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1、2023/3/11,汽车排放污染物的检测,汽车排放污染物的检测,汽车排放污染物的检测,汽车排放污染物与环境,光化学烟雾 洛杉矶化学烟雾事件(1943)伦敦烟雾（1952）酸雨 我国70%地区出现过温室效应 全球问题,汽车排放污染物的检测,1943年美国洛杉矶市的250万辆汽车每天燃烧掉1100吨汽油，汽油燃烧后产生的碳氢化合物等在太阳紫外光线照射下引起化学反应，形成浅蓝色烟雾，使该市大多市民患了眼红、头疼病。后来人们称这种污染为光化学烟雾。1955年和1970年洛杉矶又两度发生光化学元素烟雾事件，前者有400多人因五官中毒、呼吸衰竭而死，后者使全市四分之三的人患病。,汽车排放污染物的检测,19
2、52年伦敦烟雾事件是1952年12月5日9日发生在伦敦的一次严重大气污染事件。这次事件造成多达12000人因为空气污染而丧生，并推动了英国环境保护立法的进程。,汽车排放污染物的检测,被酸雨腐蚀的树林,汽车排放污染物的检测,汽车排放污染物的检测,发动机的三种污染源,发动机废气（55%）曲轴箱窜气（20%-25%）燃油汽蒸发（20%）,汽车排放污染物的检测,一、汽车排放污染物及其危害,1.一氧化碳（CO）气体 成因：是燃料不完全燃烧的产物。（即混合气太浓或燃烧质量不佳）。碳氢燃料的高温氧化生成 危害：浓度0.001%引起慢性中毒 浓度0.012%，1小时后死亡（与血液中的血红蛋白结合）,汽车排放污
3、染物的检测,2.碳氢化合物（HC）成因：发动机未燃尽的燃料分解或供油系中燃料蒸发所产生。-壁面激冷效应-缝隙效应-缸壁润滑油膜的吸收和蒸发危害：形成光化学烟雾,汽车排放污染物的检测,3、氮氧化合物（NOX)成因：在高温（1800）和高浓度氧气的条件下氮和氧才能发生反应，生成NOX(主要是NO和NO2)。危害：产生与CO相似的严重后果。引起肺水肿,同时刺激眼、鼻粘膜。,汽车排放污染物的检测,4、硫化物（SO2)成因：燃料中的硫和空气中的氧气反应生成。危害：形成酸雨5、碳烟（微粒）成因：不完全燃烧的产物 危害：影响呼吸系统，引起恶心头晕。,汽车排放污染物的检测,6、二氧化碳 成因：燃烧产生 危害：
4、温室效应，在欧洲温室气体排放总量中，交通污染约占21%，是欧洲空气质量恶化和导致癌症、呼吸与心血管系统疾病死亡率上升的主要元凶。,汽车排放污染物的检测,尾气成分与空燃比的关系,汽车排放污染物的检测,汽车排放污染物的表示方法,浓度排放量 CO、CO2和O2%HC和NOx ppm 1ppm=1mg/kg=1mg/L=110-6质量排放量 g/h或g/测试比排放量 g/Km,汽车排放污染物的检测,二、内燃机排放法规,.分为轻型车和重型车排放法规.国外排放法规美国法规欧洲法规日本法规,汽车排放污染物的检测,美国法规最早的加利福尼亚标准测试循环，年诞生。70年代，美国EPA制定了新的排放测试循环，轻型车
5、的排放测试循环循环（001年后），由，0,06三个循环组成重型车，稳态工况，年，采用瞬态测试循环加州排放法规，世界上最严厉的排放法规,汽车排放污染物的检测,欧洲法规最早的，七十年代，轻型车的，十五工况循环。重型车，采用稳态工况，000年，欧排放采用新的工况，稳态工况测试循环。确定，三个转速瞬态。同时要进行快速烟度测试，要在瞬态测功机上进行。欧洲瞬态测试，循环,汽车排放污染物的检测,欧盟指令70/220/EEC详细描述了针对轻型机动车（乘用车和轻型车）的排放法规随着机动车排放控制技术的不断发展，对环境保护的要求日益提高，该指令历经多次修改，即所谓的欧1,欧2,欧3和欧4、欧5等机动车排放法规，对
6、有害排放物的限制不断提出了更高的要求欧洲机动车排放法规对柴油车和汽油车的CO,HC,NOx 以及颗粒排放分别制定了相应的排放限值欧洲排放法规的实施，一般自实施之日起，要求新认证车型即必须满足新的排放限值要求。而对于目前正在生产的车型，则要求一年以后必须满足新的排放限值中国目前有关轻型机动车辆排放控制的国家标准基本上是参照相应的欧盟指令来制定的,也就是我们经常提到的国1,国2,国3,国4,欧洲机动车排放法规综述,汽车排放污染物的检测,适用车型：M1类乘员不多于6人且总重不大于2.5吨的乘用车；M1,M2 及N1类，总车重不超过3.5吨的轻型车,中国机动车排放法规的实施 全国范围,汽车排放污染物的
7、检测,国 4(柴油车),新上牌车辆,中国机动车排放法规的实施 北京,适用车型：M1类乘员不多于6人且总重不大于2.5吨的乘用车；M1,M2 及N1类，总车重不超过3.5吨的轻型车,汽车排放污染物的检测,中国机动车排放法规的实施 其他城市,适用车型：M1类乘员不多于6人且总重不大于2.5吨的乘用车；M1,M2 及N1类，总车重不超过3.5吨的轻型车,汽车排放污染物的检测,欧3(国3)排放法规对燃油品质的要求 汽油,参数 欧2欧3 主要影响蒸汽压(夏季)kPa 70 max.60 max.蒸发排放硫含量mg/kg 500 max.150 max.排放控制系统失效苯含量%v/v 5.0 max.1.
8、0 max.空气质量，公众健康芳烃含量%v/v n/a 42 燃烧室沉积物，苯排放烯烃含量%v/v n/a 18 沉积物的生成MMT mg/kg 无 无 排放控制系统失效,汽车排放污染物的检测,参数 欧2 欧3 主要影响密度kg/m 860 max.845 max.PM/NOx排放硫含量mg/kg 500 max.350 max.PM排放,除NOx催化剂失效多环芳烃含量%m/m n/a 11 PM排放,NOx生成十六烷值 49(min.)51(min.)发动机工作性能,HC排放 润滑性m 460(max.)460(max.)发动机运转,欧3(国3)排放法规对燃油品质的要求 柴油,汽车排放污染物
9、的检测,我国的排放法规,我国从0年代开始着手制定排放法规，0世纪末，参照欧盟排放法规，制定自己的排放法规制定的主要排放法规：车用汽油机怠速污染物排放法规车用柴油机排气烟度和可见排气污染物排放法规，包括全负荷烟度排放法规，自由加速度烟度排放法规，排气可见污染物排放法规轻型车用内燃机污染物排放法规重型车用内燃机污染物排放法规,汽车排放污染物的检测,我国的排放法规,重型车用内燃机污染物排放法规压燃式发动机和装用压燃式发动机的车辆排气污染物限值及测试方法2001车用压燃式发动机排气污染物限值及测量方法,汽车排放污染物的检测,我国的排放法规,最新颁布了200车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染
10、物排放限值及测量方法（中国、阶段）005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1835.2001轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国、阶段）,汽车排放污染物的检测,二、汽车排放污染物的检测技术,（一）排气成分分析方法：1、不分光红外分析法（NDIR)NDIR根据不同气体对红外线的选择性吸收原理来实现。如CO能够吸收4.7m波长的红外光线。主要测量CO和CO2对NO和HC测量精度较低,汽车排放污染物的检测,2、氢火焰离子法(FID)利用某些气体在高温火焰中的电离现象，通过检测电极间的离子电流来测定气体浓度。HC的标准测量方法。灵敏度高，可用于稳态工况或瞬态工况。,汽车排放
11、污染物的检测,3、化学发光法（CLD)CLD是测量NOX浓度的标准方法。被测气体中的NO与O3反应产生化学发光现象，这种化学发光的强度与NO浓度成正比。NO2转换为NO后（转化器），再进入化学发光室，转化效率应大于90%。,汽车排放污染物的检测,4、综合分析法（尾气分析仪）,汽车排放污染物的检测,尾气分析仪的构造,该分析仪是从汽车排气管内收集取出汽车的尾气，并对气体中所含有的CO、HC、CO2、NOX、O2的浓度进行连续测定。它主要由尾气采集部分，尾气分析部分，尾气指示部分和校正装置等构成。,汽车排放污染物的检测,废气取样装置,如图所示，由探测头、过滤器、导管、水分离器和泵等构成。用探头、导管
12、、泵从排气管采集尾气。排气中的粉尘和碳粒用过滤器滤除，水分用水分离器分离出去。最后，将气体成分输送到分析部分。,汽车排放污染物的检测,废气分析装置,不分光红外分析法 CO、CO2氢火焰离子法 CH化学发光法 NOX氧传感器 O2,汽车排放污染物的检测,校正装置是为了维持测定器的指示精度、保持准确的测定值而设置的。校正装置有用标准气体进行校准的校准装置和机械的简易校正装置两种。（1）标准气体校正装置 标准气体校正装置是用标准气从专用注入口直接注入分析部分，通过标准气体浓度和仪表指示值的比较，进行校正。（2）简易校正装置 简易校正装置是用遮光板来改变通过分析部分测定室侧的红外线数量,来进行指示针的
13、简易校正。,校正装置,汽车排放污染物的检测,显示装置 尾气的浓度指示部分根据分析部分传来的电信号，在CO指示表上CO浓度以容积百分数(%)为单位，在HC指示表上HC浓度以正己烷当量容积百万分数(10-6或ppm)为单位直接指示出来。,汽车排放污染物的检测,（二）烟度的测量,1、滤纸式烟度计使排气通过白色滤纸，碳烟沉积。灯光照射滤纸表面，用反射率表示。范围010，0表示洁净滤纸，10表示完全染黑。简单便宜，适于人工检测。不适于测量白烟和蓝烟。,汽车排放污染物的检测,2、不透光法利用碳烟对光的吸收作用，测定透过碳烟后光的衰减程度来测定排气烟度。表示方法用0%100%，0%表示被测废气不吸光，100
14、%表示光线完全被废气吸收。可以连续测量（稳态和非稳态）低烟度时有较高的分辨率。,汽车排放污染物的检测,不透光烟度计,汽车排放污染物的检测,为控制在用汽车排气污染物的排放，改善环境空气质量，国家质量技术监督局于2000年12月28日发布了GB18285-2000在用汽车排气污染物限值及测试方法。该标准规定对“装配点燃式发动机的车辆”进行怠速试验、双怠速试验和加速模拟工况（ASM）试验。其中按GBl4761通过B类认证，设计乘员数不超过6人，且最大总质量不超过2500kg的M1类车辆和按GBl4761通过B类认证，设计乘员数超过6人，或最大总质量超过2500kg但不超过3500kg的M类车辆和N1
15、类车辆，进行双怠速试验或加速模拟工况（ASM）试验，其他的M、N类装配点燃式发动机的车辆进行怠速试验。,三、汽油排放污染物的检测方法,汽车排放污染物的检测,三、汽油机排放污染物的检测方法,（一）双怠速检测法 检测条件：1、发动机处于怠速运转状态，离合器处于结合位置，油门处于松开位置，变速杆位于空挡位置，阻风门（化油器式发动机）全开。2、进气系统装有空气滤清器，排气系统装有排气消音器，并不得有泄漏，汽油符合GB484的规定。,汽车排放污染物的检测,3、使发动机冷却液和润滑油温度达到汽车使用说明书所规定的热机状态。测量步骤;1、必要时要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试仪
16、器。2、发动机由怠速工况加速至0.7倍的额定转速，维持60秒（以清除燃烧室中的各种残留气体）后降至怠速状态。,汽车排放污染物的检测,3、在稳定怠速状态下，将尾气分析仪的取样管插入排气管中，插入深度等于400mm,并固定于排气管上。4、加速至高怠速状态下维持15s后开始读数，读取30s内CO和HC的最高值和最低值，取其平均值为高怠速排放测量结果。5、发动机从高怠速降至怠速状态维持15s后开始读数，读取30s内CO和HC的最高值和最低值，取其平均值为怠速排放测量结果。6、若为多排放管时，取各排放管测量结果的算术平均值。,汽车排放污染物的检测,（二）、工况法,加速模拟工况试验（ASM)特点：底盘测功
17、机加载，可全面反映车辆尾气排放状况。,汽车排放污染物的检测,汽车排放污染物的检测,检测标准及检测结果分析,国家标准GB18285-2000在用汽车排气污染物限值及测试方法中规定，对于装配点燃式四冲程发动机、最大总质量大于400kg、最大设计车速等于或大于50km/h的在用汽车，排放污染物限值见下表。,汽车排放污染物的检测,汽车排放污染物的检测,汽车排放污染物的检测,汽车排放污染物的检测,何为“欧I”、“欧II”标准,“欧I”、“欧II”是欧洲I号标准和欧洲II号标准的简称。欧洲标准属于一个专业的技术范畴，它是欧洲经济共同体委员会制订的统一指令，涵盖了不同类型汽车排放的有关规定。现以设计乘员数不
18、超过6人(含驾驶员)、总质量不超过25吨的汽车为例，在1999年1月1日到200312月31日期间，必须达到的排放极限值为：一氧化碳不超过316克公里，碳氢化合物不超过113克公里；另外，柴油车排放的颗粒物不超过018克公里，耐久性为5万公里。这就是欧洲I号标准中的有关规定。,汽车排放污染物的检测,尾气分析是在发动机不同工作状况下，通过检测废气中不同成分气体的含量来判断发动机各系统故障的方法其目的是对发动机的燃烧状况进行综合评价,检测结果分析,汽车排放污染物的检测,尾气分析主要分析内容有混合气空燃比、点火正时及催化转化器转化效率等尾气分析主要分析的参数一氧化碳（CO）碳氢化合物（HC）二氧化碳
19、（CO2）氧（02）空燃比（A/F）或过量空气系数,汽车排放污染物的检测,尾气分析仪在故障检测诊断中的应用,汽车尾气分析仪有两气、四气和五气等多种类型 两气尾气分析仪两气尾气分析仪是用来测量汽车尾气排放中CO和HC。,汽车排放污染物的检测,但是如果一辆车的排气管或尾气分析仪的测量管路有泄漏那么所检测的就是被外部空气稀释的尾气，CO和HC的测量值将降低，自然就不能反映尾气的真实浓度。,汽车排放污染物的检测,四气尾气分析仪,随着装有三效催化转化器和电子控制系统的汽车的增多，汽车的排放标准也更加严格因此需要更精确地测量排气和诊断排放超标的原因。,汽车排放污染物的检测,四气尾气分析仪不仅具备两气尾气分
20、析仪的所有功能，而且还能进行故障诊断和分析四气尾气分析仪除了测量CO和HC外，还能测最CO2和02、以及计算过量空气系数和空燃比A/F,汽车排放污染物的检测,通过对汽车排气中的HC、CO、CO2和O2成分的深入了解可以帮助我们熟练使用尾气分析仪分析故障,汽车排放污染物的检测,CO2：,当混合气充分燃烧时，CO2的浓度将达到峰值。不管是否装有三效催化转化器，峰值均为13.8%-15%在点火失灵或发动机故障被排除之后，通过C02的读数，便可以检测出混合气燃烧的好坏，当混合气变浓或变稀时，CO2值均会降低,尾气中CO2的浓度可反映出燃烧的效率。,汽车排放污染物的检测,O2,燃烧正常排气中应含有1%-
21、2%的O2O2的读数小于l%说明混合气太浓O2的读数大于2%表示混合气太稀造成这种现象的原因很多，燃油滤芯太脏、燃油油压低、喷油器堵塞、真空泄漏、EGR阀泄漏等，都可能导致混合气过稀,O2是反映空燃比的最好指标,汽车排放污染物的检测,如果混合气浓，02的读数就低，CO的读数就高反之混合气稀，02的读数就高，CO的读数就低若混合气偏向失火点，02的读数就会上升得很快，同时，CO值低，HC值高而且不稳定,汽车排放污染物的检测,HC,HC主要由燃烧不完全而形成。,HC的读数高则说明燃油没有充分燃烧,导致HC读数过高的因素：,气缸压力不足发动机温度过低油箱中油气蒸发混合气由燃烧室向曲轴箱泄漏,汽车排放
22、污染物的检测,混合气过浓或过稀点火不正时 点火间歇性不跳火温度传感器不良喷油器漏油或堵塞 油压过高或过低等,汽车排放污染物的检测,CO,混合气过浓将产生大量的CO，混合气过稀引起失火将生成过多HC高CO表示燃油系统有故障，如混合气不洁净、活塞环胶结阻塞、燃油供应太多、空气太少、点火太早等如果电喷发动机的CO过高，很可能是喷油器漏油、油压过高或电控系统产生了故障,CO是因燃烧引起的,汽车排放污染物的检测,为0.971.04，可以看成是理想的匹配大于该值，说明空燃比过大,混合气过稀小于该值，则为空燃比过小，混合气过浓理想的空燃比为14.7。,过量空气系数可以直观地告诉我们空燃比的情况,汽车排放污染
23、物的检测,电控汽车尾气排放量的正常值,HC大约55ppmCo低于0.5%O2 1%2%CO2 13.8%15%10%的水，其余为N2,汽车排放污染物的检测,尾气测试值与系统故障的判断分析,汽车排放污染物的检测,汽车排放污染物的检测,五气尾气分析仪,当CO和HC降低时可能会引起尾气中氮氧化物（NOx）浓度的升高为了监测Nox就得有五分气尾气分析仪,汽车排放污染物的检测,在四气尾气分析仪的基础上升级到五分气尾气分析仪比较容易四气尾气分析仪中的02传感器和五气尾气分析仪中的NOx传感器都是单纯的电化学传感器因此只要在四气尾气分析仪中加上一个NOx传感器就可以方便地将四气尾气分析仪升级为五分气尾气分析
24、仪 而NOx常常发生在高温大负荷的情况下，在没有底盘测功机时只能靠路试去测量,五气尾气分析仪,汽车排放污染物的检测,尾气分析在汽车故障检测诊断中的应用实例,故障现象：丰田佳美5S-FE轿车怠速不稳四气尾气分析仪检测结果：,汽车排放污染物的检测,检测结果分析,HC和02都较高，这是空燃比失衡的一个重要特征CO值较低，而CO2在峰值，这说明可燃混合气已充分燃烧，点火系统应该不会有什么问题；较高综合分析表明，该车发动机工作时的混合气偏稀因此,应从进气系统和供油系统着手故障检查。,汽车排放污染物的检测,故障检修,检测发现真空管无漏气、错插现象;PCV阀密封良好;机油尺插口良好起动发动机，用化油器清洗剂
25、在进气管垫和EGR阀周围喷洒，检查EGR阀时，发现随着转速上升，怠速逐渐均匀。,汽车排放污染物的检测,取下EGR阀，发现针阀周围有少量积炭、EGR阀通道上有很多积炭,使针阀不能落入阀座，致使进气歧管的混合气被废气稀释，从而怠速不稳，发动机容易熄火经对EGR阀进行彻底清洗，并换上新垫，起动发动机，一切恢复正常,汽车排放污染物的检测,故障排除后的尾气检测结果,所有数据都在标准之内，故障排除。从这个故障检测诊断实例可以看出，在对有故障的车辆做完必要的常规检查之后，使用尾气分析仪可以很快发现故障的本质原因，缩小检修范围,汽车排放污染物的检测,特别提醒,今后随着排放法规的日益严格，安装催化转化器的车型会
26、越来越多，故在进行尾气测量时，应尽可能在催化转化器前方测量，这样更可能真实反映发动机的排放情况同时还应将催化转化器前和后的测量结果加以比较，以便判断催化转化器的转化效率是否正常,汽车排放污染物的检测,废气分析的基本规则,1、碳氢化合物(HC)和氧(02)的读数高，是由点火系统不良和过稀的混合气失火而引起.2、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)高，二氧化碳(C02)、氧(02)低，表明发动机工作混合气很浓,汽车排放污染物的检测,3、通常情况下，C02的读数和CO、02的读数相反，燃烧越完全，C02的读数就越高，其最大值在13.8%15%之间，此时CO的读数应该是或接近0%,汽车排放污染物的检测
27、,4、O2的读数是最有用的诊断数据之一。O2的读数和其他3个读数一起，能帮助找出诊断问题的难点通常，装有催化转换器的汽车的02的读数应该是1.0%-2.0%，说明发动机燃烧很好，只有少量末燃烧的O 2进入排气管。,汽车排放污染物的检测,如果02的读数小于1.0%则说明混合气太浓，不利于很好的燃烧如果02的读数超过2%则说明混合气太稀燃油滤清器堵塞、燃油压力低、喷油器阻塞、真空系统漏气、废气再循环(EGR)阀泄漏等都可能导致混合气过稀,汽车排放污染物的检测,四、柴油机排放污染物的检测方法,1）将烟度计取样探头逆气流固定于排气管内，深度等于300mm，并使其中心线与排气管轴线平行。2）吹除积存物。
28、按GB/T1846 3.1条进行3次，以消除排气系统中的积存物。3）将踏板开关安装在加速踏板上端，把抽气泵压到最下端并锁止。4）按测量规程进行自由加速烟度的测量。先由怠速工况将加速踏板踩到底，约4s后迅速松开，如此反复三次以便将排气管内的碳渣吹掉。,汽车排放污染物的检测,四、柴油机排放污染物的检测方法,5）然后怠速运转16s，在此期间内用压缩空气清洗洗机构对取样管和取样探头吹洗34秒。6）再将加速踏板与取样机构的踏板开关。7）并迅速踩到底，约4s后立刻松开，维持怠速运转16s，在此20s期间内应完成排气取样、滤纸染黑、走纸、抽气泵复位、检测并指示烟度和清洗等工作。8）再次踩下加速踏板与踏板开关
29、，两次之间的时间间隔为20s，如此重复取样四次，对第一次采样不测量，后三次读数的算术平均值，即为该工况下的排气烟度,汽车排放污染物的检测,柴油车排放标准,汽车排放污染物的检测,检测结果分析,柴油车自由加速烟度超过标准时，其主要原因是柴油机供油系调整不当所致。此外，柴油机气缸活塞组和曲柄连杆机构的技术状况及柴油的质量等对烟度排放也有影响。下面简要介绍排烟故障的原因和诊断：柴油机工作时黑烟浓重，多由喷油量过大、雾化不良、各缸喷油量不均匀、喷油时刻过早、调速器失调和空气滤清器堵塞等原因引起。,汽车排放污染物的检测,检测结果分析,此外，柴油机冒黑烟还与柴油质量有关，为使着火性能良好，一般柴油机选用十六烷值为40-45的柴油为宜。若十六烷值超过65，则柴油蒸发性变差，致使燃烧不彻底，工作时也可发生冒黑烟现象。,汽车排放污染物的检测,思考题,现代汽车采取了哪些措施减轻尾气污染？汽车尾气成分检测的原理是什么？查找相关资料，了解世界上主要的排放法规。如何理解从尾气成分中分析发动机故障的原理？,2023/3/11,汽车排放污染物的检测,演讲完毕，谢谢听讲!,再见，see you again,3rew,
