是对于重型柴油车的耐久性试验，往往以发动机作为独立样品进行测试。此时，发动机需配置完整的进气、排气、冷却以及后处理系统，在发动机台架上按照规定的循环进行长时间运行，以验证其在全寿命周期内的排放达标能力。

• 轻型汽油车整车（包含混合动力）
• 轻型柴油车整车
• 重型柴油发动机总成及后处理系统
• 燃气汽车整车及专用后处理装置
• 替代燃料汽车整车样品

检测项目

汽车尾气排放耐久性试验涉及的检测项目繁多，主要围绕污染物的排放限值、后处理系统的转化效率以及车载诊断系统的功能进行。根据GB 18352.6等国家标准的规定，检测项目必须在规定的耐久性里程或时间节点上进行，以获取准确的劣化曲线。

首先，气态污染物排放量是核心检测项目。这包括一氧化碳（CO）、总碳氢化合物（THC）、非甲烷碳氢化合物以及氮氧化物的排放质量。对于点燃式发动机（汽油车），重点关注的是CO、THC和NOx；对于压燃式发动机（柴油车），除了上述指标外，还需特别关注氨气（NH3）的泄漏量，这是SCR系统在催化还原过程中可能产生的副产物，同样属于监管控制范围。

其次，颗粒物排放是近年来的检测重点。随着环保标准的收紧，颗粒物质量（PM）和颗粒物数量（PN）均被纳入强制性检测项目。对于加装了颗粒捕集器（GPF或DPF）的车辆，耐久性试验不仅要验证捕集器的过滤效率，还要检测其在长期使用后是否会出现破损、堵塞或再生失效等问题，从而影响颗粒物的排放水平。特别是在RDE（实际道路行驶排放）测试中，PN的瞬时排放峰值是评估GPF性能的重要指标。

第三，排放控制系统的转化效率也是关键检测项目。试验过程中，需要通过测量催化器入口和出口的排放浓度差，计算催化转化器对各种污染物的转化效率。这能直接反映催化剂的活性状态，帮助分析排放超标的根本原因。如果转化效率在耐久性试验后期出现大幅下降，则判定样品不合格。

第四，车载诊断系统（OBD）的耐久性验证。OBD系统负责实时监控车辆排放系统的工作状态，一旦发现故障（如催化器效率低、氧传感器失效等），应点亮故障指示灯（MIL）并存储故障代码。在耐久性试验中，必须验证OBD系统在整个寿命周期内是否能准确识别并报告排放相关故障。这通常涉及到人为引入故障模式（如断开传感器插头），检查OBD系统的响应速度和准确性。

• 常规气态污染物：CO、THC、NOx、NMHC
• 颗粒物指标：PM（质量）、PN（数量）
• 非常规污染物：NH3（氨气）、N2O（氧化亚氮）
• 后处理系统转化效率：催化转化器转化率、GPF过滤效率
• OBD系统功能验证：故障灯点亮逻辑、故障码存储准确性

检测方法

汽车尾气排放耐久性试验的检测方法主要分为实车道路试验和台架模拟试验两大类，不同的方法对应不同的法规要求和应用场景。为了确保检测数据的可比性和科学性，各国标准均对试验程序、行驶循环、里程累积方式等做出了详尽规定。

实车道路耐久性试验是最传统也是最直观的方法。该方法要求试验车辆在公共道路或专用试验跑道上行驶，累积规定的里程（如16万公里）。行驶过程中，驾驶员需严格按照规定的驾驶循环进行操作，包括城市、郊区和高速路况的组合。为了模拟真实用户的用车环境，试验过程中还会穿插各种环境条件（如高温、高湿、高海拔）以及恶劣路况的测试。每隔固定的里程间隔（如初始点、5000公里、10000公里等），车辆需被送回实验室，在底盘测功机上按照标准的工况法（如WLTC工况或CLTC工况）进行排放测试，记录各项污染物的排放值。这种方法的优点是贴近实际使用情况，说服力强；缺点是周期长（可能长达数月甚至一年以上）、成本高、受外界环境干扰大。

台架模拟耐久性试验（SULEV/BLEND方法）则是为了缩短试验周期而开发的方法。这种方法主要利用发动机台架或整车台架，通过强化工况条件（如提高排气温度、增加负荷率），在较短时间内模拟出车辆全寿命周期的热老化效果。例如，国六标准允许采用“快速老化”方法来替代部分实车里程累积。在台架上，通过控制发动机的转速、扭矩、空燃比以及点火正时，使排气温度达到催化剂劣化的关键温度区间，从而加速催化剂的热老化过程。完成老化后，再将后处理装置装回整车进行标准的排放测试。这种方法能大幅缩短试验时间，常用于研发阶段的验证。

此外，实际道路行驶排放（RDE）测试是国六阶段引入的新型检测方法。在耐久性试验过程中，除了标准的台架测试外，还需使用便携式排放测试系统（PEMS）进行实际道路排放测试。检测人员将PEMS设备安装在试验车辆上，在规定的城市、郊区和高速路段驾驶，实时采集尾气排放数据。RDE测试能够反映车辆在复杂交通状况下的排放表现，弥补了实验室工况测试的局限性，是评估耐久性后期排放合规性的重要手段。

在具体的测试操作中，无论是台架测试还是RDE测试，都必须遵循严格的质量控制程序。实验室环境需满足温度（20-30℃）、湿度（相对湿度40%-60%）和气压的要求。测试用燃油必须使用符合标准规定的基准燃油，以消除燃料波动对结果的影响。所有测试仪器在使用前均需进行零点校准和量程标定，确保数据的精准度。

检测仪器

汽车尾气排放耐久性试验是一项高度精密的测量工作，依赖于一系列先进的专业检测仪器设备。这些仪器涵盖了从尾气取样、污染物分析到数据处理的完整链条，其性能直接决定了检测结果的有效性。

底盘测功机是进行整车排放测试的核心设备。它通过滚筒模拟车辆在道路上行驶的阻力，包括滚动阻力和空气阻力，并可通过控制系统能够精确设定不同车速下的负载。对于四驱车辆，还需要配备四驱底盘测功机。底盘测功机必须具备高精度的速度控制和扭矩控制能力，能够准确模拟WLTC或CLTC等标准工况曲线，其惯性模拟质量需覆盖试验车辆的质量范围。

定容取样系统（CVS）是尾气取样的关键装置。该系统利用文丘里管或临界流文丘里管原理，将车辆排出的原始尾气用经过过滤和净化的环境空气进行稀释，并以恒定的体积流量抽取。稀释后的尾气样气被收集在取样袋中，用于后续的分析。CVS系统能够防止尾气中的水分冷凝导致气体成分溶解，同时保证了样气的均匀性，是国际上通用的排放取样标准设备。

气体分析仪是用于分析取样袋中污染物浓度的精密仪器。现代分析仪通常采用多种分析原理的组合：不分光红外分析法（NDIR）用于测量一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）；氢火焰离子化检测器（FID）用于测量总碳氢化合物（THC），因其灵敏度高、响应快而被广泛使用；化学发光分析法（CLD）用于测量氮氧化物，这是通过测量NO与臭氧反应激发态NO2衰变时发出的光强度来定量的。对于颗粒物（PM）的测量，则需使用带有滤纸称重系统的颗粒物取样装置，并在恒温恒湿的天平室内使用精密微量天平进行称量。

颗粒物数量（PN）测量仪则采用凝结颗粒计数器（CPC）技术。样气通过挥发粒子切割器去除挥发性组分后，进入饱和腔室被正丁醇蒸汽饱和，再进入冷凝管，颗粒物因凝结了正丁醇而长大，通过激光散射计数。这对于检测GPF等新型后处理装置的性能至关重要。

对于实际道路排放测试（RDE），便携式排放测试系统（PEMS）是必不可少的。PEMS设备集成了简易的气体分析模块（如NDIR或电化学传感器）、微型流量计以及数据采集单元，体积小巧，可安装在车辆内部或顶部。它能在车辆行驶过程中实时记录排放数据、GPS位置、车速等信息，是验证耐久性车辆实际排放合规性的关键工具。

• 轻型底盘测功机（两驱/四驱）
• 定容取样系统（CVS）及稀释通道
• 排气分析仪（NDIR、FID、CLD）
• 颗粒物取样系统（PSS）及微量天平
• 凝结颗粒计数器（CPC）用于PN测量
• 便携式排放测试系统（PEMS）
• 发动机台架及全流稀释系统（用于部件老化）

应用领域

汽车尾气排放耐久性试验的应用领域十分广泛，贯穿于汽车产品的全生命周期，服务于政府部门、汽车制造企业、零部件供应商以及科研机构等不同主体。

首先，在新车型式认证（公告申报）领域，耐久性试验是强制性检验项目。汽车制造商在新产品上市销售前，必须委托具备资质的检测机构进行耐久性试验，证明车辆在标准规定的耐久性里程（如16万公里）内，排放始终满足法规限值。只有通过了这项测试，车辆才能获得工信部的产品公告，获准上市销售。这是保障市场准入车辆环保达标的第一道关口。

其次，在汽车研发与工程验证领域，耐久性试验为产品设计优化提供了核心数据支持。整车厂在开发新车型或改进发动机标定时，会利用耐久性试验数据来评估不同催化剂配方、不同控制策略对排放寿命的影响。通过分析试验过程中的排放劣化趋势，工程师可以针对性地优化排气系统热管理、改进OBD标定策略，从而在不增加过多成本的前提下提升车辆的环保耐久性。

第三，在关键零部件的质量控制领域，后处理系统供应商（如催化器厂商）利用耐久性试验来验证产品的可靠性。供应商在向整车厂供货前，必须通过严格的台架老化试验和整车路试，证明其产品符合整车厂的规格要求。这有助于从源头把控排放控制系统的质量，避免因零部件过早失效导致车辆排放超标。

第四，在在用车合规性监管领域，环保部门会通过耐久性试验对已上市车辆进行符合性抽查。监管部门从市场随机抽样购买已经使用一定年限或里程的车辆，进行排放检测，以验证车辆在实际用户手中是否仍能达标。这被称为“在用符合性检查”（ISC）。一旦发现车型不达标，监管部门将责令制造商召回整改，有效维护了消费者的权益和大气环境质量。

此外，在进出口贸易及二手车评估领域，耐久性试验报告也是重要的技术文件。进口车辆进入中国市场需满足国六排放耐久性要求；出口车辆也需符合目标市场（如欧盟、美国）的耐久性法规。对于高价值二手车的评估，参考其排放耐久性数据也能更准确地判断车辆的剩余价值。

常见问题

在汽车尾气排放耐久性试验的实际操作与咨询过程中，客户与相关方往往会提出许多技术性与流程性的问题。以下针对高频出现的常见问题进行详细解答，以帮助读者更深入地理解这一检测领域。

问题一：耐久性试验一般需要持续多长时间？

耐久性试验的周期主要取决于试验方法和目标里程。对于传统的实车道路耐久性试验，通常需要累积16万公里（国六标准）的里程。如果按照每天行驶500-800公里计算，仅路试阶段就需要约7-10个月，加上中间的保养、测试和设备调试，整个项目周期可能长达一年。若采用快速老化（SULEV/BLEND）方法，通过台架模拟高温高压工况，可以将时间缩短至几个月甚至几周，具体取决于标准允许的劣化系数和计算方法。

问题二：耐久性试验中途可以更换零部件吗？

耐久性试验的本质是模拟用户正常使用，因此原则上只允许进行说明书中规定的定期保养（如更换机油、机滤、火花塞等），且保养频次不能高于对普通用户的要求。在试验过程中，如果排放控制系统关键部件（如催化器、传感器）发生非人为损坏，且属于正常耐久性范围内的失效，则该失效将被记录为故障，用于计算OBD系统的报警准确率，通常不允许随意更换新件继续试验，除非是为了验证维修后的排放水平。如果更换了未经批准的部件，试验结果可能被视为无效。

问题三：什么是劣化系数（DF）？

劣化系数是耐久性试验的核心概念之一。它定义为耐久性试验终点时的排放值除以试验起点（0公里或磨合后）的排放值。DF反映了车辆排放随里程增加而劣化的程度。在型式认证中，如果试验车辆未跑完全程，监管部门允许使用标准的DF值或厂家通过试验得出的DF值，将低里程时的排放值推算至终点里程。国六标准对DF值的确定有严格计算要求，DF过大意味着车辆在寿命后期排放恶化严重，这在法规上是不可接受的。

问题四：国六与国五标准在耐久性试验上有什么区别？

两者主要在试验里程、要求和测试方法上存在差异。国五标准对轻型车的耐久性里程要求相对较低（如8万公里或10万公里），而国六标准将耐久性里程提高到了16万公里，对重型车甚至要求更长。此外，国六标准新增了RDE（实际道路行驶排放）耐久性要求，即车辆不仅要在底盘测功机上达标，在跑了大量里程后的实际道路上也要达标。同时，国六对OBD系统的监测项目更加丰富，阈值设定更严，使得试验的难度和技术门槛大幅提升。

问题五：如果耐久性试验不通过，会对企业产生什么影响？

如果试验结果显示车辆排放不达标，将直接导致该车型无法通过型式认证，不能上市销售。对于已销售的车型，如果在监督抽查中被发现耐久性不合格，环保部门将撤销该车型的环保信息公开，并责令制造商召回车辆进行整改，消除缺陷。这不仅会给企业带来巨大的经济损失，还会严重损害品牌形象。因此，车企在研发阶段必须高度重视耐久性设计，确保产品在全生命周期内“真达标”。