汽車排放污染物的檢測

模塊四汽車公害檢測

課題一汽車排放污染物檢測汽車排放污染物與環(huán)境光化學(xué)煙霧

洛杉磯化學(xué)煙霧事件(1943)倫敦?zé)熿F（1952）酸雨

我國70%地區(qū)出現(xiàn)過溫室效應(yīng)

全球問題

1943年美國洛杉磯市的250萬輛汽車每天燃燒掉1100噸汽油，汽油燃燒后產(chǎn)生的碳?xì)浠衔锏仍谔栕贤夤饩€照射下引起化學(xué)反應(yīng)，形成淺藍(lán)色煙霧，使該市大多市民患了眼紅、頭疼病。后來人們稱這種污染為光化學(xué)煙霧。1955年和1970年洛杉磯又兩度發(fā)生光化學(xué)元素?zé)熿F事件，前者有400多人因五官中毒、呼吸衰竭而死，后者使全市四分之三的人患病。1952年倫敦?zé)熿F事件是1952年12月5日－9日發(fā)生在倫敦的一次嚴(yán)重大氣污染事件。這次事件造成多達(dá)12000人因?yàn)榭諝馕廴径鴨噬?，并推動了英國環(huán)境保護(hù)立法的進(jìn)程。被酸雨腐蝕的樹林發(fā)動機(jī)的三種污染源

發(fā)動機(jī)廢氣（55%）

曲軸箱竄氣（20%-25%）燃油汽蒸發(fā)（20%）

一、汽車排放污染物及其危害1.一氧化碳（CO）氣體

成因：是燃料不完全燃燒的產(chǎn)物。（即混合氣太濃或燃燒質(zhì)量不佳）。—碳?xì)淙剂系母邷匮趸晌：Γ簼舛?gt;0.001%引起慢性中毒濃度>0.012%，1小時后死亡（與血液中的血紅蛋白結(jié)合）

2.碳?xì)浠衔铮℉C）

成因：發(fā)動機(jī)未燃盡的燃料分解或供油系中燃料蒸發(fā)所產(chǎn)生。-壁面激冷效應(yīng)-縫隙效應(yīng)-缸壁潤滑油膜的吸收和蒸發(fā)危害：形成光化學(xué)煙霧3、氮氧化合物（NOX)

成因：在高溫（1800℃）和高濃度氧氣的條件下氮和氧才能發(fā)生反應(yīng)，生成NOX(主要是NO和NO2)。

危害：產(chǎn)生與CO相似的嚴(yán)重后果。引起肺水腫,同時刺激眼、鼻粘膜。

4、硫化物（SO2)

成因：燃料中的硫和空氣中的氧氣反應(yīng)生成。

危害：形成酸雨5、碳煙（微粒）

成因：不完全燃燒的產(chǎn)物

危害：影響呼吸系統(tǒng)，引起惡心頭暈。

6、二氧化碳

成因：燃燒產(chǎn)生

危害：溫室效應(yīng)，在歐洲溫室氣體排放總量中，交通污染約占21%，是歐洲空氣質(zhì)量惡化和導(dǎo)致癌癥、呼吸與心血管系統(tǒng)疾病死亡率上升的主要元兇。尾氣成分與空燃比的關(guān)系汽車排放污染物的表示方法濃度排放量CO、CO2和O2%HC和NOxppm1ppm=1mg/kg=1mg/L=1×10-6質(zhì)量排放量g/h或g/測試比排放量g/Km二、內(nèi)燃機(jī)排放法規(guī)１.分為輕型車和重型車排放法規(guī)２.國外排放法規(guī)美國法規(guī)歐洲法規(guī)日本法規(guī)美國法規(guī)最早的加利福尼亞標(biāo)準(zhǔn)測試循環(huán)，１９６６年誕生。70年代，美國EPA制定了新的排放測試循環(huán)，ＦＴＰ－７２，ＦＴＰ－７５，輕型車的排放測試循環(huán)ＳＦＴＰ循環(huán)（２001年后），由ＦＴＰ，ＳＣ0３,ＵＳ06三個循環(huán)組成重型車，穩(wěn)態(tài)１３工況，１９８４年，采用瞬態(tài)測試循環(huán)加州排放法規(guī)，世界上最嚴(yán)厲的排放法規(guī)歐洲法規(guī)最早的，七十年代，輕型車的ＥＳＣ－１５，十五工況循環(huán)。重型車，采用ＥＣＥ－Ｒ４９穩(wěn)態(tài)１３工況，２000年，歐３排放采用新的１３工況，ＥＳＣ穩(wěn)態(tài)１３工況測試循環(huán)。確定Ａ，Ｂ，Ｃ三個轉(zhuǎn)速瞬態(tài)。同時要進(jìn)行ＥＬＲ快速煙度測試，要在瞬態(tài)測功機(jī)上進(jìn)行。歐洲瞬態(tài)測試，ＥＴＣ循環(huán)歐盟指令70/220/EEC詳細(xì)描述了針對輕型機(jī)動車（乘用車和輕型車）的排放法規(guī)隨著機(jī)動車排放控制技術(shù)的不斷發(fā)展，對環(huán)境保護(hù)的要求日益提高，該指令歷經(jīng)多次修改，即所謂的歐1,歐2,歐3和歐4、歐5等機(jī)動車排放法規(guī)，對有害排放物的限制不斷提出了更高的要求歐洲機(jī)動車排放法規(guī)對柴油車和汽油車的CO,HC,NOx

以及顆粒排放分別制定了相應(yīng)的排放限值歐洲排放法規(guī)的實(shí)施，一般自實(shí)施之日起，要求新認(rèn)證車型即必須滿足新的排放限值要求。而對于目前正在生產(chǎn)的車型，則要求一年以后必須滿足新的排放限值中國目前有關(guān)輕型機(jī)動車輛排放控制的國家標(biāo)準(zhǔn)基本上是參照相應(yīng)的歐盟指令來制定的,也就是我們經(jīng)常提到的國1,國2,國3,國4歐洲機(jī)動車排放法規(guī)綜述指令代號簡稱適用車型91/441/EEC歐1乘員數(shù)不多于6人且總重不大于2.5噸的乘用車93/59/EEC歐1乘員數(shù)為7－9人和/或總重大于2.5噸但不大于3.5噸的乘用車94/12/EC歐2乘員數(shù)不多于6人且總重不大于2.5噸的乘用車96/69/EC歐2乘員數(shù)為7－9人和/或總重大于2.5噸但不大于3.5噸的乘用車98/69/EC歐3+歐4總重不大于3.5噸的乘用車和載貨車深圳國1國2國3國420122011201020092008200720062005200420032002200120001999計(jì)劃待審批中上海廣州國1國2國3國4國1國2國3國420122011201020092008200720062005200420032002200120001999計(jì)劃計(jì)劃+OBD09/2006國3待審批中中國機(jī)動車排放法規(guī)的實(shí)施–其他城市適用車型：M1類乘員不多于6人且總重不大于2.5噸的乘用車；

M1,M2及N1類，總車重不超過3.5噸的輕型車歐3(國3)排放法規(guī)對燃油品質(zhì)的要求–汽油參數(shù) 歐2 歐3 主要影響蒸汽壓(夏季)[kPa] 70max. 60max. 蒸發(fā)排放硫含量[mg/kg] 500max. 150max. 排放控制系統(tǒng)失效苯含量[%v/v] 5.0max. 1.0max. 空氣質(zhì)量，公眾健康芳烴含量[%v/v]

n/a 42 燃燒室沉積物，苯排放烯烴含量[%v/v]

n/a 18 沉積物的生成MMT[mg/kg]無無排放控制系統(tǒng)失效

參數(shù) 歐2 歐3 主要影響密度[kg/m3] 860max. 845max. PM/NOx排放硫含量[mg/kg] 500max. 350max. PM排放,除NOx催化劑失效多環(huán)芳烴含量[%m/m]n/a 11 PM排放,NOx生成十六烷值 49(min.) 51(min.) 發(fā)動機(jī)工作性能,HC排放

潤滑性[μm] 460(max.) 460(max.) 發(fā)動機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)

歐3(國3)排放法規(guī)對燃油品質(zhì)的要求–柴油我國的排放法規(guī)我國從８0年代開始著手制定排放法規(guī)，２0世紀(jì)末，參照歐盟排放法規(guī)，制定自己的排放法規(guī)制定的主要排放法規(guī)：車用汽油機(jī)怠速污染物排放法規(guī)車用柴油機(jī)排氣煙度和可見排氣污染物排放法規(guī)，包括全負(fù)荷煙度排放法規(guī)，自由加速度煙度排放法規(guī)，排氣可見污染物排放法規(guī)輕型車用內(nèi)燃機(jī)污染物排放法規(guī)重型車用內(nèi)燃機(jī)污染物排放法規(guī)我國的排放法規(guī)重型車用內(nèi)燃機(jī)污染物排放法規(guī)ＧＢ１７６９１－１９９９《壓燃式發(fā)動機(jī)和裝用壓燃式發(fā)動機(jī)的車輛排氣污染物限值及測試方法》ＧＢ１７６９１－2001《車用壓燃式發(fā)動機(jī)排氣污染物限值及測量方法》我國的排放法規(guī)最新頒布了ＧＢ１７６９１－200５《車用壓燃式、氣體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)與汽車排氣污染物排放限值及測量方法（中國Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ階段）ＧＢ３８４７－２005《車用壓燃式發(fā)動機(jī)和壓燃式發(fā)動機(jī)汽車排氣煙度排放限值及測量方法》ＧＢ1835.2－２001輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國Ⅲ、Ⅳ階段）二、汽車排放污染物的檢測技術(shù)（一）排氣成分分析方法：1、不分光紅外分析法（NDIR)NDIR根據(jù)不同氣體對紅外線的選擇性吸收原理來實(shí)現(xiàn)。如CO能夠吸收4.7μm波長的紅外光線。主要測量CO和CO2對NO和HC測量精度較低2、氫火焰離子法(FID)利用某些氣體在高溫火焰中的電離現(xiàn)象，通過檢測電極間的離子電流來測定氣體濃度。HC的標(biāo)準(zhǔn)測量方法。靈敏度高，可用于穩(wěn)態(tài)工況或瞬態(tài)工況。3、化學(xué)發(fā)光法（CLD)CLD是測量NOX濃度的標(biāo)準(zhǔn)方法。被測氣體中的NO與O3反應(yīng)產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光現(xiàn)象，這種化學(xué)發(fā)光的強(qiáng)度與NO濃度成正比。NO2轉(zhuǎn)換為NO后（轉(zhuǎn)化器），再進(jìn)入化學(xué)發(fā)光室，轉(zhuǎn)化效率應(yīng)大于90%。4、綜合分析法（尾氣分析儀）

尾氣分析儀的構(gòu)造該分析儀是從汽車排氣管內(nèi)收集取出汽車的尾氣，并對氣體中所含有的CO、HC、CO2、NOX、O2的濃度進(jìn)行連續(xù)測定。它主要由尾氣采集部分，尾氣分析部分，尾氣指示部分和校正裝置等構(gòu)成。

廢氣取樣裝置如圖所示，由探測頭、過濾器、導(dǎo)管、水分離器和泵等構(gòu)成。用探頭、導(dǎo)管、泵從排氣管采集尾氣。排氣中的粉塵和碳粒用過濾器濾除，水分用水分離器分離出去。最后，將氣體成分輸送到分析部分。

廢氣分析裝置不分光紅外分析法CO、CO2氫火焰離子法CH化學(xué)發(fā)光法NOX氧傳感器O2

校正裝置是為了維持測定器的指示精度、保持準(zhǔn)確的測定值而設(shè)置的。校正裝置有用標(biāo)準(zhǔn)氣體進(jìn)行校準(zhǔn)的校準(zhǔn)裝置和機(jī)械的簡易校正裝置兩種。（1）標(biāo)準(zhǔn)氣體校正裝置

標(biāo)準(zhǔn)氣體校正裝置是用標(biāo)準(zhǔn)氣從專用注入口直接注入分析部分，通過標(biāo)準(zhǔn)氣體濃度和儀表指示值的比較，進(jìn)行校正。（2）簡易校正裝置

簡易校正裝置是用遮光板來改變通過分析部分測定室側(cè)的紅外線數(shù)量,來進(jìn)行指示針的簡易校正。

校正裝置

顯示裝置

尾氣的濃度指示部分根據(jù)分析部分傳來的電信號，在CO指示表上CO濃度以容積百分?jǐn)?shù)(%)為單位，在HC指示表上HC濃度以正己烷當(dāng)量容積百萬分?jǐn)?shù)(×10-6或ppm)為單位直接指示出來。（二）煙度的測量1、濾紙式煙度計(jì)使排氣通過白色濾紙，碳煙沉積。燈光照射濾紙表面，用反射率表示。范圍0~10，0表示潔凈濾紙，10表示完全染黑。簡單便宜，適于人工檢測。不適于測量白煙和藍(lán)煙。2、不透光法利用碳煙對光的吸收作用，測定透過碳煙后光的衰減程度來測定排氣煙度。表示方法用0%~100%，0%表示被測廢氣不吸光，，100%表示光線完全被廢氣吸收?？梢赃B續(xù)測量（穩(wěn)態(tài)和非穩(wěn)態(tài)）低煙度時有較高的分辨率。

不透光煙度計(jì)

為控制在用汽車排氣污染物的排放，改善環(huán)境空氣質(zhì)量，國家質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局于2000年12月28日發(fā)布了GB18285-2000《在用汽車排氣污染物限值及測試方法》。該標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定對“裝配點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)的車輛”進(jìn)行怠速試驗(yàn)、雙怠速試驗(yàn)和加速模擬工況（ASM）試驗(yàn)。其中按GBl4761通過B類認(rèn)證，設(shè)計(jì)乘員數(shù)不超過6人，且最大總質(zhì)量不超過2500kg的M1類車輛和按GBl4761通過B類認(rèn)證，設(shè)計(jì)乘員數(shù)超過6人，或最大總質(zhì)量超過2500kg但不超過3500kg的M類車輛和N1類車輛，進(jìn)行雙怠速試驗(yàn)或加速模擬工況（ASM）試驗(yàn)，其他的M、N類裝配點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)的車輛進(jìn)行怠速試驗(yàn)。三、汽油排放污染物的檢測方法三、汽油機(jī)排放污染物的檢測方法（一）雙怠速檢測法

檢測條件：

1、發(fā)動機(jī)處于怠速運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，離合器處于結(jié)合位置，油門處于松開位置，變速桿位于空擋位置，阻風(fēng)門（化油器式發(fā)動機(jī)）全開。2、進(jìn)氣系統(tǒng)裝有空氣濾清器，排氣系統(tǒng)裝有排氣消音器，并不得有泄漏，汽油符合GB484的規(guī)定。

3、使發(fā)動機(jī)冷卻液和潤滑油溫度達(dá)到汽車使用說明書所規(guī)定的熱機(jī)狀態(tài)。測量步驟;

1、必要時要在發(fā)動機(jī)上安裝轉(zhuǎn)速計(jì)、點(diǎn)火正時儀、冷卻液和潤滑油測溫計(jì)等測試儀器。2、發(fā)動機(jī)由怠速工況加速至0.7倍的額定轉(zhuǎn)速，維持60秒（以清除燃燒室中的各種殘留氣體）后降至怠速狀態(tài)。

3、在穩(wěn)定怠速狀態(tài)下，將尾氣分析儀的取樣管插入排氣管中，插入深度等于400mm,并固定于排氣管上。4、加速至高怠速狀態(tài)下維持15s后開始讀數(shù)，讀取30s內(nèi)CO和HC的最高值和最低值，取其平均值為高怠速排放測量結(jié)果。5、發(fā)動機(jī)從高怠速降至怠速狀態(tài)維持15s后開始讀數(shù)，讀取30s內(nèi)CO和HC的最高值和最低值，取其平均值為怠速排放測量結(jié)果。6、若為多排放管時，取各排放管測量結(jié)果的算術(shù)平均值。（二）、工況法

加速模擬工況試驗(yàn)（ASM)特點(diǎn)：底盤測功機(jī)加載，可全面反映車輛尾氣排放狀況。

檢測標(biāo)準(zhǔn)及檢測結(jié)果分析

國家標(biāo)準(zhǔn)GB18285-2000《在用汽車排氣污染物限值及測試方法》中規(guī)定，對于裝配點(diǎn)燃式四沖程發(fā)動機(jī)、最大總質(zhì)量大于400kg、最大設(shè)計(jì)車速等于或大于50km/h的在用汽車，排放污染物限值見下表。

何為“歐I”、“歐II”標(biāo)準(zhǔn)

“歐I”、“歐II”是歐洲I號標(biāo)準(zhǔn)和歐洲II號標(biāo)準(zhǔn)的簡稱。歐洲標(biāo)準(zhǔn)屬于一個專業(yè)的技術(shù)范疇，它是歐洲經(jīng)濟(jì)共同體委員會制訂的統(tǒng)一指令，涵蓋了不同類型汽車排放的有關(guān)規(guī)定。

現(xiàn)以設(shè)計(jì)乘員數(shù)不超過6人(含駕駛員)、總質(zhì)量不超過2．5噸的汽車為例，在1999年1月1日到2003—12月31日期間，必須達(dá)到的排放極限值為：一氧化碳不超過3．16克／公里，碳?xì)浠衔锊怀^1．13克／公里；另外，柴油車排放的顆粒物不超過0．18克／公里，耐久性為5萬公里。這就是歐洲I號標(biāo)準(zhǔn)中的有關(guān)規(guī)定。尾氣分析是在發(fā)動機(jī)不同工作狀況下，通過檢測廢氣中不同成分氣體的含量來判斷發(fā)動機(jī)各系統(tǒng)故障的方法其目的是對發(fā)動機(jī)的燃燒狀況進(jìn)行綜合評價檢測結(jié)果分析尾氣分析主要分析內(nèi)容有混合氣空燃比、點(diǎn)火正時及催化轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化效率等尾氣分析主要分析的參數(shù)一氧化碳（CO）碳?xì)浠衔铮℉C）二氧化碳（CO2）氧（02）空燃比（A/F）或過量空氣系數(shù)λ尾氣分析儀

在故障檢測診斷中的應(yīng)用

汽車尾氣分析儀有兩氣、四氣和五氣等多種類型

兩氣尾氣分析儀兩氣尾氣分析儀是用來測量汽車尾氣排放中CO和HC。

但是如果一輛車的排氣管或尾氣分析儀的測量管路有泄漏那么所檢測的就是被外部空氣稀釋的尾氣，CO和HC的測量值將降低，自然就不能反映尾氣的真實(shí)濃度。四氣尾氣分析儀隨著裝有三效催化轉(zhuǎn)化器和電子控制系統(tǒng)的汽車的增多，汽車的排放標(biāo)準(zhǔn)也更加嚴(yán)格因此需要更精確地測量排氣和診斷排放超標(biāo)的原因。四氣尾氣分析儀不僅具備兩氣尾氣分析儀的所有功能，而且還能進(jìn)行故障診斷和分析四氣尾氣分析儀除了測量CO和HC外，還能測最CO2和02、以及計(jì)算過量空氣系數(shù)λ和空燃比A/F通過對汽車排氣中的HC、CO、CO2和O2成分的深入了解可以幫助我們熟練使用尾氣分析儀分析故障CO2：當(dāng)混合氣充分燃燒時，CO2的濃度將達(dá)到峰值。不管是否裝有三效催化轉(zhuǎn)化器，峰值均為13.8%-15%在點(diǎn)火失靈或發(fā)動機(jī)故障被排除之后，通過C02的讀數(shù)，便可以檢測出混合氣燃燒的好壞，當(dāng)混合氣變濃或變稀時，CO2值均會降低

尾氣中CO2的濃度可反映出燃燒的效率。