淺談汽車發動機尾氣的排放與檢測(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 有：一氧化碳（ CO)、碳氫化物（ HC）、氮氧化物（ NOx）、二氧化碳（ CO2）、 氧氣 （ O2）等。由于現在國家取消了含鉛汽油的使用，鉛化合物對大氣的污染已不存在，而上述五種氣體中， CO、 HC 和 NOx為有害污染物， CO2和 O2不屬于污染物，但是監測 CO2和 O2這兩種物質的變化對于診斷車輛的狀況非常有幫助。有數據表明：如今大氣中 HC的 50%， CO 的 75%， NOx的 50%左右來自汽車排放。汽車排氣的污染物，主要是一氧化碳（ CO），碳氫化合物（ HC），氮氧化合物（ NOx），硫化物（主 淺談汽車發動機尾氣的排放與檢測 共 18 頁 第 10 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ 要是 SO2），碳煙及其他一些有害物質。在相同工況下，汽油機排放的 CO， HC 和 NOx 排放量比柴油機大，因此，目前的 排放法規對汽油機主要限制 CO、 HC和 NOx的排放量。 碳氫化物（ HC） 碳氫化合物包括未燃和未完全燃燒的燃油，潤滑油及其裂解產物和部分氧化物，如苯、醛、多環芳香族碳氫化合物等 200多種復雜成分。飽和氫危害不大，不飽和氫危害性是相當大的，當甲醛的氣體濃度超過一定濃度時就會引起頭暈、惡心、貧血和對皮膚有刺激性作用。 高的 HC 排放同樣也可能由燃燒室的“淬冷效應”產生。在汽油機燃燒室中，溫度不是均勻一致的。由于金屬表面吸收大量的燃燒熱量，氣缸蓋和氣缸體附近區域的溫度較低。在這些冷的地方，火焰前鋒停止傳播。由于 燃燒的熱量不足以保證可燃混合氣的充分燃燒，未燃碳氫燃料直接排放到大氣中產生碳氫污染。設計發動機時，可以通過對燃燒室和活塞環位置進行合理的設計減少淬冷效應所產生的碳氫污染。為了減少碳氫污染，燃燒過程中必須有足夠的癢。適當的氧化過程產生無害的二氧化碳和水，這種氧化過程 發生在空燃比合適的時候。注意：當混合氣變濃時 HC 排放升高，這主要是因為濃混合氣中氧的含量低，燃燒后在燃燒室中留下了未燃產物。在理論空燃比時， HC 排放有所降低，這種趨勢一直持續到空燃比稍稀的區域。當混合氣進一步變稀時， HC排放進重新開始增大。這時是 因為混合氣過稀導致失火，混合氣不能完全燃燒，導致未燃碳氫排放增加。 一氧化碳（ CO） 一氧化碳（ CO）是在空氣量不足時部分碳氫燃料未完全燃燒的中間產物。如果空氣量充分時（過量空氣系數λ 1 時），理論上汽油不會產生 CO，其產物為二氧化碳和水。但實際運轉的汽油機排氣中都存在一定的 CO。這是由于在燃燒室的高溫條件下，二氧化碳，一氧化碳及氧氣濃度保持一定的化學平衡，其存在二氧化碳離解為一氧化碳和氧氣的可逆反應。 如果混合氣過濃（過量空氣系數λ 1 時），燃燒室中缺氧，會導致混合氣的燃燒提前停止。在這種情況 下，由于大部分氧被用盡，燃燒停止，導致一個碳原子和一個氧原子結合，生成有害的 CO。 CO排放量的高低能夠直接表明可燃混合氣的濃稀。一般情況下，如 淺談汽車發動機尾氣的排放與檢測 共 18 頁 第 11 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ 果廢氣分析儀的 CO排放低，混合氣一定是稀混合氣。反過來高濃度的意味著混合氣較濃。濃混合氣也有可能是由于噴油器泄露，或者噴油壓力過高所產生的。因為只有燃燒才能產生 CO，氣缸內失火（只噴油，不點火；或點火，但因空燃比不對也不能著火）不會額外增加CO 的排放量。實際上，如果發動機燃燒室發生失火， CO排放可能會稍稍有所下降。 氮氧化物 (NOx) NOx 是發動機大負荷 工作時大量產生的一種褐色的有臭味的廢氣。發動機廢氣剛一排出時，氣內存在的 NO 毒性較小，但 NO 很快氧化成毒性較大的 NO2等其他氮氧化合物。這些氮氧化合物，我們統稱為 NOx。 NOx進入肺泡后能形成亞硝酸和硝酸，對肺組織產生劇烈的刺激作用。亞硝酸鹽則能與人體內的血紅蛋白結合，形成變性血紅蛋白，可在一定程度上導致組織缺氧。 NO2 作用 1h 即可對人產生有害影響，而 NO2作用 1h可對自然界中的某些敏感植物產生毒害作用。 NOx與 HC 受陽光中紫外線照射后發生化學反應，形成光化學煙霧。當光化學 煙霧種的光化學氧化劑超過一定濃度時，具有明顯的刺激性。它能刺激眼結膜，引起流淚并導致紅眼癥，同時對鼻、咽、喉、器官積肥不均有刺激作用，能引起急性喘息癥。光化學煙霧還具有損害植物、降低大氣能見度、損壞橡膠制品等危害。排放標準：規定了裝用點燃式發動機的輕型汽車，在常溫和低溫下排氣污染物、曲軸箱污染物、蒸發污染物的排放限值及測量方法，污染控制裝置的耐久性要求，車載診斷 (OBD)系統的技術要求及測量方法，以及雙怠速的測量方法。 固體浮沉顆粒 固體懸浮顆粒的成分很復雜，主要有碳粒、鉛氧化物和多種高分子氧 化物構成，并具有較強的吸附能力，可以吸附各種金屬粉塵、強致癌物苯并芘和病原微生物等。固體懸浮顆粒隨呼吸進入人體肺部，以碰撞、擴散、沉積等方式滯留在呼吸道的不同部位，引起呼吸系統疾病。當懸浮顆粒積累到臨界濃度時，便會激發形成惡性腫瘤。此外，懸浮顆粒物還能直接接觸皮膚和眼睛，阻塞皮膚的毛囊和汗腺，引起皮膚炎和眼結膜炎，甚至造成角膜損傷。 淺談汽車發動機尾氣的排放與檢測 共 18 頁 第 12 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ 第 3 章 汽油車排氣污染物的檢測 尾氣分析儀 我國強制性污染物排放標準 GB18352— 2020《點燃式發動機汽車排氣污染物排放限值及測量方法 (雙怠速法及簡易工況法 )》中規定了點燃式發動機怠速和高怠速排氣污染物的排放限值和測量方法，同時規定了穩態、瞬態和簡易瞬態 3種測量方法。 裝配點燃式發動機的車輛，在檢測中要進行燃用汽油的裝點燃式發動機的汽車 (包括兩用燃料車 )必須進行雙怠速試驗。 廢氣分析儀的簡介 我在實習中使用的尾氣分析儀為 NHA— 500廢氣分析儀。它的原理是利用汽車尾氣中的CO、 HC、 NO等氣體都分別具有吸收一定波長范圍紅外線的性質 ，且紅外線被吸收的程度與排氣濃度之間有一定關系。不分光紅外線分析儀就是利用這一原理，即根據檢測紅外線被汽車排氣吸收一定波長后能量的變化來檢測排氣中污染物的含量。在各種氣體混合在一起的情況下，這種檢測方法具有不受混合影響的特點。 NHA— 500廢氣分析儀的結構 NHA— 500廢氣分析儀的結構主要有儀器本體、短導管、前置過濾器、取樣管、取樣探頭、嵌入式微型打印機等組成。并配備大型屏幕液晶顯示，中文菜單提示操作。采用不分光紅外線吸收法原理檢測發動機尾氣中的ＣＯ、ＨＣ、ＮＯ的濃度，采用化學電池原理檢測 尾氣中氧氣的濃度，并可根據所測氣體的成分計算出過量空氣系數λ。 淺談汽車發動機尾氣的排放與檢測 共 18 頁 第 13 頁 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 裝 ┊ ┊ ┊ ┊ ┊ 訂 ┊ ┊ ┊ 圖 1： NHA500廢氣分析儀 3． NHA— 500 廢氣分析儀的使用 （ 1） 安裝 :根據說明書將各連接線與儀器本體連接，裝上潔凈的濾紙，及電源線。 （ 2） 儀器預熱：將儀器通上 220V電源，預熱儀器儀器顯示屏上會出現提示：“正在預熱，請等待 XXX秒”，并已倒計時方式顯示剩余時間。預熱總時間為 600秒。 （ 3） 調零與校準：調零分為自動和手動兩種方式，一般用自動調零。儀器在使用中會出現儀器老化，因此需要及時校準。儀器在主菜單上有“校準”選項，根據提示完成即可 。 （ 4） 測量：把儀器取樣探頭直接插入汽車排氣管中，儀器將連續顯示汽車廢氣中各種成分濃度。 雙怠速測量方法如下：將儀器配備的裝素測量夾夾到發動機 1缸點火線上，儀器顯示轉速。發動機有怠速工況法加速到 ，維持 60秒后降至高怠速（ ）。 此時將取樣探頭插入排氣管中，深度等于 400毫米，并固定。發動機從高怠速狀態降至怠速狀態，并維持 15秒后讀書。讀取 30秒內最高值和最低值，取其平均值為結果。 （ 5） 整理設備 3. 雙怠速試驗 雙怠速實驗是指測定雙怠速的 CO、 HC、 NO 和高怠速的λ值。 1）除裝壓燃式發動機的汽車外，所有汽車都必須進行此項試驗。 2）制造廠在型式核準時，應提交雙怠速的 CO、 HC 污染物排放值和高怠速的λ值的控制范圍。并保證在出廠后 24個月內車輛的高怠速λ值在控制范圍內。 表 1 Ⅰ型試驗排放