单元3：汽车公害与环保ppt课件.ppt

汽车运用基础（第4版）,全国交通运输职业教育教学指导委员会 组 织 编 写杨宏进 主 编,高等职业教育汽车类专业教材云南省高等学校优秀教材,汽车配置及选购,汽车的合理使用,汽车公害与环保,四汽车运行安全,单元一,单元二,单元三,单元四,汽车技术状况的变化,单元五,汽车使用管理,单元六,单元三,活塞连杆组故障诊断与修复,汽车公害与环保,学习目标,1.能够准确描述汽车排放污染物、噪声和电波的形成、危害及主要影响因素；2.熟悉我国目前汽车排放污染物及噪声的限值标准；3.能对汽车排放污染物及噪声进行检测；4.能根据汽车排放污染物及噪声检测结果提出治理方案。,发动机燃料燃烧后的排放物中有H2O、O2、H2、CO2、CO、HC、NOx、SO2、微粒物质等，我们把其中对人体有害和影响自然环境的成分称为污染物，主要有CO、CO2、HC、NOx、SO2、浮游微粒物质等。,1、汽车排放污染物的主要成分及其危害,1.1 一氧化碳（CO） 一氧化碳是碳氢燃料燃烧的中间产物，在汽油机实际工作过程中汽油机排气中都存在0.1%0.5%的一氧化碳，其是一种无色、无味、无刺激性的有毒气体。因不易被人察觉，人们往往在不知不觉中因过量吸入CO而中毒。CO吸入肺部，被血液吸收后，与人体血红蛋白（Hb）结合成一氧化碳-血红蛋白（COHb）。血红蛋白的作用是把氧气从肺部输入人体的各功能器官，以维持正常的新陈代谢，但由于CO与血红蛋白的亲和力要比氧与血红蛋白的亲和力大300倍，所以当CO存在时，血红蛋白首先与CO结合，且离解很慢，使其失去与氧亲和并输送氧气的能力，导致人体氧缺乏。当大气中 CO的浓度达0.007%0.008%，几小时以后，当人体内COHb浓度达10时，便会导致头痛、心跳加速等症状；浓度达20左右时，就会引起中毒；当含量达60时，人便会因窒息而死亡。,1、汽车排放污染物的主要成分及其危害,1.2 碳氢化合物（HC） 碳氢化合物是发动机中未燃烧料、未完全燃烧的中间产物和部分被分解产物的混合物，有100多种各类烃化合物。HC中的大部分成分对人体健康的直接影响并不明显，但化合物中含有少量的醛（甲醛、丙烯醛）、醇、酮、酯、酸和多环芳香烃（苯并芘）等，其中甲醛与丙烯醛对鼻、眼和呼吸道黏膜有刺激作用，可引起结膜炎、鼻炎、支气管炎等症状，且还有难闻的臭味。苯并芘是一种致癌物质，在每1g HC中含三四苯并芘约75.4g，每辆汽车每小时约排300g三四苯并芘，人体吸入较多易得癌症。HC也是光化学烟雾形成的主要成分。,1、汽车排放污染物的主要成分及其危害,1.3 氮氧化合物（NOx） 汽车排放的NOx是在高温、大负荷状态下燃料燃烧后生成的产物。NOx是复杂氮氧化合物的总称，它包括有 NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等多种成分，NO占绝大部分（约占99%），NO2的含量所占比例较少（约占1%）。NO排入大气压，继续氧化成NO2。NO毒性不大，但高浓度的NO能引起神经中枢的障碍，且它很易氧化成剧毒的NO2。NO2是棕色气体，有特殊的刺激性臭味，被人体吸入后，能与肺部的水分结合生成可溶性硝酸，严重时会引起肺水肿、肺气肿，同时还会刺激眼、鼻黏膜，降低嗅觉能力。如大气中NO2的含量为0.0005%就会对哮喘病患者有影响；若在0.01%0.015%的高浓度下连续呼吸3060min，就会使人陷入危险状态。,1、汽车排放污染物的主要成分及其危害,1.3 氮氧化合物（NOx） 光化学烟雾属于二次污染物，是NOx和HC在太阳光的照射下生成的一种黄色烟雾，其主要成分是臭氧（O3），还含有许多过氧化合物。这些物质对眼睛、咽喉有很大刺激作用，使人流泪，引发红眼病、咽喉肿痛、呼吸困难等症状，严重时还会造成呼吸困难、四肢痉挛、神志不清，致人死亡。同时，光化学烟雾对植物的生长也会造成严重危害。,1、汽车排放污染物的主要成分及其危害,1.4 浮游微粒（PM） 浮游微粒主要是铅化合物和炭烟。柴油机排出的微粒物一般要比汽油机高3080倍。铅化合物是含铅汽油燃烧后从排气管中排出的产物，炭烟主要是柴油机燃料不完全燃烧的产物，是一种含有大量的直径为0.51m的黑色炭颗粒。铅化物微粒散入大气，对人体健康十分有害，当被吸入肺部后，会积聚在人体内，引起心、肺部的病变，出现痴呆、精神病等症状。当人们吸入这种有害物体并积累到一定程度时，铅将阻碍血液中红细胞的生长与成熟，使心、肺等器官发生病变；侵入大脑后，则会引起头痛，出现一种精神病的症状。此外，炭烟孔隙中往往吸附SO2及有致癌作用的苯并芘等。 严重的炭烟形成的黑雾，还会妨碍驾驶员视线，极易引发交通事故。,1、汽车排放污染物的主要成分及其危害,1.5 二氧化碳（CO2） CO2是汽车尾气的主要成分之一，当这种气体的积累达到一定程度时会使地球表面升温产生“温室效应”，破坏生态平衡，影响全球气候。同时，CO2对人体健康也会产生潜在的影响。,1、汽车排放污染物的主要成分及其危害,1.6 硫氧化物（SOx） 硫氧化物主要是二氧化硫（SO2），是燃料中的硫（S）在燃烧后生成的产物。SO2有强烈的刺激性气味，进入人体后遇水便形成有腐蚀作用的亚硫酸。当SO2浓度达0.001%时，可刺激咽喉与眼睛；达0.004%时，能使人在几分钟内中毒。此外，若大气中含有过多的SO2时，还会形成“酸雨”，对土壤及农作物产生危害。,1、汽车排放污染物的主要成分及其危害,1.6 硫氧化物（SOx） 汽车排放的危害程度，与某种污染物的危害性程度、排出量的多少、人体吸收的量以及人体本身的健康状况等多种因素有关。据统计，燃烧1t汽油生成的有毒物质达4070kg之多，占城市大气总污染量的5570。其中在大气中，CO的90是由汽车排放造成的，HC约占14，NOx约占8，微粒物质约占1。各城市因机动车辆保有量和车况不同，所占比例也不一样。有关统计数据表明，在交通发达、人口密集的大城市，由于汽车污染所造成的呼吸道疾病比一般城市高1.5倍以上，心肺病人死亡率逐年增加，肺癌达到惊人程度。经测定分析，死亡人数和污染程度成正比，高浓度污染区的死亡率是低浓度污染区的 1.6倍。,1、汽车排放污染物的主要成分及其危害,2.1 结构因素 在结构方面，汽车污染物排放的浓度主要取决于汽车类型和汽车科技含量。装用液化石油气和天然气发动机的汽车其污染较小；采用电脑控制的汽油喷射装置、排放装置、点火装置的发动机，通常排放污染较小；装用柴油发动机的汽车其污染物比装用汽油机的汽车污染物小。,2、影响汽车污染物排放量的因素,2.2 使用因素 在使用因素方面，除发动机本身技术状况会直接影响汽车污染物排放量外，汽油发动机和柴油发动机影响污染物排放量的使用因素各不相同。2.2.1影响汽油机CO、HC和NOx排出量的使用因素（1）混合气浓度。混合气浓度常用空燃比或过量空气系数来表示。空燃比是指空气质量与汽油质量之比。过量空气系数是指燃烧1kg汽油实际供给的空气质量与理论上燃烧1kg汽油所需的空气质量之比。如空燃比大于14.8或过量空气系数大于1，则称混合气较稀或过稀，反之，则称较浓或过浓。空燃比与有害物排放量的关系如图3-1所示。,2、影响汽车污染物排放量的因素,2.2 使用因素2.2.1影响汽油机CO、HC和NOx排出量的使用因素（1）混合气浓度。,2、影响汽车污染物排放量的因素,图3-1 空燃比与有害物排放量的关系,2.2 使用因素2.2.1影响汽油机CO、HC和NOx排出量的使用因素（1）混合气浓度。 对于HC，当空燃比大于1718时，由于混合气过分稀释，易发生火焰不完全传播以致断火，而使未燃HC排放量迅速增加。 对于NOx，用很浓的混合气时，由于燃烧温度和氧浓度都较低，所以NOx的生成量也较低。当混合气过稀时，虽然氧浓度增加，但燃烧温度却有所下降，所以NOx也低。 对于CO，很明显，空燃比越大，空气越充足，易完全燃烧，CO减少。,2、影响汽车污染物排放量的因素,2.2 使用因素2.2.1影响汽油机CO、HC和NOx排出量的使用因素（2）发动机温度。发动机低温时，供给的燃油雾化不良，进入汽缸的混合气遇到冷壁而发生冷凝，所以需供给浓混合气。结果由于空气量不足，CO增加，但此时燃烧温度低，使NOx减少，而未燃尽HC增多。若发动机温度过高，会引起发动机过热而出现爆燃及早燃等故障，使燃烧温度异常升高，从而导致NOx增加。,2、影响汽车污染物排放量的因素,2.2 使用因素2.2.1影响汽油机CO、HC和NOx排出量的使用因素（3）发动机负荷。发动机负荷一般根据不同工况、车辆装载质量决定。发动机在怠速、减速行驶等低速小负荷运行时，汽缸内的混合气燃烧速度减慢，引起不完全燃烧，CO增加，且由于气体温度低，汽缸中激冷面上的燃油不可能燃烧，形成HC排出，而NOx排出较少。由于上述原因，在怠速工况下发动机（尤其是汽油机）排出的污染物最多。,2、影响汽车污染物排放量的因素,2.2 使用因素2.2.1影响汽油机CO、HC和NOx排出量的使用因素（4）发动机转速。发动机转速不直接对燃烧产物中的有害成分产生影响，而是通过对进气过程和混合气形成及燃烧过程的作用影响有害气体的形成及浓度。转速升高，汽缸内混合气紊流扰动增加，火焰传播速度加快，燃料燃烧比较完善，HC排放浓度降低。,2、影响汽车污染物排放量的因素,2.2 使用因素2.2.1影响汽油机CO、HC和NOx排出量的使用因素（4）发动机转速。 发动机在加速运行时，由于要求发出较大功率，须将汽缸内燃气的温度提高，因此会产生大量的NOx，而且由于在短时间内，燃料供给系统供应大量的燃油，又会引起一部分燃料的不完全燃烧，导致CO和HC排放量均增加。 在怠速时其转速与排气成分CO、HC的浓度也有关系，如图3-2所示。该图说明适当地提高怠速转速，对于降低怠速时的CO、HC的浓度都有好处。这是由于随着怠速转速的提高，进气节流度将减小，进入汽缸的新气量将增加，于是，使燃烧改善，结果使CO和HC的排放浓度随之降低。,2、影响汽车污染物排放量的因素,2.2 使用因素2.2.1影响汽油机CO、HC和NOx排出量的使用因素（4）发动机转速。,2、影响汽车污染物排放量的因素,图3-2 怠速转速对CO和HC排量的影响,2.2 使用因素2.2.1影响汽油机CO、HC和NOx排出量的使用因素（5）点火提前角。点火提前角的大小，由节气门开度、发动机转速和汽油质量等决定，如推迟点火提前角，即接近活塞上止点时点火，则由于排气时间延长，排气温度增高，而此时汽缸内容积相应减少，促进CO和HC的氧化与激冷面积的减小，使HC排量减少，对CO排量影响不大；但过于推迟，因CO没有时间完全氧化，CO排出量会增大。,2、影响汽车污染物排放量的因素,2.2 使用因素2.2.1影响汽油机CO、HC和NOx排出量的使用因素（6）火花塞间隙及分电器触点的影响。使用经验表明，火花塞电极之间间隙大于最佳值，则HC排放量将增加1214，对于四缸发动机，若一个火花塞不工作，HC排放量将增加0.51倍。分电器触点间隙过大或过小，对最佳点火提前角有明显影响，若间隙变化0.1mm将使点火提前角偏离6，则HC排放量可增加3。,2、影响汽车污染物排放量的因素,2.2 使用因素2.2.2影响柴油机炭烟排出量的使用因素（1）燃料。柴油燃料的十六烷值较高时，因稳定性差，在燃烧过程中易于裂解，故有较大的冒烟倾向。（2）喷油。提前喷油，可使着火延迟期延长，因此喷油量较多，循环温度升高，燃烧过程结束较早，排烟可降低。非常滞后的喷油时，其喷油是发生在最小的着火延迟之后，这时扩散火焰大部分发生在膨胀行程中，火焰温度较低，燃油高温裂解的条件差，所以炭烟减少。此外，喷油雾化质量差等原因会造成柴油机炭烟增多。（3）转速。对直喷式柴油机，排烟随转速的提高而稍有增加。因为转速提高，不易于混合气的形成且燃料来不及燃烧，使未燃烧的油和局部混合气浓度增加。,2、影响汽车污染物排放量的因素,2.2 使用因素2.2.2影响柴油机炭烟排出量的使用因素（4）负荷。排烟随负荷增加而增多，如图3-3所示。因为负荷增加时，喷油量增加，燃烧温度也提高，容易生成炭烟。,2、影响汽车污染物排放量的因素,图3-3 柴油机在各种负荷下的烟度,汽车排放污染物在离地面1m左右浓度最大，极易进入人的呼吸系统，影响人的身体健康。据测算，一辆中型汽车每天排出的CO约为2.4m3，HC为0.10.2m3，发达城市大气污染几乎全由汽车排出的废气造成。为此，世界各国极为重视制定相关法规对汽车排放污染物进行检测和限制。 汽车排放污染物主要来源于排气管排出的尾气，另外还有曲轴箱窜气及油箱的燃料蒸发。目前，主要检测尾气排放成分。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.1 汽油车排放污染物的检测3.1.1汽油车排放污染物的检测原理（1）CO和HC测量仪器的结构与工作原理。汽油机排气中CO的浓度可以直接测量。而HC由于成分复杂，因此要把各种HC化合物的成分浓度换算成统一的正乙烷（C6H14）浓度来作为HC的浓度测量值，从而，对于那些正乙烷以外的HC的相对灵敏度，成了测量仪器的重要性能。在技术标准中，相对灵敏度用正乙烷与丙烷（C3H8）的比值来表示，并规定：丙烷浓度值测量仪器指示值=1.732.12。在测量仪中，把该数的倒数（0.4720.578）作为换算系数予以标明。 测量CO和HC浓度的仪器种类很多，实际用于测量汽油机排气的仪器主要有两种：接触燃烧式分析仪和非扩散型红外线分析仪。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.1 汽油车排放污染物的检测3.1.1汽油车排放污染物的检测原理（1）CO和HC测量仪器的结构与工作原理。接触燃烧式分析仪，接触燃烧式分析仪是利用废气中CO的可燃性，使其燃烧产生热量，从而测量CO的浓度。该仪器如图3-4所示。,3、汽车排放污染物的检测及控制,图3-4 接触燃烧式分析仪原理图,3.1 汽油车排放污染物的检测3.1.1汽油车排放污染物的检测原理（1）CO和HC测量仪器的结构与工作原理。它是由四个电阻组成的电桥电路，当对角线两个电阻乘积相等时，电桥处于平衡状态，图中电表指针不动。电阻F1和F2由铂丝制成，用电源E使其加热，当发动机废气经导管被引入F1室后，废气中的CO遇加热的铂丝F1而燃烧，产生热量，从而使F1电阻值上升，流过F1的电流减少，于是破坏了电桥的平衡，使电表M指针发生偏转。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.1 汽油车排放污染物的检测3.1.1汽油车排放污染物的检测原理（1）CO和HC测量仪器的结构与工作原理。发动机排气中CO含量越高，F1室温度越高，F1电阻值上升越多，流过F1的电流越小。也就是说，F1阻值的变化与排气中CO的含量成比例关系，由此来测量废气中CO的成分。 但是，当发动机废气进入F1室时，废气中除了CO之外，还有HC等气体，而HC也是可以燃烧的，于是CO与HC等一起燃烧，它们燃烧共同发出的热量改变F1阻值。因此，当F1阻值发生变化时，难于分清CO和HC各自所起的作用。也就是说，该种仪器难于分别测出废气中CO和HC的各自浓度。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.1 汽油车排放污染物的检测3.1.1汽油车排放污染物的检测原理（1）CO和HC测量仪器的结构与工作原理。非扩散型红外线分析仪（NDIR），非扩散型红外线式废气分析仪简称红外线分析仪，它可以分别测定 CO和 HC的浓度。能同时测定CO、HC浓度的仪器，称为CO、HC综合测试仪，或称CO、HC排气分析仪。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.1 汽油车排放污染物的检测3.1.1汽油车排放污染物的检测原理（1）CO和HC测量仪器的结构与工作原理。CO、HC综合测试仪如图3-5所示，工作原理如图3-6所示。,3、汽车排放污染物的检测及控制,图3-5 综合测量仪1-导管；2-滤清器；3-低浓度取样头；4-高浓度取样头；5-CO指示仪表；6-HC指示仪表；7-标准HC气样瓶；8-标准CO气样瓶,3.1 汽油车排放污染物的检测3.1.1汽油车排放污染物的检测原理（1）CO和HC测量仪器的结构与工作原理。CO、HC综合测试仪如图3-5所示，工作原理如图3-6所示。,3、汽车排放污染物的检测及控制,图3-6 综合测量仪原理1-主放大器；2-指示仪表；3-废气入口；4-测量气样室；5-排气口；6-红外线光源；7-红外线光源；8-标准气样室；9-遮光扇轮；10-检测室；11-电容器；12-前置放大器,3.1 汽油车排放污染物的检测3.1.1汽油车排放污染物的检测原理（1）CO和HC测量仪器的结构与工作原理。 它是由废气取样装置、废气分析装置、浓度指示装置和校准装置组成。具体工作过程如下： 废气取样装置用于获取被测发动机排出的尾气气样，它由取样头、滤清器、导管、水分离器和气泵等组成。取样头由耐高温和防气体腐蚀的特殊材料制成，在测量时须插入发动机的排气管消声器内部，发动机排出的高温废气经过取样头进入滤清器和水分离器后，滤掉废气中的灰分和少量的水，再经过导管进入仪器的测量装置。此处所用导管也是由特殊材料制成，管壁不吸附被测气体，也不与被测气体发生化学反应，以保证测量精度。从发动机排气管吸出废气，需要一定的真空度，因而在取样装置系统内还包括一只吸气泵。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.1 汽油车排放污染物的检测3.1.1汽油车排放污染物的检测原理（1）CO和HC测量仪器的结构与工作原理。 废气分析装置由红外线光源、测量气样室、标准气样室，遮光扇轮和检测室等组成，如图3-6所示。 两个同样的红外线光源发出同等量的红外线光束，一束穿过测量气样室，另一束穿过标准气样室。在标准气样室内充满不吸收红外线光能的N2气体，因此红外线光束穿过时，红外线光能未受损失。而测量气样室内则通以被测发动机的废气。因废气中含有吸收红外线的CO和HC，故红外线光束穿过时，红外线光能将相应减少。从而，两束红外线光分别穿过测量气样室和标准气样室后到达检测室时，两束光的能量形成差异。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.1 汽油车排放污染物的检测3.1.1汽油车排放污染物的检测原理（1）CO和HC测量仪器的结构与工作原理。 检测室内充以适当浓度的与被测气体相同的气体（测量一氧化碳的仪器内充CO；测碳氢化合物的仪器内充正乙烷），并在检测室中部设有一隔膜，将检测室分隔成两个独立的封闭腔，测量时，由于两个腔所接受的红外线光能不相等，因而两个腔内气体膨胀也不一致，致使两腔之间的膜片弯曲。该膜片与电容器的一只金属片相连，由金属片的位移引起电容量变化，这一微弱信号经过放大器放大，即可在显示仪表上指示出来。也就是说，发动机废气中CO（或HC）含量越多，红外线光束在测量气样室内损失的光能也就越多，从而造成检测室两个腔内气体膨胀差异也越大，金属片电容器所产生的变化也随之加大，以此来测量废气中CO（或HC）的含量。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.1 汽油车排放污染物的检测3.1.1汽油车排放污染物的检测原理（1）CO和HC测量仪器的结构与工作原理。 应该说明的是，发动机废气中的CO和HC是同时存在的，它们又同样具有吸收红外线的作用，那么如何对它们进行区分呢？这是因为CO和HC所吸收的红外线的波长并不相同，如图3-7所示。,3、汽车排放污染物的检测及控制,图3-7 不同气体所吸收的红外线,3.1 汽油车排放污染物的检测3.1.1汽油车排放污染物的检测原理（1）CO和HC测量仪器的结构与工作原理。 CO气体对波长为4.7m的红外线吸收能力强，而HC气体则吸收波长为3.4m的红外线。因此，只要把废气分析装置中的红外线光源波长分别取为4.7m或3.4m，即可测出CO或HC的含量比例。由此可见，CO、HC综合测试仪内设有两套废气分析装置：一套红外线光波长为4.7m，用于测CO的浓度；另一套红外光波长为3.4m，用于测量HC的浓度。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.1 汽油车排放污染物的检测3.1.1汽油车排放污染物的检测原理（1）CO和HC测量仪器的结构与工作原理。 另外，在测量装置中还设有遮光扇轮。测量时，遮光扇轮由电动机带动旋转，将红外线光束切分成断续光，从而使检测室内的电容器不断地产生充放电作用，带动检测仪正常工作。 浓度指示装置是按照废气分析装置送来的电信号进行显示，在CO测量仪上用CO浓度容积的百分比进行刻度；在HC测量仪上用HC换算成正乙烷浓度容积的10-6为单位进行刻度。 仪表指针可用零点调整螺钉调零。根据测量浓度不同，仪表上设计不同量程的换挡旋钮，可以方便的控制。 仪器校准可分为简易校准和气样校准。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.1 汽油车排放污染物的检测3.1.1汽油车排放污染物的检测原理（1）CO和HC测量仪器的结构与工作原理。 简易校准方法简便，用遮光板把分析装置中通过测量气样室的红外线挡住一部分（相当于被CO或HC吸收掉的一部分），用减少定量红外线的方法进行校准。简易校准开关就装在仪表板上，并分别设有CO、HC校准旋钮，如图3-8所示。,3、汽车排放污染物的检测及控制,图3-8 简易校准1-HC标准调整旋钮；2-CO标准调整旋钮；3-简易校准开关,3.1 汽油车排放污染物的检测3.1.1汽油车排放污染物的检测原理（1）CO和HC测量仪器的结构与工作原理。 气样校准的方法是首先把标准气样瓶接到仪器的校准气样接口上，然后把标准气样灌入仪器，再按标准气样浓度调整仪器，如图3-9所示。,3、汽车排放污染物的检测及控制,图3-9 气样校准1-HC标准调整旋钮；2-HC零点调整旋钮；3-HC读数转换开关；4-CO读数转换开关；5-CO调整旋钮；6-零点调整旋钮；7-电源开关；8-吸气泵开关；9-标准气样瓶；10-标准气样注入口,3.1 汽油车排放污染物的检测3.1.1汽油车排放污染物的检测原理（1）CO和HC测量仪器的结构与工作原理。 对于一氧化碳测量仪，要把标准气样瓶上标明的一氧化碳浓度值作为校准时的标准值。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.1 汽油车排放污染物的检测3.1.1汽油车排放污染物的检测原理（2）氮氧化合物分析仪的结构与工作原理。废气中的氮氧化合物常采用化学发光分析仪（CLD），其测试原理如下： 当废气气样中的NO和O3（臭氧）反应生成NO2时，大约有10的NO2处于激化状态式（3-1），这些激化状态分子按式（3-2）向基态过渡时，会发射出波长为250590nm的光量子hr，并且hr的强度与NO量成正比，因而，可以利用光电倍增管将这一光能转变为电信号输出，从而推算出NO的浓度。对于排气中的NO2，通过转换器分解成NO，再以上述相同的方法一起测定，求得NO和NO2的和，即为NOx值。化学发光分析仪的结构简图如图3-10所示。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.1 汽油车排放污染物的检测3.1.1汽油车排放污染物的检测原理（2）氮氧化合物分析仪的结构与工作原理。,3、汽车排放污染物的检测及控制,图3-10 化学发光分析仪（CLD）结构简图,3.1 汽油车排放污染物的检测3.1.1汽油车排放污染物的检测原理（2）氮氧化合物分析仪的结构与工作原理。 化学发光分析仪（CLD）的优点是灵敏度高，分辨率可达 0.110-6，线性度好，在（11000）10-6范围内输出特性呈线性关系，适合于作连续分析。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.1 汽油车排放污染物的检测3.1.2汽油车怠速排放污染物的检测（1）受试车辆的准备。受试车辆发动机的进气系统应装有空气滤清器，排气系统应装有排气消声器，并不得有泄漏。测量前，发动机应运转预热，发动机冷却液和润滑油温度应达到车辆使用说明书所规定的热状态，使用燃料应符合国家标准的规定。 汽车变速器放在空挡位置，离合器处于接合状态，加速踏板处于松开状态，发动机在其使用说明书规定的怠速转速下平稳运转。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.1 汽油车排放污染物的检测3.1.2汽油车怠速排放污染物的检测（2）测量仪器准备。打开废气分析仪（NDIR）的电源开关，如图3-11所示，预热30min，检查采样管路及过滤器有无堵塞现象，将CO和HC测量表的量程开关分别设定在02、（0500）10-6处。,3、汽车排放污染物的检测及控制,图3-11 NDIR浓度指示部分1-零点高速旋钮;2-泵开关;3-电源开关;4-流量计;5-电源指示灯;6-标准气体注入口;7-指示计;8-指示计;9-零点调整旋钮;10-标准调整旋钮;11-范围转换开关;12-范围转换开关;13-简易校正开关;14-标准气体调整旋钮,3.1 汽油车排放污染物的检测3.1.2汽油车怠速排放污染物的检测（2）测量仪器准备。 打开（测量）吸气开关，吸进清新空气，分别调整CO和HC测量的调零旋钮使测量表指针对准零位。 关闭吸气开关，按下机械校准按钮，分别调整CO和HC测量表的标准调整旋钮使测量表指针对准仪器给定的标准状态。 将CO和 HC测量表的量程开关分别设定在最大量程挡CO08，HC（08000）10-6处。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.1 汽油车排放污染物的检测3.1.2汽油车怠速排放污染物的检测（3）测量步骤。将发动机由怠速工况加速至其额定最高转速的70左右，维持60s后降至怠速状态。待发动机稳定至怠速状态后，将废气采样探头插入汽车排气管内深约400mm（应大于300mm）处，打开仪器测量开关，在发动机怠速状态下维持15s后开始读数，读取30s内CO和HC的最高值和最低值，其平均值即为该汽车怠速工况下排出的废气中有害物质CO和HC的测量值。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.2 柴油车排放污染物的检测 柴油车用的燃料是柴油，柴油也是石油提炼物。柴油车工作时，吸入汽缸的空气，被压缩同时喷油形成可燃混合气后燃烧做功，它排出的气体与汽油车一样具有多种成分，但CO、HC等成分要比汽油车少得多，其污染物主要是炭烟。 柴油车排出的炭烟在光照下具有不同颜色，按照烟色的不同，大致分为黑烟、白烟和蓝烟。 黑烟也称“热烟”，是由于混合气过浓，燃料未能完全燃烧，燃料中的碳氢化合物在缺氧状态下，部分在高温作用下分解的碳元素因没有得到充分氧化，形成炭质。这些炭质的微粒，变成浮游物，悬浮于废气之中，形成黑色或深灰色烟雾。因此，柴油车冒黑烟，表明有燃烧不完全故障，其原因如汽缸压缩压力不足、喷油正时失准、喷油器雾化不良、喷油泵供油失调、空气滤清器不通畅、发动机温度过低、柴油品质不佳或发动机超负荷运转等。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.2 柴油车排放污染物的检测 白烟也称为“冷烟”，其中又可分为灰白色和水汽状白色两种。灰白色烟一般在柴油车刚起动时，由于汽缸内温度低，燃油未能充分雾化燃烧，残余燃料颗粒随废气排出所形成。如起动后汽缸温度正常仍冒灰白烟，则表明喷油时刻过迟，个别汽缸有断火现象或喷油器出油阀卡在开启位置等故障。白色水蒸气是因汽缸内积存有冷凝水，起动后冷凝水遇热汽化，形成水蒸气从排气管冒出。 蓝烟主要是机油燃烧生成物，也称“机油烟”，排出时带有少量黏性液状物，这是一种含有少量氧的碳氢化合物。汽缸内有机油是因汽缸与活塞环磨损过大，间隙增大、气门与气门导管间隙过大、燃油内混有润滑油等造成。 上述各色烟中，以柴油车在全负荷工作时（如加速工况）冒黑烟最为典型。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.2 柴油车排放污染物的检测 柴油车排出的浓烟，虽然不像汽油车排放那样含有大量有毒成分，但是它会引起人们的不愉快感，亦会影响能见度，妨碍驾驶员视线，容易诱发交通事故。因此，对柴油车规定检验其烟度。 柴油车烟度的定义：定容量排气所透过的滤纸的黑度。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.2 柴油车排放污染物的检测3.2.1烟度计的结构与工作原理 滤纸式Bosch烟度计是利用吸气泵在一定时间内吸取一定量的废气，并使这部分废气通过一定面积的滤纸，使废气中的炭烟粒子吸附在滤纸上，滤纸变黑，然后用一定的光线照射滤纸，并用光电池接受反射光，再根据光电池产生的电流使仪表指针偏转，把烟度用烟度值（Rb）的形式显示出来。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.2 柴油车排放污染物的检测3.2.1烟度计的结构与工作原理 柴油机烟度计由废气取样装置、烟度值测量装置、烟度值指示装置和校准装置等组成，如图3-12所示。,3、汽车排放污染物的检测及控制,图3-12 FQD-201A型半自动烟度计及其工作过程（单位：mm）1-螺钉；2-垫圈；3-扫气管；4-机壳罩；5-抽气泵；6-指示装置；7-三通阀；8-取样探头；9-取样软管；10-光电检测装置连接线；11-连接直流电源线；12-连接主电源线；13-脚踏开关连接线,3.2 柴油车排放污染物的检测3.2.1烟度计的结构与工作原理（1）废气取样装置。取样装置由取样深头、活塞式抽气泵和取样软管等组成。整车试验时采用的取样探头上带有散热片，并有安装夹具以使其固定在排气管上。 取样探头在活塞式抽气泵的作用下抽取废气。由装在加速踏板上的脚踏开关来控制吸气泵取样开始时刻与发动机加速同步。抽气泵活塞移动的全部抽气量为（33015）mL，抽气时间为（1.40.2）s。 在抽气泵下端有一插口，内插测量滤纸，用夹持器夹紧密封。当抽气泵抽气时，废气经滤纸进入泵筒内，废气中的炭烟便黏附存留在滤纸上将滤纸染黑。滤纸的有效工作面直径为32mm。 取样软管是一根耐热、耐油的橡胶管，把取样探头和活塞式抽气泵连接在一起。软管的长度为5m，内径为5mm。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.2 柴油车排放污染物的检测3.2.1烟度计的结构与工作原理（2）烟度值测量装置和烟度值指示装置。如图3-13所示，烟度值测量装置由白炽灯泡、光电元件（硒光电池）等组成。白炽灯泡为测量用光源，灯泡光轴位于滤纸中心并与滤纸平面垂直。光电元件为一环形硒半导体光电池，受光面积外径为23mm，内径为10mm，硒光电池距滤纸表面距离为10.5mm。,3、汽车排放污染物的检测及控制,图3-13 烟度值测量装置和指示装置,3.2 柴油车排放污染物的检测3.2.1烟度计的结构与工作原理（2）烟度值测量装置和烟度值指示装置。 把取样后表面带有黑烟的滤纸，放到烟度值测量装置的规定位置，灯泡发出的光线照射到滤纸上后被反射回来，反射光被环形光电池接收，光电池产生电流使测试仪表指针偏转。 烟度值指示装置实际是一只电流表，精度不低于1.5级。表盘刻度按烟度值（Rb）进行刻度，它刻有010Rb的刻度值。滤纸污染严重时，反射光线少，仪表指针向10Rb方向偏转（10Rb表示全黑）；滤纸污染轻微时，反射光线多，仪表指针向0Rb方向偏转（0Rb表示白色）。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.2 柴油车排放污染物的检测3.2.1烟度计的结构与工作原理（3）校准装置。烟度计在使用过程中，由于电源电压的变化，引起灯光发光强度改变，影响测量精度，因此要随时校准。烟度计附带有三张供标定用的标准烟样卡，用标准烟样卡校准烟度计，精确度应为0.5%。 对烟度计进行标定时，把标准烟样卡放在烟度值测量装置的规定位置上，开灯照射，再用仪表调整旋钮把仪表指针调到标准烟样卡所代表的烟度值上即可。只要保存好可以重复使用标准烟样卡，用这种方法很容易对仪表进行校准，使烟度计保持指示精度，以便得出正确测量值。 除此之外，为保证测量时不受前一次测量残留在取样导管内的炭烟影响，取样系统还附带有压缩空气吹洗装置，吹洗用压缩空气的压力为0.30.4MPa。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.2 柴油车排放污染物的检测3.2.2柴油车烟度的检测方法 柴油车烟度的测定，可分为稳态和非稳态两种。稳态烟度测定实用于在发动机台架上进行，在汽车行驶时则很难测定。由于实际行驶中汽车在起步、加速等过程中排烟度较高，因而稳态下的烟度并不能反映柴油车的全部排烟特性，因而近年来国际上普遍采用非稳态烟度测定方式。根据测定时的不同工况，非稳态烟度测定有自由加速法和控制加速度法两种。（1）自由加速法。自由加速法因测定方便易行，是目前欧洲很多国家采用的方法。这种方法是在发动机无负荷情况下测定加速工况的柴油车烟度，也就是测定柴油车由怠速状态突然加速到最高转速状态过程中的排气烟度，故又称之为无负荷加速法。虽然这种试验工况与实际有负荷工况的烟度并不很一致，但可以对排烟较大的加速工况起到监测作用。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.2 柴油车排放污染物的检测3.2.2柴油车烟度的检测方法（1）自由加速法。 我国目前柴油车自由加速烟度测定规范如图3-14所示。它是在柴油车无负荷怠速运转过程中，先后加速几次，以确定柴油车可否顺利达到最高转速。在测定前怠速运转56s，用压缩空气将烟度计采样系统清除污垢后并将取样探头固定于排气管内约300400mm深度，然后进行第一次测定，每次测定保持4s的最高速运转（包括加速时间在内），在此期间用采样泵吸取废气占1.4s，使烟气通过滤纸。同法进行三次测定后，用算术平均值求出三次测定的平均烟度值，即为被测量柴油车的烟度值。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.2 柴油车排放污染物的检测3.2.2柴油车烟度的检测方法（1）自由加速法。,3、汽车排放污染物的检测及控制,图3-14 柴油车自由加速烟度的测定规范,3.2 柴油车排放污染物的检测3.2.2柴油车烟度的检测方法（1）自由加速法。 例如：柴油车自由加速烟度值的检测。 仪器的准备：检查电源线、电缆线、压缩空气管路、取样管路的连接情况，接通电源后，预热仪器5min；按规定进行仪器的校准；检查取样装置、检测与指示装置工作是否正常，尤其要注意脚踏（或手动）抽气开关与抽气泵的动作应同步；检查滤纸是否干净无污染，若滤纸数量不足时，应补充安装。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.2 柴油车排放污染物的检测3.2.2柴油车烟度的检测方法（1）自由加速法。 例如：柴油车自由加速烟度值的检测。 被检车辆的准备： 排气系统不得有泄漏；排气管应能保证取样探头插入深度不小于300mm，否则排气管应加接长管并保证接口不漏气；必须采用汽车生产厂家规定的柴机油和未添加消烟剂的柴油；发动机应达到使用说明书规定的热状态。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.2 柴油车排放污染物的检测3.2.2柴油车烟度的检测方法（1）自由加速法。 检测方法及规程：把取样探头逆气流固定于排气管内并使其中心线与排气管平行。将踏板开关固定于加速踏板上并把检测仪表上的转换开关拨到踏板结合位置。由怠速工况将加速踏板迅速踩到底，约4s后松开（如图3-14所示的测定规范）。完成滤纸走位、清洗取样管之后，将加速踏板与踏板开关一并迅速踩到底，至4s时迅速松开，读取指示仪表指示的烟度值。怠速运转约11s。在此期间要用压缩空气对取样软管和取样探头吹洗34s，并把抽气泵活塞压至抽气开始位置（取样装置的最下端）。迅速把加速踏板踩到底（两次踩加速踏板的间隔时间为15s），进行第二次测量。如此重复3次，3次读数的算术平均值即为被检柴油车自由加速烟度值检测结果。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.2 柴油车排放污染物的检测3.2.2柴油车烟度的检测方法（2）控制加速度法。美国目前采用控制加速度法来测定柴油车烟度值，其工作循环如图3-15所示。控制加速度法测定的结果比自由加速法更接近于实际情况，它模拟了汽车在道路行驶中遇到的最大排烟状态。试验循环由怠速、加速、额定转速、过载和中间转速等各种工况组成。循环开始时，发动机在怠速状态下运转5min，接着开始加速并用5s时间使发动机克服预定负荷，加速至该发动机的最高转速。当此速度达到后立即卸去负载，并减速至该发动机的中间转速，即该发动机最大转矩时的转速，然后再深踩加速踏板加速，在（102）s内使发动机加速至95100的额定转速，并在额定转速和额定负荷下运转1min。然后再转入过载工况，保持加速踏板位置不变，通过调节测功器负荷，发动机在（355）s内平稳减速至中间转速，在此转速下全负荷运转1min，最后再次回到发动机的怠速工况。在整个试验过程中，连续记录烟度值随转速的变化关系。,3、汽车排放污染物的检测及控制,3.2 柴油车排放污染物的检测3.2.2柴油车烟度的检测方法（2）控制加速度法。,3、汽车排放污染物的检测及控制,图3-15 美国柴油车烟度试验循环,3.2 柴油车排放污染