汽車排氣污染物測(cè)定與分析

排氣污染物測(cè)定汽車排氣污染物測(cè)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(lái)源：1）尾氣排氣污染物；2）燃油蒸發(fā)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(huì)使人產(chǎn)生慢性中毒；刺激人的眼、鼻；HC與NO在陽(yáng)光照射下產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)，生成O3、和醛類。NOx中的NO與血蛋白的親和力比CO還強(qiáng)。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(fā)癌癥。3、排放污染物的計(jì)量單位：1）污染物的濃度單位：氣態(tài)排放物的濃度常用PPm（10-6）和百分?jǐn)?shù)（％）表示，高濃度：%；低濃度：10-6。2）污染物的質(zhì)量單位：a、按時(shí)間計(jì)量：g/h（克/小時(shí)）。b、按行駛里程計(jì)量：g/km；g/mile。c、按試驗(yàn)規(guī)范計(jì)量：g/次（g/試驗(yàn)）。d、按比排放量計(jì)量：g/kw·h（克/千瓦小時(shí)）。排放污染物的計(jì)量單位：3）微粒的計(jì)量單位：a、按質(zhì)量或濃度計(jì)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(shù)m-1（米-1）表示。二、汽油車排氣污染物的檢驗(yàn)1、（NDIR）廢氣分析儀的結(jié)構(gòu)與原理1）排氣采收部分是由探測(cè)頭、過(guò)濾器、導(dǎo)管、水分離器和抽氣泵等構(gòu)成。氣體分析儀的結(jié)構(gòu)示意圖2）廢氣分析部分測(cè)量原理是建立在一種氣體只能吸收其獨(dú)特波長(zhǎng)的紅外線特性基礎(chǔ)上的，即是基于大多數(shù)非對(duì)稱分子對(duì)紅外線波段中一定波長(zhǎng)具有吸收功能，而且其吸收程度與被測(cè)氣體的濃度有關(guān)。該分析儀是由紅外線光源，測(cè)量室(測(cè)定室、比較室)，回轉(zhuǎn)扇和檢測(cè)器構(gòu)成。從采收部分輸送來(lái)的多種氣體共存在尾氣中通過(guò)非分散型紅外線分析部分分析測(cè)定氣體(C0，HC)的濃度，用電信號(hào)將其輸送到濃度指示部分。由于射到檢測(cè)室左室的紅外線在通過(guò)測(cè)定室時(shí)一部分射線已被排氣中的CO吸收，而通過(guò)比較室到達(dá)檢測(cè)室右室的紅外線并未減少，這樣檢測(cè)室左右兩室吸收的紅外線能量不同，從而產(chǎn)生了溫差，溫差導(dǎo)致了壓力差的存在，使作為電容器一個(gè)表面的金屬膜片彎曲。彎曲振動(dòng)的頻率與旋轉(zhuǎn)扇片的旋轉(zhuǎn)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(nèi)共存的CO、C02、H20等HC以外的氣體所產(chǎn)生的紅外線被吸收，再經(jīng)檢測(cè)器窗口的選擇和除去，僅讓具有3.5μm附近的波長(zhǎng)到達(dá)檢測(cè)室內(nèi)。樣品室中的HC(正己烷)吸收量也就能被檢測(cè)器檢測(cè)。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(biāo)準(zhǔn)氣體通入分析部分的裝置PEF的含義：正己烷當(dāng)量計(jì)量檢定、校準(zhǔn)、期間核查時(shí)使用。PEF：正己烷當(dāng)量?jī)x器校準(zhǔn)時(shí)，CO是以標(biāo)準(zhǔn)氣體儲(chǔ)氣瓶里的CO濃度作為校正基準(zhǔn)值，而HC校正時(shí)標(biāo)準(zhǔn)氣體為丙烷（C3H8），必須換算成正己烷（C6H14）作為基準(zhǔn)值校正。校正基準(zhǔn)值=標(biāo)準(zhǔn)氣體（C3H8）×換算系數(shù)（正己烷當(dāng)量）原因：HC為多種碳?xì)浠衔锍煞郑喝?、烯及芳香烴等，測(cè)量時(shí)，以正己烷（C6H14）當(dāng)量校正測(cè)量，正己烷在常溫下為液態(tài)，實(shí)際校正氣體為丙烷（C3H8），所以要進(jìn)行換算。2、儀器分類1）按原理分類：不分光紅外線（NDIR）和半導(dǎo)體式。2）按測(cè)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(fā)展趨勢(shì)：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(diǎn)1）測(cè)量CO、HC、NOX、O2、CO2；2）顯示采用LCD液晶屏幕；3）零位自動(dòng)調(diào)整；4）自動(dòng)計(jì)算顯示過(guò)量空氣系數(shù)（λ）；5）配備轉(zhuǎn)速、油溫測(cè)量通道，并有RS232接口，與上位計(jì)算機(jī)通訊。4、五氣體分析儀的測(cè)量原理CO、CO2、HC通過(guò)不分光紅外線不同波長(zhǎng)能量吸收的原理來(lái)測(cè)定，可獲得足夠的測(cè)試精度。而NOX與O2的濃度通常采用電化學(xué)的原理來(lái)測(cè)定。排氣中含氧、NOX量的濃度通過(guò)在測(cè)試通道中的設(shè)置氧傳感器、NOX傳感器即可測(cè)定。NOX濃度還可采用化學(xué)發(fā)光法的原理進(jìn)行精確測(cè)定（CLD法）。5、點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物檢驗(yàn)方法1）怠速法測(cè)量?jī)x器技術(shù)要求和車輛要求。A排氣系統(tǒng)不得有泄漏。B應(yīng)保證取樣探頭插入排氣管的深度不小于400mm，否則排氣管應(yīng)加接管，但應(yīng)保證接口不漏氣。C發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)達(dá)到規(guī)定的熱狀態(tài)。D按汽車制造廠使用說(shuō)明書規(guī)定的調(diào)整法，調(diào)至規(guī)定的怠速和點(diǎn)火正時(shí)。測(cè)量程序:(1)發(fā)動(dòng)機(jī)由怠速工況加速至0.7額定轉(zhuǎn)速，維持60s后再降至怠速狀態(tài)。（2）將取樣探頭插入排氣管中，深度不低于400mm。（3）發(fā)動(dòng)機(jī)在怠速狀態(tài)，維持15s后開始讀數(shù)，讀取30s內(nèi)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(fā)動(dòng)機(jī)無(wú)負(fù)載運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。即離合器接合、變速器空檔（P檔或停車）、阻風(fēng)門全開位置（化油器）、油門踏板完全松開。高怠速工況：發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速在50%額定轉(zhuǎn)速的工況。即離合器接合、變速器空檔（P檔或停車）、阻風(fēng)門全開位置（化油器）。GB18285-2005標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定輕型車的高怠速轉(zhuǎn)速為2500±100r/min，重型車的高怠速轉(zhuǎn)速為１８00±100r/min。2）雙怠速法（GB18285-2005）（1）測(cè)量程序簡(jiǎn)易圖示（3）儀器的測(cè)量程序：（4）雙怠速法測(cè)量程序a應(yīng)保證被檢測(cè)車輛處于制造廠規(guī)定的正常狀態(tài)，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)應(yīng)裝有空氣濾清器，排氣系統(tǒng)應(yīng)裝有排氣消聲器，并不得有泄漏。b應(yīng)在發(fā)動(dòng)機(jī)上安裝轉(zhuǎn)速計(jì)、點(diǎn)火正時(shí)儀、冷卻液和潤(rùn)滑油測(cè)溫計(jì)等測(cè)量?jī)x器。測(cè)量時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液和潤(rùn)滑油溫度應(yīng)不低于80℃，或者達(dá)到汽車使用說(shuō)明書規(guī)定的熱車狀態(tài)。雙怠速法測(cè)量程序c發(fā)動(dòng)機(jī)從怠速狀態(tài)加速至70%額定轉(zhuǎn)速，運(yùn)轉(zhuǎn)30s后降至高怠速狀態(tài)。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(nèi)的平均值，或者人工讀取30s內(nèi)的最高值和最低值，其平均值即為高怠速污染物測(cè)量結(jié)果。對(duì)于使用閉環(huán)控制電子燃油噴射系統(tǒng)和三元催化轉(zhuǎn)化器技術(shù)的汽車，還應(yīng)同時(shí)讀取過(guò)量空氣系數(shù)（λ）的數(shù)值。d發(fā)動(dòng)機(jī)從高怠速降至怠速狀態(tài)15s后，由具有平均值功能的儀器讀取30s內(nèi)的平均值，或者人工讀取30s內(nèi)的最高值和最低值，其平均值即為怠速污染物測(cè)量結(jié)果。e若為多排氣管時(shí)，取各排氣管測(cè)量結(jié)果的算術(shù)平均值作為測(cè)量結(jié)果。f若車輛排氣管長(zhǎng)度小于測(cè)量深度時(shí)，應(yīng)使用排氣加長(zhǎng)管。(1)概述：主要用于美國(guó)在用車檢查維護(hù)（I/M）計(jì)劃的車輛排氣污染物檢測(cè)。（2）特點(diǎn)：在底盤測(cè)功機(jī)上對(duì)車輛加載，使車輛在有負(fù)荷的工況下運(yùn)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(shuō)明ASM5025工況:經(jīng)預(yù)熱后的車輛加速至25.0km/h，測(cè)功機(jī)以車輛速度為25.0km/h、加速度為1.475m/s2時(shí)的輸出功率的50%作為設(shè)定功率對(duì)車輛加載，工況計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)（t=0s）。車輛以25.0km/h±1.5km/h的速度持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)5s，如果底盤測(cè)功機(jī)模擬的慣量值在計(jì)時(shí)開始后持續(xù)3s超出所規(guī)定誤差范圍，工況計(jì)時(shí)器將重新開始計(jì)時(shí)（t=0）。如果再次出現(xiàn)該情況，檢測(cè)將被停止。系統(tǒng)將根據(jù)分析儀最長(zhǎng)響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行預(yù)置，（如果分析儀響應(yīng)時(shí)間為10s，則預(yù)置時(shí)間為10s，t=15）然后系統(tǒng)開始取樣，持續(xù)運(yùn)行10s（t=25s）即為ASM5025快速檢查工況。ASM5025快速檢查工況結(jié)束后繼續(xù)運(yùn)行至90s（t=90s）即為ASM5025工況。ASM2540ASM5025工況檢測(cè)結(jié)束后車輛立即加速至40.0km/h，測(cè)功機(jī)以車輛速度為40.0km/h，加速度為1.475m/s2時(shí)的輸出功率的25%作為設(shè)定功率對(duì)車輛加載。工況計(jì)時(shí)器開始計(jì)時(shí)（t=0s）。車輛以40.0km/h±1.5km/h的速度持續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)5s，如果底盤測(cè)功機(jī)模擬的慣量值在計(jì)時(shí)開始后持續(xù)3s超出所規(guī)定誤差范圍，工況計(jì)時(shí)器將重新開始計(jì)時(shí)（t=0）。如果再次出現(xiàn)該情況，檢測(cè)將被停止。系統(tǒng)將根據(jù)分析儀最長(zhǎng)響應(yīng)時(shí)間進(jìn)行預(yù)制，（如果分析儀響應(yīng)時(shí)間為10s，則預(yù)時(shí)間為10s，t=15）然后系統(tǒng)開始取樣，持續(xù)運(yùn)行10s（t=25s）即為ASM2540快速檢查工況。ASM2540快速檢查工況結(jié)束后繼續(xù)運(yùn)行至90s（t=90s）即為ASM2540工況。（4）ASM工況循環(huán)圖（5）車輛和燃料試驗(yàn)車輛ａ、車輛的機(jī)械狀況應(yīng)良好。ｂ、進(jìn)、排系統(tǒng)不得有任何泄漏。ｃ、發(fā)動(dòng)機(jī)、變速箱和冷卻系統(tǒng)應(yīng)無(wú)泄漏。ｄ、輪胎表面磨損和輪胎壓力符合規(guī)定。燃料：應(yīng)使用無(wú)鉛汽油或壓縮天然氣、液化石油氣。（6）試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)要求1、底盤測(cè)功機(jī)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(cè)量?jī)x器1）排氣分析儀基本要求響應(yīng)要求2）其他測(cè)量裝置濕度計(jì)、溫度計(jì)、氣壓計(jì)、計(jì)時(shí)器3）自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)1自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)應(yīng)能根據(jù)輸入的車輛參數(shù)自動(dòng)設(shè)置加載載荷和選擇排放標(biāo)準(zhǔn)。檢測(cè)程序，數(shù)據(jù)采集和分析判斷檢測(cè)結(jié)果應(yīng)由計(jì)算機(jī)控制自動(dòng)進(jìn)行。2自動(dòng)檢測(cè)控制系統(tǒng)應(yīng)考慮到排氣分析儀的響應(yīng)時(shí)間，以確保記錄的排氣污染物檢測(cè)值與相應(yīng)的試驗(yàn)工況記錄值互相對(duì)應(yīng)。3系統(tǒng)應(yīng)配備清晰可見的駕駛員引導(dǎo)裝置。引導(dǎo)裝置應(yīng)不斷顯示所需速度，試驗(yàn)工況時(shí)間，駕駛實(shí)際速度和時(shí)間，以及其它必要的提示和警告。4系統(tǒng)應(yīng)具有設(shè)備數(shù)據(jù)生成功能，所要求數(shù)據(jù)項(xiàng)見附件BC，具體格式將根據(jù)國(guó)家環(huán)境保護(hù)主管部門的要求另行規(guī)定。（7）標(biāo)定程序標(biāo)定為將標(biāo)準(zhǔn)氣體經(jīng)由取樣管輸入取樣系統(tǒng)，在整個(gè)標(biāo)定過(guò)程中需保證系統(tǒng)流量，使分析儀能夠正常工作。標(biāo)定程序如下：a.分析儀清零并進(jìn)行泄漏檢查。b.根據(jù)系統(tǒng)提示注入低量程標(biāo)氣，并保證壓力不得小于本標(biāo)準(zhǔn)所規(guī)定的大氣壓力。c.待各種氣體讀數(shù)穩(wěn)定（至少20s后），記錄顯示讀數(shù)及修正值。標(biāo)定程序d.注入其它量程的氣體重復(fù)步驟b、c。e.根據(jù)下列公式比較記錄讀數(shù)：誤差％＝（系統(tǒng)讀數(shù)－標(biāo)準(zhǔn)氣數(shù)值）/標(biāo)準(zhǔn)氣數(shù)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(tǒng)應(yīng)視為未通過(guò)標(biāo)定，系統(tǒng)應(yīng)被鎖定不能從事檢測(cè)直至能夠通過(guò)標(biāo)定為止。（8）測(cè)試程序1）車輛準(zhǔn)備2）設(shè)備準(zhǔn)備排氣分析儀預(yù)熱、測(cè)功機(jī)預(yù)熱、載荷設(shè)定。3）ASM5025工況4）ASM2540工況5）排氣污染物測(cè)量值的計(jì)算1、柴油車排氣污染物的檢驗(yàn)項(xiàng)目1）排氣可見污染物；（不透光式煙度計(jì)檢測(cè)）2）煙度。（濾紙式煙度計(jì)檢測(cè)）2、柴油車排氣污染物測(cè)量?jī)x器1）濾紙式煙度計(jì)（1）結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖（2）濾紙式煙度計(jì)原理濾紙式煙度計(jì)其結(jié)構(gòu)如上圖所示，由采樣器和檢測(cè)器兩部分組成。采樣抽氣系統(tǒng)由抽氣氣缸、抽氣電機(jī)、取樣探頭以及氣路管道系統(tǒng)和控制電路組成；采樣時(shí)，在控制電路的控制下，電機(jī)帶動(dòng)氣缸運(yùn)動(dòng)，氣缸通過(guò)氣路管道系統(tǒng)，取樣槍從柴油車的排氣管內(nèi)抽取規(guī)定容積的廢氣，并通過(guò)測(cè)試過(guò)濾紙過(guò)濾，完成采樣過(guò)程。（1）結(jié)構(gòu)取樣裝置、測(cè)量裝置、指示裝置、電源、線纜等部分構(gòu)成。測(cè)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(jì)的主要裝置，光敏元件輸出量的大小與煙氣所造成的光強(qiáng)度衰減程度成正比。（2）不透光煙度計(jì)原理使光通過(guò)一段特定長(zhǎng)度的被測(cè)煙，用到達(dá)光接受器的入射光的強(qiáng)弱作為被測(cè)煙對(duì)光的吸收能力的評(píng)價(jià)。是一種直接測(cè)量的計(jì)量方法。N=100（1–φ/φ0）N—不透光度；φ—有煙時(shí)的光強(qiáng)度；φ0—無(wú)煙時(shí)的光強(qiáng)度。根據(jù)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(shù)；n—單位容積內(nèi)的顆粒數(shù)；A—顆粒物平均投影面積；Q—顆粒物衰減系數(shù)；L—光通路的有效長(zhǎng)度。（3）不透光煙度計(jì)特點(diǎn)1）分體式結(jié)構(gòu)，測(cè)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(shù)（K）兩種讀數(shù)；3）零位自動(dòng)調(diào)整；4）測(cè)量單元采用分流式（取樣）技術(shù)，測(cè)量柴油車的排放，采用“空氣幕”技術(shù)以保護(hù)光學(xué)元件免受污染，檢測(cè)室恒溫控制，可防止冷凝，以避免溫度變化影響測(cè)量精度；5）配備有RS232接口，與上位計(jì)算機(jī)通訊。1）自由加速排氣可見污染物試驗(yàn)（1）車輛（2）燃料（3）試驗(yàn)程序（GB3847-2005）2）自由加速煙度測(cè)量方法按GB/T3846-93的規(guī)定進(jìn)行。自由加速工況：柴油發(fā)動(dòng)機(jī)處于怠速工況（發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)；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(dòng)裝置的發(fā)動(dòng)機(jī)，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(chǎn)點(diǎn)燃式汽車排氣污染物排放限值GB18285-2005２在用點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)汽車排氣污染物排放限值3、ASM排放限值4、過(guò)量空氣系數(shù)（λ）的要求對(duì)于使用閉環(huán)控制電子燃油噴射系統(tǒng)和三元催化轉(zhuǎn)化器技術(shù)的汽車進(jìn)行過(guò)量空氣系數(shù)（λ）的測(cè)定。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速為高怠速轉(zhuǎn)速時(shí)，λ應(yīng)在1.00±0.03或制造廠規(guī)定的范圍內(nèi)。進(jìn)行λ測(cè)試前，應(yīng)按照制造廠使用說(shuō)明書的規(guī)定預(yù)熱發(fā)動(dòng)機(jī)。5.裝配壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛排氣污染物控制（GB18565-2001）裝配壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的車輛排氣污染物控制（GB3847-2005）1、對(duì)于本標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施后生產(chǎn)的在用汽車：自本標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施之日起，按本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定經(jīng)型式核準(zhǔn)批準(zhǔn)