一探國內汽車廢氣污染檢測的究竟
不怕車輛上路有「雙重」標準！？
記者：文、圖/HAYABUSA 版面構成/lulu 2016-05-10 | |
採訪協力：ARTC
近年來全球空氣污染問題越來越嚴重，PM 2.5細懸浮微粒與「霾害」等一堆與空污相關的名詞紛紛跳出來佔據新聞的版面與閱聽者的腦海，讓人不免也開始擔心起自己平常每天開的車子所排出的廢氣到底「污染性」有多少。
再者去年某全球性大汽車集團再美國爆出透過安裝在車內特定裝置與行車電腦ECU內所寫的二套程式，讓其生產的車輛可以通過政府單位的油耗排污測試但與消費者實際上路行駛時的油耗排污表現有所差異，這也讓一般民眾對於當車廠推出一部新車上市時政府究竟是如何去測試認證，以及如何有效避免車廠為了通過測試而做出一些與實際日常使用不同的「應對」手法來影響測試結果的真實性感到十分好奇。我們這次就參訪ARTC車輛研究測試中心，來了解一般車輛實際進行廢氣排放測試的相關流程。
現行各國測試作法
話說從頭，目前包括台灣國際各國對於車輛污染排放測試均在實驗室內進行，將駕駛型態、油品規格、操作環境等條件都控制在限定的範圍。這種作法讓不管各種規格設計的車輛都能處於最一致性的基準，整個測試過程具有高度的穩定度、標準化與一致性，所以到目前為止都還是政府排污法規認證測試的進行方式。
▲國際與台灣一般法規認證排污測試都是在實驗室內上動力計來進行。
不過一提到是在「實驗室」進行，相信大家馬上就能察覺這種測試過程的缺點，那就是會與實際在道路行駛下的排放結果有所落差，無法反映出一部車在日常使用情況下的真實表現，整體排污表現良好的車被「黑」掉，表現次等的車反而能夠過關。
▲車子在動力計上模擬行駛狀況，排氣尾管則接上管線將廢氣傳輸至定容取樣系統。
▲配合不同的排氣尾管口徑大小，測試室內也準備了不少不同口徑的接口。
為了避免這樣的缺點和盲點，所以許多國家逐漸導入PEMS車載型排放量測系統作為管制工具，來測量車輛實際在一般道路、模擬一般駕駛行為下的排污狀況。
重量法與濃度法？
▲車頭放置一具大型風扇目的只是單純為引擎散熱。
各國的排氣污染測試法規，對於車廠新車的上市許可認證抽驗，主要是採取「重量法」的檢測型態，也就是在行駛完一段距離之後所排放的廢氣之中含有多少「公克重」的污染物質。其中歐洲的法規為692/2008 EC TYPE I，美國的法規為40 CFR 86 SUBPART B，台灣的測試方法與程序則以美規為主要參考對象，二者十分接近。
▲測試員在測試過程中都保持手不碰方向盤的習慣，避免任何影響測試的因素。
另一種測量程序稱為「濃度法」，在新車上市認證與已使用中車輛的檢測中都有採用。相信大家開著愛車去驗車廠驗車時，會發現驗車人員拿著一根細細長長的管子插進排氣管，旁邊螢幕上就會跑出一氧化碳(CO)與碳氫化物(HC)的濃度數據。歐洲的法規為692/2008 EC TYPE II，主要管制CO，美國法規為40 CFR 86 SUBPART P，管制CO與HC，台灣法規同樣參考美國為主。與濃度法相比，重量法代表著行駛完一段距離會排出多少污染物，其意義自然比濃度法大。試想，一部車若排出的廢氣量極少，雖其中污染物質濃度較高，但總量仍然相對較少，自然不能斷定其為高污染車輛。
實驗室排污檢測工作流程
▲測試過程中，駕駛員必須依據螢幕指示讓車子進行加減速動作。
當送測方(車廠、車商...等)將車輛送至測量單位(我們就以ARTC來介紹)後，首先會將對全車內外做一番檢查，以防送測方對車子有做什麼「手腳」試圖影響檢測結果。舉一個簡單的例子就是在排氣管上鑽洞，讓廢氣洩漏出去不被收集到。不過這類的方式事實上都很難騙過ARTC。
再來就是要上車體動力計了，這時候要先更換所使用的燃油，讓燃油標準化，排除因燃油本身的差異對測試結果所造成的影響。所使用的標準燃油雖然價位較高，但與我們一般所加的油沒什麼兩樣，只是成分的誤差範圍更小。車子在上動力計後必須先跑一下，讓電腦能夠了解車輛的規格狀態(大排氣量、大馬力引擎？...等)因應不同的車設定不同的阻力，以便模擬車輛在不同速度下的行駛狀態。
▲動力計電腦會依車輛不同模擬出不同車速時的路面阻力。
可以開始測了嗎？還沒有喔！接著要讓測試駕駛員先上車「試開」一下，了解車子的狀況，以便正式開始時整個測試程序能順利正確地走完，這一步驟可以算得上正式測試前的「彩排」。在這個「預備駕駛」步驟結束之後，會將車輛靜置一段時間，依據受測車的不同靜置時間也有所不同，讓車輛在受測時是處於標準的啟動狀態。最後，就是在環境(如溫度、濕度)受到控制的情況下開始正式測試。
▲測試室內的溫度、濕度等皆需受到監控讓環境標準化。
在測試時車子的排氣管會接上廢氣收集管，收集管路是多歧設計，不同引擎車輛廢氣經由的管路也不相同。除了汽油引擎與柴油引擎的不同外，汽油引擎部分，缸內燃油直噴引擎與非缸內燃油直噴引擎的廢氣流經管路也不相同，原因是缸內直噴汽油引擎較容易產生PM微粒狀物質，因此必須額外透過管路來收集。
▲不同引擎車所排廢氣會經不同管路來被收集。
測試進行時測試駕駛員會按照電腦的加速曲線踩油門進行加速，在電腦螢幕中會顯示兩道曲線，中間則為車子實際加速的數值點，測試員必須全時讓車子的加速點維持在兩道曲線之間，也就是說車子的加速不論急加、緩加等等變化都必須維持在一定的上下限，一旦超出上(下)限就是「不符合程序」，測試就算失敗，必須從頭開始再跑一次(對於測試員右腳的油門控制能力也是一種挑戰吧~)。
▲廢氣進入定容取樣系統後會被稀釋並充分攪勻。
車子在動力機上「行駛」所排出的廢氣經由管路就會進入定容取樣系統，在系統中將廢氣稀釋並充分混合擾勻，避免水份凝結干擾測試結果。稀釋的廢氣會維持固定的流率，以便計算總流量，接著維持比例來抽取稀釋廢氣進入集氣袋，來進行濃度分析。
▲廢氣分析儀從集氣袋抽取廢氣後，就會分析計算污染物濃度與重量。
廢氣分析儀從集氣袋抽取氣體，量測、分析出稀釋廢氣總量、污染物質濃度，計算排放污染物重量後，配合動力計所量測的行駛里程，就可以計算出該車輛每公里的管制污染物排放量。
以PEMS進行RDE測試
▲PEMS系統主控電腦，也是控制整套系統的中樞。
如同之前所說，實驗室的測試結果畢竟不夠貼近真實上路的狀況，所以讓車子裝上車載型排放量測系統(PEMS)來進行實際道路測試(稱為RDE測試)就成為歐美各國法規新趨勢。當然，即使是實際道路測試，也不是測試員開到一般路上隨便跑個幾圈就可以交差了事的。整個RDE測試方案必須有許多條件控制與規劃。
▲Camry Hybrid所搭載的電池。
▲車載型量測系統主設備。
▲系統在分析廢氣中的污染物時，必須與標準氣體(如氫氣)做比對。
▲系統電源供應模組。
▲透過取樣探頭與流量計收集廢氣並量測流量。
▲進行RDE測試時，原則上希望測試設備、管線盡量不外露於車身。
以輕型車輛來說，車子的基本載重加附加荷重不能超過總重的90%。測試地的海拔高度必須低於1300公尺。測試路線型態需包含市區(0-60km/h)、郊區(60-90km/h)與高速道路(90-110km/h)，三型態需各佔總路線1/3左右，每段時間至少為16公里，在高速路段必須行駛100km/h以上至少5分鐘，最高則不超過145km/h。市區怠速時間需佔總時間10%以上，總實驗時間則需介於90-120分鐘。至於PEMS系統的主要部件，則包括了主控電腦、車載量測系統、環境敢測及附屬系統、氣體鋼瓶、流量計及取樣探頭等。
結語
美國及歐盟目前已針對使用中的重型車輛，將PEMS檢測納入污染監控方式的一環，而對一般民眾所駕駛的輕型車輛，也已積極研擬採用PEMS進行RDE測試的規範，預計於2017年9月起對新上市車輛導入管制法規，到2019年9月則可望將所有車輛納入管制。
在RDE測試之下，所得到的測試結果會更為接近車輛實際使用情形，同時也能有效杜絕車廠透過行車電腦軟體控制車內系統運作方式來「營造」特定數據，講白了就是電腦無法判別現在是一般車主開車或是測試員正在進行排污測試，自然無法切換運作模式來應對與作弊。台灣未來也勢將接軌歐美的實測經驗，在設備與測試方案規劃上更形完備，對車輛排污做更有效合理的監控。
