第10章 汽車(chē)排放測(cè)試

1、發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染及控制主講人主講人 龔金科等龔金科等2022年3月21日第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 10.4 煙度測(cè)量與分析10.3 微粒測(cè)量與分析10.2 排氣成分分析儀10.1 汽車(chē)排放污染物取樣系統(tǒng)第10章 汽車(chē)排放測(cè)試10.5 汽油車(chē)非排氣污染物的測(cè)量與分析概述：主要內(nèi)容第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 介紹了汽車(chē)排放污染物的檢測(cè)技術(shù)和測(cè)試方法闡述了CO、HC、NOx和微粒等測(cè)試儀器的工作原理取樣系統(tǒng)概述取樣是汽車(chē)排放測(cè)試的第一環(huán)，在不同條件下，需要不同的取樣技術(shù)。取樣系統(tǒng)的功能在于使樣氣經(jīng)過(guò)預(yù)處理，以便按一定要求送入分析系統(tǒng). 不同的取樣方法，就有不同的取樣系統(tǒng)。按取樣方法分，目前常采用的取樣系

2、統(tǒng)有：直接取樣系統(tǒng)、稀釋取樣系統(tǒng)和定容取樣系統(tǒng)。第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 直接取樣系統(tǒng)直接取樣法直接取樣法是將取樣探頭插入發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管中，用取樣泵連續(xù)抽取一定量氣體不經(jīng)稀釋直接送入分析系統(tǒng)進(jìn)行分析。由于直接取樣法設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，被廣泛用于重型車(chē)用發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架試驗(yàn)以及怠速法和自由加速法測(cè)量中。第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 直接取樣系統(tǒng)第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 測(cè)量重型車(chē)柴油機(jī)的微粒排放測(cè)試時(shí)稀釋取樣系統(tǒng)可分為：1.全流稀釋取樣系統(tǒng)2.分流稀釋取樣系統(tǒng)稀釋取樣系統(tǒng)稀釋取樣系統(tǒng)外形第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 全流稀釋取樣系統(tǒng) EP-排氣管PDP-容積式泵HE-熱交換器PDT-初級(jí)稀釋通道SDS-單級(jí)稀

3、釋系統(tǒng)DDS-雙級(jí)稀釋系統(tǒng)PTT-顆粒物傳輸管SDT-次級(jí)稀釋通道FH-濾紙保持架SP-顆粒物取樣泵DP-稀釋用空氣泵PSP-顆粒取樣探頭DAF-稀釋用空氣過(guò)濾器CFV-臨界流量文杜里管GF-氣體計(jì)量?jī)x或流量?jī)x測(cè)定全流稀釋取樣系統(tǒng)流程圖 第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 全流稀釋取樣系統(tǒng) 技術(shù)要點(diǎn)技術(shù)要點(diǎn)初級(jí)稀釋風(fēng)道PDT中應(yīng)有足夠的湍流強(qiáng)度和足夠的混合長(zhǎng)度，保證取樣前柴油機(jī)排氣管EP排出的排氣經(jīng)稀釋空氣濾清器DAF凈化的稀釋空氣混合均勻。單級(jí)稀釋系統(tǒng)的直徑至少為460mm，雙級(jí)稀釋系統(tǒng)的直徑至少為200mm。發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣應(yīng)順氣流引入初級(jí)稀釋通道，并充分混合。 第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 分流稀釋取樣系

4、統(tǒng) EP-排氣管PR-取樣探頭ISP-等動(dòng)態(tài)取樣探頭EGA-排氣分析儀BV-球閥 SC-壓力控制裝置DPT-差壓傳感器FC1-流量控制器SB-抽風(fēng)機(jī)PB-壓力機(jī)DT-稀釋通道PSS-顆粒物取樣系統(tǒng)PSP-顆粒物取樣探頭PTT-顆粒物傳輸管FH-濾紙保持架SP-顆粒物取樣泵FC2-流量控制GF1-氣體計(jì)量?jī)x或流量測(cè)定儀DAF-稀釋用空氣過(guò)濾器GF2-氣體計(jì)量?jī)x或流量測(cè)定儀TT-顆粒物取樣傳輸管分流稀釋取樣系統(tǒng)流程圖 第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 分流稀釋取樣系統(tǒng) 工作原理 柴油機(jī)排氣管EP中的排氣通過(guò)顆粒物取樣探頭ISP或PR和顆粒物取樣傳輸管TT輸送到稀釋通道DT。通過(guò)DT的稀釋排氣流量用顆粒物取

5、樣系統(tǒng)PSS中的流量控制器FC2 和顆粒物取樣泵SP控制，稀釋空氣流量用流量控制器FC1控制。 第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 世界各國(guó)的排放法規(guī)大多規(guī)定對(duì)汽車(chē)的排氣先用干凈空氣進(jìn)行稀釋?zhuān)缓笥枚ㄈ萑佣ㄈ萑覥VS（Constant Volume Sampling）系統(tǒng)取樣。除取樣袋收集的氣體外，大部分排氣被排出取樣器，由測(cè)量器測(cè)量排出氣體的總流量。定容取樣系統(tǒng)定容取樣系統(tǒng)測(cè)量總流量的常用方法容積泵容積泵PDP文杜里管文杜里管CFV第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 帶容積泵的定容取樣系統(tǒng)D-稀釋空氣濾清器 M-混合室H-熱交換器TC-溫度控制系統(tǒng)PDP-容積泵T1-溫度傳感器G1、G2-壓力表 S1-收集

6、稀釋空氣定量樣氣的取樣口S2-收集稀釋排氣定量樣氣的取樣口 帶容積泵的定容取樣系統(tǒng)流程圖 第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 帶容積泵的定容取樣系統(tǒng)特點(diǎn) 第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 采用臨界流量文度里管的定容取樣系統(tǒng)AB-稀釋空氣取樣袋CF-積累流量計(jì)CS-旋風(fēng)分離器DAF-稀釋空氣濾清器DEP-稀釋排氣抽氣泵DT-稀釋風(fēng)道F-過(guò)濾器FC-流量控制器；FL-流量計(jì) HE-換熱HF-加熱過(guò)濾器PG-壓力表QF-快接管接頭QV-快作用閥S1S4-取樣探頭SB-衡釋排氣取樣袋的取樣過(guò)濾器SP-取樣泵TC-溫度控制器TS-溫度傳感器 帶容積泵的定容取樣系統(tǒng)流程圖 CFV-臨界流量文杜里管；SF-測(cè)量微粒排放質(zhì)第1

7、0章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放與測(cè)試 采用臨界流量文度里管的定容取樣系統(tǒng)返回特點(diǎn) 第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 汽車(chē)排氣中的CO和CO2用測(cè)量 NOX用測(cè)量 HC用測(cè)量 O2用測(cè)量將混合物中各組分相互分離，對(duì)混合氣的組成各成分濃度進(jìn)行詳細(xì)的分析排氣成分分析儀概述排氣成分分析儀外形圖 第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 不分光紅外線(xiàn)氣體分析儀NDIR（Non-Dispersive Infra-Red Analyser）的工作原理是基于。 不分光紅外線(xiàn)氣體分析儀根據(jù)其特定的吸收來(lái)鑒別氣體分子的種類(lèi)。 不分光紅外氣體分析儀NDIR第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 不分光紅外氣體分析儀NDIR不分光紅外線(xiàn)氣體分析儀工作原理圖 第10章

8、汽車(chē)排放與測(cè)試 不分光紅外氣體分析儀NDIR工作特點(diǎn)工作特點(diǎn)采用直接取樣系統(tǒng)時(shí)，水蒸氣對(duì)CO和NO的測(cè)定有干擾，在取樣流程中應(yīng)串聯(lián)有冷卻器或除濕器，以盡量除去水分。不分光紅外線(xiàn)氣體分析儀測(cè)量NO時(shí)，其測(cè)量精度低；測(cè)量HC時(shí)，只能檢測(cè)某一波長(zhǎng)段的HC，對(duì)非飽和烴和芳香烴則不敏感，總的精確度較差。CO和CO2用不分光紅外線(xiàn)氣體分析儀測(cè)量。第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 化學(xué)發(fā)光分析儀CLD具有感應(yīng)度高，體積分?jǐn)?shù)可達(dá)10-7；應(yīng)答性好，在10-2濃度范圍內(nèi)輸出特性呈線(xiàn)性關(guān)系，適用于連續(xù)分析；為使測(cè)量過(guò)程中NO2盡可能完全地轉(zhuǎn)化成為NO，催化轉(zhuǎn)化器中的溫度必須在920K以上。測(cè)量NOX的標(biāo)準(zhǔn)方法。特點(diǎn)特點(diǎn)第

9、10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 化學(xué)發(fā)光分析儀CLD工作原理1-反應(yīng)室；2-臭氧發(fā)生器；3-氧入口；4-濾光片；5-光電倍增管檢測(cè)器；6-信號(hào)放大器；7-催化轉(zhuǎn)化器；8-樣氣入口；9-轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)；10-反應(yīng)室出口 化學(xué)發(fā)光分析儀工作原理圖 第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 氫火焰離子分析儀FID特點(diǎn)特點(diǎn)是目前測(cè)量汽車(chē)排放中HC的最有效手段；靈敏度高，可測(cè)到極小濃度的HC ；線(xiàn)性范圍寬；對(duì)環(huán)境溫度和壓力也不敏感。不受樣氣中有無(wú)水蒸氣的影響，但可能受其中氧的干擾。不同的HC分子結(jié)構(gòu)對(duì)FID的影響不同。第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 氫火焰離子分析儀工作原理1-離子收集器；2-信號(hào)放大器；3-空氣分配器；4-氫和待測(cè)氣體入

10、口；5-助燃空氣入口；6-燃燒嘴氫火焰離子型分析儀工作原理圖 第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 順磁分析儀PMA工作原理工作原理氧是一種強(qiáng)順磁性氣體，氮氧化合物有較弱的順磁性，NO和NO2的順磁性分別為氧的44%和29%。因?yàn)槠?chē)排放中，氧的濃度要比NOX高得多，所以可用順磁分析儀測(cè)量排氣中的氧濃度順磁分析儀外形圖 第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 順磁分析儀PMA順磁分析儀工作原理 第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 氣相色譜儀 GC對(duì)混合氣的組成中各成分濃度進(jìn)行詳細(xì)的分析；它靈敏度高，需要樣氣數(shù)量很少；一次可完成多種成分的分析。 特點(diǎn)特點(diǎn)第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 10.2.5 氣相色譜儀 GC1-試樣注入口；2-色

11、譜圖記錄儀；3-氣體出口；4-檢測(cè)器；5-溫控槽；6-色譜柱；7-載氣入口氣相色譜儀工作原理圖 返回第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 排氣微粒 排氣微粒排氣微粒是指依據(jù)一定的取樣方法，在最高溫度為325K的稀釋排氣中，由過(guò)濾器收集到的固態(tài)或液態(tài)微粒。顯微鏡下的微粒組織形狀 第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 微粒質(zhì)量測(cè)量微粒測(cè)量過(guò)濾器通常采用濾紙。為了保證測(cè)量的精度，空白濾紙和有微粒濾紙的質(zhì)量測(cè)量必須在調(diào)溫調(diào)濕的潔凈小室內(nèi)進(jìn)行?？瞻诪V紙至少在取樣前2h放入小室內(nèi)的濾紙盒中，待穩(wěn)定后測(cè)量質(zhì)量，然后仍放在小室內(nèi)待用。如果從小室取出后1h內(nèi)沒(méi)有使用，則在使用前必須重新測(cè)量質(zhì)量。收集微粒后的濾紙放回小室內(nèi)至少2h，但不

12、得超過(guò)36h，然后測(cè)量總質(zhì)量。微粒質(zhì)量測(cè)量裝置 。第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 微粒質(zhì)量測(cè)量計(jì)算公式 Vep 流經(jīng)過(guò)濾器的流量，m3 Vmix流經(jīng)通道的流量，m3 Mp 排放微粒質(zhì)量，g/km Mf 過(guò)濾器收集的微粒質(zhì)量，g d 與運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)一致的距離，km第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 微粒成分測(cè)量微粒中有機(jī)可溶成分SOF的分離及分析方法 1.熱解質(zhì)量分析法（TG）2.真空揮發(fā)法（V V）3.索氏萃取法（SE）微粒成分分析不是排放法規(guī)所要求微粒成分分析不是排放法規(guī)所要求第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 微粒成分測(cè)量熱解質(zhì)量分析法熱解質(zhì)量分析法TG（Thermo Gravimetry）是在惰性氣體氣氛（如N2）中

13、，將微粒樣品按規(guī)定的加熱速率加熱到923K，保溫5分鐘。在這段時(shí)間內(nèi)，其中可揮發(fā)部分蒸發(fā)掉，用熱天平測(cè)得的微粒質(zhì)量減小量就代表其中可揮發(fā)部分VF（Volatile Fraction）。將氣氛換成空氣，在相同溫度下，樣品進(jìn)一步減少的質(zhì)量對(duì)應(yīng)被氧化的碳煙組分，殘留的則是微量灰分。第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 微粒成分測(cè)量真空揮發(fā)法 真空揮發(fā)法真空揮發(fā)法VV是將微粒樣品置于真空干燥箱內(nèi)，在真空度（Vacuum Volatilization） 95Kpa以上，溫度473K以上加熱3h左右，其質(zhì)量變化即為微粒中VF含量。第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 微粒成分測(cè)量索氏萃取法盛有溶劑的燒瓶置于恒溫浴缸中，加熱使溶劑

14、蒸發(fā)，上升到冷凝管中，冷凝物回到樣品室中浸泡樣品，進(jìn)行萃取。萃取液達(dá)到一定體積時(shí)，經(jīng)虹吸管流回?zé)俊Ｈ軇┰谳腿∑髦醒h(huán)流動(dòng)，不斷將微粒中的SOF帶到燒瓶中，直到萃取完全。返回第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 煙度測(cè)量方法煙度的測(cè)量方法主要有兩種濾紙法 先用濾紙收集一定的煙氣，再通過(guò)比較濾紙表面對(duì)光反射率的變化來(lái)測(cè)量煙度，所用的測(cè)量?jī)x器為濾紙式煙度計(jì)。消光度法 利用煙氣對(duì)光的吸收作用，即通過(guò)光從煙氣中的透過(guò)度來(lái)測(cè)量煙度，所用的測(cè)量?jī)x表為消光式煙度計(jì)。第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 濾紙式煙度計(jì)濾紙式煙度計(jì)主要由定容采樣泵和檢測(cè)儀兩部分組成。抽氣泵從排氣中抽取固定容積的氣樣，讓氣樣通過(guò)裝在夾具上的濾紙，使氣樣的

15、碳煙沉積在濾紙上。由于抽取的氣樣數(shù)量恒定，故濾紙被染黑的程度能反映氣樣中所含碳煙的濃度。濾紙式煙度計(jì)外形 第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 濾紙式煙度計(jì)結(jié)構(gòu)和工作原理濾紙煙度計(jì)的結(jié)構(gòu)及工作原理圖 第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 消光式煙度計(jì)工作原理：讓部分或全部排氣流過(guò)光源和接收器構(gòu)成的光通道，接收器所接受的光強(qiáng)度的減弱（消光量）就代表排氣的煙度。分流式消光煙度計(jì)（哈特里奇煙度計(jì)）全流式消光煙度計(jì)（PHS煙度計(jì)） 消光式消光式 煙度計(jì)煙度計(jì)第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 PHS煙度計(jì)PHS煙度計(jì)基本結(jié)構(gòu)示意圖 1-排氣管；2-排氣導(dǎo)入管；3-檢測(cè)通道；4-光源； 5-光電檢測(cè)單元；6-煙度顯示記錄儀 在排氣管口端不遠(yuǎn)在排氣管口端不遠(yuǎn)處的排氣煙束兩側(cè)分處的排氣煙束兩側(cè)分別布置有光源和光電別布置有光源和光電檢測(cè)單元，光電池接檢測(cè)單元，光電池接受到的光線(xiàn)與排氣煙受到的光線(xiàn)與排氣煙度成正比。度成正比。第10章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放與測(cè)試 第10章 汽車(chē)排放與測(cè)試 哈特里奇煙度計(jì)測(cè)量時(shí)，使光源和光電檢測(cè)單元分別位于測(cè)量管兩端，接通被測(cè)排放氣體對(duì)光源發(fā)射光的消光度，通過(guò)顯示記錄儀表，可觀察到排放煙度隨時(shí)間的變化情況?；蛉颗艢饬鬟^(guò)光源和接收器構(gòu)成的光通道，接收器所接收的光強(qiáng)度的減弱量（消光量）就代表排氣的煙度。 哈特里奇煙度計(jì)基本結(jié)構(gòu)示意圖 返回第10章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放與測(cè)試 第10章 汽