第9章 汽车公害及检测-排放-V02

第9章汽车公害及检测第9章汽车公害及检测学习情境19排放污染物描述及其检测方法学习情境20排放国家标准介绍学习情境19排放污染物描述及其检测方法学习目标：（1）了解排放污染物的成分；（2）能选用合适仪器对汽油车的排放污染物进行检测；（3）能选用合适仪器对柴油车的排放污染物进行检测。学习情境19排放污染物描述及其检测方法一、汽车排放污染物汽车污染主要有3个排放源：发动机排气管排出的发动机燃烧废气（COHCNOX

微粒物PM）（CO2,SOX）曲轴箱排放物(HC)燃料蒸发排放物(HC)汽车污染物对人体的影响污染物影响COCO与血红蛋白的亲和力为氧的300倍,形成碳氧血红蛋白，削弱血红蛋白向人体各组织输送氧的能力，神经中枢受损最大

HCHC中包含多种烃类化合物，进入人体后，会使人产生慢性中毒，有些化合物会直接刺激人的眼鼻粘膜，使其功能减弱。更重要的是HC化合物和NOX在阳光照射下，会产生光化学反应，生成O3、醛类等对人及生物产生严重危害的光化学烟雾NOXNOX（NO、NO2）中的NO与血液中血红蛋白的亲和力比CO还强，NO通过呼吸道及肺进入血液，使其失去输氧能力，产生与CO相似的严重后果。NO2浸入肺脏深处的肺毛细血管，引起肺水肿，同时还能刺激眼粘膜，麻痹嗅觉PM除浓度外，粒子的直径及其化学性质起决定作用，5μm以下的粒子可以进入呼吸道，3μm以下的粒子可以沉积在肺细胞内，引发肺病变，粒子携带的三、四苯荓芘是强致癌物质，可引发癌症。排放污染物汽油机的主要污染物：COHCNOX柴油机的主要污染物：CONOX和碳烟二、汽油机排放污染物检测主要检测方法：怠速法双怠速法ASM加速模拟工况法IM240瞬态工况法VMAS简易瞬态工况法1.汽油车排放污染物检测仪器底盘测功机气体分析仪气体流量计污染物排放检测计算机控制软件（1）气体分析仪类型A．不分光红外线吸收型（NDIR）分析仪A.1）不分光红外线分析法的检测原理汽车排气中的CO、HC、NO和CO2等气体，都分别具有能吸收一定波长范围红外线的性质，如图10-1所示。而且，红外线被吸收的程度与排气浓度之间有一定的关系。不分光红外线分析法就是利用这一原理，即根据检测红外线被汽车排气吸收一定波长范围红外线后能量的变化，来检测排气中各种污染物的含量。在各种气体混在一起的情况下，这种检测方法具有测量值不受影响的特点。图四种气体吸收红外线的情况1.CO/HC红外线分析仪2.四气体分析仪（HC、CO、O2，CO2）3.五气体分析仪（HC、CO、O2，CO2，NO）在检测HC含量时，由于排气中HC成分非常复杂，因此要把各种HC成分的含量换算成正己烷（n－C6H14)的含量作为HC含量的测量值。但由于化学发光分析仪设备结构较复杂，市面上测NOx浓度，多采用红外不分光红外线原理，对NOx来说,这种方法测定的精度较低。排气中含氧量的浓度通过在测试通道中设置氧传感器即可测定。B.氢火焰离子分析仪排气污染物中的总碳氢化合物（THC）浓度用氢火焰离子化法FID测量。排气中，各种碳氢化合物在2000度左右氢火焰的高温中燃烧，部分分子或原子就会离子化而生成自由离子，离子数基本上与碳原子数成正比。在FID中待测气样与氢混合后进入燃烧器。在缺氧的氢扩散火焰中，HC分解出离子，在100~300V电压下形成离子流，通过对离子电流的测量，就可测得碳原子的浓度。FID不受样气中有无水蒸气的影响，但受样气中氧的干扰。C.化学发光气体分析仪氮氧化合物测试仪主要是化学发光分析仪，采用电化学的原理来测定。NO2→NO，通过测量反应室中NO和O3发生反应来测NOx的总量。各气体分析仪器归纳CO和CO2：不分光红外分析仪（NDIR）测量；NOx：化学发光分析仪（CLD）测量；HC：氢火焰离子化分析（FID）测量；氧（O2）：常用氧传感器测量。2）不分光红外线气体分析仪的结构气体分析仪由排气取样装置、排气分析装置、含量指示装置和校准装置等组成。图排气在分析仪内的流动路线排气在分析仪内的流动路线如下图所示。

2.怠速和双怠速试验法按照国家标准GB18285-2005《在用汽车排气污染物限值及测试方法》中规定进行。

汽油车怠速污染物的检测应在怠速工况下，采用不分光红外线吸收型监测仪，按规定程序检测CO和HC的浓度值。

怠速工况是指发动机运转，离合器处于接合位置，油门踏板与手油门处于松开位置，变速器处于空挡位置，采用化油器的供油系统的阻风门处于全开位置。

2）车辆或发动机准备（1）进气系统应装有空气滤清器，排气系统应装有排气消声器，并不得有泄漏。（2）汽油应符合GB484的规定。（3）测量时发动机冷却水和润滑油温度应达到汽车使用说明书所规定的热状态。（4）自1995年7月1日起新生产的汽油发动机应具有怠速螺钉限制装置。点火提前角在其可调整范围内都应达到排放标准要求。

3）怠速测量程序（1）必要时在发动机上安装转速计、点火正时仪、冷却水和润滑油测温计等测试仪器。（2）排气系统不得有漏气现象。

（3）发动机由怠速工况加速至0.7额定转速，维持60s后降至怠速状态。

（4）发动机降至怠速状态后，将取样探头插入排气管中，深度等于400mm，并固定于排气管上。（5）发动机在怠速状态，维持15s后开始读数，读取30s内的最高值和最低值，其平均值即为测量结果。

（6）若为多排气管时，取各排气管测量结果的算术平均值。（7）测量工作结束后，把取样探头从排气管里抽出来，吸入新鲜空气5min，待仪器指针回到零点后再关闭电源。

4）双怠速试验法（1）必要时在发动机上安装转速计、点火正时仪、冷却水和润滑油测温计等测试仪器。

（2）发动机由怠速工况加速至0.7额定转速，维持60s后降至高怠速（即0.5额定转速）。

（3）发动机降至高怠速状态后，将取样探头插入排气管中，深度等于400mm，并固定于排气管上。

（4）发动机在高怠速状态维持15s后开始读数，读取30s内的最高值和最低值。取平均值即为高怠速排放测量结果。

（5）发动机从高怠速状态降至怠速状态，在怠速状态维持15s后开始读数，读取30s内的最高值和最低值，其平均值即为怠速排放测量结果。

（6）若为多排气管时，分别取各排气管高怠速排放测量结果的平均值和怠速排放测量结果的平均值（高怠速排放测量值应低于怠速排放测量值）。（7）测量工作结束后，把取样探头从排气管里抽出来，吸入新鲜空气5min，待仪器指针回到零点后再关闭电源。检测程序见表10.2。表10.2双怠速试验法检测程序3.VMAS简易瞬态工况法简易瞬态工况法（VMAS）与双怠速法所不同的是，不只检测HC(碳氢)和CO(一氧化碳)，还检测NOx(氮氧化合物)。简易瞬态工况法（VMAS）检测时间为195秒，测试工况用底盘测功机模拟机动车加速、减速、等速、怠速等各种工况过程。测试机动车工况全面，真正反映车辆实际行驶时的排放特征，准确率高。注意事项课本第151页，课下了解。

三、柴油机排放污染物检测检测方法稳定转速试验法自由加速度试验法加载减速工况法检测仪器：不透光烟度计滤纸式烟度计1.柴油车排放污染物检测的仪器（1）不透光度仪的结构与工作原理

GB18285-2005《在用汽车排气污染物限值及测试方法》规定用光吸收系数来度量可见污染物的大小。规定使用不透光度仪测量压燃式发动机和装用压燃式发动机车辆的可见污染物。不透光度测量排气中可见污染物（主要是烟尘微粒）含量的原理是：实施光束通过被测排气（烟）一段给定的长度，通过测量排气吸收光的程度，得到排气中可见污染物的含量。图10-11不透光度仪的测量原理

2.滤纸式烟度计的结构和工作原理

1）基本检测原理用滤纸式烟度计测试自由加速工况下柴油机的烟度时，需从排气管抽取规定容积的废气，并使之通过规定面积的标准洁白滤纸，滤纸被染黑的程度称之为烟度,用SF符号表示。烟度单位是无量纲的量，用符号FSN表示。滤纸染黑的程度不同，则对照射到滤纸表面光线的反射能力不同。据此，烟度SF表示为SF=10（1－Rd/Rc)式中，Rd、Rc分别为污染滤纸和洁白滤纸的反射因数，Rd/Rc的值由0到100％，分别对应于全黑滤纸的反射和洁白标准滤纸的反射。

2）滤纸式烟度计的工作原理和结构

利用活塞式抽气泵，从柴油机排气管中抽取一定容积的废气，并使这部分废气通过一定面积的滤纸，使废气中的碳烟粒子吸附在滤纸上，滤纸变黑，然后用一定的光线照射滤纸，并用光电池接受反射光，再根据光电池产生的电流使仪表指针偏转，把烟度用污染度百分比的形式显示出来，如图10-12所示。图10-12滤纸式烟度计的工作原理2.柴油机排气污染物的检测方法按GB3847-2005通过燃用柴油车辆的型式认证试验的车辆进行自由加速排气可见污染物检测。自由加速工况是指：柴油发动机处于怠速工况（发动机运转；离合器处于接合位置；加速踏板与手油门处于松开位置；当装有自动变速器时选择器在停车或空挡位置），将加速踏板迅速踩到底，维持数秒后松开。2.在用汽车自由加速度试验-不透光2.在用汽车自由加速度试验-滤纸排放限值标准一、汽油车排放标准GB18285-2005点燃式发动机汽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）。车型类别怠速高怠速CO%HC10-6CO%HC10-61995年7月1日前生产的轻型汽车4.512003.09001995年7月1日起生产的轻型汽车4.59003.09002000年7月1日起生产的第一类轻型汽车0.81500.31002001年10月1日起生产的第二类轻型汽车1.02000.51501995年7月1日前生产的重型汽车5.020003.512001995年7月1日起生产的重型汽车4.512003.09002004年9月1日起生产的重型汽车1.52500.7200二、柴油车排放标准GB3847-2005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。自由加速度烟度排放限值GB3847-2005《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》第5页和D.3。三、GB18352.3-2005《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》(中国Ⅲ、Ⅳ阶段)（1）本标准适用范围：以点燃式发动机或压燃式发动机为动力,最大设计车速大于或等于50km/h,最大总质量不超过3500kg的M1类、M2类和N1类汽车。（2）本标准执行日期：第Ⅲ阶段2007