1、第第1 1章章 緒論緒論第第2 2章章 汽車排放污染物的生成汽車排放污染物的生成 機機理和影響因素理和影響因素第第3 3 章章 汽車發動機的排放特性汽車發動機的排放特性第第4 4章章 車用汽油機機內凈化車用汽油機機內凈化第第5 5章章 車用柴油機機內凈化車用柴油機機內凈化第第6 6章章 車用汽油機后處理凈化車用汽油機后處理凈化 汽車排放污染及控制汽車排放污染及控制目錄目錄 第第7 7章章 車用柴油機后處理凈化車用柴油機后處理凈化第第8 8章章 燃料與排放燃料與排放第第9 9章章 汽車排放污染物凈化方案及分析汽車排放污染物凈化方案及分析第第1010章章 汽車排放及測試汽車排放及測試第第1111章

2、章 排放標準排放標準第10章 汽車排放測試 10.4 碳煙測量與分析10.3 微粒測量與分析10.2 排氣成分分析儀10.1 汽車排放污染物取樣系統第10章 汽車排放測試概述：主要內容第10章 汽車排放測試 介紹了環境污染現狀，特別是與汽車尾氣相關的大氣污染情況。歸納了各種汽車排放污染物對人類和自然的危害總結了汽車排放控制技術的發展歷程。 取樣系統概述 取樣是汽車排放測試的第一環，在不同取樣是汽車排放測試的第一環，在不同條件下，需要不同的取樣技術。條件下，需要不同的取樣技術。取樣系統的取樣系統的功能功能在于在于使樣氣經過預處理，使樣氣經過預處理，以便按一定要求送入分析系統以便按一定要求送入分析

3、系統 不同的取樣方法，就有不同的取樣系統。不同的取樣方法，就有不同的取樣系統。按取樣方法分，目前常采用的取樣系統有：按取樣方法分，目前常采用的取樣系統有：直接取樣系統直接取樣系統、稀釋取樣系統稀釋取樣系統和和定容取樣定容取樣系統系統。第10章 汽車排放測試 直接取樣系統直接取樣法是將取樣探頭插入發動機的排氣管中，用取樣泵連續抽取一定量氣體不經稀釋直接送入分析系統進行分析。由于直接取樣法設備簡單，操作方便，被廣泛用于許多國家和地區的各種用途發動機的排放測量中。 第10章 汽車排放測試 第10章 汽車排放測試 直接取樣系統 未經稀釋的采樣氣直接從排氣管抽取，污染物濃度較高，具有較高的測量精度。 采

4、樣泵P把樣氣從HSL1（保溫453473K）送到氫火焰離子檢測器HFID分析HC，經HSL2（保溫368473K）輸送到化學發光分析儀HCLA分析，另外排氣經取樣管SL輸送到不分光紅外線吸收型分析儀NDIR分析CO和CO2。 為了排除水蒸氣對NDIR工作的干擾，用溫度保持273-277K的槽型冷卻器B來除去排氣樣氣中的水分。測量重型車柴油機的微粒排放測試時，用稀釋取樣系統取樣，既可用全流稀釋取樣系統FFDSS（Full F l o w D i l u t i o n Sampling System），也可用分流稀釋取樣系統PFDSS (Partial F l o w D i l u t i o

5、 n Sampling System)。 稀釋取樣系統稀釋取樣系統外形第10章 汽車排放測試 全流稀釋取樣系統 EP-排氣管PDP-容積式泵HE-熱交換器PDT-初級稀釋通道SDS-單級稀釋系統DDS-雙級稀釋系統PTT-顆粒物傳輸管SDT-次級稀釋通道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-稀釋用空氣過濾器CFV-臨界流量文杜里管GF-氣體計量儀或流量儀測定全流稀釋取樣系統流程圖 第10章 汽車排放測試 全流稀釋取樣系統 技術要點技術要點第10章 汽車排放測試 初級稀釋風道PDT中應有足夠的湍流強度和足夠的混合長度，保證取樣前柴油機排氣管EP排出的排氣

6、民經稀釋空氣濾清器DAF凈化的稀釋空氣混合均勻。 單級稀釋系統的直徑至少為460mm，雙級稀釋系統的直徑至少為200mm。發動機的排氣應順氣流引入初級稀釋通道，并充分混合。 分流稀釋取樣系統 EP-排氣管PR-取樣探頭ISP-等動態取樣探頭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-抽風機PB-壓力機DT-稀釋通道PSS-顆粒物取樣系統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-氣體計量儀或流量測定儀DAF-稀釋用空氣過濾器GF2-氣體計量儀或流量測定儀TT-顆粒物取樣傳輸管分流稀釋取樣系統流

7、程圖 第10章 汽車排放測試 分流稀釋取樣系統 工作原理第10章 汽車排放測試 返回 柴油機排氣管EP中的排氣通過顆粒物取樣探頭ISP或PR和顆粒物取樣傳輸管TT輸送到稀釋通道DT。通過DT的稀釋排氣流量用顆粒物取樣系統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。 現在，世界各國的排放法規大多規定對汽車的排氣先用干凈空氣進行稀釋，然后用定容取定容取樣樣CVS（Constant Volume Sampling）系統取樣。除取樣袋收集的氣體外，大部分排氣被排出取樣器，由測量器測量排出氣體的總流量。定容取樣系統定容取樣系統第10章 汽車排放測試 測量總流量

8、的常用方法容積泵容積泵PDP文杜里管文杜里管CFV帶容積泵的定容取樣系統D-稀釋空氣濾清器 M-混合室H-熱交換器TC-溫度控制系統PDP-容積泵T1-溫度傳感器G1、G2-壓力表 S1-收集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流程圖 第10章 汽車排放測試 帶容積泵的定容取樣系統第10章 汽車排放測試 特點 容積泵PDP每轉的抽氣體積是一定的，只要轉數不變，總流量就不變。PDP系統可使流量無級變化，但結構龐大，且流量受溫度影響大。 采用臨界流量文度里管的定容取樣系統AB-稀釋空氣取樣袋CF-積累流量計CS-旋風分離器DAF-稀釋空氣濾清器DEP-

9、稀釋排氣抽氣泵DT-稀釋風道F-過濾器FC-流量控制器；FL-流量計 HE-換熱HF-加熱過濾器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流程圖 第10章 汽車排放測試 CFV-臨界流量文杜里管；SF-測量微粒排放質第10章 汽車排放測試 其總流量由一臨界文杜里管CFV來確定，只要文杜里管一定，總流量就不變。該系統受溫度影響較小，結構相對簡單，但只可通過切換文杜里管來改變流量，且只能有級地改變。 采用臨界流量文度里管的定容取樣系統返回特點 汽車排氣中的CO和CO2用測量NOX用

10、測量HC用測量當需要從總碳氫化合物中分離出非甲烷碳氫化合物時，發動機排氣中的氧多用順磁分析儀測量測量甲烷。排氣成分分析儀概述排氣成分分析儀外形圖 第10章 汽車排放測試 不分光紅外線氣體分析儀NDIR（Non-Dispersive Infra-Red Analyzer）是。紅外線是波長為0.8600m的電磁波，多數氣體具有吸收特定波長的紅外線的能力。如CO能吸收4.55m的紅外線， CO2能吸收44.5m 的紅外線，不分光紅外線氣體分析儀根據其特定的吸收來鑒別氣體分子的種類。 不分光紅外氣體分析儀NDIR第10章 汽車排放測試 不分光紅外氣體分析儀NDIR工作原理工作原理 紅外線光源射出的紅外

11、線紅外線光源射出的紅外線經過旋轉的截光盤交替地投經過旋轉的截光盤交替地投向氣樣室和裝有不吸收紅外向氣樣室和裝有不吸收紅外線的氣體（如氮）的參比室線的氣體（如氮）的參比室，透過兩室的氣體進入，透過兩室的氣體進入有兩有兩個接收氣室的個接收氣室的檢測器。當樣檢測器。當樣氣室中的被測樣氣濃度變化氣室中的被測樣氣濃度變化時，兩個接受氣室接受的紅時，兩個接受氣室接受的紅外線輻射能的差別也發生變外線輻射能的差別也發生變化，導致分隔兩氣室的薄膜化，導致分隔兩氣室的薄膜兩側壓變化。由截光盤調制兩側壓變化。由截光盤調制的周期性變化引起電容器電的周期性變化引起電容器電容量周期變化，該信號經放容量周期變化，該信號經放

12、大成為分析儀的輸出信號。大成為分析儀的輸出信號。 不分光紅外線氣體分析儀工作原理圖 第10章 汽車排放測試 不分光紅外氣體分析儀NDIR工作特點工作特點第10章 汽車排放測試 不分光紅外線氣體分析儀采用直接取樣系統時，水蒸氣對CO和NO的測定有干擾，在取樣流程中應串聯有冷卻器或除濕器，以盡量除去水分。不分光紅外線氣體分析儀測量NO時，其測量精度低；測量HC時，只能檢測某一波長段的HC，而對非飽和烴和芳香烴則不敏感，測量的結果主要是反應了飽和烴的含量而不代表各種HC的含量，所以總的精確度較差。排放法規規定，CO和CO2用不分光紅外線氣體分析儀測量?；瘜W發光分析儀CLD工作原理1-反應室；2-臭氧

13、發生器；3-氧入口；4-濾光片；5-光電倍增管檢測器；6-信號放大器；7-催化轉化器；8-樣氣入口；9-轉換開關；10-反應室出口 樣氣由通道A或B進入反應室1。通道A直接通向反應室，這個通道只能測量樣氣中NO的濃度；樣氣通過通道B時，樣氣中的NO2將在催化轉換器7中轉化成NO，再進入反應室， 這樣儀器測量得到的是NO和NO2的總和NOX。利用測得的NOX與NO的差值，即可確定樣氣中NO2的濃度?；瘜W發光分析儀工作原理圖 第10章 汽車排放測試 化學發光分析儀CLD具有感應度高，體積分數可達10-7；應答性好，在10-2濃度范圍內輸出特性呈線性關系，適用于連續分析；為使測量過程中NO2盡可能完

14、全地轉化成為NO，催化轉化器中的溫度必須在920K以上。是測量NOX的標準方法。第10章 汽車排放測試 特點特點氫火焰離子分析儀工作原理工作原理工作原理 氫火焰燃燒時，氫火焰燃燒時，2300K左右左右的高溫氫火焰會使的高溫氫火焰會使HC離子化成自離子化成自由離子，離子數基本與由離子，離子數基本與HC的濃度的濃度成正比。成正比。 待測氣體與氫氣混合后，由待測氣體與氫氣混合后，由入口進入燃燒器，由燃燒嘴噴出入口進入燃燒器，由燃燒嘴噴出，在空氣的助燃下由通電的點火，在空氣的助燃下由通電的點火絲點燃。絲點燃。HC在缺氧的氫擴散火焰在缺氧的氫擴散火焰中分解出離子和電子。這些離子中分解出離子和電子。這些離

15、子和電子形成按一定方向運動的離和電子形成按一定方向運動的離子流，通過對離子流電流的測量子流，通過對離子流電流的測量就可測得碳原子的濃度，從而反就可測得碳原子的濃度，從而反映出相應映出相應HC的濃度的濃度。1-離子收集器；2-信號放大器；3-空氣分配器；4-氫和待測氣體入口；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 汽車排放測試 氫火焰離子分析儀FID特點特點第10章 汽車排放測試 是目前測量汽車排放中HC的最有效手段；靈敏度高，可測到極小濃度的HC ；線性范圍寬；對環境溫度和壓力也不敏感。不受樣氣中有無水蒸氣的影響，但可能受其中氧的干擾。不同的HC分子結構對FID的影

16、響不同。順磁分析儀PMA工作原理工作原理氧是一種強順磁性氣體，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%。因為汽車排放中，氧的濃度要比NOX高得多，所以可用順磁分析儀測量排氣中的氧濃度順磁分析儀外形圖 第10章 汽車排放測試 順磁分析儀PMA工作原理工作原理 樣氣樣氣3 3中的氧中的氧2 2，在永久磁鐵，在永久磁鐵6 6的磁場吸引下充入水平玻璃管的磁場吸引下充入水平玻璃管5 5中中。在磁場強度最大的地方，樣氣被。在磁場強度最大的地方，樣氣被電熱絲電熱絲4 4加熱。加熱后的氧順磁性加熱。加熱后的氧順磁性下降，磁鐵對它的吸引力小于冷態下降，磁鐵對它的吸引力小于冷態的氧。

17、冷的樣氣被吸到磁極中心，的氧。冷的樣氣被吸到磁極中心，擠走熱的樣氣。冷的樣氣被加熱后擠走熱的樣氣。冷的樣氣被加熱后又被擠走。這樣在玻璃管又被擠走。這樣在玻璃管5 5中就形中就形成了氣體流動，也稱磁風，其速度成了氣體流動，也稱磁風，其速度與樣氣的濃度成正比。如果加熱絲與樣氣的濃度成正比。如果加熱絲4 4同時起熱線風速儀的作用，就可同時起熱線風速儀的作用，就可以簡單地測定磁風速度，從而測得以簡單地測定磁風速度，從而測得樣氣中的氧濃度樣氣中的氧濃度 順磁分析儀工作原理 第10章 汽車排放測試 10.2.5 氣相色譜儀 GC工作原理工作原理 用樣氣注射器把一定體積用樣氣注射器把一定體積的樣氣從試樣注入

18、口注入儀器的樣氣從試樣注入口注入儀器，與從載氣入口進入儀器的氫，與從載氣入口進入儀器的氫、氦、氬等載氣混合后流入裝、氦、氬等載氣混合后流入裝有填充劑的色譜柱中。有填充劑的色譜柱中。 由于樣氣的不同組分對色由于樣氣的不同組分對色譜柱中的填充劑的親和力（吸譜柱中的填充劑的親和力（吸附或溶解性）不同，在載氣的附或溶解性）不同，在載氣的推動下被分離。親和力弱的組推動下被分離。親和力弱的組分，很難被滯留在填充劑中，分，很難被滯留在填充劑中，首先流出色譜柱；反之，親和首先流出色譜柱；反之，親和力強的組分流出較晚。力強的組分流出較晚。1-試樣注入口；2-色譜圖記錄儀；3-氣體出口；4-檢測器；5-溫控槽；6

19、-色譜柱；7-載氣入口氣相色譜儀工作原理圖 返回第10章 汽車排放測試 氣相色譜儀 GC對混合氣的組成中各成分濃度進行詳細 的分析它靈敏度高，需要樣氣數量很少；一次可完成多種成分的分析。 第10章 汽車排放測試 特點特點排氣微粒 排氣微粒排氣微粒是指依據一定的取樣方法，在最高溫度為325K的稀釋排氣中，由過濾器收集到的固態或液態微粒。顯微鏡下的微粒組織形狀 返回第10章 汽車排放測試 微粒質量測量微粒測量過濾器通常采用濾紙。微粒測量過濾器通常采用濾紙。為了保證測量的精度，空白濾紙和有為了保證測量的精度，空白濾紙和有微粒濾紙的質量測量必須在調溫調濕微粒濾紙的質量測量必須在調溫調濕的潔凈小室內進行

20、。的潔凈小室內進行?？瞻诪V紙至少在取樣前空白濾紙至少在取樣前2h放入小室放入小室內的濾紙盒中，待穩定后測量質量，內的濾紙盒中，待穩定后測量質量，然后仍放在小室內待用。然后仍放在小室內待用。如果從小室取出后如果從小室取出后1h內沒有使用，內沒有使用，則在使用前必須重新測量質量。則在使用前必須重新測量質量。收集微粒后的濾紙放回小室內至少收集微粒后的濾紙放回小室內至少2h，但不得超過，但不得超過36h，然后測量總質，然后測量總質量。量。微粒質量測量裝置 。第10章 汽車排放測試 微粒質量測量計算公式第10章 汽車排放測試 epmixpffpepmixVVMmmMdVdV或 Vep流經過濾器的流量，m

21、3 Vmix流經通道的流量，m3 Mp排放微粒質量，g/km Mf過濾器收集的微粒質量，g d 與運轉循環一致的距離，km微粒成分測量微粒中有機可溶成分SOF的分離及分析方法 第10章 汽車排放測試 1.熱解質量分析法（TG）2.真空揮發法（V V）3.索氏萃取法（SE）微粒成分分析不是排放法規所要求微粒成分分析不是排放法規所要求微粒成分測量熱解質量分析法熱解質量分析法TG（Thermo Gravimetry）是在惰性氣體氣氛（如N2）中，將微粒樣品按規定的加熱速率加熱到923K，保溫5分鐘。在這段時間內，其中可揮發部分蒸發掉，用熱天平測得的微粒質量減小量就代表其中可揮發部分VF（Volati

22、le Fraction），用此法測得的主要是高沸點HC和硫酸鹽，基本與SOF相吻合。然后將氣氛換成空氣，在相同溫度下，樣品進一步減少的質量對應被氧化的碳煙組分，殘留的則是微量灰分。第10章 汽車排放測試 微粒成分測量真空揮發法 真空揮發法真空揮發法VV（Vacuum Volatilization）是將微粒樣品置于真空干燥箱內，在真空度95Kpa以上，溫度473K以上加熱3h左右，其質量變化即為微粒中VF含量。第10章 汽車排放測試 微粒成分測量索氏萃取法盛有溶劑的燒瓶置于恒溫浴缸中，加熱使溶劑蒸發，上升到冷凝管中，冷凝物回到樣品室中浸泡樣品，進行萃取。萃取液達到一定體積時，經虹吸管流回燒瓶。溶劑在萃取器中循環流動，不斷將微粒中的SOF帶到燒瓶中，直到萃取完全。返回第10章 汽車排放測試 煙度測量方法返回第10章 汽車排放測試 煙度的測量方法主要有兩種濾紙法 先用濾紙收集一定的煙氣，再通過比較濾紙表面對光反射率的變化來測量煙度，所用的測量儀器為濾紙式煙度計消光度法 利用煙氣對光的吸收作用，即通過光從煙氣中的透過度來測量煙度，所用的測量儀表為消光式煙度計。濾紙