汽车怠速与高怠速下排气污染物测量方法及结果

2023-11-23 理论教育版权反馈

【摘要】：（一）汽油车怠速与高怠速工况下排气中污染物的测定汽车排气中污染物含量与其运转工况有关。因为怠速法试验工况简单，可使用已有的汽车排气污染物测试设备测定CO、CO2、HC和O2，故应用广泛。发动机从高怠速工况降至怠速工况15s后，在30s内读取平均值即为怠速污染物测量结果。

汽车、火车、飞机、轮船等排放的废气主要是汽（柴）油燃烧后排出的尾气，特别是汽车，数量大，排放的有害气体是造成空气污染的主要原因之一。废气中主要含有一氧化碳、氮氧化物、烃类（HC）、烟尘和少许二氧化硫、醛类、3，4-苯并芘等有害物质。

（一）汽油车怠速与高怠速工况下排气中污染物的测定

汽车排气中污染物含量与其运转工况（怠速、加速、定速、减速）有关。因为怠速法试验工况简单，可使用已有的汽车排气污染物测试设备测定CO、CO2、HC和O2，故应用广泛。

1.怠速与高怠速工况条件

怠速工况指发动机无负载运转状态，即发动机运转，离合器处于接合位置，油门踏板与手油门处于松开位置，变速器处于空挡位置（对于自动变速箱的车应处于“停车”或“P”挡位）；采用化油器的供油系统，其阻风门处于全开位置；油门踏板处于完全松开位置。

高怠速工况指满足上述（除最后一项）条件，用油门踏板将发动机转速稳定控制在50％额定转速或制造厂技术文件中规定的高怠速转速时的工况。

2.污染物的测定

对于汽车双怠速法排气污染物的测定，目前可采用非色散红外吸收法（NDIR）测定CO、CO2、HC，采用电化学电池法测定O2。测定时，首先将发动机由怠速工况加速至70％额定转速，并维持30s后降至高怠速工况，然后将取样探头插入排气管中，深度不少于400mm，并固定在排气管上。维持15s后，由具有平均值计算功能的仪器在30s内读取平均值，或人工读取最高值和最低值，其平均值即为高怠速污染物测量结果。发动机从高怠速工况降至怠速工况15s后，在30s内读取平均值即为怠速污染物测量结果。

3.排放标准（见表3-13、表3-14，摘自GB 18285—2005）

表3-13 新生产汽车排气污染物排放限值（体积分数）

表3-14 在用汽车排气污染物排放限值（体积分数）

①对于2001年5月31日以前生产的5座以下（含5座）的微型面包车，执行1995年7月1日起生产的轻型汽车的排放限值。

（二）汽油车排气中氮氧化物的测定

在汽车尾气排气管处用取样管将废气引出（用采样泵），经冰浴（冷凝除水）、玻璃棉过滤器（除油、尘），抽取到100mL注射器中，然后将抽取的气样经三氧化铬-石英砂氧化管注入无水乙酸-对氨基苯磺酸-盐酸萘乙二胺吸收液显色，显色后用分光光度法测定，测定方法与空气中NOx的测定方法相同。还可以用化学发光NOx监测仪测定。

（三）柴油车排气烟度的测定

由汽车柴油机或柴油车排出的黑烟含多种颗粒物，其组分复杂，但主要是炭的聚合体（占85％以上），它往往吸附有SO2及多环芳烃等有害物质。为防止黑烟对环境的污染，国家在《柴油车自由加速烟度排放标准》和《汽车柴油机全负荷烟度排放标准》中，规定了最高允许排放烟度值。(www.chuimin.cn)

柴油车排气烟度常用滤纸式烟度计测定，以波许烟度单位（Rb）或滤纸烟度单位（FSN）表示。

1.测定原理

用一台活塞式抽气泵在规定的时间内从柴油车排气管中抽取一定体积的排气，让其通过一定面积的白色滤纸，则排气中的炭粒被阻留附着在滤纸上，将滤纸染黑，其烟度与滤纸被染黑的强度有关。用光电测量装置测量洁白滤纸和染黑滤纸对同强度入射光的反射光强度，依据下式确定排气的烟度（以波许烟度单位表示）。规定洁白滤纸的烟度为零，全黑滤纸的烟度为10。

式中：SF——排气烟度，Rb；

I——染黑滤纸的反射光强度；

I0——洁白滤纸的反射光强度。

由于滤纸的质量会直接影响烟度的测定结果，所以要求滤纸洁白，纤维及微孔均匀，机械强度和通气性良好，以保证烟气中的炭粒能均匀分布在滤纸上，提高测定精度。

2.滤纸式烟度计

滤纸式烟度计的整体工作原理如图3-59所示，由取样探头、抽气装置及光电检测系统组成。当抽气泵活塞受脚踏开关的控制而上行时，排气管中的排气依次通过取样探头、取样软管及一定面积的滤纸被抽入抽气泵，排气中的黑烟被阻留在滤纸上，然后用步进电机（或手控）将已抽取黑烟的滤纸送到光电检测系统测量，由指示电表直接指示烟度值。规程中要求按照一定时间间隔测量三次，取其平均值。

烟度计的光电检测系统示于图3-60。采集排气后的滤纸经光源照射，其中一部分被滤纸上的炭粒吸收，另一部分被滤纸反射至环形硒光电池，产生相应的光电流，送入测量仪表测量。指示电表刻度盘上已按烟度单位标明刻度。

图3-59 滤纸式烟度计的整体工作原理

图3-60 烟度计的光电检测系统

1.稳压电源；2.指示电表；3.光源；4.环形硒光电池；5.滤纸

使用烟度计时，应在取样前用压缩空气清扫取样管路，用烟度卡或其他方法标定刻度。

汽车怠速与高怠速下排气污染物测量方法及结果

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