(3)机动车安全技术检验检测设备

1、第三章 机动车平安技术检验检测设备主讲：李耀平 高级工程师.第六节 汽油车排气污染物丈量设备随着国民经济的不断开展，机动车的保有量日益添加。机动车在给人们人类生活带来极大方便的同时，也给人们的生活带来了一定的损害。 汽车公害：空气污染、噪声污染、电磁波干扰等。GB18285-2005中规定，装有点燃式发动机的车辆，在检测中要进展怠速实验、双怠速实验和加速模拟工况ASM实验。 汽油车排气中的污染物主要有：有害物：CO、HC、NOX、SO2、CO2、铅化合物、碳烟等。无害物：N2、O2、H2、H2O等。用于测定汽油车排气污染物排放的仪器有： 1 不分光红外线废气分析仪；非分散型 2氢火焰离子型分析

2、仪； 3化学发光分析仪。 .第六节 汽油车排气污染物丈量设备一、不分光红外线废气分析仪一概述 不分光红外线废气分析仪是最常见的汽油车废气分析仪之一。根据丈量参数的不同仪器分为二气、四气、五气废气分析仪。 二气分析仪在我国20世纪80年代开场运用,主要检测怠速形状下的HC、CO；如今四气、五气逐渐取代二气分析仪。.第六节 汽油车排气污染物丈量设备1研讨阐明，机动车熄灭形状的优劣，直接影响有害排放的排放量。而废气中的CO2、O2的浓度是表征发动机熄灭形状的重要参数。正常熄灭时，废气中CO2的浓度在12%、而O2在1%左右。2装有闭环式控制的三元催化净化器，其净化效率与发动机任务时的过量空气系数 有

3、关，要求控制在1.0附近。经过对废气中的CO、HC、CO2、O2浓度进展运算，可以得出相应的过量空气系数 。3经过对废气中CO2、O2浓度进展分析，可以发现检测过程中出现的诸如取样探头零落，取样管路漏气的失误以及作弊景象如排气管上打孔等。此时排气中的O2浓度异常升高， CO2浓度异常降低。 近年，机动车废气中的NO的污染也引起注重，因此在四气的根底上，添加了NO，构成了五气组分分析仪。.第六节 汽油车排气污染物丈量设备二根本构造和任务原理1、根本构造1取样系统-探头、取样管、分水器、过滤器、气泵等；2排气分析系统-红外线光源、气样室、旋转风扇截光器和传感器组成；3含量指示安装-分析气体指示表头

4、；4校准安装-机械校准、规范气校准。.第六节 汽油车排气污染物丈量设备.第六节 汽油车排气污染物丈量设备导管滤清器取样探头取样探头CO仪表HC仪表HC规范气CO规范气.第六节 汽油车排气污染物丈量设备.第六节 汽油车排气污染物丈量设备2、任务原理 非分散型分析仪采用不分光红外线吸收原理对汽油车排气污染物中的HC、CO、CO2进展分析，对O2、NO的分析那么采用电化学电池。1不分光红外线吸收原理 可见光区 红外线波长区 微波区不同气体所吸收的红外线 吸光度HC对3.4 红外线吸收强;CO对4.7 红外线吸收强;CO2对4.2 红外线吸收强. 由异原子组成的气体分子如：CO、C3H8、CO2、SO

5、2在特定的波长上吸收红外线的能量，其吸收的量与该气体的浓度成正比。.第六节 汽油车排气污染物丈量设备气体对红外线的吸收，遵照比耳朗博特定律。式中：I0 丈量室中被测气体组分为0时，到达红外线接纳器 上的红外光能量。 I丈量室中被测气体组分为c时，到达红外线接纳器 上的红外光能量。 c被测气体组分浓度。 l丈量室长度。红外线吸收能量与气体浓度c的关系 当丈量的长度一定时，被测组分所吸收的红外线能量与被测组分的浓度成正比。.第六节 汽油车排气污染物丈量设备气体分析光学系统构造 从光源发出的红外线，经旋转切光片周期性切断，进入丈量室。丈量室内通入样品气体，然后穿过滤光片，到达红外线接纳器。红外线接纳

6、器将接纳到的红外光能量转换成电信号输出。经过与待测组分浓度为零时的输出进展比较，即可得出被测组的浓度。.第六节 汽油车排气污染物丈量设备电容微音器式分析安装 两个同样的红外线光源发出等量的红外线光束，一束穿过丈量气室，一束穿过规范气室。在规范气室内充溢不吸收红外线光能的N2气，因此红外线光束穿过时，红外线光能未受损失。而丈量气室内那么通以被测发动机的废气，由于废气中含有吸收红外线的CO、HC、CO2，因此红外线光能相应减少。从而，两束红外线的能量构成差别。检测室内充以适当浓度的与被测气体一样的气体(CO充COHC充正乙烷),并在检测室中部设有一隔膜,将检测室分隔成两个独立的封锁腔,丈量时,由于

7、两个腔所受的红外线光能不相等,因此两个腔内气体膨胀也不一致,致使两腔之间的膜片弯曲.该膜片上与电容器的一只金属片相联,由金属片的位移引起电容量变化,这一微弱信号经过放大器放大,即可在显示仪表上指示出来.电容微音器式分析安装1)红外线光源2)规范气样室3)旋转扇轮4)丈量室5)电容微音器6)前置放大器7)主放大器8)指示仪表9)排气入口10)丈量气室11)排气出口.第六节 汽油车排气污染物丈量设备半导体式分析安装 两个同能量红外线光源发出的红外线,分别经过规范气样室和丈量气室. 红外线穿过旋转扇轮后,断续地经过规范气样室和丈量气样室,经过聚光管和光学滤色片后到达半导体传感器.经过规范气样室的红外

8、线由于未被吸收,因此能坚持不变.经过丈量气样室的红外线,由于被所测气体含量吸收掉一部分一定波长的红外线,因此分别经过两气样室的红外线的能量构成差别后到达传感器.半导体传感器能把上述红外线能量差别转变成电信号差别,经放大器放大后保送给含量指示安装. 1)指示仪表2)主放大器3)前置放大器4)半导体传感器5)光学滤色片6)聚光管7)规范气样室8)红外线光源9)旋转扇轮10)排气入口11)丈量气样室12)排气出口.第六节 汽油车排气污染物丈量设备2)电化学电池氧传感器构造图 O2传感器和NO传感器都属于电化学电池式传感器。 O2传感器，根本方式包括一个电解质阳极和一个空气阴极组成的金属-空气有限制浸

9、透型电化学电池。.第六节 汽油车排气污染物丈量设备 在阴极，其反响式为： O2+2H2O+4e- 4OH- 氧原子被复原成氢氧离子。 随后，在金属阳极氢氧离子被氧化，如下式所示： 2Pb+4OH- 4PbO+2H2O+4e- 上述电池的反响作用，可概括为： 2Pb+O2 2PbO 综上所述，氧传感器是一个电流发生器，其所产生的电流正比于氧的耗费率。此电流可经过在输出端子上跨接一个电阻以产生一个电压信号。.第六节 汽油车排气污染物丈量设备 实践运用中，氧传感器的电流或信号取决于被测氧气在浸透膜上的浸透率。在氧传感器上，运用一种特殊的塑料薄膜作为浸透膜，其浸透量受控于气体分子撞击膜壁上的微孔。假设

10、气体分压添加，分子的浸透率添加。因此输出的结果正比于氧的分压在整个浓度范围内呈线性呼应。 氧传感器在实践运用中的一个局限是 氧传感器输出特性寿命 。在运用一段时间后通常在1年半左右，其输出将大幅下降至0mv，必需改换。 NO传感器的任务原理与氧传感器类似。.第六节 汽油车排气污染物丈量设备三设备检定 汽油车气体分析仪按JJG688-1990并参照GB/T11798.3-2001进展计量检定。 用规范气样校准： 接通电源对分析仪预热30min，先翻开气泵，让仪器吸入清洁空气，用零点调整旋扭按键调整零点，封锁气泵。把规范气样灌入仪器校准气样接口： CO按规范气样瓶上标明的CO浓度值作为校准时的规范

11、值； HC校准的规范值=规范气样丙烷浓度换算系数 正乙烷换算值 气瓶上阐明数值 丈量仪器上阐明数值.第六节 汽油车排气污染物丈量设备检定最大允许误差 仪器的最大允许误差应不超越下表规定检定时满足a和b中任何一条即为合格。.第六节 汽油车排气污染物丈量设备四汽油车排气污染物检验程序 0.7倍的额定转数 0.5倍的额定转速 怠速转速 60秒 15秒 30秒 15秒 30秒 插探头 稳 定 读平均值 稳 定 读平均值 1、怠速法详细步骤如下：a)必要时在发动机上安装转速计；b)发动机由怠速工况加速至0.7额定转速，维持60s后降至怠速形状；c)发动机降至怠速形状后，将取样探头插入排气管中，深度等于4

12、00mm，并固定于排气管上。d) 发动机在怠速形状，维持15s后开场读数，读取30s内的最高值和最低值，其平均值即为丈量结果。假设为多排气管 时，取各排气管丈量结果的算术平均值。.第六节 汽油车排气污染物丈量设备2、双怠速法 详细步骤如下：a)发动机由怠速工况加速至0.7倍的额定转速，维持60s后降至高怠速(即0.5倍的额定转速)，必要时在发动机上安装转速计 ；b)将取样探头插入排气管中，深度等于400mm，并固定于排气管上；c)在高怠速形状维持15s根本稳定后读数，读取30s排放的CO和HC的最高值和最低值，取其平均值即为高怠速排放检验结果；d)发动机从高怠速形状降至怠速形状,在怠速形状维持

13、15s后开场读数，读取30s内排放的CO和HC的最高值和最低值，取其平均值即为怠速排放检验结果。假设为多排气管时，分别取各排气管高怠速检验结果平均值和怠速排放检验结果的平均值。 .第六节 汽油车排气污染物丈量设备四断定规范.第六节 汽油车排气污染物丈量设备四断定规范.第七节 柴油车排气污染物丈量设备一、滤纸式烟度计一根本构造和任务原理1、根本构造采样抽气系统：抽气气缸、抽气电机、取样探头、气路管道系统和控制电路组成。丈量系统：走纸机构、压纸机构、光电丈量探头、丈量电路和显示电路组成。滤纸式烟度计总体构造表示图废气取样安装、污染度丈量安装、污染度指示安装、校准安装.第七节 柴油车排气污染物丈量设

14、备2、丈量单位GB/T38461984 滤纸式烟度计烟度值-Rb(波许)滤纸式烟度计烟度值-FSN Filter Smoke Number 滤纸式烟度的表达式： SF-滤纸式烟度 R1-被污染的滤纸的反射因数 R2-洁白滤纸的反射因数923 R1-被污染的滤纸的反射因数 R2-洁白滤纸的反射因数852.5留意：FSN与Rb略有不同。但是，由于习惯的缘由GB/T38461993公布后，实践运用中仍沿用了Rb这一单位。.第七节 柴油车排气污染物丈量设备3、任务原理 自在加速烟度在自在加速工况下，从发动机排气管抽取规定长度排气柱所含碳烟，使规定面积的清洁滤纸染黑的程度。 0Rb-全白滤纸 10Rb-

15、全黑滤纸 把取样后外表带有黑烟的滤纸，放到丈量安装的规定位置，从灯泡发出的光线照射滤纸后反射回来，反射光被环型光电池接受，光电池产生电流使测试仪表产生数值。 光电传感器原理图1-滤纸2-光电元件环型硒光电池3-光源4-指示仪表5-电源6-电阻.第七节 柴油车排气污染物丈量设备二设备检定1、按JJG847-1993并参照GB/T11798.5-2001进展。2、主要内容：1示值误差：对烟度值约3、5、7FSNRb的三种规范烟度卡，其示值误差均应不超越满量程的3%F.S。2抽气量：取样系统应保证每次抽气量在仪器所提供的实践抽气量的5%范围以内。3抽气时间：取样系统每次抽气时间为1.4s 0.2s。

16、4密闭性：取样系统密闭性要求在1min内，外界空气渗入量应不超越抽气量的10%。.第七节 柴油车排气污染物丈量设备三柴油车排气污染物检测程序.第七节 柴油车排气污染物丈量设备详细步骤如下：a)由怠速工况将油门踏板迅速踏究竟，4s后松开，反复三次，以去除排气管和消声器里的碳碴；b)将取样探头插入被检汽车的排气管约300mm，并使其中心线与排气管轴线平行,固定稳妥；c)将脚踏板开关固定在油门踏板上端；d)将脚踏板开关和油门踏板一并迅速踏究竟，保待4s后迅速松开油门踏板和脚踏板开关，完成第一次检验；e)读取示值自动或取样手动；f)相隔11s后，反复d)、e)的检验步骤；g)反复检验三次，取三次检验值

17、的算术平均值为排气烟度的检验结果。h)当发动机出现黑烟冒出排气管的时间和抽气泵开场抽气的时间不同步景象时，应取最大烟度值。.第六节 汽油车排气污染物丈量设备四断定规范装配压燃式发动机的车辆自在加速实验排气可见污染物限值.第七节 柴油车排气污染物丈量设备二、不透光度计一根本构造和任务原理1、相关概念 国际规范ISO11614中与不透光度计相关的定义包括透光度、不透光度、光通道有效长度及光吸收系数，详细如下： (1)透光度 ，光从光源经过充溢烟的暗通道到达察看者或仪器接纳器的传输百分率，表达式为： 式中： 丈量区充溢干净空气时接纳器上的光通量； 丈量区充溢排烟时接纳器上的光通量。.第七节 柴油车排

18、气污染物丈量设备(2)不透光度N，是指阻止光从光源经过充溢烟的暗通道到达察看者或仪器接纳器的传输衰减率，表达式为： (3)光通道有效长度LA，是指光发射体与接纳器之间被排烟贯穿的光束经修正后的长度(单位为m)。该长度因不透光度的梯度效应和散射效应所呵斥的不均匀性而需求得到修正。 (4)光吸收系数k，表达式为： 或.第七节 柴油车排气污染物丈量设备2、根本构造 不透光度计又称消光式烟度计、透光式烟度计是利用透光衰减率来丈量排气烟度的典型仪器，主要由丈量单元、控制单元、取样探头、衔接电缆等组成。不透光度计的组成.第七节 柴油车排气污染物丈量设备控制单元后面板布置图.第七节 柴油车排气污染物丈量设备

19、3、任务原理 国际规范ISO11614中关于描画如下：“不透光度计的原理是使光经过被测烟的特定的长度，用到达光接纳器的入射光的强弱作为被测烟对光的吸收才干的评价。.第七节 柴油车排气污染物丈量设备被测排气从7进入-从左5和右8排出。发光二极管2发出的光-半反射镜3反射-透镜4-一束平行光-左出口进入-(丈量室)中的烟气-右出口射出-反射镜10反射-折返-右出口-丈量室-烟气-透镜4-半透射镜3-聚焦在光电转换器1上-转换成电信号。不透光式烟度计的丈量原理.第七节 柴油车排气污染物丈量设备 丈量单元的丈量室是一根分为左右两部分的圆管，被测排气从中间的入口7进入，分别穿过左圆管和右圆管，从左出口5

20、和右出口8排出。透镜4装在左出口的左边，反射镜10装在右出口的右边。在透镜4的左侧是一个放置成45的半反射半透射镜3，它的下方是绿色发光二极管2，它的左边光电转换器1，发光二极管2及光电转换器1到透镜4的光程都等于透镜的焦距。因此，发光二极管2发出的光经过半反射镜3的反射，再经过透镜4后就成为一束平行光。平行光从丈量室的左出口进入，穿过左右圆管(丈量室)中的烟气从右出口射出，被反射镜10反射后折返，从丈量室的右出口重新进入丈量室，再次穿过烟气从左出口射出。射出的平行光经过透镜4，穿过半透射镜3，聚焦在光电转换器1上，并转换成电信号。排气中含烟越多，平行光穿过丈量室的光能衰减越大，经光电转换器1

21、转换的光电信号就越弱。.第七节 柴油车排气污染物丈量设备二设备检定1、按JJG976-2002进展计量检定。2、主要内容：1检定仪器的光吸收比N：示值误差2.0%。2检定仪器的光吸系数：计算得到的光吸收系数数值之间的差值。不得大于0.05m-1。.第七节 柴油车排气污染物丈量设备(3)检定仪器丈量电路的呼应时间 烟度计丈量电路的呼应时间，即插入遮光片使光接纳器全被遮住时，显示仪表指针或数显值从满量程的10 %到满量程的90时所需的时间应为(1.00.1)s。 (4)检定仪器显示的被测烟气温度 烟度计显示的被测烟气温度显示值误差不超越5。 (5)检定仪器的油温丈量 对带有油温丈量功能的烟度计，其

22、油温丈量示值误差不超越5。 (6)检定烟度计的转速丈量 转速丈量示值误差在转速为600 rmin1 000 rmin时不超越20rmin；在其他范围不超越50rmin。.第七节 柴油车排气污染物丈量设备三柴油车排气污染物检测程序.第七节 柴油车排气污染物丈量设备四断定规范装配压燃式发动机的车辆自在加速实验排气可见污染物限值.环保检测规范检测项目/参数检测标准（方法）名称及编号（含年号）序号名称1（柴/汽油车）点燃式发动机汽车排气污染 (ASM/CO、HC、NO、双怠速法/CO、HC)压燃式发动机汽车排气烟度 (加载减速法、自由加速法/光吸收系数（k）m-1GB18285-2005点燃式发动机汽

23、车排气污染物排放限值及测量方法（双怠速法及简易工况法）HJ /T2402005确定点燃式发动机在用汽车简易工况法排气污染物排放限值的原则和方法GB38472005车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及测量方法HJ/T 2412005确定压燃式发动机在用汽车加载减速法排气烟度排放限值的原则和方法2（柴油车）压燃式发动机汽车排气烟度 (加载减速法、自由加速法)/ 光吸收系数（k）m-1GB38472005车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车气放烟度排放限值及测量方法HJ/T 2412005确定压燃式发动机在用汽车加载减速法排气烟度排放限值的原则和方法.补充:加速模拟工况法(ASM工况法

24、)汽车排气检测系统 (一)概述 加速模拟工况法(ACCELERATION SIMULATION MODE，简称ASM工况法)是美国加利福尼亚州汽车维修管理局推行的一套汽车排放污染物检测方法，在美国假设干个州得到推行。我国的北京市在2002年开场试行，2003年全面实行了这一方法，GB 18285-2005也将这种方法列为实验方法之一，对2001年1月1日以后上牌照的M1类车辆将按该方法进展实验。 按以往的做法，对在用汽车排放检测运用的是怠速法和双怠速法，由于这两种方法与汽车行驶时的工况有较大差别，不能完全反映汽车的实践排放程度。 而且，汽车排放物中的NO，只是在汽车有负荷，且发动机温度较高时才

25、生成，在怠速工况下，NO的生成都很少，但NO却是汽车排放物中的一种主要的污染物，对环境空气的污染后果较大，有必要进展有效的检测和控制。.补充:加速模拟工况法(ASM工况法)汽车排气检测系统 比较有效的方法，是国家规范GB 18352.12001中规定的多工况法实验方法，这种方法比较符合汽车在道路上运转的实践情况，能较为真实地反映汽车排放污染物的实践程度。但是这种实验方法设备庞大、耗资宏大、实验周期长，对在用车实行这种方法进展监视和检查，显然是不能够的。所以通常都是在新车进展型式认证实验，或者是对批量消费的车辆以抽查的方式进展一致性检查时，采用多工况法进展实验。 为理处理怠速法、双怠法与汽车运转

26、情况差别太大，而多工况法又过于复杂这一矛盾，ASM工况法(也称简易工况法)为在用车的汽车排放检测多添加了一种选择，而且被很多地方的政府管理部门所接受，成为正在投入运用的新方法。ASM工况法的特点在于在实验期间，给汽车施加一定的稳定负荷，在这种情况上，进展汽车排放物的检测。本节将对有关情况作简要引见。.补充:加速模拟工况法(ASM工况法)汽车排气检测系统ASM工况法 ASM工况法采用底盘测功机对汽车施加一定的负荷，采用废气分析仪对实验过程的汽车排放物进展检测，并结合汽车的基准质量对汽车排放能否合格进展判别。ASM工况法分为两种工况： 15025工况 22540工况. 15025工况(1)实验要求 a)汽车在底盘测功机上的运转速度：25 kmh。 b)底盘测功机对汽车的加载功率：相当于被实验汽车在加速度为1.475 ms2时的输出功率的50。 c)实验时间:由0 km/h25 km/h加速过程时间:3.5 s8.5 s，检测前的稳速时间:10s ，检测时间:最多90s 。.(2)实验过程 车辆经预热后，加速到25km/h，测功机根据实验工况要求加载，驾驶员应控制油门，使车辆速度坚持在25km/h1.5km/h范围内稳速运转，维持10 s后开场记时(t=0s)。在实验车速25km/h1.5km/h的允许范围内，测功机