汽车尾气分析仪的分类及应用概况

一、汽车排气仪原理：

1. 汽车尾气分析仪最常用的测试原理主要有：

不分光红外线分析原理(NDIR)、电化学原理，此外还有氢火焰离子化法(FID)、化学发光法(CLD)、磁气压力法等。

根据不同的原理，就相应有不同结构的检测器（通常称仪器的传感器），分别适合测试不同类别的气体成分。

不分光红外吸收法仪器结构简单、寿命长、测量精度高、反应速度快、运行费用低、操作简便，可用于分析测试CO（一氧化碳）、CO2 （二氧化碳）、HC（碳氢化合物），NO（氮氧化物）等气体的浓度，因而被广泛用于汽车排放污染物浓度的分析。即特定气体分子（含原子）有特定的波长，可以吸收红外线，并且在恒定条件下其吸收量与气体的浓度成正比。因此，检测器输出电信号，经数据处理后由液晶屏显示部分（如液晶屏）显示出来或将信号输出供后续处理。

电化学法可用于测量O2、NO、SO2 等，检测器是电化学式的，属消耗性的，寿命多为两年以内。此类检测器结构小巧简单、价格低廉、易于更换，但美中不足是寿命短。当有气体通过时会输出与气体浓度成良好线性的电压、电流信号，通过一定的电路处理输送给显示器。

氢火焰离子化法测量HC 具有准确度高、输出与碳原子数成良好线关系的优点，多用于高精度测量试验。此类仪器可以连续长时间测试，反应快、测试精度高、结构简单、易维护，但配套价格昂贵。目前在国内主要用于汽车与发动机的研究开发、汽车与摩托车生产一致性认证与检查。

而化学发光法分析测试N O / N O X 等成分同样具有灵敏度高、反应速度快、线性好等特点。其它类似氢火焰离子化法。因此，用氢火焰离子化法分析HC，用不分光原理分析CO、CO2，用磁压法或氧化锆法分析发动机排放的氧，用化学发光法分析NO/NOX ，这些方法被各国权威机构广泛推荐为发动机排气分析的标准方法。但由于他们结构较复杂、配套费用较高（数百万至数千万人民币）、操作不够简便，目前只应用于发动机或汽车/ 摩托车整车排气分析。正如大家现在常提到的汽车欧Ⅰ、欧Ⅱ、欧Ⅲ、欧Ⅳ（最新）排放标准应用的仪器就是此类仪器，也是目前国家发改委要求汽车/ 摩托车厂家必备的形式认证及生产一致性检查测试设备，足见政府对控制未来汽车污染的决心。

仪器的检测器（俗称光学平台）是仪器的心脏部分，内部的光源辐射出来的红外光被调制成一定频率的光束，此光束通过采样（检测室）气室，然

后再穿过滤光片进入检测器。样品检测器接收到这些光信号，便转换成电信号输出，系统进行数据处理，从而获得被测气体的相应浓度。

目前国内汽车/ 摩托车生产下线检测、汽车维修检测、在用汽车污染检测、汽车污染检测与治理等领域使用的仪器，主要应用不分光原理和电化学原理的小型仪器，费用较低，在国外也有使用氢火焰离子化法、化学发光法等大型仪器，但费用昂贵。现在国家在用机动车污染检测规范标准要求使用的仪器是前者，不过未来使用的要求会逐渐提高。

2. 国家在用机动车污染检测标准规定的测试方法主要有：

①怠速法，即机动车空挡静止在怠速下测试其排放尾气的各种成分，各成分的分析结果均是浓度；

②双怠速法，即机动车空挡静止经过高怠速、低怠速测试其排放尾气的各种成分，各成分的分析结果也是浓度；

③简易工况法，即机动车在测功机上按特定低速/ 高速工况规范模拟在道路上运行，测试其排放尾气的各种成分，各成分的分析结果是浓度或质量。

3. 通常小型汽车尾气仪的数据显示主要有三种方式：

①电压、电流表指针指示：国内、外最早的分析仪器通常采用的方式，*

指针指示，直观简便，多采用模拟技术，精度多为10％，在1993 年前存在并流行，目

前已是淘汰产品；

②LED 数码管显示：比指针方式更进一步的显示方式，这种方式简单可*、数字大而明亮、仪器功能增强，多是模拟或数字处理技术，精度多为10％，从1994年

开始到现在均有生产，但此类仅为从模拟技术到数字技术的过渡；

③L C D 液晶显示器：可显示汉字和较复杂的图形，控制系统复杂，功能强大，测试精度高，仪器档次高，菜单引导操作简便易行，采用现代计算机、单片机等数

字处理技术，精度多为3～5％，是现在应用的主潮流。

二、汽车排气污染物

机动车常用的动力来源是柴油和汽油，燃料成分组成十分复杂。而汽油是目前汽车（点燃式发动机）最普遍使用的常规燃料，其中主要有20% 的丁、戊烷，45%高碳烷、烯烃、芳烃及其它添加剂，氢碳比控制在约1.85:1，以辛烷值衡量抗爆性能，理论上正庚烷的抗爆性能最差（0），异辛烷最高（100%）汽油在发动机内燃烧产生的有害气体主要有C O 、H C 、N O / N

OX 等，C O 是不完全燃烧的产物，燃油混合不均匀或燃气温度低等造成，HC 约100～200 种成分，也是不完全燃烧造成的，它包含未燃烧的燃料和燃烧的副产物，主要包括甲、乙烷等烷烃、烯烃、芳香烃；NOX 中90% 的是NO，是燃料在1600℃时燃烧造成的，在用车在通常的怠速，甚至双怠速测试中的高怠速状况下，一般NO 成分不高（只有数百ppm），只有在加速模拟工况法（ASM或多工况）状况下（发动机高温高压高功率输出时）检测时，其排放的NO 成分较高，而新的电喷加三元催化技术的汽车的排放会很低，通常需要高精度仪器才能将各气体成分测试准确。另外在汽油中添加含氧化合物（甲醇、乙醇）也会导致其排放的部分成分浓度增高。

随着全球环保意识的增强，越来越多的国家开始使用替代燃料减少排污，如液化石油气（L P G）、压缩天然气（C N G）、酒精（乙醇）等。天然气中包含85～99%的甲烷，排放与汽油相比非甲烷H C 低90%，CO 低20～80%，NOX 最大低60%，但甲烷高9 倍（未完全燃烧），其它有毒物如苯等远低于汽油燃料的汽车，由于含碳少，CO2 的排放也少得多，算得上真正的清洁燃料，又因其成本低，在世界上正被广泛推广使用。使用石油气的车的排放与使用天然气的相似，C O 很低，H C 中等，NOX 与汽油车近似，排放虽略逊色于天然气，但应用也较广。因此在国内北京、上海、广州等大城市的公交车辆推广使用液化石油气（LPG）、压缩天然气（CNG）等低排放污染燃料，降低公交车流动污染，也是目前改善城市空气质量的重要措施。

使用酒精（乙醇）作燃料的车相比汽油车其CO 排放低20～30%，NOX 低15%，有毒物苯等也低很多，未燃烧的乙醇、乙醛却高十几倍，当然这可通过催化剂加以

削减。

汽车排出大量的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物等污染物都对周围环境和人类健康造成一系列严重的不利影响，例如汽车尾气污染气体被人吸入后，会使人体组织缺氧，轻者使人头疼流泪、晕眩、反应迟钝、咽喉刺痛，重者使人神经机能下降、呼吸困难，引起多种神经或呼吸疾病，甚至造成死亡。

碳氢化合物对人体健康有直接影响，会导致骨髓功能减弱，引起贫血症，还含有苯等致癌物质，对植物也有危害。氮氧化物也是一种毒性相当大的气体，汽车排出的氮氧化物多数是一氧化氮，但在空气中很快就变成二氧化氮，这也是城市光化学烟雾及阴霾天气的主要诱因。二氧化氮对人的眼