汽油车排气污染物排放检测结果

汽油发动机在怠速运转时，由于节气门开度小、发动机转速低、残余废气量相对增大和燃烧温度低等原因，使得CO和HC的排放量明显增多。为此，在国家标准GB 18285—2005《点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法（双怠速法及简易工况法）》中予以限制。该标准规定了点燃式发动机汽车怠速和高怠速工况下排气污染物排放限值及测量方法，同时规定了点燃式发动机轻型汽车稳态工况法、瞬态工况法和简易瞬态工况法等几种测量法。

1.不分光红外线分析法的基本原理

汽车废气中的CO、HC等气体，都分别具有能吸收一定波长范围红外线的性质，而且红外线被吸收的程度与废气浓度之间有一定的关系。不分光红外线分析法就是根据这一原理，即根据废气吸收一定波长红外线能量的变化，来测量废气中各种污染物的浓度。例如CO主要吸收波长为4.7μm附近的红外线，为此可以让红外线通过一定量的汽车尾气，通过对比4.7μm红外线经过尾气前后能量的变化，来测定尾气中CO的含量。在各种气体混合的情况下，这种测量方法具有测量值不受影响的特点。

2.不分光红外线气体分析仪的组成与工作原理

不分光红外线CO和HC气体分析仪，是一种能从汽车排气管中采集气样，并对气体中所含有的CO和HC的浓度进行连续测定的仪器。它主要由废气取样装置、废气分析装置、废气浓度指示装置及校准装置等构成。图5-7所示为佛山MEXA—324型不分光红外线废气分析仪。

图5-7 MEXA—324型废气分析仪

1—导管 2—滤清器 3、4—取样探头 5—CO指示仪表 6—HC指示仪表 7—CO标准气体样瓶 8—HC标准气体样瓶

（1）废气取样装置 如图5-8所示，废气取样装置由取样探头、滤清器、导管、水分离器和泵等构成。用探头、导管、泵从排气管采集废气，排气中的粉尘和炭粒用滤清器滤除，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）废气分析装置 废气分析装置由红外线光源、气样室、旋转扇轮、测量室和传感器等组成。从取样装置输送来的多种气体共存在废气中，通过不分光红外线分析装置分析测定气体CO、HC的浓度，用电信号将其输送到浓度指示装置，工作原理如图5-9所示。从两个红外线光源发出的红外线，分别通过标准气样室和测量气样室后到达测量室。在标准气样室里充有不吸收红外线的N₂，在测量气样室里充有被测量的废气。测量室由两个分室构成，在两个分室中间装有金属膜式电容微音器作为传感器。为了能够从废气中选择出只需要测量的成分，在测量室的两个分室内，分别充入与被测气体相同的气体。在测量CO的分析装置内充入CO气体；在测量HC的分析装置内充入正己烷气体。

当红外线通过旋转扇轮后断续地到达测量室时，由于通过测量气样室的红外线，所被测气体按其浓度大小吸收掉一部分一定波长的红外线，而通过标准气样室的红外线没有被吸收，因此在测量室的两个分室内因红外线的能量差别而出现温度差，从而导致两个分室的压力差，致使金属膜片弯曲变形。废气中被测气体浓度越大（两个分室红外线的能量差越大），金属膜片弯曲变形愈大。膜片弯曲变形使电容改变，电容改变引起电压改变，该电压信号经放大器放大后输送到浓度指示装置。

由于检测不同的尾气成分需要使用不同波长的红外光，所以在多种气体分析仪中需要相应数量的气体分析装置，如两个气体分析仪需要有两个分别检测CO和HC的分析装置。

（3）指示装置 分析仪的浓度指示装置主要由CO指示装置和HC指示装置组成，如图5-10所示。从废气分析装置送来的电信号，在CO指示仪表上CO浓度以体积分数（%）为单位；在HC指示仪表上HC浓度以正己烷当量体积百万分数（10^-6）为单位直接显示出来。仪表的指示可利用零位调整旋钮、标准调整旋钮和读数档位转换开关等进行控制。

（4）校准装置 校准装置是为了保持分析仪指示精度，使之能经常显示正确指示值的一种装置。在分析仪上通常设有加入标准气样进行校准的校准装置和机械的简易校准装置。

1）标准气样校准装置是把标准气样从分析仪单设的一个专用注入口（图5-10的12）直接送到废气分析装置，再通过比较标准气样浓度值和仪表指示值的方法来进行校准的装置。

2）简易校准装置是用遮光板把废气分析装置中通过测量气样室的红外线挡住一部分，用减少一定量红外线的方法进行简单校准的装置。

图5-8 废气取样装置

图5-9 废气分析装置

1—主放大器 2—指示仪表 3—排气入口 4—测量气样室 5—排气出口 6、7—红外线光源 8—标准气样室 9—旋转扇轮 10—测量室 11—电容微音器 12—前置放大器

3.四气体与五气体分析仪简介

鉴于目前实施的怠速工况只测定CO、HC两气体的排气检测手段已无法有效反映汽车排气中的NO_x和CO₂，现多使用四、五气体分析仪来满足测量要求。四气与五气的分析仪区别在于五气分析仪可检氮氧化合物（NO_x）。

五气分析仪中CO、CO₂、HC通过不分光红外线不同波长能量吸收的原理来测定，可获得足够的测试精度，而NO_x与O₂的浓度采用一氧化氮和氧传感器传感器测定。

氧（O₂）传感器，其基本形式是包括一个电解质阳极和一个空气阴极组成的金属-空气有限度渗透型电化学电池。氧传感器电流是一个电流发生器，其所产生的电流正比于氧的消耗率。此电流可通过在输出端子跨接一个电阻以产生一个电信号。如果通入传感器的氧气只是被有限度地渗透，利用上述信号可测氧气的浓度。

应用于汽车废气检测的氧电池，使用一种塑料膜作为渗透膜，其渗透量受控于气体分子撞击膜壁的强度，如果气体压力增加，分子的渗透率增加。因此，输出的结果直接正比于氧的分压且在整个浓度范围内呈线性响应。由氧传感器输出的信号经放大后，送至仪器的数据处理系统的A/D输入端，进行数字处理及显示。

NO_x的传感器是在氧传感器基础上发展起来的电化学电池式传感器。

4.汽油车双怠速法污染物的检测方法(www.xing528.com)

（1）仪器的准备 按使用说明书要求做好各项检查工作，校准仪器。以MEXA—324E为例，首先用标准气样校准仪器。

1）接通电源，仪器预热30min。

图5-10 废气分析仪面板图

1—HC标准调整旋钮 2—HC零位调整旋钮 3—HC读数转换开关 4—CO读数转换开关 5—简易校准开关 6—CO标准调整旋钮 7—CO零位调整旋钮 8—电源开关 9—泵开关 10—流量计 11—电源指示灯 12—标准气体入口 13—CO指示仪表 14—HC指示仪表

2）按标准气体的浓度把量程切换开关置于要校正的量程。

3）取下水分离器，导入新鲜空气。

4）指针稳定后，旋转零位调整旋钮将指针调零。

5）关掉分析仪上的泵开关。

6）将标准气瓶嘴插入标准气入口并压紧，直到指针稳定。

7）旋转标准调整旋钮，使CO分析仪指针与标准气瓶所标明的浓度相符，使HC分析仪指针与换算出的正己烷浓度相符（标准气样为丙烷），按照“正己烷换算浓度=标准气样（丙烷）浓度×换算系数”的关系进行换算。换算系数是分析仪的给出值，常标在分析仪右侧，一般为0.472～0.578。每台仪器的换算系数各不相同。

（2）车辆的准备

1）应保证被检测车辆处于制造厂规定的正常状态，发动机进气系统应装有空气滤清器，排气系统应装有排气消声器，并不得有泄漏。

2）应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量仪器。测量时，发动机冷却液和润滑油应不低于80℃，或者达到汽车使用说明书规定的热车状态。

3）取样探头插入排气管深度应不小于400mm，否则排气管应接管加长，但必须保证接口处不漏气。

4）按规定调整怠速和点火正时。

（3）检测方法

1）发动机由怠速工况加速至0.7倍额定转速，维持30s后降至高怠速状态，并使转速稳定；把量程转换开关调到最高量程档位。

2）取样探头插入排气管中，深度等于400mm，并固定于排气管。

3）发动机在高怠速状态，维持15s后开始读数，由具有平均值功能的仪器读取30s内的平均值，或者人工读取30s内的最高值和最低值，其平均值即为高怠速污染物测量结果。

4）发动机从高怠速降至怠速状态15s后，由具有平均值功能的仪器读取30s内的平均值，或者人工读取30s内的最高值和最低值，其平均值即为怠速污染物测量结果。

5）对于使用闭环控制电子燃油喷射系统和三元催化转化器技术的汽车，还应同时读取过量空气系数λ的数值。

6）若发动机为多排气管，检测结果取各排气管检测结果的平均值。

7）测试中保证仪器处于废气浓度的合适量程档位。

8）检测工作结束后，从排气管中取出取样探头，吸入新鲜空气约5min，仪器指针回零后关掉电源。

5.检测标准

汽车怠速排气污染物排放限制应符合表5-1规定的数值。