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1、I/M 制度检测方法对在用车排放控制的影响 莫森泉 广东汽车检测中心有限公司 摘 要： 详细阐述了 I/M 制度削减在用车尾气排放的有效性和经济性, 并对 I/M 制度常用的排放检测方法进行对比, 数据表明 VMAS 瞬态加载法不仅成本低、检测时间短, 而且识别尾气污染严重的车辆的准确度非常高。另外, 介绍了遥测法筛选高排放车辆和豁免清洁车辆的准确率, 推荐其作为现行 I/M 制度排放检测方法的补充, 从而更加有效地控制在用车的尾气污染物排放。关键词： I/M 制度; 排放; 在用车; 作者简介：莫森泉 (1982-) , 男, 广东云浮人, 硕士研究生, 现就职于广东汽车检测中心有限公司从事
2、汽车与发动机检测。1 I/M 制度概述I/M 制度是指在用车检查与维护制度, 被广泛应用于控制在用车的污染物排放, 它是通过对在用车尾气排放进行检查, 及时发现排放超标的车辆, 实施强制维护而使尾气排放重新达标。相对于传统维护方法, 数据管理对 I/M 制度的作用更重要。I/M 制度的重点是通过调整排放超标车辆发动机的气缸压力、燃油空燃比和火花强度等, 有效地控制燃料消耗量, 使整车在最佳状态下运行, 从而实现改善车辆尾气排放的目标。2 I/M 制度的效益车辆行驶里程的增加会导致污染物排放的恶化, 研究1表明车辆污染物排放的体积分数与车辆行驶里程是二次曲线的关系, 特别是当行驶里程超过 301
3、0km后, 各种污染物排放增加的幅度更明显, 以 1010km 时的车辆的污染物排放量为基准, 7010km 时 HC 的排放平均值增加了 30.94 倍, NOx 增加了 18.79 倍, CO 增加了 23.13 倍。如果及时对车辆执行 I/M 制度, 能大幅降低污染物排放, 提高排放检测的通过率, 研究发现对车辆执行 I/M 制度后, 轿车、大客车和大货车低怠速下 HC 排放通过率提升至 98%、99%和 79%, 维修保养前却只有88%、58%和 61%, 高怠速下 HC 达标率提升至 98%、99%和 99%, 维修保养前却只有 90%、73%和 82%, 尽管小型车低怠速下 HC
4、排放通过率下降了 7%, 但高怠速下 HC 通过率增加了 18%;轿车、小型车、大客车和大货车低怠速下 CO 排放通过率提升至 100%、100%、97%和 99%, 维修保养前却只有 65%、75%、59%和 70%;高怠速下 CO 通过率提升至 95%、100%、93%和 97%, 维修保养前却只有62%、83%、78%和 80%2。图 1 各种车型维修保养前后怠速 HC 排放通过率 下载原图图 2 各种车型维修保养前后怠速 CO 排放通过率 下载原图常规的控制机动车污染物排放的措施有:在用车改造、旧车强制淘汰、I/M 制度和新车排放控制。研究3发现采用 I/M 制度削减每吨一氧化碳的成本
5、为 102 元, 是在用车改造费用的 22%、是旧车强制淘汰费用的 5%、是新车排放控制费用的84%;削减每吨氮氧化物成本为 2766 元, 是在用车改造费用的 15%、是旧车强制淘汰费用的 11%、是新车排放控制费用的 74%。因此 I/M 制度控制车辆污染物排放花费的成本是最低的。表 1 各种排放控制措施削减成本对比 下载原表 3 国内外 I/M 制度的发展及现状美国是全球较早研究和实施 I/M 制度的国家之一, 为改善空气质量, 1970 年通过了清洁空气法, 设立环境保护局并开展 I/M 制度研究, 1974 年新泽西州最先开始实施 I/M 制度, 执行年检制的怠速法的尾气检测, 19
6、77 年对空气清洁法进行修正, 要求空气质量差的地区推行 I/M 制度, 1983 年起多个州开始强制执行 I/M 制度, 1990 年的空气清洁法修正案制定了基本型和加强型两种 I/M 制度, 以适应轻度污染地区和严重污染地区 I/M 制度的实施与推广, 2002 年环保局出台了利用遥测进行 I/M 制度效益评估的技术指南, 开始遥测法的探索研究4。2003 年国家环保总局颁发了简易工况检测方法标准, 山东省等作为第一批国家在用车 I/M 技术规范实施示范省市开始在用车 I/M 技术规范与管理体系研究及示范工作的尝试, 国家环保总局 2004 年发布了关于开展在用车 I/M 技术规范实施示范
7、工作的通知、2005 年发布了在用机动车污染物排放检测机构技术规范, 我国在用车 I/M 制度开始逐步推广应用。作为试点之一的山东省, 2006 年 12 月出台了点燃式发动机轻型汽车排气污染物排放限值 (简易瞬态工况法) , 规定采用简易工况法进行轻型车排放检验, 并于 2011 年 9 月对该标准进行了修订, 提高车辆污染物的排放限值, 同时出台了压燃式发动机在用轻型汽车排气烟度排放限值, 规定采用加载减速法来进行压燃式发动机汽车污染物的排放检验。2010 年广州市环保局等部门联合发布关于实施机动车排气污染定期检查与强制维护制度的通告, 实施机动车排气污染定期检查与强制维护制度 (简称I/
8、M 制度) , 规定机动车必须定期进行排气污染检验, 要求采用简易工况法替代双怠速和自由加速工况法。4 I/M 制度排放检测方法对比怠速法、ASM 稳态加载加速模拟法、IM240 瞬态加载法和 VMAS 瞬态加载法是现行 I/M 制度采用的主要检测方法, 各自的优缺点如下:怠速法只能测试尾气中的 CO、HC、CO 2浓度, 检测方法简单、费用低、检测时间短, 对化油器车辆可以判断出怠速可燃气混合出现的问题, 但对采用电子燃油喷射系统和点火控制加三元催化转化器等现行主流轿车, 怠速法不能发现其传感器故障或催化器失效的问题。IM240 瞬态加载法建立在 FTP (美国联邦测试) 测试规程的前 24
9、0s 基础上, 包含了瞬态工况, IM240 的检测结果与 FTP 的检测结果的相关性较好, 3 种污染物的相关因子分别为:HC 为 0.947, CO 为 0.918, NOx 为 0.8435, 与 FTP 的测试结果相比, IM240 对 3 种污染物的检测结果的离散性很小, 所以 IM240 的错判率较低。IM240 检测所用设备成本高, 维保相对较复杂, 检测过程耗时较长, 而且对检测人员的能力要求也较高。为减少设备的投资和日常运行成本, 提升检测效率, 便于应用推广, 出现了ASM 稳态加载加速模拟法, 该方法仪器的成本和使用维护费用低, 只需利用在怠速法中广泛使用的直接取样浓度分
10、析仪和底盘测功机, 在一般的检测和维修厂也可进行检测。ASM 的检测结果与 FTP 的结果相关性一般, 3 种污染物的相关因子分别为:HC 为 0.492, CO 为 0.435, NOx 为 0.7146, 新车排放检测时 ASM结果的相关性更差, 误判率偏高, 特别是对使用电子燃油喷射系统和三元催化转化器的汽车, 误判率最高时达到 35%左右 (假定 IM240 的准确率为 100%) , ASM 检测方法还有一个缺点, 其检测结果所用的单位是排放浓度而不是排放质量。VMAS 瞬态加载法的出现解决了 ASM 与 FTP 相关性差, IM240 虽与 FTP 相关性好但成本太高但不利于广泛应
11、用的问题, VMAS 采用与 IM240 同样的工况时, 两种方法得到的测试结果的相关性非常好, 3 种污染物的相关因子分别为:HC 为0.93, CO 为 0.993, NOx 为 0.9927。5 遥测法概述及其优势汽车尾气排放遥测技术的原理是车辆尾气吸收了特定波长的紫外线和红外线后引起光谱变化, 再由分析仪分析计算光谱的变化来获得被检车辆的尾气排放浓度的。遥测技术起源于美国, 新西兰最先应用遥感测试系统对在道路上行驶的汽车进行排放监测, 其后美国、加拿大、墨西哥、日本、新加坡、澳大利亚、英国、中国台湾和香港等十几个国家和地区陆续开始推广使用8。图 3 遥测法测量示意 下载原图研究9表明遥
12、测结果 CO2%vol 或 NOx1500ppm vol 的车辆, 只有 12%-17%能通过 ASM 测量, 遥测结果 CO2.5%vol 或 HC600ppm vol 或 NOx3600ppm vol 的车辆, 仅有 5%通过 ASM 测量, 因此遥测法筛选高排放车辆的准确率很高。研究10表明当相连两次遥测结果达到 CO0.5%vol, HC200ppm vol, NOx1500ppm vol 时, 随机 IM240 复检不通过率小于 4%, 因此遥测法对清洁车辆的判定也非常准确。遥测法的结果更真实的反映了汽车在道路上行驶的排放情况, 具有方便、快捷及效率高的优势。基于以上, 遥测法可以作
13、为 I/M 定检检测方法的补充, 通过建立科学完备的数据通讯与监控网络, 更有利于在用汽车尾气排放的管理。6 结论与展望综上所述, 在实施 I/M 制度来控制在用车尾气排放时, IM240 瞬态加载法的检测效果是最好的, 但其成本高、检测时间长的缺点, 使其很难在实际中推广应用;而怠速法的检测效果最差, 应该尽快由其它检测方法取代。逐步推广使用 VMAS 瞬态加载法, 可以更有效地识别高排放车辆, 有效控制在用车尾气排放。有条件的地方推广使用遥测法, 作为 VMAS 瞬态加载法的补充, 可及时识别排放恶化严重的车辆, 强制对其进行维护, 从而更有利于控制在用车尾气排放。参考文献1张春化, 王奉
14、双, 马志义, 等.在用汽车不同测试方法的排放特性J.长安大学学报 (自然科学版) , Vol.29 (2) , 2009.03:88-93 2罗丽娟.上海市在用车实施监测与维修 (I/M) 计划研究D.东华大学, 2002 3谢素华.控制在用车排放检测维修制度的模式研究D.吉林大学, 2004 4EPA420-B-04-010.Guidance on Use of Remote Sensing for E-valuation of I/M Program PerformanceR.Washington D.C., US EPA, 2002 5卢希果.上海市在用车推行 I/M 制度中检测方法的
15、研究J.上海环境科学, 第 21 卷, 2002 (7) :397-400 6William M.Pidgeon, Daniel J.Sampson, Paul H.Burbage.Evaluation of a four-mode steady-state test with acceleration simulation modes as an alternative inspection and maintenance test for enhanced I/M programs.EPA-AA-AQAB-93-01 1993.http:/www.epa.gov.ota-q/regs/im
16、/asm-eval.pdf 7Ensfield, Carl;Gordon Jr., Jay;Lindner, Jim.Evaluation of a Low-cost Transient Mass Measurement System in Vehicle Inspection and Maintenance Testing:Results of a Gordon-Darby StudyJ.Journal of the Air&Waste Management Association.Sep2003, Vol.53 (9) :1098-1108 8Gong, R., Waring, P.On road remote sensing system, Proceedings of IPENZ ConferenceC.1995, Vol.1:81-85 9Peter
