汽车排放污染物的检测

模块四汽车公害检测课题一汽车排放污染物检测汽车排放污染物与环境光化学烟雾洛杉矶化学烟雾事件(1943)伦敦烟雾（1952）酸雨我国70%地区出现过温室效应全球问题1943年美国洛杉矶市的250万辆汽车每天燃烧掉1100吨汽油，汽油燃烧后产生的碳氢化合物等在太阳紫外光线照射下引起化学反应，形成浅蓝色烟雾，使该市大多市民患了眼红、头疼病。后来人们称这种污染为光化学烟雾。1955年和1970年洛杉矶又两度发生光化学元素烟雾事件，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年伦敦烟雾事件是1952年12月5日－9日发生在伦敦的一次严重大气污染事件。这次事件造成多达12000人因为空气污染而丧生，并推动了英国环境保护立法的进程。被酸雨腐蚀的树林发动机的三种污染源发动机废气（55%）曲轴箱窜气（20%-25%）燃油汽蒸发（20%）一、汽车排放污染物及其危害1.一氧化碳（CO）气体成因：是燃料不完全燃烧的产物。（即混合气太浓或燃烧质量不佳）。—碳氢燃料的高温氧化生成危害：浓度0.001%引起慢性中毒浓度0.012%，1小时后死亡（与血液中的血红蛋白结合）2.碳氢化合物（HC）成因：发动机未燃尽的燃料分解或供油系中燃料蒸发所产生。-壁面激冷效应-缝隙效应-缸壁润滑油膜的吸收和蒸发危害：形成光化学烟雾3、氮氧化合物（NOX)成因：在高温（1800℃）和高浓度氧气的条件下氮和氧才能发生反应，生成NOX(主要是NO和NO2)。危害：产生与CO相似的严重后果。引起肺水肿,同时刺激眼、鼻粘膜。4、硫化物（SO2)成因：燃料中的硫和空气中的氧气反应生成。危害：形成酸雨5、碳烟（微粒）成因：不完全燃烧的产物危害：影响呼吸系统，引起恶心头晕。6、二氧化碳成因：燃烧产生危害：温室效应，在欧洲温室气体排放总量中，交通污染约占21%，是欧洲空气质量恶化和导致癌症、呼吸与心血管系统疾病死亡率上升的主要元凶。尾气成分与空燃比的关系汽车排放污染物的表示方法浓度排放量CO、CO2和O2%HC和NOxppm1ppm=1mg/kg=1mg/L=1×10-6质量排放量g/h或g/测试比排放量g/Km二、内燃机排放法规１.分为轻型车和重型车排放法规２.国外排放法规美国法规欧洲法规日本法规美国法规最早的加利福尼亚标准测试循环，１９６６年诞生。70年代，美国EPA制定了新的排放测试循环，ＦＴＰ－７２，ＦＴＰ－７５，轻型车的排放测试循环ＳＦＴＰ循环（２001年后），由ＦＴＰ，ＳＣ0３,ＵＳ06三个循环组成重型车，稳态１３工况，１９８４年，采用瞬态测试循环加州排放法规，世界上最严厉的排放法规欧洲法规最早的，七十年代，轻型车的ＥＳＣ－１５，十五工况循环。重型车，采用ＥＣＥ－Ｒ４９稳态１３工况，２000年，欧３排放采用新的１３工况，ＥＳＣ稳态１３工况测试循环。确定Ａ，Ｂ，Ｃ三个转速瞬态。同时要进行ＥＬＲ快速烟度测试，要在瞬态测功机上进行。欧洲瞬态测试，ＥＴＣ循环•欧盟指令70/220/EEC详细描述了针对轻型机动车（乘用车和轻型车）的排放法规•随着机动车排放控制技术的不断发展，对环境保护的要求日益提高，该指令历经多次修改，即所谓的欧1,欧2,欧3和欧4、欧5等机动车排放法规，对有害排放物的限制不断提出了更高的要求•欧洲机动车排放法规对柴油车和汽油车的CO,HC,NOx以及颗粒排放分别制定了相应的排放限值•欧洲排放法规的实施，一般自实施之日起，要求新认证车型即必须满足新的排放限值要求。而对于目前正在生产的车型，则要求一年以后必须满足新的排放限值•中国目前有关轻型机动车辆排放控制的国家标准基本上是参照相应的欧盟指令来制定的,也就是我们经常提到的国1,国2,国3,国4欧洲机动车排放法规综述指令代号简称适用车型91/441/EEC欧1乘员数不多于6人且总重不大于2.5吨的乘用车93/59/EEC欧1乘员数为7－9人和/或总重大于2.5吨但不大于3.5吨的乘用车94/12/EC欧2乘员数不多于6人且总重不大于2.5吨的乘用车96/69/EC欧2乘员数为7－9人和/或总重大于2.5吨但不大于3.5吨的乘用车98/69/EC欧3+欧4总重不大于3.5吨的乘用车和载货车深圳国1国2国3国420122011201020092008200720062005200420032002200120001999计划待审批中上海广州国1国2国3国4国1国2国3国420122011201020092008200720062005200420032002200120001999计划计划+OBD09/2006国3待审批中中国机动车排放法规的实施–其他城市适用车型：M1类乘员不多于6人且总重不大于2.5吨的乘用车；M1,M2及N1类，总车重不超过3.5吨的轻型车欧3(国3)排放法规对燃油品质的要求–汽油参数欧2欧3主要影响蒸汽压(夏季)[kPa]70max.60max.蒸发排放硫含量[mg/kg]500max.150max.排放控制系统失效苯含量[%v/v]5.0max.1.0max.空气质量，公众健康芳烃含量[%v/v]n/a42燃烧室沉积物，苯排放烯烃含量[%v/v]n/a18沉积物的生成MMT[mg/kg]无无排放控制系统失效参数欧2欧3主要影响密度[kg/m³]860max.845max.PM/NOx排放硫含量[mg/kg]500max.350max.PM排放,除NOx催化剂失效多环芳烃含量[%m/m]n/a11PM排放,NOx生成十六烷值49(min.)51(min.)发动机工作性能,HC排放润滑性[µm]460(max.)460(max.)发动机运转欧3(国3)排放法规对燃油品质的要求–柴油我国的排放法规我国从８0年代开始着手制定排放法规，２0世纪末，参照欧盟排放法规，制定自己的排放法规制定的主要排放法规：车用汽油机怠速污染物排放法规车用柴油机排气烟度和可见排气污染物排放法规，包括全负荷烟度排放法规，自由加速度烟度排放法规，排气可见污染物排放法规轻型车用内燃机污染物排放法规重型车用内燃机污染物排放法规我国的排放法规重型车用内燃机污染物排放法规ＧＢ１７６９１－１９９９《压燃式发动机和装用压燃式发动机的车辆排气污染物限值及测试方法》ＧＢ１７６９１－2001《车用压燃式发动机排气污染物限值及测量方法》我国的排放法规最新颁布了ＧＢ１７６９１－200５《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段）ＧＢ３８４７－２005《车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及测量方法》ＧＢ1835.2－２001轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ阶段）二、汽车排放污染物的检测技术（一）排气成分分析方法：1、不分光红外分析法（NDIR)NDIR根据不同气体对红外线的选择性吸收原理来实现。如CO能够吸收4.7μm波长的红外光线。主要测量CO和CO2对NO和HC测量精度较低2、氢火焰离子法(FID)利用某些气体在高温火焰中的电离现象，通过检测电极间的离子电流来测定气体浓度。HC的标准测量方法。灵敏度高，可用于稳态工况或瞬态工况。3、化学发光法（CLD)CLD是测量NOX浓度的标准方法。被测气体中的NO与O3反应产生化学发光现象，这种化学发光的强度与NO浓度成正比。NO2转换为NO后（转化器），再进入化学发光室，转化效率应大于90%。4、综合分析法（尾气分析仪）尾气分析仪的构造该分析仪是从汽车排气管内收集取出汽车的尾气，并对气体中所含有的CO、HC、CO2、NOX、O2的浓度进行连续测定。它主要由尾气采集部分，尾气分析部分，尾气指示部分和校正装置等构成。废气取样装置如图所示，由探测头、过滤器、导管、水分离器和泵等构成。用探头、导管、泵从排气管采集尾气。排气中的粉尘和碳粒用过滤器滤除，水分用水分离器分离出去。最后，将气体成分输送到分析部分。废气分析装置不分光红外分析法CO、CO2氢火焰离子法CH化学发光法NOX氧传感器O2校正装置是为了维持测定器的指示精度、保持准确的测定值而设置的。校正装置有用标准气体进行校准的校准装置和机械的简易校正装置两种。（1）标准气体校正装置标准气体校正装置是用标准气从专用注入口直接注入分析部分，通过标准气体浓度和仪表指示值的比较，进行校正。（2）简易校正装置简易校正装置是用遮光板来改变通过分析部分测定室侧的红外线数量,来进行指示针的简易校正。校正装置显示装置尾气的浓度指示部分根据分析部分传来的电信号，在CO指示表上CO浓度以容积百分数(%)为单位，在HC指示表上HC浓度以正己烷当量容积百万分数(×10-6或ppm)为单位直接指示出来。（二）烟度的测量1、滤纸式烟度计使排气通过白色滤纸，碳烟沉积。灯光照射滤纸表面，用反射率表示。范围0~10，0表示洁净滤纸，10表示完全染黑。简单便宜，适于人工检测。不适于测量白烟和蓝烟。2、不透光法利用碳烟对光的吸收作用，测定透过碳烟后光的衰减程度来测定排气烟度。表示方法用0%~100%，0%表示被测废气不吸光，，100%表示光线完全被废气吸收。可以连续测量（稳态和非稳态）低烟度时有较高的分辨率。不透光烟度计为控制在用汽车排气污染物的排放，改善环境空气质量，国家质量技术监督局于2000年12月28日发布了GB18285-2000《在用汽车排气污染物限值及测试方法》。该标准规定对“装配点燃式发动机的车辆”进行怠速试验、双怠速试验和加速模拟工况（ASM）试验。其中按GBl4761通过B类认证，设计乘员数不超过6人，且最大总质量不超过2500kg的M1类车辆和按GBl4761通过B类认证，设计乘员数超过6人，或最大总质量超过2500kg但不超过3500kg的M类车辆和N1类车辆，进行双怠速试验或加速模拟工况（ASM）试验，其他的M、N类装配点燃式发动机的车辆进行怠速试验。三、汽油排放污染物的检测方法三、汽油机排放污染物的检测方法（一）双怠速检测法检测条件：1、发动机处于怠速运转状态，离合器处于结合位置，油门处于松开位置，变速杆位于空挡位置，阻风门（化油器式发动机）全开。2、进气系统装有空气滤清器，排气系统装有排气消音器，并不得有泄漏，汽油符合GB484的规定。3、使发动机冷却液和润滑油温度达到汽车使用说明书所规定的热机状态。测量步骤;1、必要时要在发动机上安装转速计、点火正时仪、冷却液和润滑油测温计等测试仪器。2、发动机由怠速工况加速至0.7倍的额定转速，维持60秒（以清除燃烧室中的各种残留气体）后降至怠速状态。3、在稳定怠速状态下，将尾气分析仪的取样管插入排气管中，插入深度等于400mm,并固定于排气管上。4、加速至高怠速状态下维持15s后开始读数，读取30s内CO和HC的最高值和最低值，取其平均值为高怠速排放测量结果。5、发动机从高怠速降至怠速状态维持15s后开始读数，读取30s内CO和HC的最高值和最低值，取其平均值为怠速排放测量结果。6、若为多排放管时，取各排放管测量结果的算术平均值。（二）、工况法加速模拟工况试验（ASM)特点：底盘测功机加载，可全面反映车辆尾气排放状况。检测标准及检测结果分析国家标准GB18285-2000《在用汽车排气污染物限值及测试方法》中规定，对于装配点燃式四冲程发动机、最大总质量大于400kg、最大设计车速等于或大于50km/h的在用汽车，排放污染物限值见下表。何为“欧I”、“欧II”标准“欧I”、“欧II”是欧洲I号标准和欧洲II号标准的简称。欧洲标准属于一个专业的技术范畴，它是欧洲经济共同体委员会制订的统一指令，涵盖了不同类型汽车排放的有关规定。现以设计乘员数不超过6人(含驾驶员)、总质量不超过2．5吨的汽车为例，在1999年1月1日到2003—12月31日期间，必须达到的排放极限值为：一氧化碳不超过3．16克／公里，碳氢化合物不超过1．13克／公里；另外，柴油车排放的颗粒物不超过0．18克／公里，耐久性为5万公里。这就是欧洲I号标准中的有关规定。尾气分析是在发动机不同工作状况下，