汽车性能检测与评价 教学课件 PPT 作者 张爱民 07汽车排放污染物检测与评价

第七章 汽车排放污染物及其检测,排放污染监测的意义,汽车给人们的出行和运输带来了极大的便利，同时也带来了严峻的环境问题，其产生的废气和噪声是一致公认的城市两大公害。改革开放以来，我国汽车保有量持续以年递增10%以上的速度增长，汽车所造成的环境污染日趋严重。因此，检测并控制汽车排放污染物，对于保护人类生存环境具有重要意义。同时，汽车发动机所排出的污染物成分和浓度与发动机的技术状况密切相关，所以通过对发动机的排气污染物进行检测，可评价发动机的技术状况，特别是燃油供给系统和点火系统的技术状况。,第一节 汽车排放污染物的种类和危害 第二节 汽车排放污染物控制标准的发展 及现行国家和地方标准 第三节 汽车排放污染物的形成和主要影响因素 第四节 废气分析仪的结构和工作原理 第五节 废气分析仪的使用、维护及废气检测方法 第六节 烟度计的结构和工作原理 第七节 烟度计的使用、维护及烟度检测方法 复习思考题,第一节 汽车排放污染物的种类和危害,一氧化碳 碳氢化合物 氮氧化物 微粒 二氧化硫,一氧化碳,CO是燃料不完全燃烧的产物，当发动机混合气过浓或燃烧质量不佳时，易生成CO而从发动机排气管排出。 CO与血液中的血红蛋白结合，形成碳氧血红蛋白COHb，这部分血红蛋白失去输送氧气的能力，造成血液输氧能力下降，导致人体缺氧。,碳氢化合物,废气中的HC是发动机未燃尽的燃油分解所产生的气体。汽车排放污染物中，HC的20%25%来自曲轴箱窜气；20%来自化油器和燃油箱中燃油的蒸发；其余则由发动机排气管排出。发动机冷起动或怠速工况下混合气较浓，且燃烧温度过低或化油器雾化不良时，发动机排出的废气中的HC含量增加。 可以使人的骨髓功能减弱，血小板减少，刺激眼、鼻、呼吸道，危害植物，也是形成光化学烟雾的因素。,氮氧化物,NOx是空气中的N2与O2在高温高压条件下反应而生成的。汽车发动机所排出废气中的NOx主要由NO（一氧化氮）和NO2 （二氧化氮）构成。汽油机排出的氮氧化物中，NO占99%，而柴油机排出的氮氧化物中NO2的比例稍大。 NO危害眼睛、呼吸道和肺；NOx使纤维、塑料、橡胶、电子材料提前老化，并参与形成光化学烟雾。,微粒,汽油机主要有：铅化物、硫酸盐、低分子物质。柴油机排出的微粒比汽油机多3060倍，主要为含碳物质（碳烟）和高分子量有机物（润滑油的氧化和裂解产物）。碳烟是柴油发动机燃烧不完全的产物，主要由直径为0.11.0m的多孔性碳粒构成。 铅可以损害心、肺、造血系统，降低智力；碳烟中的有害物质致癌，降低空气能见度，附着固体表面，影响美观，腐蚀金属。,二氧化硫,发动机排出的硫化物主要为SO2（二氧化硫），由所用燃油中含有的硫与空气中的氧反应而生成。 形成酸雨，危害环境和作物。,第二节 汽车排放污染物控制标准的发展及现行国家和地方标准,汽车排放污染物控制标准的发展 现行国家污染物控制标准 地方污染物控制标准,第三节 汽车排放污染物的形成和主要影响因素,汽油车排放污染物的形成和主要影响因素 CO的形成 HC的形成 NOx的形成 汽油机CO、HC、NOX排放量的影响因素 柴油车排放污染物的形成和主要影响因素 碳烟的形成 柴油机碳烟排放量的影响,CO的形成,在发动机工作过程中，理论上汽油在空燃比（燃烧时供给的空气重量和燃油重量之比）为.、柴油在空燃比为.时，燃料可以实现完全燃烧，形成无害的二氧化碳和水。汽油机中，化油器实际供给的空燃比通常在到.范围内变动，在空燃比为.以下时，燃烧空气必然不足，使燃料燃烧不完全，产生CO；另外，即使氧比较充足，发动机中空气和燃料不可能完全雾化混合均匀，造成局部缺氧，加之发动机中燃烧时间有限，从而形成CO。,HC的形成,汽油是由多种成分的HC所组成，如果完全燃烧将生成二氧化碳和水。但是，汽油的燃烧很复杂，任何发动机都可能发生不完全燃烧，在排气中都会有少量HC存在。 （1）为了提高发动机的最大功率，常使发动机在1的浓混合气情况下工作。在低负荷时，由于气缸内残余废气较多，为了不使燃烧速度过低，也在1情况下工作。由于1时空气量不足，所以要发生不完全燃烧。 （2）在汽油机中用电火花点火，由火焰传播把混合气烧掉，但紧靠燃烧室壁面附近的混合 气层，由于缸壁的冷却形成激冷层，使火焰传播终止而熄灭，因此激冷层的混合气不能完全氧化燃烧，从而有许多未燃的HC也要排出来。 （3）从燃烧化学考虑，汽油的氧化燃烧是很复杂的，不是一下子就能反应成二氧化碳和水的。,NOx的形成,NOx不是来自燃油的燃烧，而是空气燃烧的产物。在空气完全燃烧的情况下，空气中的氮将完全氧化，形成二氧化氮，空气不完全燃烧将形成一氧化氮，它们都是在氧气过剩的条件下，由于燃烧室内高温而形成的。因此，形成氮氧化物的条件为：燃烧室内有过剩的氧气、燃烧过程的高温以及高温持续的时间较长。,汽油机CO、HC、NOX排放量的影响因素,混合气浓度 发动机负荷 发动机转速 点火时间,混合气浓度,混合气浓度常以空燃比或过量空气系数表示。空燃比大于.或过量空气系数大于，称混合气较稀或过稀。反之，空燃比小于.或过量空气系数小于，则称较浓或过浓。,发动机负荷,发动机负荷一般由不同工况，车辆装载质量决定。 发动机在怠速、减速行驶等低速小负荷运行时，化油器所供给的混合气偏浓。此时发动机工作循环中的气体压力与温度不高，混合气燃烧速度减慢，引起不完全燃烧，CO增加，而由于气体温度低，气缸中激冷面上的燃油不可能燃烧，形成HC排出，而NOx排出较少。由于上述原因，在怠速工况排放的污染是较严重的。 发动机在大负荷运行时，化油器节气门接近全开，燃烧速度变快，气体压力和温度升高，HC的生成量减少，而NOx增多。,发动机转速,发动机转速升高，气缸内混合气紊流扰动增加，火焰传播速度加快，汽油燃烧比较完善，HC排放浓度降低发动机在加速运行时，由于要求发出大的功率，须将气缸内燃气的温度提高，因此既会产生大量的NOx，而且由于短时间内，从化油器加速泵系统中供应过量的燃油，又会引起一部分燃料的不完全燃烧，导致CO和HC排放量均会增加。,点火时间,如推迟点火提前时刻，即接近活塞上止点时点火，则由于排气时间延长，排气温度增高，而此时气缸内容积相应减少，促进了CO和HC的氧化与激冷面积的减小，使HC排量可减少，对CO排量影响不大。但过于推迟，因CO没有时间完全氧化，CO排除量增加。,碳烟的形成碳烟的形成,白烟：通常在低温起动不久及怠速工况时发生。此时，气缸中温度较低，着火不好，未经燃烧的燃料和润滑油呈液滴状态，直径在1.3m左右，随废气排出而形成白烟。 蓝烟：通常在柴油机尚未完全预热或低负荷运转时发生。 黑烟：通常在柴油机大负荷时发生，例如当汽车加速，爬坡及超负荷时排气就冒黑烟。,柴油机碳烟排放量的影响,燃料：燃料的十六烷值较高时，因稳定性差，在燃烧过程中易于裂解。 喷油：提前喷油，可使着火备燃期延长，因此喷油量较多，使循环温度升高，燃烧过程结束较早，排烟可降低了。非常迟后喷油时，其喷油是发生在最小的发火备燃期之后，这时扩散火焰大部分发生在膨胀行程中，火焰温度较低，燃油高温裂解的条件差，所以碳烟减少。 转速：对直喷柴油式，排烟随转速提高而稍有增加。因为转速提高，易使混合气形成与燃烧来不及，使未燃烧的油和局部混合气浓度增加。 负荷：排烟随负荷增加而增多。,转速和负荷对排烟的影响,第四节 废气分析仪的结构 和工作原理,废气分析仪工作原理 废气分析仪的结构组成,废气分析仪的基本工作原理,废气分析仪的组成,废气取样装置 废气分析装置 浓度指示装置 校准装置,废气分析装置,1-主放大器 2-指示仪表 3-废气入口 4-测量气样室 5-排气口 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,第五节 废气分析仪的使用、维护 及废气检测方法,废气分析仪的使用 废气分析仪的维护 汽油车怠速污染物的检测方法,废气分析仪的使用,CO、HC分析仪使用前的准备 CO、HC测量步骤,废气分析仪的维护,（1）测量时，发动机不能高速运转，测试完毕，立刻要把取样头从排气管内抽出。 （2）不能再有燃油或有机溶剂的环境内测量。 （3）测量时，取样头、导管不可弯折。 （4）对于配有两套取样头及导管的分析仪，使用时不要混用。 （5）连续测量时，每测完一次要把取样头从排气管消音器内抽出，待仪表指针回零后，再测量下一部汽车。 （6）测量仪工作时，要注意室内通风，以防止人员中毒。 （7）取样头及导管不用时，不可平放，要垂直悬吊，防止管内积水腐蚀管壁。 （8）安装分析仪不可放在潮湿地点，同时要避开温度变化剧烈的环境。 （9）标定用标准气样时有毒气体！要稳妥保存、使用、以防人员受害！ （10）分析仪不可放在潮湿地点，同时要避开温度变化剧烈的环境。数显、打印、微机系统如有故障，宜请专业人员或厂家修理。,汽油车怠速污染物的检测方法,（一）测量程序 （二）检测仪器的准备 （三）被检汽车的准备 （四）检测步骤 （五）使用时注意事项,第六节 烟度计的结构和工作原理,滤纸式烟度计的结构和工作原理 透光式烟度计的结构和工作原理,滤纸式烟度计的工作原理,用滤纸式烟度计测试自由加速工况下柴油机烟度时，需从排气管抽取规定容积的废气，并使之通过规定面积的标准洁白滤纸，其滤纸被染黑的程度称之为烟度。烟度用符号SF表示，烟度单位是无量纲的量，用符号FSN表示。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SF表示为 式中，Rd、Rc分别为污染滤纸和洁白滤纸的反射因数， Rd/Rc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。,滤纸式烟度计的结构,测量控制装置 废气取样装置 污染度测量与指示装置 校准装置,废气取样装置,1-取样头 2-导管 3-气泵 4-滤纸压紧器 5-滤纸插入口,取样头结构,污染测量度与指示装置,1、光电元件 2、电灯泡 3、滤纸 4、测量电路 5、指示装置,校准装置,烟度计在使用过程中，由于电源电压的变化，引起灯光发光强度改变，影响测量精度，因此要随时校准。烟度计附带有三张供标定用的标准烟样纸，每张标准烟样纸在光度计上进行检定，精确度为0.5%。,透光式烟度计的结构和工作原理,哈特里奇透光式烟度计 PHS式烟度计,哈特里奇透光式烟度计,透光式烟度计是一种利用透光衰减率来测定排气烟度的典型仪器。它各有一个测试管S和校正管A，将需要测定的一部分排气导向测试管，用电风扇向校正管吸入干净的空气，在测试管两端放上光源和光电池，当光线透过导入排气的烟层，由光电池测定光线的衰减量。,PHS式烟度计,美国使用的PHS式烟度计是将柴油机全部排气都导人检测部分进行烟度测定的透光式 烟度计。它是基于光电转换原理，用透光度来测定排烟浓度。把光源和光电变换装置直接放在离发动机排气口一定距离的排气通道上，以减小排气散热的影响。,第七节 烟度计的使用、维护 及烟度检测方法,烟度计的使用 烟度计的维护 柴油车自由加速烟度的检测方法,柴油车自由加速烟度检测方法,检测仪器的准备 被检测车辆的准备 检测步骤 使用注意事项,自由加速烟度的检测规程,复习思考题,1. 汽车排放污染物的种类有哪些？其危害是什么？ 2. 在污染物控制方面现行国家标准有哪些？ 3. 废气分析仪的结构和工作原理是什么？如何使用？ 4. 汽油车怠速污染物的检测方法是什么？ 5. 滤纸式烟度计的的结构和工作原理是什么？如何使用？,