第二章5汽车排放污染物检测

2 汽车排放污染物检测技术
2.1 排气成分分析 (1) NDIR分析法
NDIR是不分光红外线（Non-Dispersive Infra-Red）的 简称，利用NDIR原理制造的排气成分分析仪称为不分光红外 分析仪（Non-Dispersive Infra-Red Analyzer，图1）。
a）FGA-4100汽车NDIR排气分析仪 b）FLA-501系列汽车NDIR排气分析仪 图1 汽车NDIR不分光红外排气分析仪
• 常见检测标准 • 美国：最出名的是加利福尼亚州的排放标
准 • 欧洲：欧I～欧V • 日本：有最高限值和平均值，车辆的排放
不能超过最高限值，同时在一定时间内抽 查的同型号汽车的平均排放值不能超过平 均排放限值 • 我国：国I~国VI ，部分地区实施国V
1 汽车污染物的主要成分及危害
1 汽车污染物的主要成分及危害
图5 FID氢火焰离子分析仪实物照片
图 6 FID工作原理图
(3).CLD分析法
CLD是化学发光分析仪（Chemiluminescent Detector，图 7）的简称。用CLD分析排气中的NOx是目前最好的方法。
图 7 CLD化学发光分析仪
图8 CLD检测原理图 1-流量计；2-二通阀；3-催化转化器；4-抽气泵；5-O3发生器； 6-反应室；7-光电倍增器；8-放大器；9-指示仪表；10-高压电源
Ro——污染滤纸的反射因数；
Rc——洁白滤纸的反射因数。
Ro／Rc的值由0到100%，分别对应于全黑滤纸的反射 和洁白标准滤纸的反射。当污染滤纸为全黑时，烟度值为10； 滤纸无污染时，烟度值为0。
2）滤纸式烟度计结构原理
滤纸式烟度计有手动（图10）、半自动和全自动（图11） 三种类型。
图 10手动滤纸式烟度计
南京农业大学工学院 高强
第五节 汽车排放污染物检测
• 汽车尾气排放检测标准 • 尾气排放检测分汽油机尾气检测和柴油机
尾气检测 • 同工况，汽油机CO、HC和NOx排放比柴
油机大，针对汽油机的国家标准主要是对 上述三种排放物而言的 • 柴油机燃烧时主要产生碳烟污染，国家标 准主要是对柴油机碳烟
第五节 汽车排放污染物检测
1）NDIR基本检测原理
图 2气体的红外吸收光谱
图 3不分光红外气体分析装置结构原理图 1-旋转光栅；2-试样室；3-电测量装置；4-电容器动极膜片； 5-检测室；6-比较室； 7-过滤室；8-红外线辐射器；9-电动机
2）不分光红外线CO和HC气体分析仪
不分光红外线CO和HC气体分析仪（图4）是一种能从 汽车排气管中采集气样，并对其中所含CO和HC的浓度进行 连续测量的仪器。它由废气取样装置、气体分析装置、浓度 指示装置和校准装置等组成。
(1).用滤纸式烟度计测量烟度
滤纸式烟度计是一种用滤纸收集排烟，再比较滤纸表面 对光的反射率来测量烟度的仪器。
1）基本检测原理
滤纸染黑的程度不同，则对照射到滤纸表面光线的反射
能力不同。据此烟度值SF可表示为：
SF
10 (1
Ro RC
)
式中 SF——滤纸式烟度值，FSN（filter smoke number）；
1 汽车污染物的主要成分及危害
CO、HC、NOx、 S化物及微粒等。
排放物： NOx 产生原因：✓ 高温燃烧过程中由空气中的氧和氮化合而成
✓ 燃料中含氮氧化物也会部分形成氮氧化物排放
危害：
NO的毒性较小，但NO在大气中被氧化为剧毒的NO2，是一种刺激 性很强的污染物，刺激眼、鼻粘膜、麻痹嗅觉，甚至引起肺气肿
CO、HC、NOx、S化物及微粒（碳烟及铅氧化物等重金属）等。
排放物：CO 产生原因：燃料不完全燃烧的产物，混合气过浓或燃烧质量不佳 危害：
无色无味的有毒气体，与血液中血红蛋白的亲和力是氧的300倍 使血液携带氧能力降低而引起缺氧
CO被人体大量吸入后，使人感觉恶心、头晕及疲劳，严重时使 人窒息死亡。
1 汽车污染物的主要成分及危害
CO、HC、NOx、 S化物及微粒等。
排放物：HC，多种碳氢化合物的总称 产生原因： 发动机未燃尽的燃料分解或供油系统中燃料的蒸发
所产生的气体 HC的20％～25％来自曲轴箱窜气；20％来自化油器
和燃油箱的蒸发；其余由发动机排气管排出
危害：
HC能引起光化学反应生成光化学氧化剂，生成甲醛，形成烟雾， 对人的眼、鼻和咽喉黏膜有较强的刺激作用，并可致癌
CO、HC、NOx、 S化物及微粒等。
排放物：微粒
• 汽油机：铅化物、硫酸盐、低分子物质 • 柴油机：碳化物质（高温裂解形成的黑烟）和高分子量有机物 （润滑油的氧化和裂解产物） • 微粒的直径大约为0.1～10um范围 • 柴油机产生的微粒量比汽油机多30～60倍
危害：
微粒吸附有许多有机污染物、重金属元素和致癌物质，沉积到人体 肺部，严重危害人体的健康
(4) 综合分析法
综合分析法是利用汽车综合排放分析仪同时进行快速检 测汽车排气中CO、CO2、HC和NOx的方法。这种检测方法 能全面反映汽车污染物的排放情况，能满足发动机台架试验 或整车底盘测功机试验的排放测量要求。
图9 五气体分析仪
2.2排气烟度测量
柴油机的排烟主要有黑烟、蓝烟和白烟，其排烟的多少 以烟度来表征。常用的烟度计（smoke meter）有滤纸式烟 度计和不透光烟度计。
图11 FBY-201全自动滤纸式烟度计
1 汽车污染物的主要成分及危害
CO、HC、NOx、 S化物及微粒等。
排放物：S化物 产生原因：燃料中含有的硫与空气中的氧反应而成 危害：
➢ SO2有强烈的气味，本身可刺激咽喉与眼睛，严重时，使人中 毒，引起呼吸道疾病
➢SO2是形成酸雨的主要成分，污染河流、湖泊等水系，使土壤 和水源酸化等危害
1 源自文库车污染物的主要成分及危害
4 MEXA 324 F型不分光红外线CO和HC气体分析仪
(2).FID分析法
FID是氢火焰离子分析仪（Hydrogen Flame Ionization Detector，图5）的简称。
用FID分析发动机排气中的碳氢化合物是目前最有效的方 法。它具有很高的灵敏度，其检测极限最小可达10-9数量级， 而且线性和频响特性好，对环境温度及大气压力也不敏感。