汽車檢測與診斷技術

InspectionandDiagnosisofAutomobile王海林Dr./AP.WangHailin華南農業大學車輛工程系VehicleEngineeringFaculty，SCAU汽車檢測與診斷技術AUTOSCAUDr./AP.WangHailin第二節排氣污染物的測定目前，大氣污染已不僅僅是在幾個工業化國家中，他已逐漸開展成為世界性的問題，尤其是在一些大中城市。隨著汽車保有量的添加，汽車排氣污染物呵斥的環境污染情況將日趨嚴重。所以對汽車排氣污染物的監控預防治，已處于刻不容緩的地步。要搞好汽車排氣污染物的監控與防治，首先必需做好防治任務。用廢氣分析儀和煙度計測定排氣污染物的濃度，目的是控制排氣污染物的分散，使其限定在被允許的范圍內，已到達維護生態環境和自然界生態平衡的目的。一、廢氣污染物的主要成分汽車排放的主要污染物是：一氧化碳〔CO〕、碳氫化合物〔HC〕、氮氧化合物〔NOx〕硫化物和微粒物〔又碳煙、鉛氧化物等重金屬氧化物和煙灰等組成〕。

就CO來說，假設把汽油發動機CO排放量當作1的話，那么液化氣發動機的CO排放量為1/2，而柴油發動機的CO排放量為1/100。可以看出，柴油發動機與其有發動機相比，其CO排出量要小得多。而且，柴油發動機的HC排出量也較少，但NOx排出量那么和汽油機差不多，且會排出令人厭惡的黑煙。汽車有害氣體主要從下述途徑排入大氣：以HC為主要成分〔約占HC總排量的25%〕，并含有CO等其他成分的竄氣，從曲軸箱排出；在不同運轉工況，從發動機廢氣排出不同成分的CO、HC〔約占HC總排量的55%〕及NOx等有害氣體；汽油從油箱、化油器浮子室及油泵接頭處蒸發，分發出HC〔約占HC總排量的20%〕。二、廢氣污染物的危害一氧化碳〔CO〕在內然發動機中，CO是空氣缺乏或其他緣由呵斥不完全熄滅時，所產生的一種無色、無味的氣體。CO吸入人體后，非常容易和血液中的血紅蛋白結合，它的親和力是氧的300倍。因此，肺里的血紅蛋白不與氧結合而與CO結合，致使人體缺氧，引起頭痛、頭暈、嘔吐等中毒病癥，嚴重是呵斥死亡。碳氫化合物〔HC〕HC是指發動機廢氣中的未燃部分，還包括供油系中燃料的蒸發和滴漏。單獨的HC只需在濃度相當高的情況下才會對人體產生影響，普通情況下作用不大，但它卻是產生光化學煙霧的重要成分。氮氧化合物〔NOx〕NOx是發動機大負荷任務時大量產生的一種褐色的有臭味的廢氣。NOx進入肺泡后能構成亞硝酸和硝酸，對肺組織產生猛烈的刺激作用。亞硝酸鹽那么能與人體內的血紅蛋白結合，構成變性血紅蛋白，可在一定程度上導致組織缺氧。NOx與HC受陽光中紫外線照射后發生化學反響，構成光化學煙霧。鉛化合物當人們吸入含有鉛微粒的空氣時，鉛逐漸在人體內積累。當積累量到達一定程度時，鉛將妨礙血液中紅血球的生長，使心、肺等處發生病變；侵入大腦時那么引起頭痛，出現一種精神病的病癥。炭煙炭煙是柴油發動機燃料熄滅不完全的產物，其內含有大量的黑色炭顆粒。炭煙能影響道路上的能見度，并因含有少量的帶有特殊臭味的乙醛，往往引起人們惡心和頭暈。硫氧化物汽車內燃機尾氣中硫氧化物的主要成分為二氧化硫〔SO2〕。當汽車運用催化凈化安裝時，就算很少量的SO2也會逐漸在催化劑外表堆積，呵斥所謂催化劑中毒，不但危害催化劑的運用壽命，還危害身體安康，而且SO2還是呵斥酸雨的主要物質。二氧化碳

CO2為無色無毒氣

體，對人體無直接危害，但大氣中的CO2大幅度添加，因其對紅外熱輻射的吸收而構成的溫室效應，會使全球氣溫上升、南北極冰層溶化；海平面上升；大陸腹地沙漠趨勢加劇，是人類和動植物賴以生存的生態環境遭到破壞。

除以上幾種物質外，還有臭氣。它由多種成分組成，除了、有臭味外，主要就是燃料的不完全熄滅產物，如甲醛、丙烯醛等。當汽車停留在街道路口時，產生這些物質較多，它能刺激眼睛的粘膜。除了熄滅條件有關外，臭氣的產生還與燃料的組成有關。隨著燃料中芳香烴的添加，排氣中的甲醛略有減小，而芳醛少許添加，從而可以適當減少臭氣，但卻添加了更容易產生光化學煙霧的芳烴。汽車內燃機排氣所呵斥的公害，對汽油機而言，CO、HC和NOX是主要的有害成分，而光化學煙霧是由HC和NOX轉化而成的；對柴油機而言，CO和HC比汽油機少得多，NOX約為汽油機的，而炭煙卻比汽油機大得多，是主要的有害成分。根本概念：空燃比(AF)：是指可燃混合氣中空氣與燃料的質量比。實際上，1kg汽油完全熄滅需求空氣14.7kg。故對于汽油機而言，空燃比為14.7的可燃混合氣可成為實際混合氣。假設可燃混合氣的空燃比小于14.7，那么意味著其中汽油含量有余〔亦即空氣量缺乏〕，可稱之為濃混合氣。同理，空燃比大于14.7的可燃混合氣那么可稱為稀混合氣，該當指出，對于不同的燃料，其實際空燃比數值是不同的。過量空氣系數〔α〕：α=熄滅1kg燃料所實踐供應的空氣質量／完全熄滅1kg燃料所需的實際空氣質量由此定義表達式可知：無論運用何種燃料，凡過量空氣系數α=1的可燃混合氣即為實際混合氣；α＜1的為濃混合氣；α＞1的那么為稀混合氣。三、汽油車怠速排氣污染物的檢測(一)不分光紅外線氣體分析儀的構造與原理測試原理：這種分析儀的丈量原理是建立在一種氣體只能吸收其獨特波長的紅外線(0.8-600μm)特性根底上的，即是基于大多數非對稱分子對紅外線波段中一定波長具有吸收功能，而且其吸收程度與被測氣體的濃度有關。如CO可以吸收4.7μm波長的紅外光線，CH4能吸收2.3μm、3.4μm、7.6μm紅外線。分析儀的構造該分析儀是從汽車排氣管內搜集取出汽車的尾氣，并對氣體中所含有的CO和HC的濃度進展延續測定。它主要由尾氣采集部分，尾氣分析部分，尾氣指示部分和校正安裝等構成。1．尾氣采集部分;

如下圖，由探測頭、過濾器、導管、水分別器和泵等構成。用探頭、導管、泵從排氣管采集尾氣。排氣中的粉塵和碳粒用過濾器濾除，水分用水分別器分別出去。最后，將氣體成分保送到分析部分。2．尾氣污染物的分析部分該分析儀是由紅外線光源，丈量室(測定室、比較室)，回轉扇和檢測器構成。它由兩個紅外線光源發出兩組分開的射線，這些射線被兩旋轉扇片同相地遮斷，從而構成射線脈沖，射線脈沖經濾清室，丈量室而進入檢測室，丈量室由兩個腔室組成，一個是比較室，另一個是測定室。比較室中充有不吸收紅外線的氮氣，使射線能順利經過。測定室中延續填充被測試的尾氣，尾氣中CO含量越高，被吸收的紅外線就越多。檢測室由容積相等的左右兩個腔室組成，其間用一金屬膜片隔開，兩室中充有同摩爾數的CO而HC由于遭到其他共存氣體的影響，所以運用固體濾光片，僅讓具有HC(正已燒)3.5μm附近的波長到達檢測室內。HC(正己烷)被封入檢測器，樣品室中的HC(正己烷)吸收量也就能被檢測器檢測出來。3．濃度指示部分尾氣的濃度指示部分根據分析部分傳來的電信號，在CO指示表上CO濃度以容積百分數(%)為單位，在HC指示表上HC濃度以正己烷當量容積百萬分數(×10-6或ppm)為單位直接指示出來。利用零點調整旋鈕，規范氣體校正調整旋鈕、量程轉換開關，使儀表指示零位及指示值量程得到調理。另外,由于流程系統的一端設置的流量計，因此可以了解到尾氣在流經儀器測試系統過程中的異常情況。4．校正安裝

校正安裝是為了維持測定器的指示精度、堅持準確的測定值而設置的。校正安裝有用規范氣體進展校準的校準安裝和對指示值機械校正的簡易校正安裝兩種。〔1〕規范氣體校正安裝

規范氣體校正安裝是用規范氣從公用注入口直接注入分析部分，經過規范氣體濃度和儀表指示值的比較，進展校正。〔2〕簡易校正安裝

簡易校正安裝是用遮光板來改動經過分析部分測定室側的紅外線數量,來進展指示針的簡易校正。〔二〕汽油車廢氣分析儀(非分散型紅外線氣體分析儀)的運用方法

汽油車的排氣測定方法分多工況法、等速工況法和怠速法。怠速法中包括了單怠速法和雙怠速法，檢測站主要以單怠速法丈量汽油車的排氣污染物，其實怠速法并不能詳細反響車輛的實踐情況，但是由于其操作簡單，并且限制條件較少，故在檢測站廣泛采用。1.測定前的預備任務

在進展汽車排放污染物檢測時必需做好測定前的預備任務，包括丈量儀器的預備和被測車輛的預備。〔1〕儀器的預備儀器運用前，先接通電源，預熱30min以上。

接著從儀器上取出采祥導管進展校正：吸進清潔空氣，用零點調整旋鈕去調整零位，再把測定器附屬的規范氣體從規范氣體注入口注入，用規范氣體校正旋鈕，使指示值符合校正基準值。(留意：當注入規范氣體時，應封鎖儀器上的泵開關)。一氧化碳測定器是以規范氣體儲氣瓶里的一氧化碳濃度作為校正基準值，而碳氫化合物測定器由于在規范氣體里采用丙烷(C3H8)氣體，所以須經過下式求出正己烷(C6H14)換算值來作為校正基準：

校正基準值=規范氣體(丙烷)濃度×換算系數(正已烷換算值)

例：換算系數0.530，規范氣體丙烷濃度700×10-6。

校正基準值=700×10-6×0.530=371×10-6簡易校正開關對于有校正位置刻度線的儀器，可用規范調整旋鈕把儀表指針調到規范刻度線位置。對于沒有規范刻度線的儀器，要在規范氣校正后立刻進展簡易校正，使儀器指針與規范氣校正后的指示值重合。〔2〕車輛預備A．排氣系統不得有走漏。B．應保證取樣探頭插入排氣關的深度不小于400mm，否那么排氣管應加接納，但應保證接口不漏氣。C．發動機應到達規定的熱形狀。D．按汽車制造廠運用闡明書規定的調整法，調至規定的怠速和點火正時。2．檢