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汽车检测与诊断技术InspectionandDiagnosisofAutomobile王海林Dr./AP.WangHailin华南农业大学车辆工程系VehicleEngineeringFaculty，SCAU汽车检测与诊断技术AUTOSCAUDr./AP.WangHailin第二节排气污染物的测定目前，大气污染已不仅仅是在几个工业化国家中，他已逐渐发展成为世界性的问题，尤其是在一些大中城市。随着汽车保有量的增加，汽车排气污染物造成的环境污染情况将日趋严重。所以对汽车排气污染物的监控预防治，已处于刻不容缓的地步。要搞好汽车排气污染物的监控与防治，首先必须做好防治工作。用废气分析仪和烟度计测定排气污染物的浓度，目的是控制排气污染物的扩散，使其限定在被允许的范围内，已达到保护生态环境和自然界生态平衡的目的。一、废气污染物的主要成分汽车排放的主要污染物是：一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化合物（NOx）硫化物和微粒物（又碳烟、铅氧化物等重金属氧化物和烟灰等组成）。就CO来说，如果把汽油发动机CO排放量当作1的话，则液化气发动机的CO排放量为1/2，而柴油发动机的CO排放量为1/100。可以看出，柴油发动机与其有发动机相比，其CO排出量要小得多。而且，柴油发动机的HC排出量也较少，但NOx排出量则和汽油机差不多，且会排出令人讨厌的黑烟。汽车有害气体主要从下述途径排入大气：以HC为主要成分（约占HC总排量的25%），并含有CO等其他成分的窜气，从曲轴箱排出；在不同运行工况，从发动机废气排出不同成分的CO、HC（约占HC总排量的55%）及NOx等有害气体；汽油从油箱、化油器浮子室及油泵接头处蒸发，散发出HC（约占HC总排量的20%）。二、废气污染物的危害一氧化碳（CO）在内然发动机中，CO是空气不足或其他原因造成不完全燃烧时，所产生的一种无色、无味的气体。CO吸入人体后，非常容易和血液中的血红蛋白结合，它的亲和力是氧的300倍。因此，肺里的血红蛋白不与氧结合而与CO结合，致使人体缺氧，引起头痛、头晕、呕吐等中毒症状，严重是造成死亡。碳氢化合物（HC）HC是指发动机废气中的未燃部分，还包括供油系中燃料的蒸发和滴漏。单独的HC只有在浓度相当高的情况下才会对人体产生影响，一般情况下作用不大，但它却是产生光化学烟雾的重要成分。氮氧化合物（NOx）NOx是发动机大负荷工作时大量产生的一种褐色的有臭味的废气。NOx进入肺泡后能形成亚硝酸和硝酸，对肺组织产生剧烈的刺激作用。亚硝酸盐则能与人体内的血红蛋白结合，形成变性血红蛋白，可在一定程度上导致组织缺氧。NOx与HC受阳光中紫外线照射后发生化学反应，形成光化学烟雾。铅化合物当人们吸入含有铅微粒的空气时，铅逐渐在人体内积累。当积累量达到一定程度时，铅将阻碍血液中红血球的生长，使心、肺等处发生病变；侵入大脑时则引起头痛，出现一种精神病的症状。炭烟炭烟是柴油发动机燃料燃烧不完全的产物，其内含有大量的黑色炭颗粒。炭烟能影响道路上的能见度，并因含有少量的带有特殊臭味的乙醛，往往引起人们恶心和头晕。硫氧化物汽车内燃机尾气中硫氧化物的主要成分为二氧化硫（SO2）。当汽车使用催化净化装置时，就算很少量的SO2也会逐渐在催化剂表面堆积，造成所谓催化剂中毒，不但危害催化剂的使用寿命，还危害身体健康，而且SO2还是造成酸雨的主要物质。二氧化碳CO2为无色无毒气体，对人体无直接危害，但大气中的CO2大幅度增加，因其对红外热辐射的吸收而形成的温室效应，会使全球气温上升、南北极冰层溶化；海平面上升；大陆腹地沙漠趋势加剧，是人类和动植物赖以生存的生态环境遭到破坏。除以上几种物质外，还有臭气。它由多种成分组成，除了、有臭味外，主要就是燃料的不完全燃烧产物，如甲醛、丙烯醛等。当汽车停留在街道路口时，产生这些物质较多，它能刺激眼睛的粘膜。除了燃烧条件有关外，臭气的产生还与燃料的组成有关。随着燃料中芳香烃的增加，排气中的甲醛略有减小，而芳醛少许增加，从而可以适当减少臭气，但却增加了更容易产生光化学烟雾的芳烃。汽车内燃机排气所造成的公害，对汽油机而言，CO、HC和NOX是主要的有害成分，而光化学烟雾是由HC和NOX转化而成的；对柴油机而言，CO和HC比汽油机少得多，NOX约为汽油机的，而炭烟却比汽油机大得多，是主要的有害成分。基本概念：空燃比(AF)：是指可燃混合气中空气与燃料的质量比。理论上，1kg汽油完全燃烧需要空气14.7kg。故对于汽油机而言，空燃比为14.7的可燃混合气可成为理论混合气。若可燃混合气的空燃比小于14.7，则意味着其中汽油含量有余（亦即空气量不足），可称之为浓混合气。同理，空燃比大于14.7的可燃混合气则可称为稀混合气，应当指出，对于不同的燃料，其理论空燃比数值是不同的。过量空气系数（α）：α=燃烧1kg燃料所实际供给的空气质量／完全燃烧1kg燃料所需的理论空气质量由此定义表达式可知：无论使用何种燃料，凡过量空气系数α=1的可燃混合气即为理论混合气；α＜1的为浓混合气；α＞1的则为稀混合气。三、汽油车怠速排气污染物的检测(一)不分光红外线气体分析仪的结构与原理测试原理：这种分析仪的测量原理是建立在一种气体只能吸收其独特波长的红外线(0.8-600μm)特性基础上的，即是基于大多数非对称分子对红外线波段中一定波长具有吸收功能，而且其吸收程度与被测气体的浓度有关。如CO能够吸收4.7μm波长的红外光线，CH4能吸收2.3μm、3.4μm、7.6μm红外线。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和HC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。1．尾气采集部分;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、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。2．尾气污染物的分析部分该分析仪是由红外线光源，测量室(测定室、比较室)，回转扇和检测器构成。它由两个红外线光源发出两组分开的射线，这些射线被两旋转扇片同相地遮断，从而形成射线脉冲，射线脉冲经滤清室，测量室而进入检测室，测量室由两个腔室组成，一个是比较室，另一个是测定室。比较室中充有不吸收红外线的氮气，使射线能顺利通过。测定室中连续填充被测试的尾气，尾气中CO含量越高，被吸收的红外线就越多。检测室由容积相等的左右两个腔室组成，其间用一金属膜片隔开，两室中充有同摩尔数的CO而HC由于受到其他共存气体的影响，所以使用固体滤光片，仅让具有HC(正已烧)3.5μm附近的波长到达检测室内。HC(正己烷)被封入检测器，样品室中的HC(正己烷)吸收量也就能被检测器检测出来。3．浓度指示部分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。利用零点调整旋钮，标准气体校正调整旋钮、量程转换开关，使仪表指示零位及指示值量程得到调节。另外,由于流程系统的一端设置的流量计，因而能够了解到尾气在流经仪器测试系统过程中的异常情况。4．校正装置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对指示值机械校正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,来进行指示针的简易校正。（二）汽油车废气分析仪(非分散型红外线气体分析仪)的使用方法汽油车的排气测定方法分多工况法、等速工况法和怠速法。怠速法中包括了单怠速法和双怠速法，检测站主要以单怠速法测量汽油车的排气污染物，其实怠速法并不能具体反应车辆的实际情况，但是由于其操作简单，并且限制条件较少，故在检测站广泛采用。1.测定前的准备工作在进行汽车排放污染物检测时必须做好测定前的准备工作，包括测量仪器的准备和被测车辆的准备。（1）仪器的准备仪器使用前，先接通电源，预热30min以上。接着从仪器上取出采祥导管进行校正：吸进清洁空气，用零点调整旋钮去调整零位，再把测定器附属的标准气体从标准气体注入口注入，用标准气体校正旋钮，使指示值符合校正基准值。(注意：当注入标准气体时，应关闭仪器上的泵开关)。一氧化碳测定器是以标准气体储气瓶里的一氧化碳浓度作为校正基准值，而碳氢化合物测定器由于在标准气体里采用丙烷(C3H8)气体，所以须通过下式求出正己烷(C6H14)换算值来作为校正基准：校正基准值=标准气体(丙烷)浓度×换算系数(正已烷换算值)例：换算系数0.530，标准气体丙烷浓度700×10-6。校正基准值=700×10-6×0.530=371×10-6简易校正开关对于有校正位置刻度线的仪器，可用标准调整旋钮把仪表指针调到标准刻度线位置。对于没有标准刻度线的仪器，要在标准气校正后立即进行简易校正，使仪器指针与标准气校正后的指示值重合。（2）车辆准备A．排气系统不得有泄漏。B．应保证取样探头插入排气关的深度不小于400mm，否则排气管应加接管，但应保证接口不漏气。C．发动机应达到规定的热状态。D．按汽车制造厂使用说明书规定的调整法，调至规定的怠速和点火正时。2．检测方法A．发动机由怠速加速到中等转速，维持5s以上，在降至怠速状态。B．把指示仪表的读数转换开关打到最高量程档位。C．将取样探头插入汽车排气管中，深度不小于300mm。D．一边观看指示仪表，一边用读数转换开关选择适于废气浓度的量程档位，待指针稳定后，读数取最大值。若为多排气管时，则取各管测量值的算术平均值。E．检测工作结束后，把取样探头从排气管里取出来，让他吸入新鲜空气工作5分钟，待仪器指针回到零点后再关掉电源。