天津市津南区机动车排污检控站 天津市 300350
摘要：以往的机动车排放研究集中在机动车排放与使用年限、行驶里程和运行工况等机动车使用因素及环境条件的关系，但对与机动车排放关系密切的输出功率考虑较少，因此在量化排放总量时不够准确。
关键词：机动车比功率；高排污车辆鉴别；应用；
机动车尾气污染已成为城市最主要的污染源.据统计，机动车尾气排放的一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）以及氮氧化合物（NOx）的排放量，约占各类污染物总量的60%，30% 和20% 以上。
一、概述
在我国，I /M 制度建立比较晚，制度不完善，大部分地区对于尾气检测仍然采用怠速法，只有少数城市近年来开始进行机动车尾气的遥感监测，由于缺乏遥感监测数据和深入细致的研究，因此，到目前为止我国尚未建立遥感监测标准.目前情况下，机动车尾气的遥感监测应用和推广的难度，主要体现在：在遥感监测中如何判断车辆是否超标。超标车辆判断出来后，需要通知车主在限定时间内进行怠速复检来最终确定是否确为高排污车辆，这要求研究现有标准和遥测之间的联系，在充分利用遥测的高效性的同时降低误判率。对遥测数据进行了分析，并且引入机动车比功率的概念，得出了一些有益的结论，并将这些结论成功地应用于我们早前提出的基于神经网络的高排污车辆模型改进中，使模型正确率得到了进一步地提高。模型建立了遥感监测和怠速测试之间的联系，以推动遥感监测技术的应用和推广，为增强对机动车的排放控制与管理，各国开始建立I/M（检查/维护）制度，发达国家和地区的在用车I/M 制度已经形成较为完善的体制，尾气检测方法已从怠速法发展到工况法再到遥感监测法.前两种测量方法都要求驾驶者在指定地点、指定时间进行尾气检测。这不仅检测效率低、而且浪费大量人力物力，一方面由于驾驶者为获得好的驾驶性能，可能临时调整车辆暂时通过检测而在全年其它时间仍以高排放状态运行，另一方面由于检测的只是某种或者某些情况下的机动车的排放，所以，怠速法和工况法均无法真实反映机动车的实际排放，遥感监测是在机动车正常行驶状况下对机动车尾气排放进行实时检测。机动车尾气排放受多种因素的影响，包括车辆自身情况、行驶状况、运行环境，譬如车龄、行驶里程和车辆保养情况、速度、加速度、路面状况、坡度、温度、负载等等。其中，任何因素的影响都有可能使车辆产生瞬间的高排放。而遥感监测系统测量的正是车辆的瞬间排放值，基于速度、加速度和坡度来定义机动车的功率，认为坡度的存在实际上导致了由于重力加速度而引起的斜坡载荷，从而影响了机动车的排放，对遥测结果有不可忽视的影响。
二、机动车比功率在高排污车辆鉴别中的应用
1.遥感监测试验及数据获取共进行了15d 的测试，获得了11028 组原始数据，其中有效数据为7683组，为充分体现各种因素的影响，实验在不同路面和环境下展开，以期能够机动车的运行情况，本实验中污染物排放平均浓度远高于美国洛杉矶，而高排污车辆CO 和HC 排放所占比例明显低于美国，这说明机动车污染控制水平相对落后，高污染车辆较为普遍，致使高污染车辆的比重中国对于机动车的排放控制仍然任重道远。
2.实际排放特征与比功率的关系。在机动车行驶过程中，由于受到道路环境和交通流的影响，会产生机动车自身行驶状态的变化，从而引起车辆功率需求变化，进而导致发动机油耗和排放的变化。机动车比功率（VSP）概念包含了驾驶条件对机动车排放的影响，较为准确地描述了功率需求随车辆行驶状态的变化。
机动车的比功率VSP 为单位质量机动车的瞬时功率，它表示发动机克服车轮旋转阻力、空气动力学阻力做功以及增加机动车的动能和势能所需要输出的功率和因内摩擦阻力造成的传动系的机械损失功率。以轻型车道路的一段数据为例，将实时测得的机动车运行速度、3 种污染物的质量排放率和计算得到的比功率以时间序列对应，可以直观地反映机动车3 种污染物质量排放率随比功率与速度的变化关系。NOx的排放与速度关系密切，随着速度的升高机动车的NOx质量排放率明显增加，而CO、HC 的质量排放率也不断增加。分析整个试验行程的曲线变化规律可以看出，由于在机动车实际道路试验存在加减速情形，比功率也各有正负，在比功率为负值时，机动车的瞬态排放率要远小于机动车比功率为正值时，3 种排放污染物达到峰值都出现在比功率上升到最大值的时候，表明机动车的排放与比功率的相关性强于其与速度的相关性。分析原因，机动车排放污染物形成于燃油在燃烧室内的燃烧，其中CO 和HC 是由于供氧不足导致燃料燃烧不完全的产物，NOx的产生受到燃烧室温度、滞留时间和氧浓度的影响。在比功率为负值时，对应着机动车的减速情况，3 种污染物质量排放率较低，在比功率较高时对应比较高的速度和加速度，符合3 种污染物产生的条件，对应着排放污染物的峰值，反映出机动车3 种污染物质量排放率与比功率有很强的相关关系。轻型车和中型车的比功率区间比较集中，两种车型比功率集中在－3 ～ 7kW/t 区间，反映此区间是驾驶员正常驾驶最频繁发生的比功率值，也是在机动车行驶过程中产生大多数排放的区间；在集中的比功率区间范围内，加速度的区间一般处于－ 1 ～ 1m/s2，速度的范围集中于－ 5 ～5m/s 区间范围内，表现为机动车在行驶过程中速度较低，而且不存在急加速和急减速的情况；通过比功率计算公式各参数之间的关系可以得出：速度为恒正量而比功率为负值时，加速度必定为－ 0.012m/s2 以下的值，因此大部分负值比功率都对应着机动车处于减速工况。比功率在大于零的区间内数值越大，机动车越易存在急加速的情况，而高的比功率往往对应着机动车的排放热点区域，因此从排放控制的角度，应该降低高VSP 出现的频率，也就是从交通控制等角度来减少驾驶过程中急加速情况的产生，通过改善驾驶条件来优化机动车排放是改善交通环境质量的有效手段。排放随比功率变化关系将车载排放测试得到的机动车的速度、逐秒的比功率及其对应的3 种污染物的质量排放率。轻型车和中型车3 种污染物质量排放率随比功率变化规律两种车型3 种排放污染物随机动车比功率的变化规律相似，随着比功率的增加基本呈单调升高的趋势。通过具体分析得出两种车型3 种排放污染物随比功率的变化规律如下：CO 的质量排放率随比功率变化趋势，两种车型皆呈现了正比增长的规律，但当比功率在－ 20～ 15kW/t 区间时，轻型车的CO 排放增长速度一直较为缓慢，而且在比功率为零时出现了最低点；当比功率高于10kW/t 后，CO 质量排放迅速增长，这是由于高比功率值对应着浓混合气状态的缘故；HC 的质量排放率在比功率为－ 20 ～－ 1kW/t范围内增长较缓慢，最高值与最低值相差0.2mg /s 左右，但在5 ～ 20kW/t 范围内增长比较迅速，以轻型车为例，在比功率为19kW/t 时的排放率要高出6kW/t 时的排放率0.4mg /s 左右；NOx的质量排放率与比功率的相关性优于HC 和CO，随比功率的上升基本呈单调增加的趋势，这与高比功率随速度增加而增加的规律一致。
遥感监测数据还可以用于低排污车辆的筛选，而且遥感监测更能真实的反映机动车的实际排放，所以也是机动车尾气污染水平评估的最准确的方法，以此来评估城市机动车尾气排放水平也具有很好的应用价值，这些工作的开展，必将进一步推动机动车尾气遥感监测技术在中国的推广和研究以及相应标准的制定。
参考文献：
［1］马因韬，刘启汉，雷国强，等． 机动车排放模型的应用及其适用性比较［J］． 北京大学学报（自然科学版），2018，2（3）：1 － 10．
［2］李孟良，徐俊芳，戴春蓓． 不同排放法规阶段轻型汽油车排放控制技术特征［J］． 汽车工程，2019，31（8）：741 － 745．
［3］马杰，肖利寿，戴春蓓． 轻型汽车排气污染物劣化系数的研究［J］． 汽车工程，2017，29（9）：780 － 783．