1、汽車排放污染及控制主講人：衣豐艷.第1章 緒論第2章 汽車排放污染物的生成 機(jī)理和影響要素第3 章 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的排放特性第4章 車用汽油機(jī)機(jī)內(nèi)凈化第5章 車用柴油機(jī)機(jī)內(nèi)凈化第6章 車用汽油機(jī)后處置凈化 目錄. 第7章 車用柴油機(jī)后處置凈化第8章 燃料與排放第9章 汽車排放污染物凈化方案及分析第10章 汽車排放及測試第11章 排放規(guī)范目錄.第10章 汽車排放測試 10.4 碳煙丈量與分析10.3 微粒丈量與分析10.2 排氣成分分析儀10.1 汽車排放污染物取樣系統(tǒng)第10章 汽車排放測試.概述：主要內(nèi)容第10章 汽車排放測試 引見了環(huán)境污染現(xiàn)狀，特別是與汽車尾氣相關(guān)的大氣污染情況。歸納了各種汽車

2、排放污染物對人類和自然的危害總結(jié)了汽車排放控制技術(shù)的開展歷程。 .取樣系統(tǒng)概述 取樣是汽車排放測試的第一環(huán)，在不同條件下，需求不同的取樣技術(shù)。取樣系統(tǒng)的功能在于使樣氣經(jīng)過預(yù)處置，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 汽車排放測試 .直接取樣系統(tǒng)直接取樣法是將取樣探頭插入發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣管中，用取樣泵延續(xù)抽取一定量氣體不經(jīng)稀釋直接送入分析系統(tǒng)進(jìn)展分析。由于直接取樣法設(shè)備簡單，操作方便，被廣泛用于許多國家和地域的各種用途發(fā)動(dòng)機(jī)的排放丈量中。 第10章 汽車排放測試 .第10章 汽車排放測

3、試 直接取樣系統(tǒng) 未經(jīng)稀釋的采樣氣直接從排氣管抽取，污染物濃度較高，具有較高的丈量精度。 采樣泵P把樣氣從HSL1保溫453473K送到氫火焰離子檢測器HFID分析HC，經(jīng)HSL2保溫368473K保送到化學(xué)發(fā)光分析儀HCLA分析，另外排氣經(jīng)取樣管SL保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任務(wù)的干擾，用溫度堅(jiān)持273-277K的槽型冷卻器B來除去排氣樣氣中的水分。.丈量重型車柴油機(jī)的微粒排放測試時(shí)，用稀釋取樣系統(tǒng)取樣，既可用全流稀釋取樣系統(tǒng)FFDSSFull Flow Dilution Sampling System，也可用分流稀釋取樣系統(tǒng)PFDSS

4、 (Partial Flow Dilution Sampling System)。 稀釋取樣系統(tǒng)稀釋取樣系統(tǒng)外形第10章 汽車排放測試 .全流稀釋取樣系統(tǒng) EP-排氣管PDP-容積式泵HE-熱交換器PDT-初級稀釋通道SDS-單級稀釋系統(tǒng)DDS-雙級稀釋系統(tǒng)PTT-顆粒物傳輸管SDT-次級稀釋通道FH-濾紙堅(jiān)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(jì)量儀或流量儀測定全流稀釋取樣系統(tǒng)流程圖 第10章 汽車排放測試 .全流稀釋取樣系統(tǒng) 技術(shù)要點(diǎn)第10章 汽車排放測試 初級稀釋風(fēng)道PDT中應(yīng)有足夠的湍流強(qiáng)度和足夠的混合長度

5、，保證取樣前柴油機(jī)排氣管EP排出的排氣民經(jīng)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(tǒng)的直徑至少為460mm，雙級稀釋系統(tǒng)的直徑至少為200mm。發(fā)動(dòng)機(jī)的排氣應(yīng)順氣流引入初級稀釋通道，并充分混合。 .分流稀釋取樣系統(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-壓力控制安裝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-濾紙堅(jiān)持架SP-顆粒物取樣泵FC2-流量控制GF1-氣體計(jì)量儀或流量測定儀DAF-稀釋用空氣過濾器GF2-氣體計(jì)量儀或流量測定儀

6、TT-顆粒物取樣傳輸管分流稀釋取樣系統(tǒng)流程圖 第10章 汽車排放測試 .分流稀釋取樣系統(tǒng) 任務(wù)原理第10章 汽車排放測試 前往 柴油機(jī)排氣管EP中的排氣經(jīng)過顆粒物取樣探頭ISP或PR和顆粒物取樣傳輸管TT保送到稀釋通道DT。經(jīng)過DT的稀釋排氣流量用顆粒物取樣系統(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。 .如今，世界各國的排放法規(guī)大多規(guī)定對汽車的排氣先用干凈空氣進(jìn)展稀釋，然后用定容取樣CVSConstant Volume Sampling系統(tǒng)取樣。除取樣袋搜集的氣體外，大部分排氣被排出取樣器，由丈量器丈量排出氣體的總流量。定容取樣系統(tǒng)定容取樣系統(tǒng)第

7、10章 汽車排放測試 丈量總流量的常用方法容積泵PDP文杜里管CFV.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-搜集稀釋空氣定量樣氣的取樣口S2-搜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 汽車排放測試 .帶容積泵的定容取樣系統(tǒng)第10章 汽車排放測試 特點(diǎn) 容積泵PDP每轉(zhuǎn)的抽氣體積是一定的，只需轉(zhuǎn)數(shù)不變，總流量就不變。PDP系統(tǒng)可使流量無級變化，但構(gòu)造龐大，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(tǒng)AB-稀釋空氣取樣袋CF-積累流量計(jì)CS-旋風(fēng)分別器DAF

8、-稀釋空氣濾清器DEP-稀釋排氣抽氣泵DT-稀釋風(fēng)道F-過濾器FC-流量控制器；FL-流量計(jì) HE-換熱HF-加熱過濾器PG-壓力表QF-快接納接頭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(tǒng)流程圖 第10章 汽車排放測試 CFV-臨界流量文杜里管；SF-丈量微粒排放質(zhì).第10章 汽車排放測試 采用臨界流量文度里管的定容取樣系統(tǒng)前往特點(diǎn) .汽車排氣中的CO和CO2用不分光紅外線氣體分析儀丈量NOX用化學(xué)發(fā)光分析儀丈量HC用氫火焰離子型分析儀丈量當(dāng)需求從總碳?xì)浠衔镏蟹謩e出非甲烷碳?xì)浠衔飼r(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中的氧

9、多用順磁分析儀丈量氣相色譜儀丈量甲烷。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NDIRNon-Dispersive Infra-Red Analyzer是根據(jù)不同氣體對紅外線的選擇性吸收原理提出的。紅外線是波長為0.8600m的電磁波，多數(shù)氣體具有吸收特定波長的紅外線的才干。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(jù)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任務(wù)原理 紅外線光源射出的紅外線經(jīng)過旋轉(zhuǎn)的截光盤交替地投向氣樣

10、室和裝有不吸收紅外線的氣體如氮的參比室，透過兩室的氣體進(jìn)入有兩個(gè)接納氣室的檢測器。當(dāng)樣氣室中的被測樣氣濃度變化時(shí)，兩個(gè)接受氣室接受的紅外線輻射能的差別也發(fā)生變化，導(dǎo)致分隔兩氣室的薄膜兩側(cè)壓變化。由截光盤調(diào)制的周期性變化引起電容器電容量周期變化，該信號經(jīng)放大成為分析儀的輸出信號。 不分光紅外線氣體分析儀任務(wù)原理圖 第10章 汽車排放測試 .不分光紅外氣體分析儀NDIR任務(wù)特點(diǎn)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(tǒng)時(shí)，水蒸氣對CO和NO的測定有干擾，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。不分光紅外線氣體分析儀丈量NO時(shí)，其丈量精度低；丈量HC時(shí)，只能檢測某一波

11、長段的HC，而對非飽和烴和芳香烴那么不敏感，丈量的結(jié)果主要是反響了飽和烴的含量而不代表各種HC的含量，所以總的準(zhǔn)確度較差。排放法規(guī)規(guī)定，CO和CO2用不分光紅外線氣體分析儀丈量。.化學(xué)發(fā)光分析儀CLD任務(wù)原理1-反響室；2-臭氧發(fā)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(zhuǎn)化器；8-樣氣入口；9-轉(zhuǎn)換開關(guān)；10-反響室出口 樣氣由通道A或B進(jìn)入反響室1。通道A直接通向反響室，這個(gè)通道只能丈量樣氣中NO的濃度；樣氣經(jīng)過通道B時(shí)，樣氣中的NO2將在催化轉(zhuǎn)換器7中轉(zhuǎn)化成NO，再進(jìn)入反響室， 這樣儀器丈量得到的是NO和NO2的總和NOX。利用測得的NOX與NO的差值，

12、即可確定樣氣中NO2的濃度。化學(xué)發(fā)光分析儀任務(wù)原理圖 第10章 汽車排放測試 .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)對性好，在10-2濃度范圍內(nèi)輸出特性呈線性關(guān)系，適用于延續(xù)分析；為使丈量過程中NO2盡能夠完全地轉(zhuǎn)化成為NO，催化轉(zhuǎn)化器中的溫度必需在920K以上。是丈量NOX的規(guī)范方法。第10章 汽車排放測試 特點(diǎn).氫火焰離子分析儀任務(wù)原理任務(wù)原理 氫火焰熄滅時(shí)，2300K左右的高溫氫火焰會(huì)使HC離子化成自在離子，離子數(shù)根本與HC的濃度成正比。 待測氣體與氫氣混合后，由入口進(jìn)入熄滅器，由熄滅嘴噴出，在空氣的助燃下由通電的點(diǎn)火絲點(diǎn)燃。HC在缺氧的氫分散火焰中分解出離子和電子

13、。這些離子和電子構(gòu)成按一定方向運(yùn)動(dòng)的離子流，經(jīng)過對離子流電流的丈量就可測得碳原子的濃度，從而反映出相應(yīng)HC的濃度。1-離子搜集器；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-熄滅嘴氫火焰離子型分析儀任務(wù)原理圖 第10章 汽車排放測試 .氫火焰離子分析儀FID特點(diǎn)第10章 汽車排放測試 是目前丈量汽車排放中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(huán)境溫度和壓力也不敏感。不受樣氣中有無水蒸氣的影響，但能夠受其中氧的干擾。不同的HC分子構(gòu)造對FID的影響不同。.順磁分析儀PMA任務(wù)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NO

14、2的順磁性分別為氧的44%和29%。由于汽車排放中，氧的濃度要比NOX高得多，所以可用順磁分析儀丈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任務(wù)原理 樣氣3中的氧2，在永久磁鐵6的磁場吸引下充入程度玻璃管5中。在磁場強(qiáng)度最大的地方，樣氣被電熱絲4加熱。加熱后的氧順磁性下降，磁鐵對它的吸引力小于冷態(tài)的氧。冷的樣氣被吸到磁極中心，擠走熱的樣氣。冷的樣氣被加熱后又被擠走。這樣在玻璃管5中就構(gòu)成了氣體流動(dòng)，也稱磁風(fēng)，其速度與樣氣的濃度成正比。假設(shè)加熱絲4同時(shí)起熱線風(fēng)速儀的作用，就可以簡單地測定磁風(fēng)速度，從而測得樣氣中的氧濃度 順磁分析儀任務(wù)原理 第10章 汽車排放測試

15、 .10.2.5 氣相色譜儀 GC任務(wù)原理 用樣氣注射器把一定體積的樣氣從試樣注入口注入儀器，與從載氣入口進(jìn)入儀器的氫、氦、氬等載氣混合后流入裝有填充劑的色譜柱中。 由于樣氣的不同組分對色譜柱中的填充劑的親和力吸附或溶解性不同，在載氣的推進(jìn)下被分別。親和力弱的組分，很難被滯留在填充劑中，首先流出色譜柱；反之，親和力強(qiáng)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-色譜柱；7-載氣入口氣相色譜儀任務(wù)原理圖 前往第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(jìn)展詳細(xì) 的分析它靈敏度高，需求樣氣數(shù)量很少；一次可完成多種成分的分析。 第

16、10章 汽車排放測試 特點(diǎn).排氣微粒 排氣微粒是指根據(jù)一定的取樣方法，在最高溫度為325K的稀釋排氣中，由過濾器搜集到的固態(tài)或液態(tài)微粒。顯微鏡下的微粒組織外形 前往第10章 汽車排放測試 .微粒質(zhì)量丈量微粒丈量過濾器通常采用濾紙。為了保證丈量的精度，空白濾紙和有微粒濾紙的質(zhì)量丈量必需在調(diào)溫調(diào)濕的干凈小室內(nèi)進(jìn)展。空白濾紙至少在取樣前2h放入小室內(nèi)的濾紙盒中，待穩(wěn)定后丈量質(zhì)量，然后仍放在小室內(nèi)待用。假設(shè)從小室取出后1h內(nèi)沒有運(yùn)用，那么在運(yùn)用前必需重新丈量質(zhì)量。搜集微粒后的濾紙放回小室內(nèi)至少2h，但不得超越36h，然后丈量總質(zhì)量。微粒質(zhì)量丈量安裝 微粒濾紙與空白濾紙的質(zhì)量差就是微粒質(zhì)量。第10章 汽

17、車排放測試 .微粒質(zhì)量丈量計(jì)算公式第10章 汽車排放測試 Vep流經(jīng)過濾器的流量，m3 Vmix流經(jīng)通道的流量，m3 Mp排放微粒質(zhì)量，g/km Mf過濾器搜集的微粒質(zhì)量，g d 與運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)一致的間隔，km.微粒成分丈量微粒中有機(jī)可溶成分SOF的分別及分析方法 第10章 汽車排放測試 1.熱解質(zhì)量分析法TG2.真空揮發(fā)法V V3.索氏萃取法SE微粒成分分析不是排放法規(guī)所要求.微粒成分丈量熱解質(zhì)量分析法熱解質(zhì)量分析法TGThermo Gravimetry是在惰性氣體氣氛如N2中，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，用熱天平測得的微粒質(zhì)量減小量

18、就代表其中可揮發(fā)部分VFVolatile Fraction，用此法測得的主要是高沸點(diǎn)HC和硫酸鹽，根本與SOF相吻合。然后將氣氛換成空氣，在一樣溫度下，樣品進(jìn)一步減少的質(zhì)量對應(yīng)被氧化的碳煙組分，殘留的那么是微量灰分。第10章 汽車排放測試 .微粒成分丈量真空揮發(fā)法 真空揮發(fā)法VVVacuum Volatilization是將微粒樣品置于真空枯燥箱內(nèi)，在真空度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 汽車排放測試 .微粒成分丈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(fā)，上升到冷凝管中，冷凝物回到樣品室中浸泡樣品，進(jìn)展萃取。萃取液到達(dá)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。前往第10章 汽車排放測試 .煙度丈量方法前往第10章 汽車排放測試 煙度的丈量方法主要有兩種濾紙法 先用濾紙搜集一定的煙氣，再經(jīng)過比較濾紙外表對光反射率的變化來丈量煙度，所用的丈量儀器為濾紙式煙度計(jì)消光度法 利用煙氣對光的吸收作用，