汽車排氣的檢測

1、汽車排氣的檢測隨著汽車工業(yè)的發(fā)展和汽車保有量急劇增加，汽車排放的污染物是一致公認的城市大氣主要污染公害之一，已成為嚴重的社會問題。因此，檢測并控制汽車排氣污染物的濃度，已成為汽車檢測中重要的檢測項目。一、汽車排氣污染物的主要成分及其危害(一)汽車排氣污染物的主要成分汽車排氣的污染物，主要是一氧化碳(CO)、碳氫化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)、硫化物(主要是SO2)、碳煙及其他些有害物質。如果燃用含鉛汽油，排氣中的污染物還包含鉛化合物。汽車排氣污染物中，CO、HC、NOx和碳煙主要來源于汽車尾氣的排放，少部分來自曲軸箱竄氣，其中，部分HC還來自于油箱和整個供油系的蒸發(fā)與滴漏。在相同工況下，

2、汽油機排放的CO、HC和NOx排放量比柴油機大，因此，目前的排放法規(guī)對汽油機主要限制CO、HC和NOx的排放量。柴油機對大氣的污染較汽油機輕得多，主要是產(chǎn)生碳煙污染，因此排放法規(guī)主要限制柴油機排氣的煙度。(二)汽車排氣污染物的危害汽車排出的各種物質中，對人類形成危害的有CO、HC、NOx、碳煙和硫化物等。1CO是燃料不完全燃燒的產(chǎn)物，是汽車尾氣中濃度最大的有害成分，是一種無色無味的有毒氣體，它進入人體后極易與血液中擔負輸運氧氣的血紅蛋白結合，妨礙血紅蛋白的輸氧能力，造成人體各部分缺氧，引起頭痛、頭暈、嘔吐等中毒癥狀，嚴重時甚至死亡。2HC是發(fā)動機未燃盡的燃料分解出來的產(chǎn)物。當HC濃度較高時，使

3、人出現(xiàn)頭暈、惡心等中毒癥狀。而且，HC和NOx在強烈的太陽光作用下，能反應生成一種有害的光化學煙霧，這種光化學煙霧滯留在大氣中，造成大氣嚴重污染，對人的眼睛、呼吸道及皮膚均有強烈的刺激性。3NOx是汽油機和柴油機排放的主要污染物，是發(fā)動機大負荷工作時進氣中的N2與O2在高溫高壓條件下反應而生成的。NOx主要是NO和NO2。NO與血液中血紅蛋白的親合力比CO還強，通過呼吸道及肺進入血液，使其失去輸氧能力，產(chǎn)生與CO相似的中毒后果。NO2侵入肺臟深處的肺毛細血管，引起肺水腫，同時還能刺激眼、鼻粘膜，麻痹嗅覺。4碳煙以柴油機排放量為最多，它是柴油機燃燒不完全的產(chǎn)物，其內含有大量的黑色碳顆粒。碳煙能影

4、響道路的能見度，并因含有少量的帶有特殊臭味的乙醛，往往引起人們惡心和頭暈。5硫化物主要為SO2，燃料中含有的硫與氧反應而生成。SO2有強烈的氣味，可刺激人的咽喉與眼睛，甚至會使人中毒。若大氣中含SO2過多，還會形成“酸雨”，損害生物，使土壤與水源酸化，影響自然界的生態(tài)平衡。二、汽油車排氣污染物的標準及檢測(一)汽油車排氣污染物的檢驗標準我國于1979年頒布了環(huán)境保護法，1984年實施了汽車污染物排放標準和測量方法的國家標準。其后，又相繼制定了幾項國家排放標準，并于1993年對上述排放標準進行了修訂，從嚴規(guī)范了診斷參數(shù)限值和測量方法。GB14761-1999汽車排放污染物限值及測試方法等效采用了

5、聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會(ECE)1995年7月2日生效的ECER8302按發(fā)動機對燃料的要求類別就污染排放物對車輛認證的規(guī)則的全部技術內容，采用了國際通用的試驗方法，在控制力度上達到了歐洲20世紀90年代初的水平。GBl8285-2000在用汽車排氣污染物限值及測試方法，是我國在用汽車排氣污染物限值及測試方法的最新國家標準。該國家標準中的加速模擬工況試驗限值及試驗方法，是參照美國國家環(huán)保局標準EPA-AA-RSPD-IM-96-2加速模擬工況試驗規(guī)程、排放標準、質量控制要求及設備技術要求技術導則(1996年7月)制定的，使我國治理在用汽車排氣污染走上了更為嚴格的道路。GBl8285-2000在用

6、汽車排氣污染物限值及測試方法中規(guī)定，裝配點燃式發(fā)動機的車輛，在檢測中要進行怠速試驗、雙怠速試驗和加速模擬工況(ASM)試驗。又規(guī)定，按GB14761-1999汽車排放污染物限值及測試方法通過B類認證(燃用優(yōu)質無鉛汽油的車輛)、設計乘員數(shù)不超過6人且最大總質量不超過2500kg的M1類車輛和按該標準通過B類認證、設計乘員數(shù)超過6人，或最大總質量超過2500kg但不超過3500kg的M類車輛和N1類車輛，進行雙怠速試驗或加速模擬工況(ASM)試驗；除上述規(guī)定以外的其他M、N類裝配點燃式發(fā)動機的車輛進行怠速試驗。GBl8285-2000在用汽車排氣污染物限值及測試方法中規(guī)定，怠速試驗按GBT3845

7、-1993汽油車排氣污染物的測量怠速法的規(guī)定進行，雙怠速試驗按GBT3845-1993汽油車排氣污染物的測量怠速法附錄C的規(guī)定進行。按照GB18285-2000在用汽車排氣污染物限值及測試方法的規(guī)定，對于裝配點燃式四沖程發(fā)動機，最大總質量大于或等于400kg，最大設計車速大于或等于50kmh的在用汽車，排放污染物限值如下：1裝配點燃式發(fā)動機的車輛進行雙怠速試驗排氣污染物限值見表4-7所示。從表中可以看出，高怠速排放測量值應低于怠速排放測量值。表4-7裝配點燃式發(fā)動機的車輛雙怠速試驗排氣污染物限值車輛類型怠速高怠速CO/%HC/10-6CO/%HC/10-62001年1月1日以后上牌照的M1類汽

8、車0.81500.31002001年1月1日以后上牌照的N1類汽車1.02000.5150HC容積濃度按正己烷當量。Ml指車輛設計乘員數(shù)(含駕駛員)不超過6人，且車輛的最大總質量不超過2500kg。N1還包括設計乘員數(shù)(含駕駛員)超過6人，或車輛的最大總質量超過2500kg但不超過3500kgM車。2裝配點燃式發(fā)動機的車輛怠速試驗排氣污染物限值見表4-8所示。表4-8裝配點燃式發(fā)動機的車輛怠速試驗排氣污染物限值車輛類型輕型車重型車CO/%HC/10-6CO/%HC/10-61995年7月1日以前生產(chǎn)的在用汽車4.512005.020001995年7月1日起生產(chǎn)的在用汽車4.59004.5120

9、0HC容積濃度按正己烷當量。(二)汽油車排氣污染物的檢測GBT3845-1993汽油車排氣污染物的測量怠速法規(guī)定汽油車排氣污染物檢測時，應采用不分光紅外線分析儀(NDIR)，并對檢測工況和檢測程序進行了具體規(guī)定。1基本檢測原理汽車排氣中的CO、HC、NO和CO2等氣體，對紅外線分別具有吸收一定波長的性質，而且紅外線被吸收的程度與廢氣濃度之間有一定的關系，如圖4-17所示。不分光紅外線分析法就是根據(jù)這一原理，即廢氣吸收一定波長紅外線能量的變化，來檢測廢氣中各種污染物的含量。在各種氣體混在一起的情況下，這種檢測方法具有測量值不受影響的特點。利用不分光紅外線分析法制成的分析儀，既可以制成單獨檢測CO

10、或HC含量的單項分析儀，也可以制成能測量這兩種氣體含量的綜合分析儀。排氣中CO的濃度是直接測量的，而排氣中HC的成分非常復雜，因此要把各種HC成分的濃度換算成正己烷(n-C6H14)的濃度后再作為HC濃度的測量值。圖4-17四種氣體吸收紅外線的情況2不分光紅外線氣體分析儀的結構與工作原理不分光紅外線氣體分析儀，是一種能夠從汽車排氣管中采集氣樣，并對其中所含CO和HC的濃度進行連續(xù)測量的儀器。圖4-18為分析儀的外形圖。它由廢氣取樣裝置、廢氣分析裝置、廢氣濃度指示裝置和校準裝置等組成。圖4-18不分光紅外線氣體分析儀1-導管；2-濾清器；3-低濃度取樣探頭；4-高濃度取樣探頭；5-CO指示儀表；

11、6-HC指示儀表；7-標準HC氣樣瓶；8-標準CO氣樣瓶(1)廢氣取樣裝置廢氣取樣裝置由取樣探頭、濾清器、導管、水分離器和泵等組成。它通過取樣探頭、導管和泵從車輛排氣管里采集廢氣，再用濾清器和水分離器把廢氣中的碳渣、灰塵和水分等除掉，只把廢氣送入分析裝置。(2)廢氣分析裝置按傳感器形式不同，廢氣分析裝置可分為電容微音器式和半導體式等不同形式。廢氣分析裝置由紅外線光源、氣樣室、旋轉扇輪(截光器)、測量室和傳感器等組成。該裝置按照不分光紅外線分析法，從來自取樣裝置的混有多種成分的廢氣中，測量出CO和HC的濃度，并以電信號形式輸送給廢氣濃度指示裝置。(3)濃度指示裝置綜合式氣體分析儀的濃度指示裝置，

12、主要由CO指示裝置和HC指示裝置組成，有指針式儀表和數(shù)字式顯示器兩種類型。從廢氣分析裝置送來的電信號，在CO指示儀表上CO的濃度以體積百分數(shù)()表示；在HC指示儀表上HC濃度以正己烷當量體積的百萬分數(shù)(10-6)表示。指針式氣體分析儀如圖4-19，可利用零點調整旋鈕、標準調整旋鈕和讀數(shù)檔位轉換開關等進行控制。此外，還可以通過氣流通道一端設計的流量計，得知廢氣通道濾清器是否臟污等異常情況。圖4-19不分光紅外線氣體分析儀面板圖1-HC標準調整旋鈕；2-HC零點調整旋鈕；3-HC讀數(shù)轉換開關；4-CO讀數(shù)轉換開關；5-簡易校準開關；6-CO標準調整開關；7-CO零點調整開關；8-電源開關；9-泵開

13、關；10-流量計；11-電源指示燈；12-標準氣樣注入口；13-CO指示儀表；14-HC指示儀表(4)校準裝置校準裝置是一種為了保持分析儀的指示精度，使之能準確指示測量值的裝置。在此裝置中，往往既設有用加入標準氣樣進行校準的裝置，也設有用機械方式簡易校準的裝置。標準氣樣校準裝置是把分析儀生產(chǎn)廠附帶來的供校準用的標準氣樣(CO和HC)，從分析儀上專設的標準氣樣注入口直接送到廢氣分析裝置，再通過比較標準氣樣濃度值和儀表指示值的方法來進行校準的一種裝置。簡易校準裝置通常是用遮光板把廢氣分析裝置中通過測量氣樣室的紅外線遮擋住一部分，用減少一定量紅外線能量的方法進行簡單校準的裝置。3汽油車污染物的檢測方

14、法按照GBT3845-1993汽油車排氣污染物的測量怠速法的規(guī)定，汽油車怠速污染物的檢測應在怠速工況下，采用不分光紅外線氣體分析儀，按規(guī)定程序檢測CO和HC的濃度值。雙怠速試驗按GBT38451993汽油車排氣污染物的測量怠速法附錄C的規(guī)定進行。怠速工況是指發(fā)動機運轉；離合器處于接合位置；油門踏板與手油門處于松開位置；變速器處于空檔位置；采用化油器的供油系統(tǒng)，其阻風門處于全開位置。(1)儀器準備按儀器使用說明書的要求做好各項檢查工作。接通電源，對氣體分析儀預熱30min以上。用標準氣樣校準儀器，先讓氣體分析儀吸入清潔空氣，用零點調整旋鈕把儀表指針調整到零點，然后把標準氣樣從標準氣樣注入口注入，

15、再用標準調整旋鈕把儀表指針調到標準指示值。注意：在灌注標準氣樣時，要關掉氣體分析儀上的泵開關。CO校準的標準值就是標準氣樣瓶上標明的CO濃度值；HC校準的標準值，由于是用丙烷作為標準氣樣，因而要按下式求出正己烷的換算值作為校準的標準值：校準的標準值(即正己烷換算值) =標準氣樣(丙烷)濃度×換算系數(shù)式中，標準氣樣(丙烷)濃度即標準氣樣瓶上標明的濃度值；換算系數(shù)是氣體分析儀的給出值，一般為0.4720.578。用簡易裝置校準儀器，先接通簡易校準開關，對于有校準位置刻度線的儀器，可用標準調整旋鈕將儀表指針調整到正對標準刻度線位置。對于沒有標準刻度線的儀器，要在標準氣樣校準后立即進行簡易校

16、準，使儀表指針與標準氣樣校準后的指示值重合。把取樣探頭和取樣導管安裝到氣體分析儀上，此時如果儀表指針超過零點，則表明導管內壁吸附有較多的HC，需要用壓縮空氣或布條等清潔取樣探頭和導管。(2)受檢車輛或發(fā)動機的準備進氣系統(tǒng)應裝有空氣濾清器，排氣系統(tǒng)應裝有排氣消聲器，并不得有泄漏。汽油應符合國家標準的規(guī)定。測量時發(fā)動機冷卻水和潤滑油溫度應達到汽車使用說明書所規(guī)定的熱狀態(tài)。(3)怠速測量程序必要時在發(fā)動機上安裝轉速計、點火定時儀、冷卻水和潤滑油測溫計等測試儀器。發(fā)動機由怠速工況加速至0.7額定轉速，維持60s后降至怠速狀態(tài)。發(fā)動機降至怠速狀態(tài)后，將取樣探頭插入排氣管中，深度等于400mm，并固定于排

17、氣管上。先把指示儀表的讀數(shù)轉換開關打到最高量程檔位，再一邊觀看指示儀表，一邊用讀數(shù)轉換開關選擇適于排氣含量的量程檔位。發(fā)動機在怠速狀態(tài)維持15s后開始讀數(shù)，讀取30s內的最高值和最低值，其平均值即為測量結果。若為多排氣管時，取各排氣管測量結果的算術平均值。測量工作結束后，把取樣探頭從排氣管里抽出來，讓它吸入新鮮空氣5min，待儀器指針回到零點后再關閉電源。(4)雙怠速測量程序必要時在發(fā)動機上安裝轉速計、點火定時儀、冷卻水和潤滑油測溫計等測試儀器。發(fā)動機由怠速工況加速至0.7額定轉速，維持60s后降至高怠速(即0.5額定轉速)。發(fā)動機降至高怠速狀態(tài)后，將取樣探頭插入排氣管中，深度等于400mm，

18、并固定于排氣管上。先把指示儀表的讀數(shù)轉換開關打到最高量程檔位，再一邊觀看指示儀表，一邊用讀數(shù)轉換開關選擇適于排氣含量的量程檔位。發(fā)動機在高怠速狀態(tài)維持15s后開始讀數(shù)，讀取30s內的最高值和最低值，取平均值即為高怠速排放測量結果。發(fā)動機從高怠速狀態(tài)降至怠速狀態(tài)，在怠速狀態(tài)維持15s后開始讀數(shù)，讀取30s內的最高值和最低值，其平均值即為怠速排放測量結果。若為多排氣管時，分別取各排氣管高怠速排放測量結果的算術平均值和怠速排放測量結果的算術平均值。測量工作結束后，把取樣探頭從排氣管里抽出來，讓它吸入新鮮空氣5min，待儀器指針回到零點后再關閉電源。三、柴油車排氣污染物的標準及檢測(一)柴油車排氣污染

19、物的檢驗標準柴油車排出的煙色有黑煙、藍煙和白煙三種。其中，以柴油機在全負荷和加速工況時排出的黑色碳煙最為常見。黑煙的發(fā)暗程度用排氣煙度表示，排氣煙度用煙度計檢測。煙度計可分為濾紙式、透光式、重量式等多種形式。根據(jù)GB18285-2000在用汽車排氣污染物限值及測試方法的規(guī)定，對于裝配壓燃式發(fā)動機的車輛，按照GBl4761-1999汽車排放污染物限值及測試方法通過C類認證的車輛進行自由加速排氣可見污染物試驗，除通過C類認證以外的其他裝配壓燃式發(fā)動機的車輛進行自由加速煙度試驗。標準中又規(guī)定，自由加速排氣可見污染物試驗按GBl8285-2000在用汽車排氣污染物限值及測試方法附錄B進行，自由加速煙度

20、試驗按GBT3846-1993柴油車自由加速煙度的測量濾紙煙度法規(guī)定進行。GB18285-2000在用汽車排氣污染物限值及測試方法規(guī)定，對于裝配壓燃式發(fā)動機，最大總質量大于或等于400kg，最大設計車速大于或等于50kmh的在用汽車，自由加速試驗煙度排放限值如表4-9所示。表4-9裝配壓燃式發(fā)動機的車輛自由加速試驗煙度排放限值車輛類型煙度值/Rb1995年7月1日以前生產(chǎn)的在用汽車4.71995年7月1日起生產(chǎn)的在用汽車4.0(二)柴油車排氣污染物的檢測GBT3846-1993柴油車自由加速煙度的測量濾紙煙度法規(guī)定柴油車排氣煙度檢測時，應采用濾紙式煙度計，并對檢測工況和測量程序進行了具體規(guī)定。

21、1基本檢測原理濾紙式煙度計的測量原理是，用一個活塞式抽氣泵，從柴油機排氣管中抽取一定容積的廢氣，使它通過一張一定面積的白色濾紙，廢氣中的碳煙存留在濾紙上，使其染黑。用檢測裝置測定濾紙的染黑度，再由指示裝置指示出來。該染黑度即代表柴油車的排氣煙度。2濾紙式煙度計的結構與工作原理濾紙式煙度計是應用最廣的煙度計之一，有手動、半自動和全自動三種形式。其結構都是由廢氣取樣裝置、染黑度檢測與指示裝置和控制裝置等組成，如圖4-20所示。圖4-20濾紙式煙度計結構簡圖1-腳踏開關；2-電磁閥；3-抽氣泵；4-濾紙卷；5-取樣探頭；6-排氣管；7-進給機構；8-染黑的濾紙；9-光電傳感器；10-指示儀表(1)廢

22、氣取樣裝置廢氣取樣裝置由取樣探頭、活塞式抽氣泵和取樣軟管等組成。取樣探頭分臺架試驗用和整車試驗用兩種形式。整車試驗用取樣探頭帶有散熱片，其上裝有夾具以便固定在排氣管上。取樣探頭在活塞式抽氣泵的作用下抽取廢氣，其結構形狀應能保證在取樣時不受排氣動壓的影響?；钊匠闅獗糜苫钊?、手柄、回位彈簧、鎖止裝置、電磁閥和濾紙夾持機構等組成。取樣前，手動或自動壓下抽氣泵手柄，直至克服回位彈簧的張力使活塞到達最下端，并由鎖止機構鎖緊。當需要取樣時，踩下腳踏開關或按下“手動抽氣”按鈕，可操縱電磁閥使壓縮空氣解除鎖止機構對活塞的鎖緊作用，活塞在回位彈簧張力作用下上升到頂端，完成取樣過程。濾紙夾持機構在取樣時實現(xiàn)對

23、濾紙的夾緊和密封，使取樣過程中的排氣經(jīng)濾紙進入泵筒內，碳煙存留在濾紙上并將其染黑，并能保證濾紙的有效工作面直徑為32mm。取樣完成后，濾紙夾持機構松開，染黑的濾紙由進給機構送至染黑度檢測裝置。取樣軟管把取樣探頭和活塞式抽氣泵連接在一起，由于泵的抽氣量與軟管的容積有關，國標規(guī)定，取樣軟管長度為5.0m，內徑為5-0.2mm，取樣系統(tǒng)局部內徑不得小于4mm。(2)染黑度檢測與指示裝置由光電傳感器、指示儀表或數(shù)字式顯示器、濾紙和標準煙樣等組成。光電傳感器由光源(白熾燈泡)、光電元件(環(huán)形硒光電池)等組成。其工作原理如圖4-21所示。電源接通后白熾燈泡發(fā)亮，其光亮通過帶有中心孔的環(huán)形硒光電池照射到濾紙

24、上，當濾紙的染黑度不同時，反射給環(huán)形硒光電池感光面的光線強度也不同，因而環(huán)形硒光電池產(chǎn)生的光電流強度也就不同。圖4-21污染度指示裝置原理圖1-光電元件；2-電燈泡；3-濾紙指示電表是一塊微安表，是濾紙染黑度亦即排氣煙度的指示裝置。當環(huán)形硒光電池送來的光電流強度不同時，指示儀表指針的位置也不同。指示表頭以Rb0Rb10表示。其中，0是全白濾紙的Rb單位，10是全黑濾紙的Rb單位，從010均勻分布。檢測裝置一般都備有供標定或校準用的標準煙樣和符合規(guī)定的濾紙。標準煙樣也稱為煙度卡，應在煙度計上標定，精確度為0.5%。當標準煙樣用于標定煙度計時，按量程均勻分布不得少于6張；當用于校準煙度計時，每臺煙

25、度計3張，標定值選在Rb5左右。當煙度計指示儀表需要校準時，只要把標準煙樣放在光電傳感器下，用調節(jié)旋鈕把指示電表的指針調整到標準煙樣所代表的染黑度數(shù)值即可達到目的。這可使指示儀表保持指示精度，以得出準確的測量結果。煙度計必須定期標定，要求在有效期內使用。濾紙有帶狀和圓片狀兩種。帶狀濾紙在進給機構的作用下能實現(xiàn)連續(xù)傳送，適用于半自動式和全自動式煙度計。圓片狀濾紙，僅適用于手動式煙度計。(3)控制裝置控制裝置包括用腳操縱的抽氣泵電磁腳踏開關、濾紙進給機構和壓縮空氣清洗機構等。壓縮空氣清洗機構能在廢氣取樣前，用壓縮空氣清洗取樣頭和取樣軟管內的殘留廢氣碳粒。3柴油車自由加速煙度的檢測方法GBT3846-1993柴油車自由加速煙度的測量濾紙煙度法規(guī)定，柴油車自由加速煙度的檢測應在自由加速工況下，采用濾紙式煙度計，按測量規(guī)程進行。自由加速工況是指，柴油發(fā)動機于怠速工況(發(fā)動機運轉，離合器處于接合位置，油門踏板與手油門處于松開位置，變速器處