排放检测的必要性

　　车公害主要有三种：空气污染、噪音污染和电磁(波)污染，尤其以空气污染为最，因为空气污染破坏地球的生态环境，将给人类带来不可弥补的损失，而且空气污染性质严重，范围广泛，使人难以防范。

　　由于汽车使用的燃料不同，它们排放的污染亦不相同，监督检验其排污的内容、方法以及所使用的仪器设备也就不同。

　　检测仪器的结构与工作原理

　　1.废气分析仪的结构和工作原理

　　汽油机排放的废气成分也很复杂，就危害最大和含量最高的是CO和HC，目前我国主要是对这两项指标进行监控。

　　目前国内使用最为广泛的废气分析仪是非扩散型红外线式废气分析仪(NDIR)。这种仪器主要由取样装置、分析装置浓度指示装置和校准装置等构成。取样装置由取样探头、滤清器、导管(由特殊材料制作，要求管壁不吸附气体、不与被测气体发生化学反应以确保测量精确度)、水分离器、和气泵组成，作用就是从汽车的排气管中吸入废气，滤掉灰尘和水分送往分析装置;分析装置由红外光源、测量气室、标准气室、切光扇轮和检测室组成，检测室由两个相互被带金属的隔膜隔开相同的密闭气室构成，气室内充有一定浓度的与被测气体相同的气体，气室的一端装有两个相同的由滤光镜构成的光窗，两个平行放置的管形气室(一根气室是标准气室，内部充满不吸收红外线的N2气体,另一根为标本气室，标本气体从中通过)的一端分别正对着分析室的两个光窗，另一端与红外线光源对正，标本气中不含被测气时，红外线穿过两根管型气室时均未被吸收，通过光窗分别进入检测室的两气室中能量相等，两个检测气室气体密度相同，中间隔膜也不会弯曲，隔膜上的金属片与临近金属片(构成一个平行板电容器)的间隙未变，因此平行板电容量未变;如果标本气体中有一定浓度的被测气体，致使部分能量被带走，两个检测气室内能量不等，一气室内密度大(由于部分能量被吸收，所获能量减小，温度相对降低，压力相对减小)，另一气室内密度未变(维持以前压力)，中间隔膜鼓向一边，平行板电容的容量变化，此变化量与标本气中被测气体浓度有关，电容的变化量就定义了被测气体的浓度，不同的被测气体对不同波长的红外线有不同的吸收特性，因此测量不同气体应使用不同波长的红外线;将不同的电容变化量换算为电流变化量用仪表表示，就构成了气体浓度指示装置。

　　柴油车烟度计的基本结构和工作原理　柴油车烟度计由采样管、滤纸、定量吸气泵和光电装置构成。工作时定量吸气泵定时将一定容量的柴油车排出的气体吸入，在气体穿过滤纸时，将排出的污染物隔离在滤纸上，形成一块污斑，这块污斑的颜色深浅(黑的程度)与车辆的排污程度有关，测量这块污斑的黑度指标，也就测量出了该辆汽车的污染程度。

　　烟度计的测量机构是光电装置，通常有一束光照射在滤纸上，在滤纸上方放置了一块硒光电池，由于未经污染的滤纸较白，照射光大部分反射到光电池上，光电压较高，仪表指零(仪表最大偏角时读数为零，若不为零，可微调入射光灯泡电流);滤纸经污染后颜色发黑，入射光大部被黑色吸收，只有少量反射，光电池光电压较小，仪表指针偏角减小，烟度计示置增大

　　汽车废气的检测

　　随着汽车工业的发展，汽车的数量越来越多，它对人们的健康、社会和环境的危害越来越大。汽车的危害主要包括三个方面：排放对大气的污染;噪声对环境的危害;电气设备对无线电广播及电视电波的干扰。由于汽车的排放危害最大，排气净化问题已成为当今汽车工业发展中起决定性作用因素之一，因此对排放的控制越来越受到人们的重视。用废气分析仪和烟度计测定排气污染物的浓度，目的是控制排气污染物的扩散，使其限定在被允许的范围内，以达到保护生态环境的目的。

　　一、汽车废气污染物的主要成分及其危害

　　汽车排放的污染物主要有：(1)从排气管排出的废气，主要成分是：一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)以及铅化物、微粒物(由碳烟、铅氧化物等重金属氧化物和烟灰等组成)和硫化物等;(2)从曲轴箱窜气，其主要成分是HC，还有少量的CO、NOx等;(3)从油箱、化油器浮子室以及油管接头等处蒸发的汽油蒸气，成分是HC。此外，还有含氯氟烃(CFC'S)等各种有害成分，直接或间接危害人类的健康。

　　1.一氧化碳(CO)

　　CO是一种无色、无刺激的气体。它能和血液中的血红蛋白结合成为一氧化碳血红蛋白，阻止氧的输送。当其浓度在人体血液中超过60%时，即可因窒息而导致死亡。

　　一氧化碳是汽油烃类成分燃烧的中间产物。其燃烧过程如下：

　　根据反应式可知，如空气量充足时，理论上燃料燃烧后不会存在CO。但当空气量不足，即混合气空燃比小于14.7：1时，必然会有部分燃料不能完全燃烧而生成CO，特别是发动机在怠速时，燃烧的混合气偏浓，此时发动机工作循环中的气体压力与温度不高，混合气的燃烧速度减慢，就会引起不完全燃烧，使CO的浓度增加。发动机在加速和大负荷范围工作、或点火时刻过分推迟时也会使尾气中CO的浓度增高。

　　2.碳氢化合物(HC)

　　碳氢化合物总称为烃类，是发动机未燃尽的燃料或分解产生的气体。汽车排放污染物中的HC20%～25%来自曲轴箱窜气，20%来自化油器与燃油箱的蒸发;其他55%由排气管排出。当排出的HC浓度达到500～600ppm时会影响人体。它与二氧化氮的混合物在强烈日照下，可在大气中产生臭氧等过氧化物，对人的眼、鼻和咽喉粘膜有较强的刺激作用，并伴随有难闻的臭味，可引起结膜炎、鼻炎、支气管炎等症状，严重时可致癌。

　　3.氮氧化物(NOx)

　　氮氧化物主要指一氧化氮(No)和二氧化氮(NO2)，它是由排气管排出的。试验证明，供给略稀的混合气(空燃比≥15.5)会增大NOx的排放量。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比例稍大。高浓度的NO能引起神经中枢的障碍，并且容易氧化成剧毒的NO2。NO2有特殊的刺激性臭味，严重时会引起肺气肿。

　　4.浮游微粒

　　汽油机废气中主要微粒为：铅化物、硫酸盐、低分子物质;柴油机废气中主要微粒为石墨形的含碳物质(碳烟)、高分子量有机物(润滑油的氧化和裂解产物)。柴油机废气中的微粒量比汽油机多30～60倍，成分比较复杂。特别是碳烟，主要由直径为0.1～10μm的多孔性碳粒构成，它除了会被人体吸入肺部沉淀下来外，还往往粘附有S02及致癌物质，严重危害人体健康。

　　5.光化学烟雾

　　光化学烟雾是指汽车内燃机排气中的NOx和HC排人大气后，在紫外线作用下进行光化学反应，由光化学过氧化物形成的黄色烟雾。其主要成分是O3，是一种极强的氧化剂，当其浓度达到50ppm时，会使人在1小时内死亡。

　　6.硫氧化物

　　汽车内燃机尾气中硫氧化物的主要成分为二氧化硫(SO2)。当汽车使用催化净化装置时，就算很少量的SO2也会逐渐在催化剂表面堆积，造成所谓催化剂中毒，不但危害催化剂的使用寿命，还危害人体健康，而且SO2还是造成酸雨的主要物质。

　　7.二氧化碳

　　世界工业化进程引起的能源大量消耗，导致大气中CO2的剧增，其中约30%来自汽车排气。CO2为无色无毒气体，对人体无直接危害，但大气中CO2的大幅度增加，因其对红外热幅射的吸收而形成的温室效应，会使全球气温上升、南北极冰层溶化、海平面上升、大陆腹地沙漠趋势加剧，使人类和动植物赖以生存的生态环境遭到破坏。因此，近年来CO2的控制也已上升为汽车排放研究的重要课题。

　　汽车废气再循环系统(EGR)技术浅析

　　1.作用：

　　废气再循环(EGR)系统用于降低废气中的氧化氮(NOX)的排出量。氮和氧只有在高温高压条件下才会发生化学反应，发动机燃烧室内的温度和压力满足了上述条件，在强制加速期间更是如此。

　　当发动机在负荷下运转时，EGR阀开启，使少量的废气进入进气歧管，与可燃混合气一起进入燃烧室。怠速时EGR阀关闭，几乎没有废气再循环至发动机。汽车废气是一种不可燃气体(不含燃料和氧化剂)，在燃烧室内不参与燃烧。 它通过吸收燃烧产生的部分热量来降低燃烧温度和压力，以减少氧化氮的生成量。进入燃烧室的废气量随着发动机转速和负荷的增加而增加。

　　2.工作原理：

　　EGR系统的主要元件是数控式EGR阀，见图5-7。数控式EGR阀安装在右排气歧管上，其作用是独立地对再循环到发动机的废气量进行准确的控制，而不管歧管真空度的大小。

　　EGR阀通过3个孔径递增的计量孔控制从排气歧管流回进气歧管的废气量，以产生7种不同流量的组合。每个计量孔都由1个电磁阀和针阀组成，当电磁阀通电时，电枢便被磁铁吸向上方，使计量孔开启。旋转式针阀的特性保证了当EGR阀关闭时，具有良好密封性。

　　EGR阀通常在下列条件下开启：1.发动机暖机运转。2.转速超过怠速。ECM根据发动机冷却水温传感器、节气门位置传感器和空气流量传感器来控制EGR系统。