第五章汽车公害

红外线气体分析装置原理图
1.不分光红外线气体分析 两个红外线光源发出两束红外线，当红外线通过 旋转的具有两翼的遮光片时，两束红外线被同时 遮断，随后又同时导通，从而形成红外线脉冲。 红外线脉冲经滤清器、气样室进入测量室。 气样室由两个腔构成。 一为对比 室，内充 不吸收红 外线能量 的氮气； 二为试样室，其中连续流过被测汽车所 排放的废气，某种废气成分(如CO或HC) 的含量越高，吸收通过试样室的相应特 征波长的红外线能量越多，这样两束红 外线所具有能量便产生了差异。
双怠速工况排气污染物检测
(1)双怠速工况
根据GB18285《点燃式发动机汽车排气污染物 排放限值及测量方法（双怠速法及简易工况法） 》 轻型汽车高怠速转速为2500±100r/min 重型汽车高怠速转速为1800±100r/min 如有特殊规定，按照制造厂技术文件中规定的 高怠速转速。
1.部分不分光红外线气体分析 废气取样装置由取样探头、滤清器、导管、水分离器 和泵组成。
1.不分光红外线气体分析 通过取样探头、导管和泵从汽车排气管中收集废气，经 滤清器和水分离器除去废气中的炭渣、灰尘和水分后， 送入废气分析装置。
1.不分光红外线气体分析

1-旋转遮光片 2-试样管 3-电测量装置 4-膜片 5-测量室 6-对比室 7-滤清器 8-红外线辐射仪 9-电动机
(1)双怠速工况 双怠速工况是怠速工况和高怠速工况的简称。
双怠速工况排气污染物检测
离合器接合、变速器挂 空挡、加速踏板与手控 节气门处于松开位置时 的发动机运转工况。
在怠速工况条件下，通过 加大节气门开度，使发动 机转速升至50％额定转速 时的发动机运转工况。
双怠速工况排气污染物检测指在怠速和高怠速两个 工况下对汽车的排气污染物所进行的检测试验。
双怠速工况排气污染物检测
(3)检测方法
④发动机从高怠速降至怠速状态 15s 后，由具 有平均取值功能的仪器读取 30s 内的平均值， 或者人工读取 30s 内的最高值和最低值，其 平均值即为怠速污染物测量结果。 ⑤若为多排气管时，取各排气管测量结果的算
术平均值作为测量结果。
双怠速工况排气污染物检测
5.4 汽车噪声公害
『引例』 城市新公害
在城市中，交通噪声约占各种声源的
70%左右。长期生活在这样的噪音环境中，
就会得“噪音病”。专家指出：“汽车对环 保造成的最大危害之一是噪音污染，这一问 题必须引起特殊关注。”
2 发动机转速的影响 汽油机怠速运转时，由于混合气过浓，混合与燃烧不充分，CO、HC 排放浓度增大，提高发动机怠速转速可使CO、HC排放浓度下降 。 3 燃料的影响
当燃料中的芳香烃含量增加时，排气中芳香烃、酚类和芳醛增加，由 燃烧引起的烯烃减少，而以甲醛为主的总醛类略有减少。 随着柴油的十六烷值的降低，NOX的生成量增加。
车型
1995.7.1日前生产的轻型汽车 1995.7.1日起生产的轻型汽车 2000.7.1日起生产的第一类轻型汽车 2001.10.1日起生产的第二类轻型汽车 1995.7.1日前生产的重型汽车 1995.7.1日起生产的重型汽车 200.8 1.0 5.0 4.5 1.5
内燃机燃料中的硫燃烧后产生二氧化硫SO2， 它在空气中会缓慢地转化为S03， 而在氧化催化剂作用下会快速地转化为S03。
1 发动机负荷的影响 CO是一种缺氧条件下的不完全 燃烧的产物，随着空燃比A/F的增加， CO浓度逐渐下降；在理论A/F以后， CO浓度已经很低了。 NOX浓度是两头低，中间高， NOX浓度峰值出现在理论A/F靠稀的 一侧 。 HC的走向则是两头高，中间低， 与燃油消耗率的变化基本一致。
双怠速工况排气污染物检测
(2)检测仪器
在双怠速工况下检测废气中的 CO 、 HC浓度 时，所使用的仪器为采用不分光红外线分析 法的汽车排气分析仪。 根据能够测量气体的种类数目，又可分为二 气体、三气体、四气体和五气体排气分析仪。
双怠速工况排气污染物检测
(2)检测仪器
采用多气体排气分析仪可同时检测O2、CO、 CO2、HC、NO的浓度，可用于对发动机及催 化转化器的工作情况进行评价。 使用的测量仪器的技术性能应满足GB 18285 《点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测 量方法》的有关规定。
③发动机从怠速状态加速至70%额定转速，运转30s后 降至高怠速状态。 将取样探头插入排气管中，深度不少于400mm，并 固定在排气管上。维持15s后，由具有平均取值功能 的仪器读取30s内的平均值，或者人工读取30s内的 最高值和最低值，其平均值即为高怠速污染物测量 结果。 对于使用闭环控制电子燃油喷射系统和三元催化转 化器技术的汽车，还应同时读取过量空气系数（α） 的数值。
5.3
汽车排气污染物检测
我国汽车排放污染物限值实施的国家标准： GB 18285《点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测 量方法(双怠速法及简易工况法)》 GB 3847《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》
检测标准：
GB 14763《装用点燃式发动机重型汽车燃油蒸发污染物 排放限值》
(3)检测方法
⑥若车辆排气管长度小于测量深度时，应使用 排气加长管。 若汽车排气污染物检测结果有一项超过规定 的限值，则认为汽车排放性能不合格； 对于使用闭环控制电子燃油喷射系统和三元 催化转化器技术的车辆，检测的过量空气系 数α如果超出相应要求，则认为排放性能不 合格。
汽车排气污染物的检测原理
1.不分光红外线气体分析
测量室由容积相等的两室构成，中间由金属膜片隔开。 两室充有相同浓度的被测气体，如测废气中CO含量时，两室
均充有CO；而测HC含量时，充入C6H14气体。 由于通过对比室到达测量室的红外线能量未被吸收，因此对 比室下方测量室中的被测气体吸收了较多能量；而通过试样 室到达测量室的红外光线已被所测气体吸收了一部分能量， 因此试样室下方测量室中的被测气体只能吸收较少能量。 这样，测量室两腔中的气体便产生了温差并使两腔压力出现 差异，压力差使作为电容一个极的金属膜片产生弯曲振动， 其振动频率取决于旋转遮光片的转速，振幅则取决于所测气 体的浓度。
双怠速工况排气污染物检测
(2)检测仪器
采用多气体排气分析仪可同时检测O2、CO、 CO2、HC、NO的浓度，可用于对发动机及催 化转化器的工作情况进行评价。 使用的测量仪器的技术性能应满足GB 18285 《点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测 量方法》的有关规定。
双怠速工况排气污染物检测
一氧化碳（CO）
α＜1时，产生CO，生成量主要取决于混合气的成分。 主要来源是气缸壁冷激效应、燃烧室缝 隙效应、不完全燃烧及曲轴箱泄漏等。
包括NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等。 由于燃烧室内高温燃烧而产生的。
碳氢化合物(HC)
氮氧化物(NOX) 铅化物 碳 烟 硫化物
由于汽油中加入的抗爆剂四乙基铅，经燃烧后所生成的化合物。 碳烟是燃料不完全燃烧的产物。
(3)检测方法
①保证被检测车辆处于制造厂规定的正常状态， 发动机进气系统应装有空气滤清器，排气系 统应装有排气消声器，并不得泄漏。 ②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量仪器。 测量时，发动机冷却液和润滑油的温度应 不低于80℃。
双怠速工况排气污染物检测
(3)检测方法
第五章
汽车公害
目 录
Contents
5.1
概述
三大公害介绍
一、排气公害
汽车电器设 备对无线电 通讯及广播 等的电波干 扰
汽车排气 对大气的 污染
噪声对 环境的 危害
二、噪声公害 三、电波公害 1. 组成 定义 噪声是指人们不需要并希 产生原因 在汽车的电器设备 汽车排放污染物是指汽车的排气污染物、燃料蒸发 望用一定措施加以控制和消除掉 中有很多振荡回路，当火花放电 污染物、曲轴箱污染物的统称。主要有：CO、HC、NOx、 的声音总称。 时，就会产生高频振荡以电磁波 PM 。 分类 交通噪声、生产噪声、建 的形式放射到空中，引起干扰。 1) CO：燃料燃烧不完全产生 筑噪声、生活噪声。 减少措施 在汽车电气设备中， 2) HC：各种碳氢化合物总称 汽车噪声来源 点火系的干扰最为严重，此外还 3) NOx：NO、NO2 1. 发动机噪声； 有发电机、调节器、刮水器以及 4)微粒物：尾气中固/液体状的微颗粒总称 2. 轮胎噪声； 灯开关等。主要措施是限制汽车 5)排气可见污染物：碳烟。悬浮在排气流中的微粒 3. 车体振动； 点火系产生的电波杂音强度。 和雾状物。阻挡光线。 4. 传动系噪声； 6) 光化学烟雾：未燃 HC 与NOx光化学反应生成 5. 车身干扰空气及喇叭声。
HC(10-6) CO(% HC(10-6) ) 1200 3.0 900 900 150 200 2000 1200 250 3.0 0.3 0.6 3.5 3.0 0.7 900 100 150 1200 900 200
点燃式发动机汽车排气污染物限值
2)混合气浓度的要求
对于使用闭环控制电子燃油喷射系统和 三元催化转化器技术的汽车进行过量空 气系数α的测定。 发动机转速为高怠速转速时，α应在 1.00±0.03或制造厂规定范围内。 测试前，应按照制造厂使用说明书规定 预热发动机。
5.2 汽车排气污染物的形成及影响因素
『引例』 洛杉矶光化学烟雾事件
从20世纪40年代初开始，人们就发现这座城市一改以往的温柔，变得“疯狂”起来。每年从 夏季至早秋，只要是晴朗的日子，城市上空就会出现一种弥漫天空的浅蓝色烟雾，使整座城市 上空变得浑浊不清。这种烟雾使人眼睛发红，咽喉疼痛，呼吸憋闷、头昏、头痛。1943年以后， 烟雾更加肆虐，以致远离城市100千米以外的海拔2000米高山上的大片松林也因此枯死，柑橘减 产。仅1950－1951年，美国因大气污染造成的损失就达15亿美元。1955年，因呼吸系统衰竭死亡 的65岁以上的老人达400多人；1970年，约有75％以上的市民患上了红眼病。这就是最早出现的 新型大气污染事件--光化学烟雾污染事件。
膜片的弯曲振动使电容的电容值交替变化，电容值的交替变化产生了交
变电压，交变电压经放大整流后，转换为直流信号输送给指示装置。
指示装置根据气体分析装置传来的电信号，在 CO 指示表上以容积百分
数(%)为单位指示出废气中CO的浓度，在HC指示表上以正己烷当量容积 百万分数(ppm)为单位指示废气中HC的浓度。
gb18285点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法双怠速法及简易工况法gb3847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gb14763装用点燃式发动机重型汽车燃油蒸发污染物排放限值gb18285点燃式发动机排气污染物排放限值及测量方法双怠速法及简易工况法gb3847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规定了在用汽油汽车和柴油汽车的排放污染物限值和检测所应满足的要求
GB18285《点燃式发动机排气污染物排放限值及测量方法 （双怠速法及简易工况法）》
GB 3847《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》
规定了在用汽油汽车和柴油汽车的排放污染物限值和检 测所应满足的要求。
点燃式发动机汽车排气污染物限值
1)汽车污染物排放限值
怠速
高怠速
案例点评：
1951年，斯密斯（SMIT）博士在经过认 真研究后指出：导致化学烟雾的元凶是汽车 排出的有害物质。光化学烟雾是由于汽车尾 气和工业废气排放造成的，一般发生在湿度 低、气温在24～32℃度的夏季晴天的中午或 午后。 汽车尾气中的碳氢化合物和二氧化氮 （NO2）被排放到大气中后，在强烈的阳光 紫外线照射下，会吸收太阳光所具有的能量。 这些物质的分子在吸收了太阳光的能量后， 会变得不稳定起来，原有的化学链遭到破坏， 形成新的物质。这种化学反应被称为光化学 反应，其产物为含剧毒的光化学烟雾。
对于在用汽油车应检测双怠速工况下的CO和HC。
排放浓度的检测，应采用不分光红外线吸收型 (NDIR)检测仪。
1.不分光红外线气体分析 废气取样装置
不分光红外线气体分 析仪(NDIR)的构成
废气分析装置
浓度指示计 校准装置
1.不分光红外线气体分析
汽车排出废气在分析仪 中的流动路线示意图
1-取样探头；2、5-滤清器；3-导管；4-废气取样装置；6、11-泵； 7-换向阀；8-废气分析装置；9-流量计；10-浓度指示装置；12-水分离器