第九章汽车排放污染物检测

结构：红外线光源、气样室、旋转光栅和传感器等。
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
不分光红外气体分析装置结构原理图
NDIR灵敏度高，测量范围大（10-6~10-2体积分 数），可测量分析CO、CO2、CH4、C6H14、SO2 、N2O、NO、NO2及NH3等多种气体。 ＮDIR只能检测某一波长段的HC，不能用于检 测各种HC的总含量。 NDIR测量NO时，由于输出信号非线性及容易受 干扰，测量精度较低。
NO20由激发态衰减到基态的过程中，会发出波长 为0.6~3μm的光子hν（称为化学发光），其化学发光
的强度与NO的浓度成正比，因而可以通过检测发光 强度就可以确定被测气体中NO的浓度。
CDL从原理上只能测NO，无法测NO2。在实际运 用中可先通过适当的转换将NO2还原成ＮＯ，从而可 间接测量NO2、NOX。
GB18352.3—2005（轻型汽车）规定：
CO和CO2分析仪：不分光红外吸收（NDIR）型。
ＨＣ分析仪：点燃式发动机，氢火焰离子化（FID） 型；压燃式发动机，加热式氢火焰离子化（HFID） 型。
NOX分析仪：化学发光（CLD）型或非扩散紫外线 谐振吸收（NDUVR）型，两者均需带有NOX—NO转 化器。
其中：用NDIR测量CO、CO2，FID法测量HC， 用CLD法测量NOX。
为适应电控汽油机汽车检测的需要，汽车综合排 放分析仪增加了O2的检测功能，即能检测5种气体 （CO、CO2、HC、NOx、Ｏ２）成分的浓度。
五气体分析仪
微粒成分的分析方法
柴油机排放的微粒 由炭烟、可溶性有机物SOF 和硫酸盐构成，炭烟是其中的主要成分。 烟：指悬浮在柴油机排气流中，能吸收、反射或折 射光线的颗粒。（GB17691—2005）
微粒成分复杂，需用多种仪器配合使用才可 准确测定具体成分和各种成分的比例。 （1）热解质量分析法（TGA） （2）真空挥发法（VV） （3）SOF萃取及分析方法 （4）硫酸盐分分析方法
3.CLD分析法 CLD是化学发光分析仪（Chemiluminescent Detector，的简称。用CLD分析排气中的NOx是目 前最好的方法。
CLD化学发光分析仪
测量原理：
NO O3 NO20 O2
NO20 NO2 h
式中：NO20——激发态NO2； h—普朗克常数； ν——光子频率。
第9章 汽车排放污染物检测
讨论：
汽车排放控制技术及 法规发展。
主要内容：
汽车排放污染物； 汽车排放污染物检测技术； 汽车排放污染物检测方法； 汽车排放污染物检测标准。
9.1 汽车污染物
一氧化碳（CO） 碳氢化合物（HC） 氮氧化物（NOx） 颗粒物（亦称微粒PM） 二氧化碳（CO2） 硫化物
影响汽车污染物排放量的因素 1、影响汽油车排放量的主要因素 发动机混合气浓度（影响最大） 配气相位 发动机工况（温度、负荷、转速等） 点火系技术状况（其次 点火提前角） 空气流量传感器、氧传感器的技术状况等。
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 InfraRed Analyzer，下图）。
a）FGA-4100汽车NDIR排气分析仪 b）FLA-501系列汽车NDIR排气分析仪
汽车NDIR不分光红外排气分析仪
1）NDIR基本检测原理 多数非对称分子有能吸收特定波长红外线的特
性，并且吸收程度与气体浓度有关。
气体的红外吸收光谱
结构：红外线光源、气样室、旋转光栅和传感器等。
气样室由比较室和试样 室构成， •比较室：装不吸收红外 线能量的气体； •试样室：接收连续流过 的废气； 检测室：用于吸收红外 性能量，两腔充油相同浓 度的被测气体。 过虑室：预先滤掉干扰 气体所能吸收所能吸收的 波段。
NDIR一般用于CO和CO2的分析；对精度要求 不高时，可用于HC分析，一般不用于分析NO。
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9-4）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。
图9-4 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）的简称。
原理：HC化合物在氢 火焰的高温（2000℃左 右）中热至电离形成自 由离子，且自由离子数 与Leabharlann Baidu原子数基本成正比 。
2、影响柴油车炭烟的主要因素 1）燃料 2）喷油时刻 3）转速 4）负荷
9.2 汽车排放污染物检测技术
9.2.1 排气成分方法
排气污染物中不同气体成分应采用不同的方法进 行测量。常用的分析方法有： 不分光型红外吸收法（NDIR），用于 CO和CO2的 测量 。 电化学法，用于O2和NO的测量。 氢火焰离子化（FID）法，用于ＨＣ的测量。 化学发光法（CLD），用于NOX的测量。
CLD检测原理图 1-流量计；2-二通阀；3-催化转化器；4-抽气泵；5O3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
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。
FID氢火焰离子分析仪
FID工作原理图
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。
为防止高沸点的HC在采样过程中发生凝结， 需对采用管路加热。测量汽油机排放是应加热至 130 ℃ ，柴油机则加热至190℃