《汽车排放标准与检测技术课堂讲演》由会员分享，可在线阅读，更多相关《汽车排放标准与检测技术课堂讲演（56页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、汽车尾气排放标准与处理方法,主讲人：黄郅鹏,制作人：别凡、钱祥、茅钰、范忠厚、胡鹤羽,ppt目录,第一节：机动车尾气的主要成分及其危害 第二节：机动车尾气从何而来 第三节：机动车尾气排放国家标准与欧洲标准 第四节：机动车尾气的检测方法 第五节：提高机动车排放特性的一些方法简介,第一节：机动车尾气的主要成分及其危害,1.0、机动车尾气的主要有害成分,汽车尾气的成分很复杂，根据中国预防医学科学院的研究，汽车尾气中的化学物质可达千种。另外，根据燃油的不同也会导致尾气成分的变化，但主要污染物包括一氧化碳 （CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、铅化合物及颗粒物等。,汽车尾气中的有毒有害物质,
2、一氧化碳：一氧化碳与血液中的血红蛋白结合的速度比氧气快250倍。即使是微量吸入一氧化碳，也可能给人造成可怕的缺氧性伤害。 氮氧化物：氮氧化物主要是指一氧化氮、二氧化氮，它们都是对人体有害的气体，特别是对呼吸系统有危害。在二氧化氮浓度为9.4毫克/立方米的空气中暴露10分钟，即可造成人的呼吸系统功能失调。 固体悬浮颗粒：固体悬浮颗粒的成分很复杂，并具有较强的吸附能力，可以吸附各种金属粉尘、强致癌物苯并芘和病原微生物等。 碳氢化合物：目前还不清楚它对人体健康的直接危害。但当氮氧化物和碳氢化合物在太阳紫外线的作用下，会产生一种具有刺激性的浅蓝色烟雾，其中包含有臭氧、醛类、硝酸脂类等多种复杂化合物。这
3、种光化学烟雾对人体最突出的危害是刺激眼睛和上呼吸道黏膜，引起眼睛红肿和喉炎。 铅：铅是有毒的重金属元素，汽车用油大多数掺有防爆剂四乙基铅或甲基铅，燃烧后生成的铅及其化合物均为有毒物质。城市大气中的铅60%以上来自汽车含铅汽油的燃烧。人体中铅含量超标可引发心血管系统疾病，并影响肝、肾等重要器官的功能及神经系统。由于铅尘比重大，通常积聚在高度1米左右空气中，因此汽车尾气对儿童的威胁最大。,2.0、汽车尾气的主要危害,据统计，每千辆汽车每天排出一氧化碳约3000kg，碳氢化合物200400kg，氮氧化合物50150kg；,四川修理部发生汽车尾气中毒事件人死亡，3人中毒；2006年月日，乌鲁木齐市发生
4、一起汽车尾气中毒事故，造成人死亡，人昏迷。 2009年1月29日晚，炼油业务一员工在车库中因汽车尾气中毒死亡；,小鼠吸入汽车尾气试验,某医大一医院急诊科曾经做过小鼠吸入汽车尾气试验，健康小鼠吸入汽车尾气10秒熏倒， 1分钟后死亡。,汽车尾气会降低小鼠的 SOD含量, 并使 MDA 含量增加, 对小鼠产生过氧化损伤。,第二节：机动车尾气从何而来,1、尾 气的产生及主要有害组分汽车发动机是能量转换器和动力发生源, 其作用是把燃料 中贮藏的化学能转换为热能, 提供人们想得到的机械能。在燃料燃烧转换过程中, 以空气作为氧化剂, 在尾气 中除了两种最终氧化物 (CO:和H2O) 外, 还有CO、未燃尽的
5、碳氢化合物 (H、C ) 以及高温燃烧时产生的NO:等有害气体。燃油在汽缸里燃烧的机理, 可粗略地用如反应式表达:,2、不 同工 况下 的 污染物排放情况汽车尾气中的污染物排放量, 除与内燃机结构、燃料组分等有关外, 还因行驶工况的不同、空燃比的不同而有所差异 (表1) 。,空燃比对汽车排放特性的影响,3、空燃 比是影响 污染物排放量 的主要因素空气和燃 料的混合比 ( 空燃比), 是影响汽车尾气污染物含量的最基本因素。用空气系数入表示：,当入=1时, 处于最佳空燃比, 发动机为最佳工作状态, C O 和 HkCl 排放量最低, 但N Ox:增加; 当入1时, 空气燃料配剂过稀, CO排量会减
6、少, 但HkCl 增加l 增加; 当入1时, 空气 燃料 配 剂 过浓, CO 和HkCl均增加。,第三节：机动车尾气排放国家标准与欧洲标准,轻型汽车的排放标准在1999年7月发布，2001年修订。 第一阶段：GB18352.1-2001轻型汽车污染物排放限值及测量方法(I)，等效采用欧盟93/59/EC指令，参照采用98/77/EC指令部分技术内容，等同于欧I，从2001年4月16日发布并实施； 第二阶段：GB1835222001轻型汽车污染物排放限值及测量方法()，等效采用欧盟9669EC指令，参照采用9877EC指令部分技术内容，等同于欧，从2004年7月1日起实施； 第三阶段：GB18
7、352.32005轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国、阶段)，部分等同于欧，于2007年实施； 第四阶段：GB18352.32005轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国、阶段)，部分等同于欧，于2010年实施。 中国轻型汽车、号排放标准在污染物排放限值卜与欧、欧标准完全相同，但在实验方法上作了一些改进，在法规格式上也与欧、欧标准有很大差别。,机动车尾气排放国家标准与欧洲标准,中国汽车排放控制进程 （轻型汽车）,新国标的实施带来的环境效益,实施中国第一、二阶段汽车排放标准带来的环境效益（ 境效益（19992004年）： （1）CO CO减少排放约 减少排放约557 415万吨； （2）HC
8、 HC减少排放约 减少排放约106 106万吨； （3）NOx NOx减少排放约 减少排放约151 151万吨； （4）颗粒物减少排放约 颗粒物减少排放约4900 万吨。,污染物排放: 57辆国汽车相当于1辆国0（国标准之前）汽车的排放 1014辆国汽车相当于1辆国0汽车的排放 ； 20辆国汽车相当于1辆国0汽车的排放。,第四节：机动车尾气的检测技术与方法,1、排气成分分析 2、排气烟度测量 3、排气颗粒物测量,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-D
9、ispersive Infra-Red Analyzer，图9-1）。,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9-1 汽车NDIR不分光红外排气分析仪,图9-2 气体的红外吸收光谱,1）NDIR基本检测原理,图9-3 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
10、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，图9-6）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。,图9-6 FID氢火焰离子分析仪实物照片,图9-7 FID工作原理图,3.CLD分析法,CLD是化学发光分析仪（Chemiluminescent Detector，图9-8）
11、的简称。用CLD分析排气中的NOx是目前最好的方法。,图9-8 CLD化学发光分析仪,图9-9 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,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9-10 五气体分析仪,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 met
12、er）有滤纸式烟度计和不透光烟度计。,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：,式中 SF滤纸式烟度值，FSN（filter smoke number）；Ro污染滤纸的反射因数；Rc洁白滤纸的反射因数。,RoRc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9-11）、半自动和全自动（图9-12）三种
13、类型。,图9-11手动滤纸式烟度计,图9-12 FBY-201全自动滤纸式烟度计,滤纸式烟度计主要由取样装置、烟度测量与指示装置、控制装置、校准装置等组成，如图9-13所示。,图9-13 滤纸式烟度计结构简图,图9-14 烟度测量与指示装置,2.用不透光烟度计测量烟度,不透光烟度计（smoke opacimeter，又称消光式烟度计）是一种根据光在排气中被烟气消减的程度来测量烟度的仪器。,不透光烟度计可分为全流式和分流式两类。全流式不透光烟度计（图9-15）通过测量全部排气的透光衰减率来检测烟度，而分流式不透光烟度计（图9-16）则是通过测量由取样管引入的部分烟气的透光衰减率来检测烟度。,图9
14、-15 全流式不透光烟度计,图9-16 分流式不透光烟度计,1）基本检测原理,图9-17 不透光烟度计基本检测原理,（9-4）,式中0入射光通量光通量（luminous flux），lm；lm流明（lumen，略作lm），光通量的单位；出射光通量，lm；K光吸收系数，；L光通道有效长度，m。,由式（9-4）可得：,由于我国新的排放标准中用光吸收系数作为柴油机排放烟度的评价指标，因此不透光烟度计应使用光吸收系数作为计量单位，它是一种光吸收的绝对单位。,但有的不透光烟度计用不透光度作为计量单位，其不透光度是指光线被排烟吸收而不能到达光接收器的百分率。仪表的不透光度可用下式换算为光吸收系数：,（9-
15、5）,（9-6）,式中 N不透光度读数（）；K相应的光吸收系数值。,两种计量单位的刻度范围均以光全通过时为零，光全吸收时为满量程。即烟气完全不吸光时，N0，K0；光线完全被烟气吸收时，N=100时，K（m-l）。,2）全流式不透光烟度计结构原理,图9-18 全流式不透光烟度计结构原理图 1-排气管；2-排气导入管；3-检测通道；4-光源； 5-光电池（光电检测单元）；6-烟度显示记录仪,3）分流式不透光烟度计结构原理,图9-19 分流式不透光烟度计结构原理图 1-光源；2-排气入口；3-排烟测试管；4-光电池； 5-转换手柄；6-空气校正管；7-鼓风机；8-排气出口,排气颗粒物测量,汽车的排气
16、颗粒物浓度是通过稀释风道测量系统进行测量的。根据柴油机排气通过稀释风道的比例不同，柴油机排气颗粒物测量系统可分为全流式稀释风道测量系统和分流式稀释风道测量系统两种类型。,在美国轻型车和重型车排放标准以及欧洲轻型车排放标准中，都必须使用全流式稀释风道来测量柴油机的颗粒排放物。,在欧洲重型车排放标准中，允许使用分流稀释风道系统。,我国GB176912005车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法（中国、阶段）中规定，两种测量系统均可使用。,1.全流式稀释风道测量系统,在全流式稀释风道测量系统中，全部排气被引入稀释风道。,图9-20 全流式稀释风道测量系统 CD-底盘测功机；AB-空气取样袋；CF-积累流量计；CF-临界流文杜里管；CS-旋风分离器；DT-稀释风道；DAF-稀释空气滤清器；DEP-稀释排气抽气泵；F-过滤器； FC-流量控制器；FL-流量计；HE-换热器；HF-加热过滤器；PG-压力表； QF-快接管接头；QV-快速作用阀；S1S4取样探头；SP-取样泵；SB-稀释排气取样袋；SF-测量颗粒排放质量的取样过滤器；TC-温度控制器；TS-温度传感器,
