汽车尾气排放测定

技术概述

汽车尾气排放测定是指通过专业的技术手段和精密仪器，对机动车辆排放的废气进行系统化检测和分析的过程。随着全球环境保护意识的不断增强以及各国排放法规的日益严格，汽车尾气排放测定已成为环境保护、车辆管理及汽车制造领域中不可或缺的重要环节。汽车尾气中含有多种有害物质，包括一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、颗粒物等，这些污染物不仅会对大气环境造成严重破坏，还会对人体健康产生不良影响。

汽车尾气排放测定技术起源于20世纪中叶，当时随着汽车保有量的快速增长，城市空气污染问题日益突出。早期的尾气检测主要采用简单的化学分析方法，检测项目较少，精度有限。随着科技进步，现代尾气排放测定技术已经发展成为一个综合性、多学科的检测体系，涵盖了化学分析、光学检测、电子传感、数据采集与处理等多个技术领域。

目前，汽车尾气排放测定主要分为实验室检测和现场检测两大类。实验室检测通常在环境舱内进行，可以模拟各种工况条件，获得精确的排放数据；现场检测则包括怠速检测、简易工况检测、道路实际行驶排放检测等形式，能够真实反映车辆在实际使用中的排放状况。此外，车载排放测试系统（PEMS）的应用使得尾气排放测定更加灵活和准确，可以在真实道路条件下获取排放数据。

在我国，汽车尾气排放测定工作受到《中华人民共和国大气污染防治法》等法律法规的严格规范。国家标准化管理委员会相继发布了GB 18285-2018《汽油车污染物排放限值及测量方法（双怠速法及简易工况法）》、GB 3847-2018《柴油车污染物排放限值及测量方法（自由加速法及加载减速法）》等一系列标准，为尾气排放测定提供了明确的技术依据和规范要求。

检测样品

汽车尾气排放测定的检测样品主要是机动车辆排放的废气。根据车辆燃料类型的不同，检测样品可分为汽油车尾气和柴油车尾气两大类，两者在成分组成和污染物特性上存在明显差异。

汽油车尾气的主要成分包括氮气、二氧化碳、水蒸气以及少量的未燃烧碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物等。在三元催化转化器正常工作的情况下，汽油车尾气中的有害物质会被有效转化。然而，当发动机工作状态异常或后处理系统故障时，尾气中污染物的浓度会显著升高。

柴油车尾气的成分组成与汽油车有所不同。由于柴油机采用压燃式工作方式，过量空气系数较大，尾气中氧气含量较高，一氧化碳和碳氢化合物的浓度相对较低，但氮氧化物和颗粒物的排放量则明显高于汽油车。柴油车尾气中的颗粒物主要由碳烟、可溶性有机组分和硫酸盐等组成，是大气PM2.5的重要来源之一。

除了常规燃料车辆外，检测样品还包括：

• 天然气汽车尾气：主要成分为甲烷燃烧产物，需特别关注甲烷排放
• 液化石油气汽车尾气：需检测丙烷、丁烷等组分的排放情况
• 甲醇燃料汽车尾气：需关注甲醛等非常规污染物的排放
• 混合动力汽车尾气：需考虑不同工作模式下的排放特征
• 生物柴油车辆尾气：需分析非常规污染物的排放特性

在进行检测样品采集时，需要严格按照相关标准要求进行取样。取样位置通常选择在排气管出口处，取样探头需要深入排气管内部一定距离，以确保采集到具有代表性的尾气样品。对于配备后处理装置的车辆，取样点应位于后处理装置的下游位置。

检测项目

汽车尾气排放测定的检测项目根据车辆类型、检测方法和适用标准的不同而有所差异。总体而言，主要检测项目包括常规污染物和非常规污染物两大类。

常规污染物检测项目包括：

• 一氧化碳（CO）：无色无味有毒气体，会降低血液携氧能力，高浓度时可致人窒息
• 碳氢化合物（HC）：包括烷烃、烯烃、芳烃等多种有机化合物，是光化学烟雾的前体物
• 氮氧化物（NOx）：主要包含一氧化氮和二氧化氮，是形成酸雨和光化学烟雾的主要物质
• 颗粒物（PM）：主要来源于柴油车，包括碳烟、有机物和硫酸盐等组分
• 颗粒物数量（PN）：反映颗粒物的排放个数，是新型车辆检测的重要指标

对于不同类型车辆的检测，项目要求存在差异：

汽油车检测项目：

• 怠速检测：CO、HC浓度
• 双怠速检测：CO、HC浓度，高怠速时需检测过量空气系数
• 简易工况检测：CO、HC、NOx排放量
• 常检项目还包括蒸发排放、曲轴箱排放等

柴油车检测项目：

• 自由加速检测：烟度值或光吸收系数
• 加载减速检测：轮边功率、光吸收系数、氮氧化物
• 型式核准检测：CO、HC、NOx、PM、PN的综合排放量

非常规污染物检测项目主要针对特殊燃料车辆或特定研究目的，包括：

• 醛酮类化合物：甲醛、乙醛、丙酮等，主要来源于含氧燃料的燃烧
• 多环芳烃：具有致癌性的有机污染物
• 氨气：选择性催化还原系统泄漏的指示物
• 硫化物：反映燃料硫含量及后处理系统效率
• 氧化亚氮：强效温室气体

此外，检测项目还包括一些辅助参数的测量，如排气温度、排气流量、环境温度、大气压力、相对湿度等，这些参数对于准确计算和修正排放结果具有重要意义。

检测方法

汽车尾气排放测定的检测方法多种多样，根据检测目的、适用场合和精度要求的不同，可选择相应的检测方法。以下是目前应用较为广泛的几种检测方法：

一、双怠速检测法

双怠速检测法是汽油车尾气检测的基本方法之一，适用于在用车的排放检测。该方法要求车辆在规定的低怠速和高怠速两种工况下分别进行检测。低怠速工况下，发动机转速维持在制造商规定的怠速转速；高怠速工况下，发动机转速通常控制在额定转速的50%左右。双怠速检测法操作简便、检测周期短，适合大规模检测需求，但无法全面反映车辆在实际行驶中的排放状况。

二、简易工况检测法

简易工况检测法是指在底盘测功机上模拟车辆实际行驶工况进行排放检测的方法。该方法通过设定的运转循环，使车辆在测功机上按照规定的速度和加速度曲线行驶，同时采集尾气样品进行分析。常见的简易工况包括稳态工况法（ASM）和瞬态工况法（VMAS、IM240等）。简易工况检测法能够更真实地反映车辆实际排放水平，检测结果的可靠性较高。

三、自由加速检测法

自由加速检测法主要用于柴油车的烟度检测。检测时，发动机处于怠速状态，驾驶员将油门踏板迅速踩到底，保持数秒后松开。在此过程中测量排气的不透光度或烟度值。该方法设备简单、操作方便，但检测结果受操作因素影响较大，重复性相对较差。

四、加载减速检测法

加载减速检测法是对柴油车进行加载工况检测的方法。检测时，车辆在底盘测功机上以最大功率点为起点，逐步降低速度，测量各速度点下的轮边功率和排气烟度。该方法能够检测车辆在不同负荷条件下的排放状况，对发动机性能和后处理系统的检测更为全面。

五、实际道路行驶排放检测法（RDE）

实际道路行驶排放检测法是近年来发展起来的新型检测方法，利用便携式排放测试系统（PEMS）在真实道路条件下进行排放测量。该方法能够反映车辆实际使用中的排放状况，对于发现传统检测方法难以识别的排放问题具有重要意义。RDE检测已成为新型车辆型式核准的重要组成内容。

六、实验室台架检测法

实验室台架检测法是汽车尾气排放测定最精确的方法，在环境舱内将车辆固定在底盘测功机上，按照标准规定的运转循环进行测试。该方法可以精确控制环境温度、湿度等条件，排除外界因素干扰，获得准确可靠的排放数据。实验室台架检测主要用于新车型式核准、研发验证等对精度要求较高的场合。

七、遥感检测法

遥感检测法是一种非接触式的尾气检测方法，通过在道路旁架设检测设备，对过往车辆进行快速筛查。该方法利用红外光谱和紫外光谱技术，在不影响车辆正常行驶的情况下，快速获取尾气中污染物的浓度信息。遥感检测法适合对大量车辆进行快速筛查，可用于识别高排放车辆。

检测仪器

汽车尾气排放测定涉及多种精密仪器的使用，不同的检测方法和检测项目需要采用相应的检测仪器设备。以下是尾气排放测定中常用的仪器设备：

一、气体分析仪

气体分析仪是尾气检测的核心设备，主要用于测定尾气中各种气体污染物的浓度。根据检测原理的不同，气体分析仪可分为以下几类：

• 不分光红外分析仪（NDIR）：用于测量CO、CO2、HC等气体，基于不同气体对特定波长红外光的吸收特性
• 化学发光分析仪（CLD）：专门用于测量氮氧化物，具有灵敏度高、选择性好的特点
• 氢火焰离子化检测器（FID）：用于测量总碳氢化合物，灵敏度高，响应快
• 电化学传感器：用于测量O2、NO、NO2等气体，结构简单，成本较低

二、烟度计

烟度计是柴油车尾气检测的专用设备，用于测量排气烟度或不透光度。主要有以下类型：

• 滤纸式烟度计：通过测量滤纸被烟气染黑的程度来确定烟度值
• 不透光度烟度计：测量光束穿过排气柱后的衰减程度，以不透光度或光吸收系数表示

三、颗粒物采样系统

颗粒物采样系统用于采集和分析尾气中的颗粒物，主要包括：

• 全流稀释风道采样系统：将全部排气稀释后进行颗粒物采样，是法规规定的基准方法
• 部分流稀释采样系统：仅对部分排气进行稀释采样，设备体积较小
• 颗粒物数量计数器：采用凝结核粒子计数原理，测量颗粒物的数量浓度

四、底盘测功机

底盘测功机是工况检测的核心设备，用于模拟车辆在道路上行驶时的阻力和惯量。主要类型包括：

• 交流电力测功机：响应速度快，控制精度高，可模拟各种行驶工况
• 直流电力测功机：结构相对简单，维护方便
• 涡流测功机：成本较低，适用于简易工况检测

五、便携式排放测试系统（PEMS）

PEMS是进行实际道路排放检测的关键设备，集成了气体分析仪、颗粒物测量装置、排气流量计、GPS定位模块等。该系统体积小、重量轻，可安装在车辆上进行随车测试，能够实时记录车辆在实际道路条件下的排放数据。

六、定容取样系统（CVS）

CVS系统是实验室台架检测的标准配置，通过将排气与环境空气按一定比例稀释，以恒定的体积流量进行取样。CVS系统保证了在变工况条件下取样的一致性，是型式核准检测的必备设备。

七、环境舱

环境舱是用于控制检测环境条件的设施，能够精确调节舱内温度、湿度、气压等参数，模拟不同的环境条件。先进的环境舱还能模拟太阳辐射、风速等条件，满足各种标准规定的测试要求。

八、流量测量装置

流量测量装置用于测量排气流量或进气流量，是计算污染物排放质量的关键参数。主要类型包括：

• 超声波流量计：非接触式测量，对流场干扰小
• 热膜式流量计：响应速度快，精度较高
• 文丘里流量计：结构简单，可靠性高

九、辅助设备

尾气排放测定还需要一系列辅助设备，包括取样探头、样气管路、过滤器、冷凝器、标定气体、数据采集系统等。这些设备虽然不是核心检测设备，但对于保证检测质量同样不可或缺。

应用领域

汽车尾气排放测定的应用领域十分广泛，涵盖政府监管、汽车制造、环境保护、科研教育等多个方面。具体应用领域如下：

一、政府监管领域

政府环保部门和交通管理部门是汽车尾气排放测定最主要的应用主体。通过定期检测和在用车辆监督抽查，政府部门可以掌握辖区内机动车排放状况，识别高排放车辆，督促车辆所有人进行维修治理。此外，尾气排放数据还是制定排放政策、评估环境效益的重要依据。

二、新车型式核准

汽车制造商在新型车辆上市销售前，必须通过型式核准检测，证明其排放性能符合国家或地区排放标准的要求。型式核准检测通常在认证实验室进行，按照标准规定的测试循环和方法，对车辆的排放进行全面检测。检测结果将作为型式核准证书颁发的重要技术依据。

三、生产一致性检测

生产一致性检测是对已通过型式核准的批量生产车辆进行抽检，以确保生产线上的车辆排放性能与型式核准样品保持一致。该检测是汽车产品质量管理的重要环节，有助于防止因生产过程波动导致的排放超标。

四、在用车定期检测

在用车定期检测是最为普遍的尾气排放测定应用场景。根据《中华人民共和国大气污染防治法》的规定，在用机动车应当按照国家或者地方的有关规定，由机动车排放检验机构定期进行排放检验。只有通过排放检验的车辆才能获得安全技术检验合格标志，上路行驶。

五、维修治理领域

当车辆尾气检测结果不合格时，车辆需要送至维修企业进行治理。维修企业在治理前后都需要对车辆进行尾气检测，以确定故障原因和验证治理效果。尾气检测数据可帮助维修人员准确判断排放控制系统的工作状态，提高维修效率和质量。

六、汽车研发领域

在汽车发动机开发、后处理系统优化、整车匹配等研发过程中，尾气排放测定是不可缺少的技术手段。研发人员通过大量的排放测试，分析各工况下的排放特征，优化发动机燃烧系统和控制策略，提高后处理系统效率，从而满足日益严格的排放法规要求。

七、燃料及添加剂评价

石油化工企业和燃料研究机构通过尾气排放测定，评价不同配方燃料和添加剂对车辆排放的影响。这项工作对于开发清洁燃料、优化燃料配方、降低车辆排放具有重要意义。

八、环境保护研究

环保科研机构利用尾气排放测定数据进行机动车排放清单编制、大气污染源解析、空气质量模型验证等研究工作。这些研究成果为制定机动车排放控制策略、改善城市空气质量提供科学依据。

九、二手车交易评估

在二手车交易过程中，尾气排放检测是车辆状况评估的重要内容之一。通过检测可以了解车辆的发动机工况和排放控制系统状态，为车辆价值评估提供参考依据，同时也能帮助买方规避购买高排放车辆的风险。

十、港口及物流园区管理

港口、物流园区等非道路移动机械集中区域，通过尾气排放测定对场内车辆和机械进行监管，识别高排放设备，推动清洁能源替代和设备更新，减少区域环境污染。

常见问题

在进行汽车尾气排放测定过程中，常常会遇到各种技术和操作层面的问题。以下是一些常见问题及其解答：

一、车辆检测前需要做哪些准备？

车辆在进行尾气检测前应确保发动机处于正常工作状态，冷却液温度应达到正常工作温度。检测前应关闭空调、音响等附属用电设备。对于汽油车，还应确保三元催化转化器处于热状态，必要时可进行适当预热行驶。此外，车辆的进气系统、排气系统应无泄漏，排气管不应有破损或加装装置。

二、为什么检测结果会出现不合格？

尾气检测不合格的原因较为复杂，常见的包括：发动机燃烧不充分，如火花塞老化、喷油嘴积碳等；排放控制系统故障，如氧传感器失效、三元催化器效率下降；进气系统问题，如空气滤清器堵塞、节气门脏污；燃油品质问题，使用不合格燃油可能导致排放恶化；此外，车辆保养不当、里程数过高等也可能导致排放超标。

三、检测不合格后如何处理？

车辆检测不合格后，建议前往具有资质的维修企业进行诊断和维修。维修人员将通过专业设备读取故障码，分析排放数据，确定故障原因，并进行针对性维修。常见维修措施包括更换失效的氧传感器、清洗或更换三元催化转化器、清洗喷油嘴、更换空气滤清器等。维修后应重新进行尾气检测，确认排放达标。

四、不同地区的检测标准是否相同？

我国对机动车排放实行统一的标准体系，但在实施时间和具体执行上可能存在地区差异。一般来说，重点区域和大气污染防治重点城市会提前实施更为严格的排放标准。具体检测限值应根据车辆类型、注册登记日期以及所在地区的规定确定，建议车主在检测前咨询当地检测机构或环保部门。

五、新能源汽车是否需要尾气检测？

纯电动汽车由于没有内燃机，不产生尾气排放，因此不需要进行尾气检测。混合动力汽车由于仍配备内燃机，需要进行尾气检测，但检测方法可能与传统车辆有所不同。燃料电池汽车排放物主要为水，也不存在尾气污染问题。各地对新能源汽车的管理政策可能有所不同，建议咨询当地主管部门了解具体规定。

六、车载诊断系统（OBD）与尾气检测有什么关系？

OBD系统是车载自诊断系统，能够实时监测发动机及排放控制系统的工作状态。当系统检测到排放相关故障时，会存储故障码并点亮故障指示灯。在尾气检测过程中，检测人员会读取OBD系统的状态信息。如果发现影响排放的故障码，即使尾气浓度测量值合格，车辆也可能被判定为不合格。因此，确保OBD系统无故障是尾气检测合格的重要前提。

七、检测周期是如何规定的？

机动车尾气检测周期一般与机动车安全技术检验周期一致。根据现行规定，非营运小型载客汽车在注册登记后6年内免上线检测，但仍需定期申领检验标志；超过6年的车辆每年检测一次；超过15年的车辆每6个月检测一次。具体周期安排应按照当地相关规定执行。

八、检测数据的有效期是多久？

尾气检测数据通常仅反映检测时车辆的排放状况。由于车辆排放性能会随着使用而发生变化，检测数据一般只在当次检验周期内有效。如果车辆经过维修或发生可能影响排放的改装，建议重新进行检测，以获取最新的排放数据。

九、环境条件对检测结果有何影响？

环境温度、湿度、大气压力等条件对尾气检测结果有明显影响。低温条件下，发动机燃烧效率下降，后处理系统升温缓慢，可能导致排放增加。高湿度环境下，进气中水蒸气含量增加，可能影响燃烧过程。因此，检测标准通常规定适宜的环境条件范围，超出范围时应进行环境修正或暂停检测。

十、如何保证检测结果的准确性？

检测结果的准确性受多种因素影响，包括：仪器设备的校准状态、检测环境的控制、操作人员的技能水平、检测程序的规范性等。正规的检测机构应建立完善的质量管理体系，定期对仪器设备进行校准和维护，严格执行标准操作程序，确保检测结果客观、准确、可追溯。车主在选择检测机构时，可关注其是否具备相关资质认定。