内燃机排放标准及测试
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第七章 汽车排放标准和测试
? 排放污染物计量单位 ? 汽车排放测试技术 ? 汽车排放标准
第一节 排放污染物计量单位
一、排放污染物的浓度单位
定义：在一定的排气容积中，排放污染物所占容积的比例。
气体污染物： 10-3（％）（高浓度）
10－6（ppm ）（低浓度） 10-9 （ppb）
其他：mg/m 3，mg/L
二、排气分析仪 （烟度计）
1. 滤纸式烟度计： 原理：通过滤纸吸收一定量的排气试样，以滤纸 上留下的碳微粒重量或以滤纸表面熏黑程度即滤 纸表面的光反射率来比较测定。
德国波许烟度 计是典型的滤 纸式烟度计。
第二节 汽车排放测试技术
二、排气分析仪 （烟度计）
2. 透光式烟度计： 原理：利用透光衰减率来测定排气烟度的典型仪 器。即让光线透过排气流，利用排气流的吸光特 性来测量排气烟度的。
缺点： 采样系统中的冷凝器，易使高沸点物质凝聚， 并且HC受冷凝器的温度影响较大。
第二节 汽车排放测试技术
一、排气采样技术
2. 全量取样法：
将试验时百度文库内的全部排气收集在一个袋子里然后进 行分析 ,1980 年以前的欧洲 15工况试验规范中曾规 定使用此法，目前几乎不用了。
? 优点： 极易测定排气中有害成分的平均浓度，也 易进行称重。
在发动机试验台上模拟汽车在道路上行
非稳态：控制加速法：驶 ，时此可法能较得复到杂的，最但大符烟合度实而际设情定况的。规范 自由加速法：在 过空程载中无测负定荷烟下度从，怠也速称加无到负高荷速加空速载法的。
有时，碳氢化合物用 10-6c 表示， 10-6c 值等 于该组分的 10-6值乘以 该组分的碳原子数。
第一节 排放污染物计量单位
二、排放污染物的质量单位
1. 按时间计量：g/h。 2. 按行驶里程计量：g/km ，g/mile 。 3. 按试验规范计量：g/次（g/试验）。 4. 按比排放量计量：（重型发动机）按9工况（汽
原理图及基本工作原理：
NO ? O3 ? NO2* ? O2 NO2* ? NO2 ? hv
第二节 汽车排放测试技术
二、排气分析仪 （气体成分）
4.氧顺磁分析仪： 方法：磁风法和磁压法。 对象：氧气。
气体受不均匀磁场的作 用时会受到力的作用， 如果该气体是顺磁性的， 此力指向磁场增强方向， 如果是反磁性的，则指 向磁场减弱方向。
将整个试验车辆放入一个密闭 的试验空间中，完成昼间换气 试验和热浸试验。昼间换气与 热浸试验所测试得的碳氢化合 物浓度的总和，即为试验车辆 燃油蒸发试验的总排放量。
第二节 汽车排放测试技术
三、汽车排放试验规范（试验工况）
4. 柴油机烟度测试法： 稳态：全 适负 于荷 在稳 发定 动运 机转 台时 架测上量进，行德。、英、日、俄等采用，且
要求：灵敏度高，线性度好，相应速度快等。
分类： 不分光红外分析仪 —— CO和CO2 氢火焰离子化分析仪 —— HC 化学发光分析仪 —— NOx
第二节 汽车排放测试技术
二、排气分析仪 （气体成分）
1.不分光红外线分析仪（NDIR) ： 方法：它是利用分子固有波长的红外线，按照其浓 度进行吸收的性质的分析法。 对象：在汽车排气中，主要有CO、CO2。
? 缺点： 所用气袋过大，只能用于台架模拟工况取 样分析，而不能用于实际道路运行工况测定。
第二节 汽车排放测试技术
一、排气采样技术
是一种稀释取样方法，该法有控制地
3. 定容取样法（CVS） 用周围空气对汽车排气进行连续稀释
第二节 汽车排放测试技术
二、排气分析仪 （气体成分）
检测对象：汽油机：CO、HC、NOx 柴油机： CO、HC、 NOx、烟度 或颗粒
全流式透光烟度计—— PHS 取样式透光烟度计 —— 哈特立奇
第二节 汽车排放测试技术
二、排气分析仪 （烟度计）
第二节 汽车排放测试技术
二、排气分析仪 （烟度计）
第二节 汽车排放测试技术
三、汽车排放试验规范（试验工况）
1. 车辆工况试验法： 在底盘测功机 上进行，常采用 定容取样系统 对排气 进行收集和分析，此法用于 轻型车，如美国FTP-75 、 欧洲ECE15 、日本的10.15 工况等。
油机）、 13 工况（柴油机）试验工况进行，用 g/(kw.h) 表示。
第一节 排放污染物计量单位
三、微粒的计量单位
微粒本身是固体，所以与气体排放物的计量单位不同
1. 按质量或浓度计量： 常用 mg/km ，mg/mile ，mg/m3 表示 。
2. 烟度单位： 用波许烟度单位（RB 或BSU 、FSN）及不 透光烟度仪的光吸收系数 m-1( 米－1) 表示 。
第二节 汽车排放测试技术
二、排气分析仪 （气体成分）
2.氢火焰离子化分析仪（ FID 或HFID ）:
方法： 使有机化合物在氢 火焰中燃烧，按其 不同浓度产生相应 数量离子的方法。 对象： 总碳氢化合物 （THC ）。
第二节 汽车排放测试技术
二、排气分析仪 （气体成分）
3.化学发光NOx 分析仪（CLD）： 方法：利用化学反应激励的原子、分子回复到基本状 态时会放出光子现象（即化学发光）原理的方法。 对象：NO等NOx
第二节 汽车排放测试技术
汽车排放发展趋势：
LEV
ULEV
ZEV
影响汽车排放测定的主要因素：
1. 采样系统 2. 分析仪的精度 3. 试验工况
第二节 汽车排放测试技术
一、排气采样技术
1. 直接测定法（应用广泛）
取样探头插入发动机排 气管内直接采集部分废 气，然后进行分析。直 接取样法可以是连续的， 也可以是间断的。
第二节 汽车排放测试技术
二、排气分析仪 （颗粒成分）
柴油机排放： ? 颗粒和黑烟是两个不同测量标准； ? 颗粒由碳烟、可溶性有机物SOF和硫酸盐组成； ? 颗粒测量是标准测量，但设备复杂，价格昂贵，应
用较少； ? 中高负荷中碳烟所占比例很大，所以可以表征碳烟
多少的烟度长期以来得到广泛应用。
第二节 汽车排放测试技术
2. 发动机台架工况试验法 在发动机台架上进行，应用于重型车。 1）点燃式发动机9工况稳态试验法 2）压燃式发动机13工况试验法
第二节 汽车排放测试技术
三、汽车排放试验规范（试验工况）
3. 密闭室蒸发物测定法（ SHED ）： 1978 年美国开始采用 SHED 法检测燃油蒸发排放。我 国在2000 年也开始实施SHED 法。
? 排放污染物计量单位 ? 汽车排放测试技术 ? 汽车排放标准
第一节 排放污染物计量单位
一、排放污染物的浓度单位
定义：在一定的排气容积中，排放污染物所占容积的比例。
气体污染物： 10-3（％）（高浓度）
10－6（ppm ）（低浓度） 10-9 （ppb）
其他：mg/m 3，mg/L
二、排气分析仪 （烟度计）
1. 滤纸式烟度计： 原理：通过滤纸吸收一定量的排气试样，以滤纸 上留下的碳微粒重量或以滤纸表面熏黑程度即滤 纸表面的光反射率来比较测定。
德国波许烟度 计是典型的滤 纸式烟度计。
第二节 汽车排放测试技术
二、排气分析仪 （烟度计）
2. 透光式烟度计： 原理：利用透光衰减率来测定排气烟度的典型仪 器。即让光线透过排气流，利用排气流的吸光特 性来测量排气烟度的。
缺点： 采样系统中的冷凝器，易使高沸点物质凝聚， 并且HC受冷凝器的温度影响较大。
第二节 汽车排放测试技术
一、排气采样技术
2. 全量取样法：
将试验时百度文库内的全部排气收集在一个袋子里然后进 行分析 ,1980 年以前的欧洲 15工况试验规范中曾规 定使用此法，目前几乎不用了。
? 优点： 极易测定排气中有害成分的平均浓度，也 易进行称重。
在发动机试验台上模拟汽车在道路上行
非稳态：控制加速法：驶 ，时此可法能较得复到杂的，最但大符烟合度实而际设情定况的。规范 自由加速法：在 过空程载中无测负定荷烟下度从，怠也速称加无到负高荷速加空速载法的。
有时，碳氢化合物用 10-6c 表示， 10-6c 值等 于该组分的 10-6值乘以 该组分的碳原子数。
第一节 排放污染物计量单位
二、排放污染物的质量单位
1. 按时间计量：g/h。 2. 按行驶里程计量：g/km ，g/mile 。 3. 按试验规范计量：g/次（g/试验）。 4. 按比排放量计量：（重型发动机）按9工况（汽
原理图及基本工作原理：
NO ? O3 ? NO2* ? O2 NO2* ? NO2 ? hv
第二节 汽车排放测试技术
二、排气分析仪 （气体成分）
4.氧顺磁分析仪： 方法：磁风法和磁压法。 对象：氧气。
气体受不均匀磁场的作 用时会受到力的作用， 如果该气体是顺磁性的， 此力指向磁场增强方向， 如果是反磁性的，则指 向磁场减弱方向。
将整个试验车辆放入一个密闭 的试验空间中，完成昼间换气 试验和热浸试验。昼间换气与 热浸试验所测试得的碳氢化合 物浓度的总和，即为试验车辆 燃油蒸发试验的总排放量。
第二节 汽车排放测试技术
三、汽车排放试验规范（试验工况）
4. 柴油机烟度测试法： 稳态：全 适负 于荷 在稳 发定 动运 机转 台时 架测上量进，行德。、英、日、俄等采用，且
要求：灵敏度高，线性度好，相应速度快等。
分类： 不分光红外分析仪 —— CO和CO2 氢火焰离子化分析仪 —— HC 化学发光分析仪 —— NOx
第二节 汽车排放测试技术
二、排气分析仪 （气体成分）
1.不分光红外线分析仪（NDIR) ： 方法：它是利用分子固有波长的红外线，按照其浓 度进行吸收的性质的分析法。 对象：在汽车排气中，主要有CO、CO2。
? 缺点： 所用气袋过大，只能用于台架模拟工况取 样分析，而不能用于实际道路运行工况测定。
第二节 汽车排放测试技术
一、排气采样技术
是一种稀释取样方法，该法有控制地
3. 定容取样法（CVS） 用周围空气对汽车排气进行连续稀释
第二节 汽车排放测试技术
二、排气分析仪 （气体成分）
检测对象：汽油机：CO、HC、NOx 柴油机： CO、HC、 NOx、烟度 或颗粒
全流式透光烟度计—— PHS 取样式透光烟度计 —— 哈特立奇
第二节 汽车排放测试技术
二、排气分析仪 （烟度计）
第二节 汽车排放测试技术
二、排气分析仪 （烟度计）
第二节 汽车排放测试技术
三、汽车排放试验规范（试验工况）
1. 车辆工况试验法： 在底盘测功机 上进行，常采用 定容取样系统 对排气 进行收集和分析，此法用于 轻型车，如美国FTP-75 、 欧洲ECE15 、日本的10.15 工况等。
油机）、 13 工况（柴油机）试验工况进行，用 g/(kw.h) 表示。
第一节 排放污染物计量单位
三、微粒的计量单位
微粒本身是固体，所以与气体排放物的计量单位不同
1. 按质量或浓度计量： 常用 mg/km ，mg/mile ，mg/m3 表示 。
2. 烟度单位： 用波许烟度单位（RB 或BSU 、FSN）及不 透光烟度仪的光吸收系数 m-1( 米－1) 表示 。
第二节 汽车排放测试技术
二、排气分析仪 （气体成分）
2.氢火焰离子化分析仪（ FID 或HFID ）:
方法： 使有机化合物在氢 火焰中燃烧，按其 不同浓度产生相应 数量离子的方法。 对象： 总碳氢化合物 （THC ）。
第二节 汽车排放测试技术
二、排气分析仪 （气体成分）
3.化学发光NOx 分析仪（CLD）： 方法：利用化学反应激励的原子、分子回复到基本状 态时会放出光子现象（即化学发光）原理的方法。 对象：NO等NOx
第二节 汽车排放测试技术
汽车排放发展趋势：
LEV
ULEV
ZEV
影响汽车排放测定的主要因素：
1. 采样系统 2. 分析仪的精度 3. 试验工况
第二节 汽车排放测试技术
一、排气采样技术
1. 直接测定法（应用广泛）
取样探头插入发动机排 气管内直接采集部分废 气，然后进行分析。直 接取样法可以是连续的， 也可以是间断的。
第二节 汽车排放测试技术
二、排气分析仪 （颗粒成分）
柴油机排放： ? 颗粒和黑烟是两个不同测量标准； ? 颗粒由碳烟、可溶性有机物SOF和硫酸盐组成； ? 颗粒测量是标准测量，但设备复杂，价格昂贵，应
用较少； ? 中高负荷中碳烟所占比例很大，所以可以表征碳烟
多少的烟度长期以来得到广泛应用。
第二节 汽车排放测试技术
2. 发动机台架工况试验法 在发动机台架上进行，应用于重型车。 1）点燃式发动机9工况稳态试验法 2）压燃式发动机13工况试验法
第二节 汽车排放测试技术
三、汽车排放试验规范（试验工况）
3. 密闭室蒸发物测定法（ SHED ）： 1978 年美国开始采用 SHED 法检测燃油蒸发排放。我 国在2000 年也开始实施SHED 法。