排氣污染物測定汽車排氣污染物測定與分析一、汽車排放污染物的主要成分及其危害1、汽車排氣污染物的主要成分：CO、HC、NOX、鉛化物、SO2、PM10（顆粒物、碳煙）。2、汽車排氣污染物的主要來源：1）尾氣排氣污染物；2）燃油蒸發污染物；3）曲軸箱排氣污染物。汽車排放污染物的主要成分及其危害2、排氣污染物的危害：CO：CO與血蛋白的親和力為氧的300倍，削弱血蛋白的輸氧能力。HC：HC中含有多種烴類化合物，會使人產生慢性中毒；刺激人的眼、鼻；HC與NO在陽光照射下產生光化學反應，生成O3、和醛類。NOx中的NO與血蛋白的親和力比CO還強。PM10：粒子沉積在肺部，引起肺病變；粒子攜帶的三、四苯并比可引發癌癥。3、排放污染物的計量單位：1）污染物的濃度單位：氣態排放物的濃度常用PPm（10-6）和百分數（％）表示，高濃度：%；低濃度：10-6。2）污染物的質量單位：a、按時間計量：g/h（克/小時）。b、按行駛里程計量：g/km；g/mile。c、按試驗規范計量：g/次（g/試驗）。d、按比排放量計量：g/kw·h（克/千瓦小時）。排放污染物的計量單位：3）微粒的計量單位：a、按質量或濃度計量：mg/km、mg/mile、mg/m3表示。b、煙度單位：用波許煙度單位（Rb或FSN）及不透光度儀的光吸收系數m-1（米-1）表示。二、汽油車排氣污染物的檢驗1、（NDIR）廢氣分析儀的結構與原理1）排氣采收部分是由探測頭、過濾器、導管、水分離器和抽氣泵等構成。氣體分析儀的結構示意圖2）廢氣分析部分測量原理是建立在一種氣體只能吸收其獨特波長的紅外線特性基礎上的，即是基于大多數非對稱分子對紅外線波段中一定波長具有吸收功能，而且其吸收程度與被測氣體的濃度有關。該分析儀是由紅外線光源，測量室(測定室、比較室)，回轉扇和檢測器構成。從采收部分輸送來的多種氣體共存在尾氣中通過非分散型紅外線分析部分分析測定氣體(C0，HC)的濃度，用電信號將其輸送到濃度指示部分。由于射到檢測室左室的紅外線在通過測定室時一部分射線已被排氣中的CO吸收，而通過比較室到達檢測室右室的紅外線并未減少，這樣檢測室左右兩室吸收的紅外線能量不同，從而產生了溫差，溫差導致了壓力差的存在，使作為電容器一個表面的金屬膜片彎曲。彎曲振動的頻率與旋轉扇片的旋轉頻率相符。而HC由于受到其他共存氣體的影響，所以使用固體濾光片，巧妙地利用了正已燒紅外線吸收光譜。因此，樣品室內共存的CO、C02、H20等HC以外的氣體所產生的紅外線被吸收，再經檢測器窗口的選擇和除去，僅讓具有3.5μm附近的波長到達檢測室內。樣品室中的HC(正己烷)吸收量也就能被檢測器檢測。原理圖：3）濃度指示部分指針指示、LED顯示、LCD顯示4）校正裝置

把標準氣體通入分析部分的裝置PEF的含義：正己烷當量計量檢定、校準、期間核查時使用。PEF：正己烷當量儀器校準時，CO是以標準氣體儲氣瓶里的CO濃度作為校正基準值，而HC校正時標準氣體為丙烷（C3H8），必須換算成正己烷（C6H14）作為基準值校正。校正基準值=標準氣體（C3H8）×換算系數（正己烷當量）原因：HC為多種碳氫化合物成分：醛、烯及芳香烴等，測量時，以正己烷（C6H14）當量校正測量，正己烷在常溫下為液態，實際校正氣體為丙烷（C3H8），所以要進行換算。2、儀器分類1）按原理分類：不分光紅外線（NDIR）和半導體式。2）按測量的廢氣成分的多少分類：二組分分析儀、四組分分析儀、五組分分析儀等。3）發展趨勢：多組分取代二組分氣體分析儀。3、四氣體/五氣體分析儀特點1）測量CO、HC、NOX、O2、CO2；2）顯示采用LCD液晶屏幕；3）零位自動調整；4）自動計算顯示過量空氣系數（λ）；5）配備轉速、油溫測量通道，并有RS232接口，與上位計算機通訊。4、五氣體分析儀的測量原理CO、CO2、HC通過不分光紅外線不同波長能量吸收的原理來測定，可獲得足夠的測試精度。而NOX與O2的濃度通常采用電化學的原理來測定。排氣中含氧、NOX量的濃度通過在測試通道中的設置氧傳感器、NOX傳感器即可測定。NOX濃度還可采用化學發光法的原理進行精確測定（CLD法）。5、點燃式發動機排氣污染物檢驗方法1）怠速法測量儀器技術要求和車輛要求。A排氣系統不得有泄漏。B應保證取樣探頭插入排氣管的深度不小于400mm，否則排氣管應加接管，但應保證接口不漏氣。C發動機應達到規定的熱狀態。D按汽車制造廠使用說明書規定的調整法，調至規定的怠速和點火正時。測量程序:(1)發動機由怠速工況加速至0.7額定轉速，維持60s后再降至怠速狀態。（2）將取樣探頭插入排氣管中，深度不低于400mm。（3）發動機在怠速狀態，維持15s后開始讀數，讀取30s內的最高值和最低值，取其平均值。2、雙怠速法1）怠速與高怠速工況的定義：怠速工況：指發動機無負載運轉狀態。即離合器接合、變速器空檔（P檔或停車）、阻風門全開位置（化油器）、油門踏板完全松開。高怠速工況：發動機轉速在50%額定轉速的工況。即離合器接合、變速器空檔（P檔或停車）、阻風門全開位置（化油器）。GB18285-2005標準中規定輕型車的高怠速轉速為2500±100r/min，重型車的高怠速轉速為１８00±100r/min。2）雙怠速法（GB18285-2005）（1）測量程序簡易圖示（3）儀器的測量程序：（4）雙怠速法測量程序a應保證被檢測車輛處于制造廠規定的正常狀態，發動機進氣系統應裝有空氣濾清器，排氣系統應裝有排氣消聲器，并不得有泄漏。b應在發動機上安裝轉速計、點火正時儀、冷卻液和潤滑油測溫計等測量儀器。測量時，發動機冷卻液和潤滑油溫度應不低于80℃，或者達到汽車使用說明書規定的熱車狀態。雙怠速法測量程序c發動機從怠速狀態加速至70%額定轉速，運轉30s后降至高怠速狀態。將取樣探頭插入排氣管中，深度不少于400mm，并固定在排氣管上。維持15s后，由具有平均值功能的儀器讀取30s內的平均值，或者人工讀取30s內的最高值和最低值，其平均值即為高怠速污染物測量結果。對于使用閉環控制電子燃油噴射系統和三元催化轉化器技術的汽車，還應同時讀取過量空氣系數（λ）的數值。d發動機從高怠速降至怠速狀態15s后，由具有平均值功能的儀器讀取30s內的平均值，或者人工讀取30s內的最高值和最低值，其平均值即為怠速污染物測量結果。e若為多排氣管時，取各排氣管測量結果的算術平均值作為測量結果。f若車輛排氣管長度小于測量深度時，應使用排氣加長管。(1)概述：主要用于美國在用車檢查維護（I/M）計劃的車輛排氣污染物檢測。（2）特點：在底盤測功機上對車輛加載，使車輛在有負荷的工況下運行，可全面反映出車輛尾氣排放的主要污染物：CO、HC、NOx。（3）ASM工況說明ASM5025工況:經預熱后的車輛加速至25.0km/h，測功機以車輛速度為25.0km/h、加速度為1.475m/s2時的輸出功率的50%作為設定功率對車輛加載，工況計時器開始計時（t=0s）。車輛以25.0km/h±1.5km/h的速度持續運轉5s，如果底盤測功機模擬的慣量值在計時開始后持續3s超出所規定誤差范圍，工況計時器將重新開始計時（t=0）。如果再次出現該情況，檢測將被停止。系統將根據分析儀最長響應時間進行預置，（如果分析儀響應時間為10s，則預置時間為10s，t=15）然后系統開始取樣，持續運行10s（t=25s）即為ASM5025快速檢查工況。ASM5025快速檢查工況結束后繼續運行至90s（t=90s）即為ASM5025工況。ASM2540ASM5025工況檢測結束后車輛立即加速至40.0km/h，測功機以車輛速度為40.0km/h，加速度為1.475m/s2時的輸出功率的25%作為設定功率對車輛加載。工況計時器開始計時（t=0s）。車輛以40.0km/h±1.5km/h的速度持續運轉5s，如果底盤測功機模擬的慣量值在計時開始后持續3s超出所規定誤差范圍，工況計時器將重新開始計時（t=0）。如果再次出現該情況，檢測將被停止。系統將根據分析儀最長響應時間進行預制，（如果分析儀響應時間為10s，則預時間為10s，t=15）然后系統開始取樣，持續運行10s（t=25s）即為ASM2540快速檢查工況。ASM2540快速檢查工況結束后繼續運行至90s（t=90s）即為ASM2540工況。（4）ASM工況循環圖（5）車輛和燃料試驗車輛ａ、車輛的機械狀況應良好。ｂ、進、排系統不得有任何泄漏。ｃ、發動機、變速箱和冷卻系統應無泄漏。ｄ、輪胎表面磨損和輪胎壓力符合規定。燃料：應使用無鉛汽油或壓縮天然氣、液化石油氣。（6）試驗設備技術要求1、底盤測功機1）基本要求2）功率吸收裝置3）滾筒4）慣量5）其他要求2、測量儀器1）排氣分析儀基本要求響應要求2）其他測量裝置濕度計、溫度計、氣壓計、計時器3）自動檢測控制系統1自動檢測控制系統應能根據輸入的車輛參數自動設置加載載荷和選擇排放標準。檢測程序，數據采集和分析判斷檢測結果應由計算機控制自動進行。2自動檢測控制系統應考慮到排氣分析儀的響應時間，以確保記錄的排氣污染物檢測值與相應的試驗工況記錄值互相對應。3系統應配備清晰可見的駕駛員引導裝置。引導裝置應不斷顯示所需速度，試驗工況時間，駕駛實際速度和時間，以及其它必要的提示和警告。4系統應具有設備數據生成功能，所要求數據項見附件BC，具體格式將根據國家環境保護主管部門的要求另行規定。（7）標定程序標定為將標準氣體經由取樣管輸入取樣系統，在整個標定過程中需保證系統流量，使分析儀能夠正常工作。標定程序如下：a.分析儀清零并進行泄漏檢查。b.根據系統提示注入低量程標氣，并保證壓力不得小于本標準所規定的大氣壓力。c.待各種氣體讀數穩定（至少20s后），記錄顯示讀數及修正值。標定程序d.注入其它量程的氣體重復步驟b、c。e.根據下列公式比較記錄讀數：誤差％＝（系統讀數－標準氣數值）/標準氣數值×100%f.如果CO、CO2和HC/PEF的誤差大于±5.0％，NO的誤差大于±4.0％，系統應視為未通過標定，系統應被鎖定不能從事檢測直至能夠通過標定為止。（8）測試程序1）車輛準備2）設備準備排氣分析儀預熱、測功機預熱、載荷設定。3）ASM5025工況4）ASM2540工況5）排氣污染物測量值的計算1、柴油車排氣污染物的檢驗項目1）排氣可見污染物；（不透光式煙度計檢測）2）煙度。（濾紙式煙度計檢測）2、柴油車排氣污染物測量儀器1）濾紙式煙度計（1）結構簡圖（2）濾紙式煙度計原理濾紙式煙度計其結構如上圖所示，由采樣器和檢測器兩部分組成。采樣抽氣系統由抽氣氣缸、抽氣電機、取樣探頭以及氣路管道系統和控制電路組成；采樣時，在控制電路的控制下，電機帶動氣缸運動，氣缸通過氣路管道系統，取樣槍從柴油車的排氣管內抽取規定容積的廢氣，并通過測試過濾紙過濾，完成采樣過程。（1）結構取樣裝置、測量裝置、指示裝置、電源、線纜等部分構成。測量裝置主要由光源、光通路、光敏元件等部分組成，是消光式煙度計的主要裝置，光敏元件輸出量的大小與煙氣所造成的光強度衰減程度成正比。（2）不透光煙度計原理使光通過一段特定長度的被測煙，用到達光接受器的入射光的強弱作為被測煙對光的吸收能力的評價。是一種直接測量的計量方法。N=100（1–φ/φ0）N—不透光度；φ—有煙時的光強度；φ0—無煙時的光強度。根據比耳—蘭勃特定律可以得出：φ/φ0=e-nAQLK=nAQ=（-1/L）Ln（1-N/100）K—光吸收系數；n—單位容積內的顆粒數；A—顆粒物平均投影面積；Q—顆粒物衰減系數；L—光通路的有效長度。（3）不透光煙度計特點1）分體式結構，測量與控制單元分開；2）LCD液晶大屏幕顯示，具有不透光度（N）和光吸收系數（K）兩種讀數；3）零位自動調整；4）測量單元采用分流式（取樣）技術，測量柴油車的排放，采用“空氣幕”技術以保護光學元件免受污染，檢測室恒溫控制，可防止冷凝，以避免溫度變化影響測量精度；5）配備有RS232接口，與上位計算機通訊。1）自由加速排氣可見污染物試驗（1）車輛（2）燃料（3）試驗程序（GB3847-2005）2）自由加速煙度測量方法按GB/T3846-93的規定進行。自由加速工況：柴油發動機處于怠速工況（發動機運轉；離合器處于接合位置，加速踏板處于松開位置；變速器處于空檔；具有排氣制動裝置的發動機，蝶形閥處于全開位置），將加速踏板迅速踩到底，維持4s后松開。四、汽車排氣污染物排放限值1、新生產點燃式汽車排氣污染物排放限值GB18285-2005２在用點燃式發動機汽車排氣污染物排放限值3、ASM排放限值4、過量空氣系數（λ）的要求對于使用閉環控制電子燃油噴射系統和三元催化轉化器技術的汽車進行過量空氣系數（λ）的測定。發動機轉速為高怠速轉速時，λ應在1.00±0.03或制造廠規定的范圍內。進行λ測試前，應按照制造廠使用說明書的規定預熱發動機。5.裝配壓燃式發動機的車輛排氣污染物控制（GB18565-2001）裝配壓燃式發動機的車輛排氣污染物控制（GB3847-2005）1、對于本標準實施后生產的在用汽車：自本標準實施之日起，按本標準規定經型式核準批準