第10章汽车排放测试

1、发动机排放污染及控制主讲人主讲人 龚金科等龚金科等2022年3月6日第10章 汽车排放与测试 10.4 烟度测量与分析10.3 微粒测量与分析10.2 排气成分分析仪10.1 汽车排放污染物取样系统第10章 汽车排放测试10.5 汽油车非排气污染物的测量与分析概述：主要内容第10章 汽车排放与测试 介绍了汽车排放污染物的检测技术和测试方法阐述了CO、HC、NOx和微粒等测试仪器的工作原理取样系统概述取样是汽车排放测试的第一环，在不同条件下，需要不同的取样技术。取样系统的功能在于使样气经过预处理，以便按一定要求送入分析系统. 不同的取样方法，就有不同的取样系统。按取样方法分，目前常采用的取样系统

2、有：直接取样系统、稀释取样系统和定容取样系统。第10章 汽车排放与测试 直接取样系统直接取样法直接取样法是将取样探头插入发动机的排气管中，用取样泵连续抽取一定量气体不经稀释直接送入分析系统进行分析。由于直接取样法设备简单，操作方便，被广泛用于重型车用发动机台架试验以及怠速法和自由加速法测量中。第10章 汽车排放与测试 直接取样系统第10章 汽车排放与测试 测量重型车柴油机的微粒排放测试时稀释取样系统可分为：1.全流稀释取样系统2.分流稀释取样系统稀释取样系统稀释取样系统外形第10章 汽车排放与测试 全流稀释取样系统 EP-排气管PDP-容积式泵HE-热交换器PDT-初级稀释通道SDS-单级稀释

3、系统DDS-双级稀释系统PTT-颗粒物传输管SDT-次级稀释通道FH-滤纸保持架SP-颗粒物取样泵DP-稀释用空气泵PSP-颗粒取样探头DAF-稀释用空气过滤器CFV-临界流量文杜里管GF-气体计量仪或流量仪测定全流稀释取样系统流程图 第10章 汽车排放与测试 全流稀释取样系统 技术要点技术要点初级稀释风道PDT中应有足够的湍流强度和足够的混合长度，保证取样前柴油机排气管EP排出的排气经稀释空气滤清器DAF净化的稀释空气混合均匀。单级稀释系统的直径至少为460mm，双级稀释系统的直径至少为200mm。发动机的排气应顺气流引入初级稀释通道，并充分混合。 第10章 汽车排放与测试 分流稀释取样系统

4、 EP-排气管PR-取样探头ISP-等动态取样探头EGA-排气分析仪BV-球阀 SC-压力控制装置DPT-差压传感器FC1-流量控制器SB-抽风机PB-压力机DT-稀释通道PSS-颗粒物取样系统PSP-颗粒物取样探头PTT-颗粒物传输管FH-滤纸保持架SP-颗粒物取样泵FC2-流量控制GF1-气体计量仪或流量测定仪DAF-稀释用空气过滤器GF2-气体计量仪或流量测定仪TT-颗粒物取样传输管分流稀释取样系统流程图 第10章 汽车排放与测试 分流稀释取样系统 工作原理 柴油机排气管EP中的排气通过颗粒物取样探头ISP或PR和颗粒物取样传输管TT输送到稀释通道DT。通过DT的稀释排气流量用颗粒物取样

5、系统PSS中的流量控制器FC2 和颗粒物取样泵SP控制，稀释空气流量用流量控制器FC1控制。 第10章 汽车排放与测试 世界各国的排放法规大多规定对汽车的排气先用干净空气进行稀释，然后用定容取样定容取样CVS（Constant Volume Sampling）系统取样。除取样袋收集的气体外，大部分排气被排出取样器，由测量器测量排出气体的总流量。定容取样系统定容取样系统测量总流量的常用方法容积泵容积泵PDP文杜里管文杜里管CFV第10章 汽车排放与测试 带容积泵的定容取样系统D-稀释空气滤清器 M-混合室H-热交换器TC-温度控制系统PDP-容积泵T1-温度传感器G1、G2-压力表 S1-收集稀

6、释空气定量样气的取样口S2-收集稀释排气定量样气的取样口 带容积泵的定容取样系统流程图 第10章 汽车排放与测试 带容积泵的定容取样系统特点 第10章 汽车排放与测试 采用临界流量文度里管的定容取样系统AB-稀释空气取样袋CF-积累流量计CS-旋风分离器DAF-稀释空气滤清器DEP-稀释排气抽气泵DT-稀释风道F-过滤器FC-流量控制器；FL-流量计 HE-换热HF-加热过滤器PG-压力表QF-快接管接头QV-快作用阀S1S4-取样探头SB-衡释排气取样袋的取样过滤器SP-取样泵TC-温度控制器TS-温度传感器 带容积泵的定容取样系统流程图 CFV-临界流量文杜里管；SF-测量微粒排放质第10

7、章 发动机排放与测试 采用临界流量文度里管的定容取样系统返回特点 第10章 汽车排放与测试 汽车排气中的CO和CO2用测量 NOX用测量 HC用测量 O2用测量将混合物中各组分相互分离，对混合气的组成各成分浓度进行详细的分析排气成分分析仪概述排气成分分析仪外形图 第10章 汽车排放与测试 不分光红外线气体分析仪NDIR（Non-Dispersive Infra-Red Analyser）的工作原理是基于。 不分光红外线气体分析仪根据其特定的吸收来鉴别气体分子的种类。 不分光红外气体分析仪NDIR第10章 汽车排放与测试 不分光红外气体分析仪NDIR不分光红外线气体分析仪工作原理图 第10章 汽

8、车排放与测试 不分光红外气体分析仪NDIR工作特点工作特点采用直接取样系统时，水蒸气对CO和NO的测定有干扰，在取样流程中应串联有冷却器或除湿器，以尽量除去水分。不分光红外线气体分析仪测量NO时，其测量精度低；测量HC时，只能检测某一波长段的HC，对非饱和烃和芳香烃则不敏感，总的精确度较差。CO和CO2用不分光红外线气体分析仪测量。第10章 汽车排放与测试 化学发光分析仪CLD具有感应度高，体积分数可达10-7；应答性好，在10-2浓度范围内输出特性呈线性关系，适用于连续分析；为使测量过程中NO2尽可能完全地转化成为NO，催化转化器中的温度必须在920K以上。测量NOX的标准方法。特点特点第1

9、0章 汽车排放与测试 化学发光分析仪CLD工作原理1-反应室；2-臭氧发生器；3-氧入口；4-滤光片；5-光电倍增管检测器；6-信号放大器；7-催化转化器；8-样气入口；9-转换开关；10-反应室出口 化学发光分析仪工作原理图 第10章 汽车排放与测试 氢火焰离子分析仪FID特点特点是目前测量汽车排放中HC的最有效手段；灵敏度高，可测到极小浓度的HC ；线性范围宽；对环境温度和压力也不敏感。不受样气中有无水蒸气的影响，但可能受其中氧的干扰。不同的HC分子结构对FID的影响不同。第10章 汽车排放与测试 氢火焰离子分析仪工作原理1-离子收集器；2-信号放大器；3-空气分配器；4-氢和待测气体入口

10、；5-助燃空气入口；6-燃烧嘴氢火焰离子型分析仪工作原理图 第10章 汽车排放与测试 顺磁分析仪PMA工作原理工作原理氧是一种强顺磁性气体，氮氧化合物有较弱的顺磁性，NO和NO2的顺磁性分别为氧的44%和29%。因为汽车排放中，氧的浓度要比NOX高得多，所以可用顺磁分析仪测量排气中的氧浓度顺磁分析仪外形图 第10章 汽车排放与测试 顺磁分析仪PMA顺磁分析仪工作原理 第10章 汽车排放与测试 气相色谱仪 GC对混合气的组成中各成分浓度进行详细的分析；它灵敏度高，需要样气数量很少；一次可完成多种成分的分析。 特点特点第10章 汽车排放与测试 10.2.5 气相色谱仪 GC1-试样注入口；2-色谱

11、图记录仪；3-气体出口；4-检测器；5-温控槽；6-色谱柱；7-载气入口气相色谱仪工作原理图 返回第10章 汽车排放与测试 排气微粒 排气微粒排气微粒是指依据一定的取样方法，在最高温度为325K的稀释排气中，由过滤器收集到的固态或液态微粒。显微镜下的微粒组织形状 第10章 汽车排放与测试 微粒质量测量微粒测量过滤器通常采用滤纸。为了保证测量的精度，空白滤纸和有微粒滤纸的质量测量必须在调温调湿的洁净小室内进行。空白滤纸至少在取样前2h放入小室内的滤纸盒中，待稳定后测量质量，然后仍放在小室内待用。如果从小室取出后1h内没有使用，则在使用前必须重新测量质量。收集微粒后的滤纸放回小室内至少2h，但不得

12、超过36h，然后测量总质量。微粒质量测量装置 。第10章 汽车排放与测试 微粒质量测量计算公式 Vep 流经过滤器的流量，m3 Vmix流经通道的流量，m3 Mp 排放微粒质量，g/km Mf 过滤器收集的微粒质量，g d 与运转循环一致的距离，km第10章 汽车排放与测试 微粒成分测量微粒中有机可溶成分SOF的分离及分析方法 1.热解质量分析法（TG）2.真空挥发法（V V）3.索氏萃取法（SE）微粒成分分析不是排放法规所要求微粒成分分析不是排放法规所要求第10章 汽车排放与测试 微粒成分测量热解质量分析法热解质量分析法TG（Thermo Gravimetry）是在惰性气体气氛（如N2）中，

13、将微粒样品按规定的加热速率加热到923K，保温5分钟。在这段时间内，其中可挥发部分蒸发掉，用热天平测得的微粒质量减小量就代表其中可挥发部分VF（Volatile Fraction）。将气氛换成空气，在相同温度下，样品进一步减少的质量对应被氧化的碳烟组分，残留的则是微量灰分。第10章 汽车排放与测试 微粒成分测量真空挥发法 真空挥发法真空挥发法VV是将微粒样品置于真空干燥箱内，在真空度（Vacuum Volatilization） 95Kpa以上，温度473K以上加热3h左右，其质量变化即为微粒中VF含量。第10章 汽车排放与测试 微粒成分测量索氏萃取法盛有溶剂的烧瓶置于恒温浴缸中，加热使溶剂蒸

14、发，上升到冷凝管中，冷凝物回到样品室中浸泡样品，进行萃取。萃取液达到一定体积时，经虹吸管流回烧瓶。溶剂在萃取器中循环流动，不断将微粒中的SOF带到烧瓶中，直到萃取完全。返回第10章 汽车排放与测试 烟度测量方法烟度的测量方法主要有两种滤纸法 先用滤纸收集一定的烟气，再通过比较滤纸表面对光反射率的变化来测量烟度，所用的测量仪器为滤纸式烟度计。消光度法 利用烟气对光的吸收作用，即通过光从烟气中的透过度来测量烟度，所用的测量仪表为消光式烟度计。第10章 汽车排放与测试 滤纸式烟度计滤纸式烟度计主要由定容采样泵和检测仪两部分组成。抽气泵从排气中抽取固定容积的气样，让气样通过装在夹具上的滤纸，使气样的碳

15、烟沉积在滤纸上。由于抽取的气样数量恒定，故滤纸被染黑的程度能反映气样中所含碳烟的浓度。滤纸式烟度计外形 第10章 汽车排放与测试 滤纸式烟度计结构和工作原理滤纸烟度计的结构及工作原理图 第10章 汽车排放与测试 消光式烟度计工作原理：让部分或全部排气流过光源和接收器构成的光通道，接收器所接受的光强度的减弱（消光量）就代表排气的烟度。分流式消光烟度计（哈特里奇烟度计）全流式消光烟度计（PHS烟度计） 消光式消光式 烟度计烟度计第10章 汽车排放与测试 PHS烟度计PHS烟度计基本结构示意图 1-排气管；2-排气导入管；3-检测通道；4-光源； 5-光电检测单元；6-烟度显示记录仪 在排气管口端不远在排气管口端不远处的排气烟束两侧分处的排气烟束两侧分别布置有光源和光电别布置有光源和光电检测单元，光电池接检测单元，光电池接受到的光线与排气烟受到的光线与排气烟度成正比。度成正比。第10章 发动机排放与测试 第10章 汽车排放与测试 哈特里奇烟度计测量时，使光源和光电检测单元分别位于测量管两端，接通被测排放气体对光源发射光的消光度，通过显示记录仪表，可观察到排放烟度随时间的变化情况。或全部排气流过光源和接收器构成的光通道，接收器所接收的光强度的减弱量（消光量）就代表排气的烟度。 哈特里奇烟度计基本结构示意图 返回第10章 发动机排放与测试 第10章 汽