汽车性能检测技术电子教案 汽车排放检测教案（第十八讲）

课题第十八讲汽车排放污染物检测课型理实一体课教学时间第十八次教学地点学时2课时教学目标素质目标：培养学生爱护环境的意识；知识目标：掌握汽车汽车排放污染物的检测步骤；能力目标：能够掌握汽车汽车排放污染物检测方法。教学重点汽车排放污染物检测方法教学难点汽车排放污染物注意事项资料与工具多媒体、PPT、激光笔授课方式集中教学教学内容与教学过程设计方法与时间情景一：汽车的排放污染及限值标准汽车排气的污染物，主要是一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)、硫化物(主要是SO2)、碳烟及其它—些有害物质。在相同工况下，汽油机排放的CO、HC和NOx排放量比柴油机大，因此，目前的排放法规对汽油机主要限制CO、HC和NOx的排放量。柴油机对大气的污染较汽油机轻得多，主要是产生碳烟污染，因此排放法规主要限制柴油机排气的烟度。1、一氧化碳(CO)图8-1所示，CO是燃料不完全燃烧的产物，是汽车尾气中浓度最大的有害成分，是一种无色无味的有毒气体，它与血红蛋白的亲和力是氧的300倍。它进入人体后极易与血液中担负输运氧气的血红蛋白结合，妨碍血红蛋白的输氧能力，造成人体各部分缺氧，引起头痛、头晕、呕吐等中毒症状，严重时甚至死亡。2、碳氢化合物(HC)：HC是发动机未燃尽的燃料分解出来的产物。当HC浓度较高时，使人出现头晕、恶心等中毒症状。而且，HC和NOx在强烈的太阳光作用下，能反应生成一种有害的光化学烟雾，这种光化学烟雾滞留在大气中，造成大气严重污染。当超过一定浓度时，具有明显的刺激性。它能刺激眼结膜，引起流泪并导致红眼症，能引起急性喘息症。光化学烟雾还具有损害植物、降低大气能见度、损害橡胶制品等危害。3、氮氧化合物(NOx)：NOx是汽油机和柴油机排放的主要污染物，是发动机大负荷工作时进气中的N2与O2在高温高压条件下反应而生成的。NOx进入人体肺泡后能形成亚硝酸和硝酸，对肺组织产生强力的刺激作用。亚硝酸盐则能与人体中的血红蛋白结合，形成变性血红蛋白，可在一定程度上导致组长缺氧。3.5ppm的NO2作用1h即可对人产生有害影响，而0.5ppm的NO2作用1h可对自然界中的某些敏感植物产生毒害作用。4、碳烟：碳烟以柴油机排放量为最多，它是柴油机燃烧不完全的产物，其内含有大量的黑色碳颗粒。碳烟能影响道路的能见度，并因含有少量的带有特殊臭味的乙醛，往往引起人们恶心和头晕。5、硫化物：硫化物主要为SO2，燃料中含有的硫与氧反应而生成。SO2有强烈的气味，可刺激人的咽喉与眼睛，甚至会使人中毒。若大气中含SO2过多，还会形成“酸雨”，损害生物，使土壤与水源酸化，影响自然界的生态平衡。二、汽车排放限值标准（一）汽油车排气污染物的检验标准GBl8285-2000《在用汽车排气污染物限值及测试方法》中规定，装配点燃式发动机的车辆，在检测中要进行怠速试验、双怠速试验和加速模拟工况(ASM)试验。怠速试验按GB／T3845-1993《汽油车排气污染物的测量怠速法》的规定进行，双怠速试验按GB／T3845-1993《汽油车排气污染物的测量怠速法》附录C的规定进行。对于装配点燃式四冲程发动机，最大总质量大于或等于400kg，最大设计车速大于或等于50km／h的在用汽车，排放污染物限值如下：1、装配点燃式发动机的车辆进行双怠速试验排气污染物限值见表8-1所示。从表中可以看出，高怠速排放测量值应低于怠速排放测量值。注：①HC容积浓度按正己烷当量。②Ml指车辆设计乘员数(含驾驶员)不超过6人，且车辆的最大总质量不超过2500kg。③N1还包括设计乘员数(含驾驶员)超过6人，或车辆的最大总质量超过2500kg但不超过3500kgM车。2、装配点燃式发动机的车辆怠速试验排气污染物限值见表8-2所示。（二）柴油机车排气污染物的检测标准根据GB18285-2000《在用汽车排气污染物限值及测试方法》的规定，对于装配压燃式发动机的车辆，按照GBl4761-1999《汽车排放污染物限值及测试方法》通过C类认证的车辆进行自由加速排气可见污染物试验，除通过C类认证以外的其他装配压燃式发动机的车辆进行自由加速烟度试验。标准中又规定，自由加速排气可见污染物试验按GBl8285-2000《在用汽车排气污染物限值及测试方法》附录B进行，自由加速烟度试验按GB／T3846-1993《柴油车自由加速烟度的测量滤纸烟度法》规定进行。GB18285-2000《在用汽车排气污染物限值及测试方法》规定，对于装配压燃式发动机，最大总质量大于或等于400kg，最大设计车速大于或等于50km／h的在用汽车，自由加速试验烟度排放限值如表8-3所示。表8-3装配压燃式发动机的车辆自由加速试验烟度排放限值 情景二：汽油机的排放检测方法按照GB／T3845-1993《汽油车排气污染物的测量怠速法》的规定，汽油车怠速污染物的检测应在怠速工况下，采用不分光红外线气体分析仪，按规定程序检测CO和HC的浓度值。双怠速试验按GB／T3845—1993《汽油车排气污染物的测量怠速法》附录C的规定进行。一、发动机废气分析仪1、分析仪的功能可以同时测量废气中的CO和HC的含量。能够全面分析废气成份和评价发动机的工作情况，并能检测电喷发动机和三元催化转换器的工作状况。可以同时检测四种气体成分的四组份废气分析仪和可以同时检测五种气体成的五组份废气分析仪应用越来越广泛（图8-6为圣威五组份尾气分析仪）。2、分析仪的检测原理：汽车排气中的CO、HC、NO和CO2等气体，对红外线分别具有吸收一定波长的性质，而且红外线被吸收的程度与废气浓度之间有一定的关系，如图8-7所示。CO主要吸收波长为4.7μm附近的红外线，HC吸收波长为3.4μm的红外线。不分光红外线分析法就是根据这一原理，即废气吸收一定波长红外线能量的变化，来检测废气中各种污染物的含量。3、分析仪的结构(1)废气取样装置废气取样装置由取样探头（图8-8）、滤清器及导管（图8-9）、水分离器（8-10）和泵等组成。它通过取样探头、导管和泵从车辆排气管里采集废气，再用滤清器和水分离器把废气中的碳渣、灰尘和水分等除掉，只把废气送入分析装置。(2)废气分析装置按传感器形式不同，废气分析装置可分为电容微音器式和半导体式等不同形式。废气分析装置由红外线光源、气样室、旋转扇轮(截光器)、测量室和传感器等组成。该装置按照不分光红外线分析法，从来自取样装置的混有多种成分的废气中，测量出CO和HC的浓度，并以电信号形式输送给废气浓度指示装置。(3)数值指示装置综合式气体分析仪的数值指示装置，主要由CO指示装置和HC指示装置组成，有指针式仪表和数字式显示器两种类型。从废气分析装置送来的电信号，在CO指示仪表上CO的浓度以体积百分数(％)表示；在HC指示仪表上HC浓度以正己烷当量体积的百万分数(ppm)表示。现多为数字显示如图8-11所示。(4)校准装置校准装置是一种为了保持分析仪的指示精度，使之能准确指示测量值的装置。把供校准用的标准气样(CO和HC)，从分析仪上专设的标准气样注入口直接送到废气分析装置（图8-12），再通过比较标准气样浓度值和仪表指示值的方法来进行校准。4、分析仪的使用方法（1）预热（图8-13）打开开关，仪器自动预热3分20秒（2）泄漏检查（图8-14）为了保证测试时仪器没有泄漏，确保测试结果的准确，预热结束后，马上进入泄漏。按提示，堵住进气口，按“M”键启动泄漏检查程序。如果不想进行泄漏检查，按“→”进入吸附测试。（3）泄漏检查合格后，仪器进入吸附测试。按提示，从排气管中取出探头，按“M”键开始吸附测试。先抽气30秒。测试结束，显示合格不合格信息。HC大于等于20ppmvol不合格HC小于2020ppmvol合格；合格，仪器5秒后自动进入“输入车辆信息”状态。（4）输入车辆信息，按“↑”键移动光标选择不同的信息项，按“M”键执行。此时也可以按“→”键进入测量类型选择，或按“F”键进入功能表选项。（5）测量类型，可以选择怠速测量、双怠速及普通型测量。按“”键移动光标选择所需的测试类型，按“M”键执行相应的测量。如果按“F”键则退回到车辆信息输入状态。二、汽车排放性能检测方法汽车废气中的有害成分的含量是通过专用的汽车分析仪进行测定的。根据国家规定，检测的方法有怠速工况法、双怠速工况法和稳态工况法（ASM）。1、怠速工况法怠速工况法测试排放时发动机处于怠速工作状态。在汽车排放测试技术发展的初期，各国均采用怠速工况法。如图8-18所示。特征：（1）怠速时发动机CO和HC排放浓度最大；（2）怠速时的车辆处于静止状态，无需加载，检测操作较为简单；（3）排放测试时操作过程无需干预发动机的工作，从而使分析仪的设计与使用较为简单。（4）汽车怠速时间占总运行时间的比例并不大，也就是说怠速排放浓度并不能表征该车对大气污染程度。2、双怠速法随着环境法规的日趋严格，以及怠速法的弊病所造成的检测结果与实际污染的差距，各国相继出台了一个高怠速的双怠速排放测量。测试程序如表8-4所示。双怠速废气分析仪结构较复杂，要有发动机转速信号和水温信号的采集插口和五气体（CO、CO2、NOx、HC、O2）分析采集功能。3、汽油车简易稳态工况法(ASM)双怠速法和怠速法检测时发动机没有负载，不能反映汽车实际运行的排放特性。随着越来越苛刻的环保限值，对汽车加载测试法势在必行。简易稳态工况法(ASM)就是将车辆置于底盘测功机上，进行模拟加载加速过程，检测排放污染的