汽车尾气排放实路测试

技术概述

汽车尾气排放实路测试是指在真实道路行驶条件下，利用便携式排放测试系统（PEMS）对车辆尾气排放进行实时监测和数据分析的技术手段。与传统的实验室台架测试相比，实路测试能够更真实地反映车辆在实际使用过程中的排放水平，是当前机动车污染控制领域最为重要的检测方式之一。

随着机动车保有量的持续增长，汽车尾气排放已成为城市大气污染的重要来源。传统的实验室检测方法虽然具有可控性强、重复性好的优点，但难以全面反映车辆在复杂路况、多变气候条件和不同驾驶习惯下的真实排放情况。为弥补这一缺陷，实路测试技术应运而生并得到广泛应用。

实路测试技术的核心理念是将实验室检测延伸至真实道路环境，通过搭载先进的便携式排放测试设备，在车辆正常行驶过程中连续采集尾气排放数据。这种方法能够捕捉车辆在起步、加速、匀速、减速等各种工况下的排放特征，为排放控制策略的制定提供更为可靠的数据支撑。

从国际发展来看，欧盟在2017年实施的WLTP（全球统一轻型车辆测试程序）中正式引入了实路驾驶排放测试要求，成为全球首个将实路测试纳入法规强制执行范围的地区。此后，美国、中国等国家和地区也相继出台了相关法规和标准，推动实路测试技术的标准化和规范化发展。

实路测试技术的推广应用，对于促进汽车产业技术升级、加强机动车排放监管、改善大气环境质量具有重要意义。通过实路测试，可以有效识别高排放车辆，推动生产企业优化排放控制策略，同时也为政府部门制定更有针对性的环保政策提供了科学依据。

检测样品

汽车尾气排放实路测试的检测样品范围涵盖了多种类型的机动车辆，根据不同标准要求和检测目的，可对以下车辆类型进行实路测试：

• 轻型汽油车辆：包括M1类乘用车、N1类轻型货车等，通常指最大总质量不超过3.5吨的汽油动力车辆
• 轻型柴油车辆：最大总质量不超过3.5吨的柴油动力车辆，包括柴油乘用车和轻型柴油货车
• 重型柴油车辆：最大总质量超过3.5吨的柴油货车、客车等重型车辆
• 混合动力车辆：采用油电混合动力系统的各类车辆
• 天然气车辆：以压缩天然气或液化天然气为燃料的车辆
• 在用车辆：已投入实际使用、需要进行排放合规性检测的车辆
• 新生产车辆：下线后需要进行型式核准或出厂检验的新车
• 进口车辆：需要进行排放法规符合性验证的进口汽车

对于轻型车辆而言，实路测试主要关注车辆在城市道路、郊区道路和高速公路等不同路况下的排放表现。测试样品的选择需要考虑车辆的技术类型、排放控制水平、行驶里程等因素，确保测试结果具有代表性和可比性。

重型车辆的实路测试则需要考虑车辆的用途和运行特点。城市公交客车、长途客运车辆、货运车辆等不同用途的重型车，其典型运行工况存在显著差异，因此在测试样品选择和测试路线设计时需要区别对待。

在进行实路测试前，检测样品需要满足一定的技术条件要求。车辆应处于正常工作状态，排放控制系统功能完好，燃料和润滑油应符合相关标准规定。同时，车辆累积行驶里程应在合理范围内，既不能是刚下线的零里程车辆，也不能是接近报废期的高里程车辆。

检测项目

汽车尾气排放实路测试的检测项目主要围绕尾气中各类污染物的浓度和排放量进行，具体包括以下内容：

• 氮氧化物排放：包括一氧化氮和二氧化氮的总量，是柴油车辆最重要的检测指标之一
• 颗粒物数量：主要针对柴油车辆，测量尾气中固态颗粒物的粒子数浓度
• 一氧化碳：不完全燃烧产物，反映发动机燃烧效率和排放控制水平
• 碳氢化合物：未燃烧燃料和部分氧化产物的总和，是光化学烟雾的重要前体物
• 二氧化碳：温室气体，与燃油消耗直接相关
• 颗粒物质量：尾气中颗粒物的总质量浓度

除了上述常规污染物指标外，实路测试还需要记录一系列辅助参数，用于数据分析和结果评价：

• 发动机工作参数：包括发动机转速、负荷、温度、进气量等
• 车辆行驶参数：包括车速、加速度、行驶距离、行驶时间等
• 环境参数：包括环境温度、大气压力、相对湿度等
• GPS定位信息：用于记录测试路线和海拔变化
• 排气流量：用于计算污染物的质量排放量

在检测项目的设定上，不同排放标准的车辆有不同的要求。对于国六排放标准的轻型车辆，氮氧化物和颗粒物数量是实路测试的核心指标，需要确保在实路行驶条件下不超过标准规定的符合性因子限值。

对于重型柴油车辆，根据不同阶段的排放标准要求，检测项目可能还包括氨气排放。这是选择性催化还原系统工作时可能产生的副产物，需要控制在合理范围内以避免二次污染。

检测数据的处理也是实路测试的重要组成部分。测试结束后，需要对原始数据进行处理，计算各污染物的平均排放因子、累积排放量等结果参数。同时，还需要根据标准要求进行数据有效性验证，剔除无效数据段，确保测试结果的真实性和可靠性。

检测方法

汽车尾气排放实路测试的检测方法遵循国家标准和技术规范的要求，主要包括以下几个环节：

测试前的准备工作是确保测试数据有效性的重要基础。首先需要对测试车辆进行全面检查，确认车辆技术状态良好，排放控制系统工作正常。同时需要对便携式排放测试系统进行校准和预热，确保气体分析仪、颗粒物测量单元等关键部件性能稳定。流量计的校零和标定也是必不可少的工作环节。

测试路线的设计需要满足标准规定的工况要求。对于轻型车辆，测试路线应包含城市、郊区和高速三种典型路况，各路段的比例需符合标准规定。城市路段的车速一般较低，停车和起步频繁；郊区路段车速适中，行驶相对顺畅；高速路段车速较高，保持匀速行驶的时间较长。整个测试路线的总距离一般不少于数十公里，测试持续时间通常在90分钟以上。

测试过程中的数据采集采用连续记录方式，采样频率通常为1Hz或更高。测试系统同步记录尾气污染物浓度、排气流量、发动机参数、车辆参数、环境参数和GPS定位信息等数据。所有数据均带有时间戳，便于后续的数据处理和分析。

环境条件对测试结果有重要影响，因此标准对测试环境条件有明确规定。环境温度一般应在-7°C至35°C之间，海拔高度不应超过规定限值，大气压力和相对湿度也应在合理范围内。极端天气条件下不适宜进行实路测试。

测试完成后需要进行数据处理和结果评价。首先需要对原始数据进行检查，剔除测试开始阶段和结束阶段的无效数据。然后根据标准规定的方法计算各污染物的平均比排放量，并与标准限值进行比较。对于国六车辆，需要计算符合性因子，即实路测试排放量与实验室台架测试限值的比值，该比值应不超过标准规定值。

在特殊情况下，还需要进行冷启动测试。冷启动阶段是车辆排放较为恶劣的工况，此时催化转化器尚未达到工作温度，排放控制效率较低。通过冷启动测试可以更全面地评价车辆的排放水平。

为确保测试结果的可靠性和可比性，测试机构需要建立完善的质量管理体系。测试人员应经过专业培训并取得相应资质，测试设备应定期进行计量检定和期间核查，测试过程应有详细记录，测试报告应完整准确地反映测试条件和测试结果。

检测仪器

汽车尾气排放实路测试所使用的检测仪器主要是便携式排放测试系统，简称PEMS。该系统由多个功能模块组成，能够实现对尾气污染物浓度、排气流量、环境参数等信息的同步测量和数据记录：

• 气体分析仪：用于测量尾气中气态污染物的浓度，常见的分析原理包括非分散红外分析法、化学发光分析法、电化学传感法等
• 颗粒物测量单元：用于测量尾气中颗粒物的数量浓度和质量浓度，通常采用凝结核粒子计数器或激光散射法
• 排气流量计：用于测量发动机排气流量，常见的类型包括皮托管式流量计、超声波流量计等
• 环境参数传感器：用于测量环境温度、大气压力、相对湿度等参数
• GPS定位模块：用于记录测试车辆的地理位置和行驶轨迹
• 车载诊断接口：用于读取发动机控制单元的工作参数和故障信息
• 数据采集和处理系统：用于同步采集各传感器数据，进行实时计算和数据存储
• 供电系统：为各功能模块提供稳定的电源供应

便携式排放测试系统的核心性能指标包括测量精度、响应时间、量程范围、零点漂移等。气体分析仪的测量精度一般应达到满量程的百分之几以内，响应时间应在数秒以内，以适应车辆工况快速变化的特点。颗粒物测量单元的检测效率、计数准确度等指标也需满足相关标准要求。

不同排放标准对PEMS的技术性能有不同要求。随着标准的升级，对测试设备的精度和功能要求也在不断提高。例如，国六标准相比国五标准，对氮氧化物和颗粒物的测量精度提出了更高要求，同时增加了对氨气测量的要求。

测试设备的安装和连接方式也很重要。气体分析仪的采样探头需要插入排气管内，采样管路的长度和材质会影响样气传输过程中的吸附和反应损失。排气流量计需要安装在排气管末端，安装位置和方式应满足标准要求。所有连接应牢固可靠，避免在行驶过程中松动或脱落。

测试设备的校准和维护是确保测试数据准确性的关键。校准使用的标准气体应具有可追溯性，其浓度值应经过权威机构认定。日常维护包括定期清洁采样管路、更换滤芯、检查气路密封性等工作。测试设备应按照规定周期进行全面的计量检定和性能验证。

随着技术的发展，新一代便携式排放测试设备在体积、重量、功耗等方面不断优化，测量精度和功能也在持续提升。部分设备已具备无线数据传输功能，可实现测试数据的远程监控和实时分析。

应用领域

汽车尾气排放实路测试技术在多个领域得到广泛应用，为机动车污染控制和环境管理提供了重要技术支撑：

在新车型式核准领域，实路测试已成为轻型车辆和重型车辆排放认证的重要组成部分。生产企业需要按照法规要求进行实路测试，测试报告是产品公告申报和上市销售的必备技术文件。通过实路测试，可以确保新生产车辆在实际使用条件下的排放水平满足法规限值要求。

在生产一致性检查领域，监管部门可以采用实路测试方法对已获得型式核准的车辆进行抽查检验。通过对比抽查车辆的实路测试结果与型式核准结果，可以判断生产企业的质量管控水平是否符合要求。如发现生产一致性不合格的情况，将责令企业采取整改措施。

在用车辆监管是实路测试的另一个重要应用领域。环保部门可以对道路上行驶的车辆进行遥感监测或路检路查，对疑似超标车辆进行进一步的实路测试验证。这种监管方式可以有效识别高排放车辆，督促车辆所有人及时进行维修治理。

在车辆技术研发领域，实路测试为汽车生产企业优化排放控制策略提供了重要数据支撑。通过分析不同工况下的排放特征，工程师可以有针对性地改进发动机标定、优化催化转化器控制逻辑、调整SCR系统尿素喷射策略等，从而提升车辆的综合排放性能。

在环保政策制定领域，实路测试数据为政府部门制定机动车排放标准、实施交通管制措施、规划城市交通发展提供了科学依据。通过掌握不同车型、不同技术路线车辆的实路排放特征，可以制定更有针对性的管控政策。

在二手车和进口车检验领域，实路测试可以作为评价车辆排放状况的重要手段。对于进口车辆，实路测试可以验证其是否满足国内排放标准要求；对于二手车，实路测试可以帮助识别排放系统故障或被篡改的情况。

科研院所和高等院校也广泛采用实路测试技术开展机动车排放相关的基础研究。通过积累大量实路测试数据，研究人员可以建立更精确的排放因子模型，评估机动车排放对大气环境的影响，为交通规划和环境规划提供决策支持。

常见问题

在汽车尾气排放实路测试的实际工作中，经常遇到以下问题：

• 问：实路测试与实验室台架测试有什么区别？答：实路测试在真实道路环境下进行，能够反映车辆实际使用条件下的排放水平；实验室台架测试在可控条件下进行，重复性好但可能与实际使用情况存在差异。两种方法各有优缺点，互为补充。
• 问：什么样的车辆需要进行实路测试？答：根据法规要求，新申请型式核准的轻型车辆和重型车辆需要进行实路测试；在用车辆如被怀疑排放超标也可能被要求进行实路测试。
• 问：实路测试需要多长时间？答：一次完整的实路测试通常需要90分钟以上，加上设备安装调试和数据处理时间，整个过程可能需要半天到一天。
• 问：测试路线可以自由选择吗？答：测试路线需要满足标准规定的工况要求，包括城市、郊区、高速路段的比例要求，以及车速分布、动态特征等要求，不能随意选择。
• 问：恶劣天气条件下可以进行测试吗？答：标准对测试环境条件有明确规定，极端天气如大雨、大雾、冰雪路面等情况下不适宜进行测试。
• 问：实路测试结果不合格怎么办？答：如测试结果超出标准限值，需要分析原因并采取相应措施。对于新车型，需要优化排放控制策略后重新测试；对于在用车辆，需要进行维修治理。
• 问：便携式测试设备会影响车辆正常行驶吗？答：现代PEMS设备体积相对紧凑，安装后对车辆性能影响较小，但仍需确保设备安装牢固，采样管路不与其他部件干涉。
• 问：如何保证测试数据的真实性和可靠性？答：测试机构应建立质量管理体系，测试设备应经过计量检定，测试过程应全程记录，数据处理应符合标准规定的方法。

随着机动车排放标准的不断升级和环保要求的日益严格，汽车尾气排放实路测试技术将在机动车污染控制中发挥更加重要的作用。测试机构应不断提升技术能力，为政府部门、生产企业和广大车主提供优质、高效的检测服务。