第十章汽车排放测试ppt课件

1、汽车排放与噪声控制第10章 汽车排放测试2022年7月11日1.10.4 碳烟丈量与分析10.3 微粒丈量与分析10.2 排气成分分析仪10.1 汽车排放污染物取样系统第10章 汽车排放测试.概述：主要内容第10章 汽车排放测试 环境污染现状，特别是与汽车尾气相关的大气污染情况。各种汽车排放污染物对人类和自然的危害。汽车排放控制技术的开展历程。 3.10.1汽车排放污染物取样系统4.取样系统概述 取样是汽车排放测试的第一环，在不同条件下，需求不同的取样技术。取样系统的功能在于使样气经过预处置，以便按一定要求送入分析系统 不同的取样方法，就有不同的取样系统。按取样方法分，目前常采用的取样系统有：

2、直接取样系统、稀释取样系统和定容取样系统。第10章 汽车排放测试 5.直接取样系统直接取样法是将取样探头插入发动机的排气管中，用取样泵延续抽取一定量气体不经稀释直接送入分析系统进展分析。由于直接取样法设备简单，操作方便，被广泛用于许多国家和地域的各种用途发动机的排放丈量中。 第10章 汽车排放测试 6.第10章 汽车排放测试 直接取样系统未经稀释的采样气直接从排气管抽取，污染物浓度较高，具有较高的丈量精度。采样泵P把样气从HSL1保温453473K送到氢火焰离子检测器HFID分析HC，经HSL2保温368473K保送到化学发光分析仪CLA分析NOx，另外排气经取样管SL保送到不分光红外线吸收型

3、分析仪NDIR分析CO和CO2。为了排除水蒸气对NDIR任务的干扰，用温度坚持273-277K的槽型冷却器B来除去排气样气中的水分。7.丈量重型车柴油机的微粒排放测试时，用稀释取样系统取样。既可用全流稀释取样系统FFDSSFull Flow Dilution Sampling System，也可用分流稀释取样系统PFDSS (Partial Flow Dilution Sampling System)。 稀释取样系统稀释取样系统外形第10章 汽车排放测试 8.全流稀释取样系统 EP-排气管PDP-容积式泵HE-热交换器PDT-初级稀释通道SDS-单级稀释系统DDS-双级稀释系统PTT-颗粒物传

4、输管SDT-次级稀释通道FH-滤纸坚持架SP-颗粒物取样泵DP-稀释用空气泵PSP-颗粒取样探头DAF-稀释用空气过滤器CFV-临界流量文杜里管GF-气体计量仪或流量仪测定全流稀释取样系统流程图 第10章 汽车排放测试 9.全流稀释取样系统流程图 EP-排气管DAF-稀释用空气过滤器SDS-单级稀释系统DDS-双级稀释系统PDT-初级稀释通道SDT-次级稀释通道PSP-颗粒取样探头PTT-颗粒物传输管PDP-容积式泵CFV-临界流量文杜里管10.全流稀释取样系统 技术要点第10章 汽车排放测试 初级稀释风道PDT中应有足够的湍流强度和足够的混合长度，保证取样前柴油机排气管EP排出的排气能经稀释

5、空气滤清器DAF净化的稀释空气混合均匀。单级稀释系统的直径至少为460mm，双级稀释系统的直径至少为200mm。发动机的排气应顺气流引入初级稀释通道，并充分混合。 11.分流稀释取样系统 EP-排气管PR-取样探头ISP-等动态取样探头EGA-排气分析仪BV-球阀 SC-压力控制安装DPT-差压传感器FC1-流量控制器SB-抽风机PB-压力机DT-稀释通道PSS-颗粒物取样系统PSP-颗粒物取样探头PTT-颗粒物传输管FH-滤纸坚持架SP-颗粒物取样泵FC2-流量控制GF1-气体计量仪或流量测定仪DAF-稀释用空气过滤器GF2-气体计量仪或流量测定仪TT-颗粒物取样传输管分流稀释取样系统流程图

6、 第10章 汽车排放测试 12.分流稀释取样系统 分流稀释取样系统流程图 PSS-颗粒物取样系统PSP-颗粒物取样探头TT-颗粒物取样传输管PTT-颗粒物传输管13.分流稀释取样系统 任务原理第10章 汽车排放测试 前往 柴油机排气管EP中的排气经过颗粒物取样探头ISP或PR和颗粒物取样传输管TT保送到稀释通道DT。经过DT的稀释排气流量用颗粒物取样系统PSS中的流量控制器FC2 和颗粒物取样泵SP控制，稀释空气流量用流量控制器FC1控制。 14.如今，世界各国的排放法规大多规定对汽车的排气先用干净空气进展稀释，然后用定容取样CVSConstant Volume Sampling系统取样。除取

7、样袋搜集测得浓度值的气体外，大部分排气被排出取样器；由丈量器丈量排出气体的总流量；因此可以计算得到排放总量。定容取样系统定容取样系统第10章 汽车排放测试 丈量总流量的常用方法容积泵PDP文杜里管CFV15.带容积泵的定容取样系统D-稀释空气滤清器 M-混合室H-热交换器TC-温度控制系统PDP-容积泵T1-温度传感器G1、G2-压力表 S1-搜集稀释空气定量样气的取样口S2-搜集稀释排气定量样气的取样口 带容积泵的定容取样系统PDP-CVS流程图 第10章 汽车排放测试 16.带容积泵的定容取样系统第10章 汽车排放测试 特点 17.采用临界流量文杜里管的定容取样系统AB-稀释空气取样袋CF

8、-积累流量计CS-旋风分别器DAF-稀释空气滤清器DEP-稀释排气抽气泵DT-稀释风道F-过滤器FC-流量控制器；FL-流量计 HE-换热HF-加热过滤器PG-压力表QF-快接纳接头QV-快作用阀S1S4-取样探头SB-衡释排气取样袋的取样过滤器SP-取样泵TC-温度控制器TS-温度传感器 采用临界文丘里管CVF的定容取样系统 第10章 汽车排放测试 CFV-临界流量文杜里管；SF-丈量微粒排放18.第10章 汽车排放测试 采用临界流量文杜里管的定容取样系统前往特点 19.10.2排气成分分析仪20.汽车排气中的CO和CO2用不分光红外线气体分析仪丈量；NOx用化学发光分析仪丈量；HC用氢火焰

9、离子型分析仪丈量；当需求从总碳氢化合物中分别出非甲烷碳氢化合物时，普通用气相色谱仪丈量甲烷；发动机排气中的氧多用顺磁分析仪丈量。排气成分分析仪概述排气成分分析仪外形图 第10章 汽车排放测试 21.不分光红外线气体分析仪NDIRNon-Dispersive Infrared Analyzer是根据不同气体对红外线的选择性吸收原理提出的。红外线是波长为0.8600m的电磁波，多数气体具有吸收特定波长的红外线的才干。如CO能吸收4.55m的红外线， CO2能吸收44.5m 的红外线，不分光红外线气体分析仪根据其特定的吸收来鉴别气体分子的种类。不分光红外气体分析仪NDIR第10章 汽车排放测试 22

10、.不分光红外气体分析仪NDIR红外线光源射出的红外线经过旋转的截光盘交替地投向气样室和装有不吸收红外线的气体如氮的参比室，透过两室的气体进入有两个接纳气室的检测器。当样气室中的被测样气浓度变化时，两个接受气室接受的红外线辐射能的差别也发生变化，导致分隔两气室的薄膜两侧压力变化。由截光盘调制的周期性变化引起电容器电容量周期变化，该信号经放大成为分析仪的输出信号。 不分光红外线气体分析仪任务原理图 第10章 汽车排放测试23.NDIR任务原理24.NDIR任务特点第10章 汽车排放测试 不分光红外线气体分析仪采用直接取样系统时，水蒸气对CO和NO的测定有干扰，在取样流程中应串联有冷却器或除湿器，以

11、尽量除去水分。不分光红外线气体分析仪丈量NO时，其丈量精度低；丈量HC时，只能检测某一波长段的HC，而对非饱和烃和芳香烃那么不敏感，丈量的结果主要是反响了饱和烃的含量而不代表各种HC的含量，所以总的准确度较差。排放法规规定，CO和CO2用不分光红外线气体分析仪丈量。25.化学发光分析仪CLD (Chemical Luminescence Detector)具有感应度高，体积分数可达10-7；应对性好，在10-2浓度范围内输出特性呈线性关系，适用于延续分析；为使丈量过程中NO2尽能够完全地转化成为NO，催化转化器中的温度必需在920K以上。是丈量NOx的规范方法。第10章 汽车排放测试 特点26

12、.化学发光分析仪CLD 任务原理见P1731-反响室；2-臭氧发生器；3-氧入口；4-滤光片；5-光电倍增管检测器；6-信号放大器；7-催化转化器；8-样气入口；9-转换开关；10-反响室出口 样气由通道A或B进入反响室1。通道A直接通向反响室，这个通道只能丈量样气中NO的浓度。样气经过通道B时，样气中的NO2将在催化转换器7中转化成NO，再进入反响室， 仪器丈量得到的是NO和NO2的总和NOx。利用测得的NOx与NO的差值，即可确定样气中NO2的浓度。化学发光分析仪任务原理图 第10章 汽车排放测试 27.氢火焰离子分析仪FID (Flame Ionization Detector)第10章

13、 汽车排放测试 目前丈量汽车排放中HC的最有效手段；灵敏度高，可测到极小浓度的HC ；线性范围宽；对环境温度和压力也不敏感；不受样气中有无水蒸气的影响，但能够受其中氧的干扰；不同的HC分子构造对FID的影响不同。28.氢火焰离子分析仪任务原理任务原理氢火焰熄灭时，2300K左右的高温氢火焰会使HC离子化成自在离子，离子数根本与HC的浓度成正比待测气体与氢气混合后，由入口进入熄灭器，由熄灭嘴喷出，在空气的助燃下由通电的点火丝点燃。HC在缺氧的氢分散火焰中分解出离子和电子。这些离子和电子构成按一定方向运动的离子流，经过对离子流电流的丈量就可测得碳原子的浓度，从而反映出相应HC的浓度。1-离子搜集器

14、；2-信号放大器；3-空气分配器；4-氢和待测气体入口；5-助燃空气入口；6-熄灭嘴氢火焰离子型分析仪任务原理图 第10章 汽车排放测试 29.顺磁分析仪PMA任务原理氧是一种强顺磁性气体，氮氧化物有较弱的顺磁性，NO和NO2的顺磁性分别为氧的44%和29%。由于汽车排放中，氧的浓度要比NOx高得多，所以可用顺磁分析仪丈量排气中的氧浓度。顺磁分析仪外形图 第10章 汽车排放测试 30.顺磁分析仪PMA (Paramagnetic Analyzer)任务原理样气3中的氧2，在永久磁铁6的磁场吸引下充入程度玻璃管5中。在磁场强度最大的地方，样气被电热丝4加热。加热后的氧顺磁性下降，磁铁对它的吸引力

15、小于冷态的氧。冷的样气被吸到磁极中心，挤走热的样气。冷的样气被加热后又被挤走。这样在玻璃管5中就构成了气体流动，也称磁风，其速度与样气中氧气的浓度成正比。假设加热丝4同时起热线风速仪的作用，就可以简单地测定磁风速度，从而测得样气中的氧浓度。顺磁分析仪任务原理 第10章 汽车排放测试 31.热线风速仪Hot wire Anemometer，简称HWA根本原理是将一根细的金属丝放在流体中，通电流加热金属丝，使其温度高于流体的温度，因此将金属丝称为“热线。当流体沿垂直方向流过金属丝时，将带走金属丝的一部分热量，使金属丝温度下降。改动加热的电流使气体带走的热量得以补充，而使金属丝的温度坚持不变也称金属

16、丝的电阻值不变如坚持150；这时流速愈大那么所需加热的电流也愈大，根据所需施加的电流加热电流值那么可得知流速的大小。32.气相色谱仪 GC (Gas Chromatography)对混合气的组成中各成分浓度进展详细的分析；它灵敏度高，需求样气数量很少；一次可完成多种成分的分析。 第10章 汽车排放测试 特点33.气相色谱仪 GC任务原理用样气注射器把一定体积的样气从试样注入口注入仪器，与从载气入口进入仪器的氮、氦、氩等载气混合后流入装有填充剂氧化铝、硅胶或者活性炭分子筛等固定相的色谱柱中。1-试样注入口；2-色谱图记录仪；3-气体出口；4-检测器；5-温控槽；6-色谱柱；7-载气入口气相色谱仪

17、任务原理图 前往第10章 汽车排放测试 34.10.2.5 气相色谱仪 GC任务原理由于样气的不同组分对色谱柱中的填充剂的亲和力吸附或溶解性不同，在载气的推进下被分别。亲和力弱的组分，很难被滞留在填充剂中，首先流出色谱柱；反之，亲和力强的组分流出较晚。色谱柱分别的各组分由载气送到检测器测定出各组分浓度。由记录仪器分别记录各组分的峰点和时间，色谱峰的面积与相应成分浓度成正比。1-试样注入口；2-色谱图记录仪；3-气体出口；4-检测器；5-温控槽；6-色谱柱；7-载气入口气相色谱仪任务原理图 前往第10章 汽车排放测试 35.10.3微粒丈量与分析36.排气微粒 排气微粒是指根据一定的取样方法，在

18、最高温度为325K的稀释排气中，由过滤器搜集到的固态或液态微粒。显微镜下的微粒组织外形 前往第10章 汽车排放测试 37.微粒质量丈量微粒丈量过滤器通常采用滤纸。为了保证丈量的精度，空白滤纸和有微粒滤纸的质量丈量必需在调温调湿的干净小室内进展。空白滤纸至少在取样前2h放入小室内的滤纸盒中，待稳定后丈量质量，然后仍放在小室内待用。假设从小室取出后1h内没有运用，那么在运用前必需重新丈量质量。搜集微粒后的滤纸放回小室内至少2h，但不得超越36h，然后丈量总质量。微粒质量丈量安装 微粒滤纸与空白滤纸的质量差就是微粒质量。第10章 汽车排放测试 38.微粒质量丈量计算公式第10章 汽车排放测试 Vep

19、流经过滤器的流量，m3 Vmix流经通道的流量，m3 Mp排放微粒质量，g/km mf过滤器搜集的微粒质量，g d 与运转循环一致的间隔，km39.微粒成分丈量微粒中有机可溶成分SOF的分别及分析方法 第10章 汽车排放测试 1.热解质量分析法TG2.真空挥发法V V3.索氏萃取法SE微粒成分分析不是排放法规所要求40.微粒成分丈量热解质量分析法热解质量分析法TGThermo Gravimetry是在惰性气体气氛如N2中，将微粒样品按规定的加热速率加热到923K，保温5分钟。在这段时间内，其中可挥发部分蒸发掉，用热天平测得的微粒质量减小量就代表其中可挥发部分VFVolatile Fraction，用此法测得的主要是高沸点HC和硫酸盐，根本与SOF相吻合。然后将气氛换成空气，在一样温度下，样品进一步减少的质量对应被氧化的碳烟组分，残留的那么是微量灰分。第10章 汽车排放测试 41.微粒成分丈量真空挥发法 真空挥发法VVVacuum Volatilization是将微粒样品置于真空枯燥箱内，在真空度95kPa以上，温度473K以上加热3h左右，其质量变化即为微粒中VF含量。第10章 汽车排放测试 42.微粒成分丈量索氏萃取法Soxhlet Extraction盛有溶剂常用二氯甲烷的烧瓶置于恒温浴缸3中，加热使溶剂蒸发，上升到冷凝管8中，冷