1、情境描述：某檢測站接到汽車年檢任務(wù)，站長要求你承擔(dān)汽車尾氣工位的檢測工作任務(wù)，請你對車輛尾氣進(jìn)行檢測，并寫出評估報告。咨詢：要完成上述工作，必須具備的知識和技能有：（1）汽車尾氣的成份和危害；（2）汽車尾氣檢測設(shè)備的結(jié)構(gòu)、原理和使用方法；（3）國家相關(guān)的檢測標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)以上分析，汽車尾氣檢測的學(xué)習(xí)情境可通過實施以下三個工作任務(wù)來完成：汽車尾氣分析汽油車尾氣檢測柴油車尾氣檢測第1頁/共29頁工作任務(wù)1：汽車尾氣分析【基礎(chǔ)知識】一、汽車尾氣污染物的成分和危害1、一氧化碳CO 一氧化碳是汽油烴類成分燃燒的中間產(chǎn)物，理論上，當(dāng)混合氣空燃比14.71時，即在氧氣充足的情況下，排氣中將不含CO而代之產(chǎn)生CO

2、2和未參加燃燒的O2。但現(xiàn)實中由于混合氣的分布并不均勻，總會出現(xiàn)局部缺氧的情況。當(dāng)空氣量不足，即混合氣空燃比14.71時，必然會有部分燃料不能完全燃燒而生成CO。 一氧化碳是一種無色、無刺激的氣體，是汽車及內(nèi)燃機(jī)排氣中有害濃度最大的成分。一氧化碳與血液中的血紅蛋白結(jié)合的速度比氧氣快250倍。一氧化碳經(jīng)呼吸道進(jìn)入血液循環(huán)，與血紅蛋白親合后生成碳氧血紅蛋白，從而削弱血液向各組織輸送氧的功能，危害中樞神經(jīng)系統(tǒng)，造成人的感覺、反應(yīng)、理解、記憶力等機(jī)能障礙，重者危害血液循環(huán)系統(tǒng)，導(dǎo)致生命危險。所以，即使是微量吸入一氧化碳，也可能給人造成可怕的缺氧性傷害。第2頁/共29頁2、碳?xì)浠衔颒C 排氣中的碳?xì)浠?/p>

3、合物是由未燃燒的燃料烴、不完全氧化產(chǎn)物以及燃燒過程中部分被分解的產(chǎn)物所組成的。 碳?xì)浠衔锟偡Q烴類，是發(fā)動機(jī)未燃盡的燃料分解產(chǎn)生的氣體，汽車排放污染物中的未燃烴的2025來自曲軸箱竄氣；20來自化油器與燃油箱的蒸發(fā)；其余55由排氣管排出。單獨的HC只有在濃度相當(dāng)高的情況下才會對人體產(chǎn)生影響，一般情況下作用不大，但它卻是產(chǎn)生光化學(xué)煙霧的重要成分。第3頁/共29頁3、氮氧化合物NOx 氮氧化合物主要是指一氧化氮NO和二氧化氮NO2，由排氣管排出。發(fā)動機(jī)排氣中的NOx是由于燃燒室內(nèi)高溫燃燒而產(chǎn)生的，空氣中的氮經(jīng)過氧化首先生成NO，然后與大氣中的氧相遇又成為NO2。 高濃度的NO能引起神經(jīng)中樞的障礙，

4、并且容易氧化成劇毒的NO2，NO2有特殊的刺激性臭味，嚴(yán)重時會引起肺氣腫。在二氧化氮濃度為9.4毫克/立方米的空氣中暴露10分鐘，即可造成人的呼吸系統(tǒng)功能失調(diào)。 HC與NOx的混合物在紫外線作用下進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)，由光化學(xué)過氧化物而形成的黃色煙霧，該現(xiàn)象稱為“光化學(xué)煙霧”。其主要成分是臭氧（O3）、醛類、硝酸脂類等多種復(fù)雜化合物。這種光化學(xué)煙霧對人體最突出的危害是刺激眼睛和上呼吸道黏膜，引起眼睛紅腫和喉炎。1952年12月，倫敦發(fā)生光化學(xué)煙霧，4天中死亡人數(shù)較常年同期多4000人，45歲以上的死亡最多，約為平時的3倍；1歲以下的約為平時的2倍。1998年，曾有北京出現(xiàn)光化學(xué)煙霧事件的報道；200

5、1年，也有南寧發(fā)生光化學(xué)煙霧事件的報道。第4頁/共29頁4、硫化物SO2 汽車尾氣中的硫化物的主要成分是二氧化硫。當(dāng)汽車使用催化凈化裝置時，就算很少量的SO2也會逐漸在催化劑表面堆積，造成催化劑中毒，不但影響催化劑的使用壽命，還危害人體健康，而且SO2還是造成酸雨的主要物質(zhì)。第5頁/共29頁5、微粒 汽油機(jī)中主要微粒為鉛化物、硫酸鹽、低分子物質(zhì)；柴油機(jī)中主要微粒為石墨形的含碳物質(zhì)（炭煙）和高分子量有機(jī)物（潤滑油的氧化和裂解產(chǎn)物）。柴油機(jī)的微粒量比汽油機(jī)多3060倍，成分比較復(fù)雜。特別是炭煙，主要由直徑為0.110m的多孔性碳粒構(gòu)成，它除了會被人體吸入肺部沉淀下來外，還往往粘附有SO2及致癌物質(zhì)

6、，嚴(yán)重危害人體健康。第6頁/共29頁6、二氧化碳CO2 即使燃燒過程按理想過程進(jìn)行，也會生成CO2，CO2本身對人體無害，但CO2作為主要的溫室氣體，其導(dǎo)致地球變暖的全球氣候變化的影響正在受到越來越多的關(guān)注。1997年12月，在日本京都，55個國家簽署了京都議定書，對削減溫室氣體排放，制定了明確的計劃。京都議定書的簽署標(biāo)志著人類啟動了大規(guī)模控制CO2排放的進(jìn)程。由于CO2是含碳燃料燃燒的必然產(chǎn)物，所以對汽車產(chǎn)業(yè)界來說，降低CO2排放就是要求降低汽車的油耗。上述污染物的排放中，汽油機(jī)排放的CO、HC、NOx均比柴油機(jī)多，碳煙的排放則柴油機(jī)高于汽油機(jī)。第7頁/共29頁二、控制尾氣污染的措施 1、曲

7、軸箱強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng) 2、廢氣再循環(huán) 3、采用汽油噴射系統(tǒng) 4、采用稀薄燃燒系統(tǒng) 5、催化轉(zhuǎn)換器 6、先進(jìn)的發(fā)動機(jī)管理系統(tǒng)第8頁/共29頁工作任務(wù)2：汽油車尾氣檢測【基礎(chǔ)知識】一、不分光紅外線氣體分析儀的檢測原理 汽車排氣中的CO，HC，NO和CO2等氣體，都分別具有能吸收一定波長范圍紅外線的性質(zhì)。而且，紅外線被吸收的程度與排氣濃度之間有一定的關(guān)系。不分光紅外線分析法就是利用這一原理，即根據(jù)檢測紅外線被汽車排氣吸收一定波長范圍紅外線后能量的變化，來檢測排氣中各種污染物的含量。在各種氣體混在一起的情況下，這種檢測方法具有測量值不受影響的特點。第9頁/共29頁二、不分光紅外線氣體分析儀的結(jié)構(gòu) 不分光紅

8、外線CO和HC氣體分析儀，是一種能夠從汽車排氣管中采集氣樣，對其中CO和HC含量連續(xù)進(jìn)行分析的儀器。它由排氣取樣裝置、排氣分析裝置、含量指示裝置和校準(zhǔn)裝置等組成。第10頁/共29頁【任務(wù)實施】一、汽油車尾氣檢測前的準(zhǔn)備工作1、儀器準(zhǔn)備和校準(zhǔn)（1）按儀器使用說明書的要求做好各項檢查工作。（2）接通電源，對不分光紅外線氣體分析儀預(yù)熱30min以上。（3）用標(biāo)準(zhǔn)氣樣校準(zhǔn)。（4）簡易校準(zhǔn)。先接通簡易校準(zhǔn)開關(guān)，對于有校準(zhǔn)位置刻度線的儀器，可用標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整旋鈕把儀表指針調(diào)整到正對標(biāo)準(zhǔn)刻度線位置。對于沒有標(biāo)準(zhǔn)刻度線的儀器，要在標(biāo)準(zhǔn)氣樣校準(zhǔn)后立即進(jìn)行簡易校準(zhǔn)，使儀表指針與標(biāo)準(zhǔn)氣樣校準(zhǔn)后的指示值重合。（5）把取樣探

9、頭和取樣導(dǎo)管安裝到氣體分析儀上，檢查取樣探頭和導(dǎo)管內(nèi)是否有殘留HC。如果管內(nèi)壁吸附殘留HC很多，儀表指針大大超過零點以上時，要用壓縮空氣或布條等清潔取樣探頭和導(dǎo)管。 儀器經(jīng)過上述檢查和校準(zhǔn)后，即可投入使用。 第11頁/共29頁 2、車輛或發(fā)動機(jī)的準(zhǔn)備（1）進(jìn)氣系統(tǒng)裝有空濾器，排氣系統(tǒng)裝有排氣消聲器，不得有泄漏。（2）汽油應(yīng)符合GB484車用汽油的規(guī)定。（3）測量時發(fā)動機(jī)冷卻水和潤滑油溫度達(dá)到所規(guī)定的熱狀態(tài)。（4）自1995年7月1日起新生產(chǎn)汽油發(fā)動機(jī)應(yīng)具有怠速螺釘限制裝置。點火提前角在其可調(diào)整范圍內(nèi)都應(yīng)達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)要求。第12頁/共29頁二、汽油車尾氣檢測怠速試驗法怠速試驗法測量程序如下： （

10、1）必要時在發(fā)動機(jī)上安裝轉(zhuǎn)速計、點火定時儀、冷卻水和潤滑油測溫計等測試儀器。 （2）發(fā)動機(jī)由怠速工況加速至70額定轉(zhuǎn)速，維持60s后降至怠速。 （3）發(fā)動機(jī)降至怠速狀態(tài)后，將取樣探頭插入排氣管中，深度等于400mm，并固定于排氣管上。 （4）先把指示儀表的讀數(shù)轉(zhuǎn)換開關(guān)打到最高量程檔位，再一邊觀看指示儀表，一邊用讀數(shù)轉(zhuǎn)換開關(guān)選擇適于排氣含量的量程檔位。 （5）發(fā)動機(jī)在怠速狀態(tài)，維持15s后開始讀數(shù)，讀取30s內(nèi)的最高值和最低值，其平均值即為測量結(jié)果。 （6）若為多排氣管時，取各排氣管測量結(jié)果的算術(shù)平均值。 （7）測量工作結(jié)束后，把取樣探頭從排氣管里抽出來，讓它吸入新鮮空氣5min，待儀器指針回到

11、零點后再關(guān)閉電源。第13頁/共29頁三、檢測結(jié)果判定1、檢測標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)GB18285-2000在用汽車排氣污染物限值及測試方法的規(guī)定，裝配點燃式發(fā)動機(jī)的車輛怠速試驗尾氣污染物限值見表10-1；裝配點燃式發(fā)動機(jī)的車輛雙怠速試驗尾氣污染物限值見表10-2。尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)正越來越嚴(yán)格，以適應(yīng)環(huán)保要求。2、檢測結(jié)果分析 汽油車怠速污染物超過標(biāo)準(zhǔn)時，主要原因是汽油車供油系調(diào)整不當(dāng)所致，另外點火系和冷卻系工作狀態(tài)及曲柄連桿機(jī)構(gòu)技術(shù)狀況對尾氣中的CO、HC的濃度也確良影響。第14頁/共29頁工作任務(wù)3：柴油車尾氣檢測【基礎(chǔ)知識】一、濾紙式煙度計1、濾紙式煙度計的結(jié)構(gòu) 濾紙式煙度計是一種非直接測量的計量儀器，其

12、結(jié)構(gòu)如圖10-3所示，主要由取樣系統(tǒng)（即抽氣裝置）、走紙機(jī)構(gòu)、光電檢測系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等四部分組成。第15頁/共29頁二、消光式煙度計1、消光式煙度計的結(jié)構(gòu)和原理 消光式煙度計是利用透光衰減率來測量排氣煙度的典型儀器。其原理是使光束通過一段給定長度的排煙管，通過測量排煙對光的吸收程度來決定排煙對環(huán)境的污染程度，是一種直接測量的計量儀器。 消光式煙度計如圖10-4所示，測量單元的測量室是一根分為左右兩半部分的圓管，被測排氣從中間的測量室入口進(jìn)入，分別穿過左圓 管和右圓管，從左出口和右出口排出。透鏡裝在左出口的左邊，反射鏡裝在右出口的右邊。在透鏡的左側(cè)是一個放置成45的半反射半透射鏡，它的下方是綠色

13、發(fā)光二極管，它的左邊是光電轉(zhuǎn)換器，發(fā)光二極管及光電轉(zhuǎn)換器到透鏡的光程都等于透鏡的焦距。因此，發(fā)光二極管發(fā)出的光經(jīng)過半反射鏡的反射，再通過透鏡后就成為一束平行光。平行光從測量室的左出口進(jìn)入，穿過左右圓管（測量室）中的煙氣從右出口射出，被反射鏡反射后折返，從測量室的右出口重新進(jìn)入測量室，再次穿過煙氣從左出口射出。射出的平行光經(jīng)過透鏡，穿過半透射鏡，聚焦在光電轉(zhuǎn)換器上，并轉(zhuǎn)換成電信號。排氣中含煙越多，平行光穿過測量室的光能衰減越大，經(jīng)光電轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換的光電信號就越弱。第16頁/共29頁【任務(wù)實施】一、檢測前的準(zhǔn)備1、儀器的準(zhǔn)備（1）通電之前，檢查指示表指針是否在機(jī)械零點上，否則進(jìn)行校零。（2）通電后進(jìn)

14、行儀器預(yù)熱。（3）對于濾紙式煙度計，用標(biāo)準(zhǔn)色紙檢查指示表指針是否符合染黑度數(shù)據(jù)，并進(jìn)行調(diào)整。2、車輛的準(zhǔn)備（1）必須確保發(fā)動機(jī)處于熱狀態(tài)，并且機(jī)械狀態(tài)良好。（2）發(fā)動機(jī)應(yīng)充分預(yù)熱，例如:在發(fā)動機(jī)機(jī)油標(biāo)尺孔位置測得的機(jī)油溫度應(yīng)至少為80；如果溫度低于80，發(fā)動機(jī)也應(yīng)處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)溫度。因車輛結(jié)構(gòu)，無法進(jìn)行溫度測量時可以通過其它方法使用發(fā)動機(jī)處于正常運(yùn)轉(zhuǎn)溫度，例如，通過控制發(fā)動機(jī)冷卻風(fēng)扇。（3）采用至少三次自由加速過程或其它等效方法對排氣系統(tǒng)進(jìn)行吹拂。（4）排氣系統(tǒng)不得有泄漏。（5）應(yīng)保證取樣管插入深度不小于300mm，否則排氣管應(yīng)加接管，并保證接口不漏氣。第17頁/共29頁二、柴油車自由加速試驗煙

15、度檢測以南華產(chǎn)NHT-1消光式煙度計為例，其檢測步驟如下：（1）儀器接通電源預(yù)熱30分鐘。（2）按鍵，儀器提示“請將探頭放于清潔處，準(zhǔn)備校準(zhǔn)”。操作員按K鍵確認(rèn)，儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。（3）將探頭插入汽車排氣管內(nèi)，汽車保持怠速狀態(tài)，儀器確定啟動和停止試驗的域值。（4）怠速狀態(tài)檢測完成后操作員按儀器提示“請加速”，迅速踩下車輛的油門踏板，使發(fā)動機(jī)升至高轉(zhuǎn)速，當(dāng)儀器出現(xiàn)“請減至怠速，并保持”的提示后，立即松開油門踏板，使發(fā)動機(jī)恢復(fù)到怠速狀態(tài)。（5）儀器在急劇加速的過程排煙的不透光超過啟動域值時，開始自動采集數(shù)據(jù)一直到不透光將到停止域值時，從采樣的數(shù)據(jù)中找出最大值，作為本次的測量結(jié)果。（6）汽車自由加速試驗

16、至少應(yīng)重復(fù)6次，如果光吸收系數(shù)示值連續(xù)4次均在0.25m-1的帶寬內(nèi)，并且沒有連續(xù)下降趨勢，則將這4次示值的算術(shù)平均值作為測量結(jié)果。第18頁/共29頁三、檢測結(jié)果判定1、檢測標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)GB18285-2000在用汽車排氣污染物限值及測試方法的規(guī)定，裝配壓燃式發(fā)動機(jī)的車輛自由加速試驗尾氣可見污染物限值見表10-3和表10-4。第19頁/共29頁工作任務(wù)4：汽車尾氣分析 汽車發(fā)動機(jī)可燃混合氣在燃燒過程中會產(chǎn)生HC、CO、NOX等有害氣體和CO2、H20、O2等無害氣體。由于尾氣成分與發(fā)動機(jī)的工況有最直接的聯(lián)系，所以通過汽車尾氣的檢測可初步分析發(fā)動機(jī)的工作狀況、性能好壞，可以檢查包括燃燒情況、點火能

17、量、進(jìn)氣效果、供油情況、機(jī)械情況等諸多方面。更為重要的是，當(dāng)發(fā)動機(jī)各系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，尾氣中某種成分必然偏離正常值，通過檢測發(fā)動機(jī)不同工況下尾氣中不同氣體成分的含量，可判斷發(fā)動機(jī)故障所在的部位。尾氣分析主要內(nèi)容有混合氣空燃比、點火正時及催化器轉(zhuǎn)化效率等，主要分析的參數(shù)有CO、HC、CO2和氧（O2），還有空燃比（A/F）或相對空燃比（）。NOX常常發(fā)生在高溫大負(fù)荷的情況下，在沒有底盤測功機(jī)時只能靠路試去測量，在此不作分析第20頁/共29頁 1、HC的讀數(shù)高，說明燃油沒有充分燃燒。 汽缸壓力不足、發(fā)動機(jī)溫度過低、油箱中油氣蒸發(fā)、混合氣由燃燒室向曲軸箱泄漏、混合氣過濃或過稀、點火正時不準(zhǔn)確、點火間歇

18、性不跳火、溫度傳感器不良、噴油嘴漏油或堵塞、油壓過高或過低等因素都將導(dǎo)致HC讀數(shù)過高。標(biāo)準(zhǔn) 歐 歐 歐 歐 HC 1.1% 1.1% 0.66% 0.46% CO 4.5% 4% 2.1% 1.5% NOx 8% 7% 5% 3.5% PM 0.36% 0.15% 0.1% 0.02% 第21頁/共29頁 2、CO的讀數(shù)是零或接近零，則說明混合氣充分燃燒。 C0的含量過高，表明燃油供給過多、空氣供給過少，燃油供給系統(tǒng)和空氣供給系統(tǒng)有故障，如噴油嘴漏油、燃油壓力過高、空氣濾清器不潔凈。其它問題，如活塞環(huán)膠結(jié)阻塞、曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)受阻、點火提前角過大或水溫傳感器有故障等。C0的含量過低，則表明混

19、合氣過稀，故障原因有：燃油油壓過低、噴油嘴堵塞、真空泄漏、EGR閥泄漏等。第22頁/共29頁3、CO2是可燃混合氣燃燒的產(chǎn)物，其高低反映出混合氣燃燒的好壞，即燃燒效率。 可燃混合氣燃燒越完全，CO2的讀數(shù)就越高，混合氣充分燃燒時尾氣中CO2的含量達(dá)到峰值1316%。當(dāng)發(fā)動機(jī)混合氣出現(xiàn)過濃或過稀時，CO2的含量都將降低。當(dāng)排氣管尾部的CO2低于12%時，要根據(jù)其他排放物的濃度來確定發(fā)動機(jī)混合氣的濃或稀。燃油濾芯太臟、燃油油壓低、噴油嘴堵塞、真空泄漏、EGR閥泄漏等將造成混合氣過稀。而空氣濾清器阻塞、燃油壓力過高，都可能導(dǎo)致混合氣過濃。第23頁/共29頁4、O2的含量是反映混合氣空燃比的最好指標(biāo)，

20、是最有用的診斷數(shù)據(jù)之一。 可燃混合氣燃燒越完全，CO2的讀數(shù)就越高；與此相反，燃燒正常時，只有少量未燃燒的O2通過汽缸，尾氣中O2的含量應(yīng)為12%。O2的讀數(shù)小于1%，說明混合氣過濃；O2的讀數(shù)大于2%，表示混合氣太稀。導(dǎo)致混合氣過稀的原因有很多，如燃油濾芯太臟、燃油油壓低、噴油嘴堵塞、真空泄漏、EGR閥泄漏等。而空氣濾清器阻塞、燃油壓力過高等都可能導(dǎo)致混合氣過濃。 當(dāng)CO、HC濃度高，CO2、O2濃度低時，表明發(fā)動機(jī)混合氣很濃。HC和O2的讀數(shù)高，則表明點火系統(tǒng)工作不良、混合氣過稀，而引起失火。第24頁/共29頁 利用功率平衡試驗和尾氣分析儀的讀數(shù)，可以知道每個缸的工作狀況。如果每個缸CO、CO2的讀數(shù)都下降，HC、O2的讀數(shù)都上升，且上升和下降的量都一樣，表明各缸都工作正常。如果只有一個缸的變化很小，而其它缸都一樣，則表明這個缸點火或燃燒不正常。另外，當(dāng)四缸發(fā)動機(jī)中有一缸不工作時，其濃度將上升到4.757.25%；若有兩缸不工作，則會上升到9.512.5%。第25頁/共29頁實例1 一輛豐田凌志ES300，怠速時有輕微抖動，且加速遲緩，無故障碼輸出。進(jìn)行數(shù)據(jù)流和點火波形檢測，運(yùn)行參數(shù)正常，點火波形也基本正常。用四氣分析儀