汽車排放污染物檢測與評價

第七章汽車排放污染物及其檢測

排放污染監(jiān)測的意義汽車給人們的出行和運輸帶來了極大的便利，同時也帶來了嚴峻的環(huán)境問題，其產(chǎn)生的廢氣和噪聲是一致公認的城市兩大公害。改革開放以來，我國汽車保有量持續(xù)以年遞增10%以上的速度增長，汽車所造成的環(huán)境污染日趨嚴重。因此，檢測并控制汽車排放污染物，對于保護人類生存環(huán)境具有重要意義。同時，汽車發(fā)動機所排出的污染物成分和濃度與發(fā)動機的技術(shù)狀況密切相關(guān)，所以通過對發(fā)動機的排氣污染物進行檢測，可評價發(fā)動機的技術(shù)狀況，特別是燃油供給系統(tǒng)和點火系統(tǒng)的技術(shù)狀況。第一節(jié)汽車排放污染物的種類和危害第二節(jié)

汽車排放污染物控制標準的發(fā)展

及現(xiàn)行國家和地方標準第三節(jié)汽車排放污染物的形成和主要影響因素第四節(jié)廢氣分析儀的結(jié)構(gòu)和工作原理第五節(jié)廢氣分析儀的使用、維護及廢氣檢測方法第六節(jié)煙度計的結(jié)構(gòu)和工作原理第七節(jié)煙度計的使用、維護及煙度檢測方法復(fù)習(xí)思考題第一節(jié)

汽車排放污染物的種類和危害

一氧化碳

碳氫化合物氮氧化物微粒二氧化硫一氧化碳CO是燃料不完全燃燒的產(chǎn)物，當(dāng)發(fā)動機混合氣過濃或燃燒質(zhì)量不佳時，易生成CO而從發(fā)動機排氣管排出。CO與血液中的血紅蛋白結(jié)合，形成碳氧血紅蛋白CO—Hb，這部分血紅蛋白失去輸送氧氣的能力，造成血液輸氧能力下降，導(dǎo)致人體缺氧。碳氫化合物廢氣中的HC是發(fā)動機未燃盡的燃油分解所產(chǎn)生的氣體。汽車排放污染物中，HC的20%～25%來自曲軸箱竄氣；20%來自化油器和燃油箱中燃油的蒸發(fā)；其余則由發(fā)動機排氣管排出。發(fā)動機冷起動或怠速工況下混合氣較濃，且燃燒溫度過低或化油器霧化不良時，發(fā)動機排出的廢氣中的HC含量增加?？梢允谷说墓撬韫δ軠p弱，血小板減少，刺激眼、鼻、呼吸道，危害植物，也是形成光化學(xué)煙霧的因素。氮氧化物

NOx是空氣中的N2與O2在高溫高壓條件下反應(yīng)而生成的。汽車發(fā)動機所排出廢氣中的NOx主要由NO（一氧化氮）和NO2

（二氧化氮）構(gòu)成。汽油機排出的氮氧化物中，NO占99%，而柴油機排出的氮氧化物中NO2的比例稍大。NO２危害眼睛、呼吸道和肺；NOx使纖維、塑料、橡膠、電子材料提前老化，并參與形成光化學(xué)煙霧。微粒汽油機主要有：鉛化物、硫酸鹽、低分子物質(zhì)。柴油機排出的微粒比汽油機多30～60倍，主要為含碳物質(zhì)（碳煙）和高分子量有機物（潤滑油的氧化和裂解產(chǎn)物）。碳煙是柴油發(fā)動機燃燒不完全的產(chǎn)物，主要由直徑為0.1～1.0μm的多孔性碳粒構(gòu)成。鉛可以損害心、肺、造血系統(tǒng)，降低智力；碳煙中的有害物質(zhì)致癌，降低空氣能見度，附著固體表面，影響美觀，腐蝕金屬。二氧化硫發(fā)動機排出的硫化物主要為SO2（二氧化硫），由所用燃油中含有的硫與空氣中的氧反應(yīng)而生成。形成酸雨，危害環(huán)境和作物。第二節(jié)

汽車排放污染物控制標準的發(fā)展及現(xiàn)行國家和地方標準

汽車排放污染物控制標準的發(fā)展

現(xiàn)行國家污染物控制標準

地方污染物控制標準

第三節(jié)

汽車排放污染物的形成和主要影響因素

汽油車排放污染物的形成和主要影響因素CO的形成

HC的形成NOx的形成汽油機CO、HC、NOX排放量的影響因素柴油車排放污染物的形成和主要影響因素

碳煙的形成柴油機碳煙排放量的影響

CO的形成在發(fā)動機工作過程中，理論上汽油在空燃比（燃燒時供給的空氣重量和燃油重量之比）為１４.８、柴油在空燃比為１４.３時，燃料可以實現(xiàn)完全燃燒，形成無害的二氧化碳和水。汽油機中，化油器實際供給的空燃比通常在１６到１２.５范圍內(nèi)變動，在空燃比為１４.８以下時，燃燒空氣必然不足，使燃料燃燒不完全，產(chǎn)生CO；另外，即使氧比較充足，發(fā)動機中空氣和燃料不可能完全霧化混合均勻，造成局部缺氧，加之發(fā)動機中燃燒時間有限，從而形成CO。HC的形成汽油是由多種成分的HC所組成，如果完全燃燒將生成二氧化碳和水。但是，汽油的燃燒很復(fù)雜，任何發(fā)動機都可能發(fā)生不完全燃燒，在排氣中都會有少量HC存在。（1）為了提高發(fā)動機的最大功率，常使發(fā)動機在α<1的濃混合氣情況下工作。在低負荷時，由于氣缸內(nèi)殘余廢氣較多，為了不使燃燒速度過低，也在α<1情況下工作。由于α<1時空氣量不足，所以要發(fā)生不完全燃燒。（2）在汽油機中用電火花點火，由火焰?zhèn)鞑グ鸦旌蠚鉄?，但緊靠燃燒室壁面附近的混合氣層，由于缸壁的冷卻形成激冷層，使火焰?zhèn)鞑ソK止而熄滅，因此激冷層的混合氣不能完全氧化燃燒，從而有許多未燃的HC也要排出來。（3）從燃燒化學(xué)考慮，汽油的氧化燃燒是很復(fù)雜的，不是一下子就能反應(yīng)成二氧化碳和水的。

NOx的形成

NOx不是來自燃油的燃燒，而是空氣燃燒的產(chǎn)物。在空氣完全燃燒的情況下，空氣中的氮將完全氧化，形成二氧化氮，空氣不完全燃燒將形成一氧化氮，它們都是在氧氣過剩的條件下，由于燃燒室內(nèi)高溫而形成的。因此，形成氮氧化物的條件為：燃燒室內(nèi)有過剩的氧氣、燃燒過程的高溫以及高溫持續(xù)的時間較長。汽油機CO、HC、NOX排放量的影響因素混合氣濃度發(fā)動機負荷發(fā)動機轉(zhuǎn)速點火時間混合氣濃度混合氣濃度常以空燃比或過量空氣系數(shù)表示。空燃比大于１４.８或過量空氣系數(shù)大于１，稱混合氣較稀或過稀。反之，空燃比小于１４.８或過量空氣系數(shù)小于１，則稱較濃或過濃。發(fā)動機負荷發(fā)動機負荷一般由不同工況，車輛裝載質(zhì)量決定。發(fā)動機在怠速、減速行駛等低速小負荷運行時，化油器所供給的混合氣偏濃。此時發(fā)動機工作循環(huán)中的氣體壓力與溫度不高，混合氣燃燒速度減慢，引起不完全燃燒，CO增加，而由于氣體溫度低，氣缸中激冷面上的燃油不可能燃燒，形成HC排出，而NOx排出較少。由于上述原因，在怠速工況排放的污染是較嚴重的。發(fā)動機在大負荷運行時，化油器節(jié)氣門接近全開，燃燒速度變快，氣體壓力和溫度升高，HC的生成量減少，而NOx增多。發(fā)動機轉(zhuǎn)速發(fā)動機轉(zhuǎn)速升高，氣缸內(nèi)混合氣紊流擾動增加，火焰?zhèn)鞑ニ俣燃涌?，汽油燃燒比較完善，HC排放濃度降低發(fā)動機在加速運行時，由于要求發(fā)出大的功率，須將氣缸內(nèi)燃氣的溫度提高，因此既會產(chǎn)生大量的NOx，而且由于短時間內(nèi)，從化油器加速泵系統(tǒng)中供應(yīng)過量的燃油，又會引起一部分燃料的不完全燃燒，導(dǎo)致CO和HC排放量均會增加。

點火時間如推遲點火提前時刻，即接近活塞上止點時點火，則由于排氣時間延長，排氣溫度增高，而此時氣缸內(nèi)容積相應(yīng)減少，促進了CO和HC的氧化與激冷面積的減小，使HC排量可減少，對CO排量影響不大。但過于推遲，因CO沒有時間完全氧化，CO排除量增加。碳煙的形成碳煙的形成白煙：通常在低溫起動不久及怠速工況時發(fā)生。此時，氣缸中溫度較低，著火不好，未經(jīng)燃燒的燃料和潤滑油呈液滴狀態(tài)，直徑在1.3μm左右，隨廢氣排出而形成白煙。藍煙：通常在柴油機尚未完全預(yù)熱或低負荷運轉(zhuǎn)時發(fā)生。黑煙：通常在柴油機大負荷時發(fā)生，例如當(dāng)汽車加速，爬坡及超負荷時排氣就冒黑煙。柴油機碳煙排放量的影響

燃料：燃料的十六烷值較高時，因穩(wěn)定性差，在燃燒過程中易于裂解。噴油：提前噴油，可使著火備燃期延長，因此噴油量較多，使循環(huán)溫度升高，燃燒過程結(jié)束較早，排煙可降低了。非常遲后噴油時，其噴油是發(fā)生在最小的發(fā)火備燃期之后，這時擴散火焰大部分發(fā)生在膨脹行程中，火焰溫度較低，燃油高溫裂解的條件差，所以碳煙減少。轉(zhuǎn)速：對直噴柴油式，排煙隨轉(zhuǎn)速提高而稍有增加。因為轉(zhuǎn)速提高，易使混合氣形成與燃燒來不及，使未燃燒的油和局部混合氣濃度增加。負荷：排煙隨負荷增加而增多。轉(zhuǎn)速和負荷對排煙的影響第四節(jié)廢氣分析儀的結(jié)構(gòu)

和工作原理廢氣分析儀工作原理廢氣分析儀的結(jié)構(gòu)組成廢氣分析儀的基本工作原理廢氣分析儀的組成廢氣取樣裝置

廢氣分析裝置

濃度指示裝置校準裝置廢氣分析裝置

1-主放大器2-指示儀表3-廢氣入口4-測量氣樣室5-排氣口6、7-紅外線光源8-標準氣樣室9-旋轉(zhuǎn)扇輪10-測量室11-電容微音器12-前置放大器第五節(jié)廢氣分析儀的使用、維護

及廢氣檢測方法廢氣分析儀的使用

廢氣分析儀的維護

汽油車怠速污染物的檢測方法

廢氣分析儀的使用CO、HC分析儀使用前的準備CO、HC測量步驟廢氣分析儀的維護（1）測量時，發(fā)動機不能高速運轉(zhuǎn)，測試完畢，立刻要把取樣頭從排氣管內(nèi)抽出。（2）不能再有燃油或有機溶劑的環(huán)境內(nèi)測量。（3）測量時，取樣頭、導(dǎo)管不可彎折。（4）對于配有兩套取樣頭及導(dǎo)管的分析儀，使用時不要混用。（5）連續(xù)測量時，每測完一次要把取樣頭從排氣管消音器內(nèi)抽出，待儀表指針回零后，再測量下一部汽車。（6）測量儀工作時，要注意室內(nèi)通風(fēng)，以防止人員中毒。（7）取樣頭及導(dǎo)管不用時，不可平放，要垂直懸吊，防止管內(nèi)積水腐蝕管壁。（8）安裝分析儀不可放在潮濕地點，同時要避開溫度變化劇烈的環(huán)境。（9）標定用標準氣樣時有毒氣體！要穩(wěn)妥保存、使用、以防人員受害！（10）分析儀不可放在潮濕地點，同時要避開溫度變化劇烈的環(huán)境。數(shù)顯、打印、微機系統(tǒng)如有故障，宜請專業(yè)人員或廠家修理。汽油車怠速污染物的檢測方法（一）測量程序（二）檢測儀器的準備（三）被檢汽車的準備（四）檢測步驟（五）使用時注意事項第六節(jié)

煙度計的結(jié)構(gòu)和工作原理

濾紙式煙度計的結(jié)構(gòu)和工作原理透光式煙度計的結(jié)構(gòu)和工作原理

濾紙式煙度計的工作原理

用濾紙式煙度計測試自由加速工況下柴油機煙度時，需從排氣管抽取規(guī)定容積的廢氣，并使之通過規(guī)定面積的標準潔白濾紙，其濾紙被染黑的程度稱之為煙度。煙度用符號SF表示，煙度單位是無量綱的量，用符號FSN表示。濾紙染黑的程度不同，則對照射到濾紙表面光線的反射能力不同。據(jù)此，煙度SF表示為式中，Rd、Rc分別為污染濾紙和潔白濾紙的反射因數(shù)，Rd/Rc的值由0到100%，分別對應(yīng)于全黑濾紙的反射和潔白標準濾紙的反射。濾紙式煙度計的結(jié)構(gòu)測量控制裝置廢氣取樣裝置污染度測量與指示裝置校準裝置廢氣取樣裝置1-取樣頭2-導(dǎo)管3-氣泵4-濾紙壓緊器5-濾紙插入口取樣頭結(jié)構(gòu)污染測量度與指示裝置1、光電元件2、電燈泡3、濾紙4、測量電路5、指示裝置校準裝置煙度計在使用過程中，由于電源電壓的變化，引起燈光發(fā)光強度改變，影響測量精度，因此要隨時校準。煙度計附帶有三張供標定用的標準煙樣紙，每張標準煙樣紙在光度計上進行檢定，精確度為0.5%。透光式煙度計的結(jié)構(gòu)和工作原理哈特里奇透光式煙度計PHS式煙度計哈特里奇透光式煙度計透光式煙度計是一種利用透光衰減率來測定排氣煙度的典型儀器。它各有一個測試管S和校正管A，將需要測定的一部分排氣導(dǎo)向測試管，用電風(fēng)扇向校正管吸入干凈的空氣，在測試管兩端放上光源和光電池，當(dāng)光線透過導(dǎo)入排氣的煙層，由光電池測定光線的衰減量。PHS式煙度計美國使用的PHS式煙度計是將柴油機全部排氣都導(dǎo)人檢測部分進行煙度測定的透光式煙度計。它是基于光電轉(zhuǎn)換原理，用透光度來測定排煙濃度。把光源和光電變換裝置直接放在離發(fā)動機排氣口一定距離的排氣通道上，以減小排氣散熱的影