隨著汽車保有量的不斷增加，人們對汽車排放對環(huán)境影響的關注度不斷提高，世界各國紛紛就汽車排放建立了相應的法規(guī)制度，通過嚴格的法規(guī)控制車輛的排放，每一款車上市前都必須經(jīng)過排放法規(guī)認證試驗。

在中國，GB 18352.6—2016《輕型汽車污染物排放限值及試驗方法（中國第六階段）》規(guī)定了輕型車排放試驗的類型、方法及限值要求。

一、排放試驗的分類

排放是指汽車在使用過程中由于燃燒化學燃料而對周圍環(huán)境造成的污染。汽車排放污染來自三個途徑：排氣污染，即汽車燃料燃燒以后通過排氣管排出氣體造成的污染，主要有 CO、CO2、CH、NOX  及碳顆粒等物質；曲軸箱污染，燃燒的廢氣以及少量未燃燒的廢氣以及少量未燃混合氣體從氣缸內(nèi)向下竄入曲軸箱進而排放到周圍環(huán)境造成的污染；燃油蒸發(fā)污染，即汽油、柴油在燃油供給系統(tǒng)及發(fā)動機內(nèi)蒸發(fā)，泄漏到周圍環(huán)境中造成的污染。

針對以上三類排放物 GB 18352.6—2016 規(guī)定如下排放試驗：

（1）排氣排放試驗

進行排氣排放物測試的試驗有：常溫下冷起動后排氣污染物排放試驗（Ⅰ型試驗）、實際行駛污染物排放試驗（Ⅱ型試驗）、低溫下冷起動后排氣中 CO、THC 和 NOx 排放試驗（Ⅵ型試驗）、污染物控制裝置耐久性試驗（Ⅴ型試驗）。

（2）曲軸箱排放曲軸箱排放試驗為：曲軸箱污染物排放試驗（Ⅲ型試驗）。

（3）蒸發(fā)物排放試驗蒸發(fā)物排放試驗有：蒸發(fā)污染物排放試驗（Ⅳ型試驗）、加油污染物排放試驗（Ⅶ型試驗）。

很顯然在汽車排放污染物中，排氣污染是最主要的，而且一般的排放性試驗也只對經(jīng)由排氣管排出的污染物進行測試。因此，本節(jié)以常溫下冷起動后排氣污染物排放試驗（Ⅰ 型試驗）為例展開介紹。

二、Ⅰ型試驗

Ⅰ型試驗是車輛公告認證強制性試驗，為了保證試驗的重復性和準確性，對影響試驗結果的邊界條件進行了詳細規(guī)定，如試驗設備、車輛要求、環(huán)境要求、加載參數(shù)、試驗過程操作等。

1、試驗設備

Ⅰ型排放試驗在實驗室進行，所使用的主要設備有轉鼓試驗臺、環(huán)境艙及排放分析系統(tǒng)。其中轉鼓試驗臺為測試樣車提供模擬阻力，環(huán)境艙控制測試過程環(huán)境溫度、濕度和大氣壓力，排放分析系統(tǒng)對樣車測試過程排放的尾氣進行取樣、計量體積和結果分析。排放分析系統(tǒng)主要包括分析儀、全流排氣稀釋（CVS）系統(tǒng)、PM 測試系統(tǒng)、顆粒物數(shù)量（PN） 排放測試設備，其結構如圖 4-14 所示。

圖 4-14   排放分析系統(tǒng)

（1）分析儀

分析儀是根據(jù)法規(guī)要求，在試驗過程和試驗循環(huán)結束后對采集到的樣氣進行濃度分析，根據(jù) GB 18352.6—2016 法規(guī)要求，需要對尾氣排放中的 CO、CO2、HC、CH4、NOx、N2O 等氣體污染進行測試。各分析儀的型式要求見表 4-7。

表 4-7 各分析儀的型式要求

序號

氣體

分析儀名稱

分析儀類型

1

CO 和 CO2

CO 和 CO2 分析儀

不分光紅外吸收（NDIR）型

2

HC（除柴油以外的所有燃料）

HC 分析儀

氫火焰離子化（FID）型

3

HC（柴油）

加熱式氫火焰離子化（HFID）型

4

CH4

CH4 分析儀

氣象色譜（GC）+ 氫火焰離子化（FID）型， 或非甲烷截止器 + 氫火焰離子化（FID）型

5

NOx

NOx 分析儀

化學發(fā)光（CLD）或非擴散紫外線諧振吸收

（NDUVR）型

6

N2O

N2O 分析儀

激光紅外光譜儀（QCL）

（2）全流排氣稀釋（CVS）系統(tǒng)

全流排氣稀釋系統(tǒng)主要由稀釋空氣處理裝置、稀釋通道、抽氣裝置和主稀釋系統(tǒng)容積測量裝置、氣袋等部分組成。該系統(tǒng)的作用有兩個：一是完全收集汽車在運行過程中排出的尾氣，并通過背景空氣進行稀釋處理，防止產(chǎn)生冷凝，同時按一定的流量將稀釋后的樣 氣送入氣袋進行存儲，用于試驗后取樣分析；二是對收集的尾氣進行體積計量。體積計量可以使用容積泵（PDP）、臨界流量文丘里管（CFV）、亞音流文丘里管（SSV）、超聲波流量計（UFM）等方式進行計量，其中 CFV 應用較為廣泛。典型的全流排氣稀釋系統(tǒng)如圖 4-15 所示。

圖 4-15   典型的全流排氣稀釋系統(tǒng)

（3）PM測試設備

顆粒物取樣裝置應由安裝在稀釋通道的取樣探頭、顆粒物導管、過濾器、取樣泵以及流量調(diào)節(jié)器和測量單元組成。過濾器通過內(nèi)部放置的濾紙對稀釋后的樣氣進行過濾，通過微量級的電子天平對試驗前后的濾紙進行計量稱重，結合取樣體積計算得到排氣中的  PM 值。顆粒物取樣系統(tǒng)示意圖如圖 4-16 所示。

圖 4-16   顆粒物取樣系統(tǒng)示意圖

（4）顆粒物數(shù)量（PN）排放測試設備

顆粒物數(shù)量（PN）排放測試設備應由稀釋通道內(nèi)取樣探頭探針（PSP）、粒子傳輸管（PTT）、粒徑預分級器（PCF）和粒子數(shù)量濃度測量（PNC）單元及其上游的揮發(fā)性粒子去除器（VPR）組成。揮發(fā)性粒子去除器應包含取樣稀釋裝置（粒子數(shù)量稀釋裝置：初級粒子數(shù)量稀釋裝置PND1 和次級粒子數(shù)量稀釋裝置 PND2）和粒子蒸發(fā)裝置（蒸發(fā)管 ET）。待測氣體的取樣探頭應安裝在稀釋區(qū)域內(nèi)，以能從空氣和排氣的均勻混合氣中抽取具有代表性的樣氣。粒子在取樣系統(tǒng)內(nèi)的滯留時間和粒子計數(shù)器的 T90 響應時間之和不能大于20s。顆粒物數(shù)量（PN）排放測試系統(tǒng)示意圖如圖 4-17 所示。

圖 4-17   顆粒物數(shù)量（PN）排放測試系統(tǒng)示意圖

注：OT 是指用于引導稀釋樣氣從揮發(fā)性粒子去除器到粒子計數(shù)器入口的出口管。

粒子數(shù)量濃度測量（PNC）單元的具體要求：

1）在全流控制條件下工作。

2）根據(jù)可溯源的原則，從 1 個 /cm3 到單個粒子計數(shù)模塊上限的范圍內(nèi)，計數(shù)精度為±10%。若在延長的取樣期間內(nèi)粒子濃度的測量平均值低于 100 個 /cm3，可要求使用更高的統(tǒng)計置信度來驗證粒子計數(shù)器的準確度。

3）粒子濃度低于 100 個 /cm3 時的分辨率至少為 0.1 個 /cm3。

4）單個粒子計數(shù)模塊在整個測量范圍內(nèi)對粒子濃度具有線性響應。

5）數(shù)據(jù)采集的頻率大于或等于 0.5Hz。

6）超過濃度測量范圍的 T90 響應時間不超過 5s。

7）具有最大校正可達 10% 的符合校正功能，可使用 CF.2.1.3 確定的內(nèi)部校正系數(shù)， 但是不能使用任何其他算法來校正或者定義計數(shù)效率。

8）對電遷移率粒徑為 23nm（±1nm）和 41nm（±1nm）粒子計數(shù)效率分別為 50%（±12%）和大于 90%。

2、I 型試驗要求

（1）車輛要求

汽車的機械狀況應良好。試驗汽車應至少磨合行駛 3000km。輪胎壓力應與制造廠規(guī)定的相同，并與為調(diào)整測功機而進行的預備性道路試驗使用的壓力相同。排氣系統(tǒng)不得有任何泄漏，以免減少發(fā)動機排出氣體的收集量；發(fā)動機和汽車控制裝置的設定應符合制造廠的規(guī)定。

（2）加載阻力獲取

試驗車輛必須通過道路滑行試驗獲取該車的道路行駛阻力，按第三章第五節(jié)要求進行行駛阻力測試，并在轉鼓試驗臺上完成擬合滑行。

（3）預跑試驗

為確認車輛在試驗過程中無異常情況，試驗前需按照試驗工況試跑一次，檢查測量無異常、能跟上目標車速。

（4）車輛靜置

預跑結束后，將車輛停置在 23℃ ±3℃的浸車間浸車至少 6h 但不長于 30h，車輛機油溫度與環(huán)境溫度相差 ±2℃以內(nèi)。

（5）環(huán)境條件

溫度要求：23℃ ±3℃。

（6）試驗工況

GB 18352.6—2016《輕型汽車污染物排放限值及試驗方法（中國第六階段）》要求使用的試驗工況為 WLTC 工況。

3、試驗開始

將車輛移動至轉鼓試驗臺上（車輛不能起動），并固定于轉鼓試驗臺上；連接排放分析儀尾氣收集管與車輛的排氣管連接可靠，不能有漏氣現(xiàn)象；按照試驗車輛、油品等信息完成排放分析參數(shù)設置；起動排放取樣分析系統(tǒng)，同時駕駛員起動發(fā)動機，并按照 WLTC 試驗工況曲線和檔位信息駕駛車輛直到試驗結束。試驗過程中，駕駛員控制車輛車速與目標車速超差控制在 ±2km/h、時間 ±1s，如圖 4-18 所示。

圖 4-18   工況速度 - 時間控制曲線

4、試驗數(shù)據(jù)處理

排放循環(huán)結束后，排放分析有一套自動運行程序，根據(jù)收集的尾氣分析出試驗過程中的所有排放物質，并自動出具試驗報告。

三、Ⅰ型試驗排放物限值

GB 18352.6—2016《輕型汽車污染物排放限值及試驗方法（中國第六階段）》要求輕型汽車的排放限值見表 4-8 和表 4-9。

這就要求汽車企業(yè)開發(fā)生產(chǎn)的燃油車輛排放污染物處于限值以下，才能夠上市銷售。