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机动车排放检测培训教程,佛山分析仪有限公司麻照明2012年3月,2012年3月,1,2012年3月,机动车排放检测培训教程,目录,1.综述2.怠速、双怠速检测方法3.滤纸式、不透光式自由加速检测方法4.工况法简介5.尾气分析仪在汽修行业的作用,2012年3月,山东威海,第2页,2012年3月,山东威海,第3页,第1章 综述,1.1 排放检测背景与意义,2012年3月,山东威海,第4页,图1.1 1980-2009全国汽车保有量发展趋势,1.1 排放检测背景与意义,2012年3月,山东威海,第5页,图1.2 按排放标准汽车保有量结构,1.1 排放检测背景与意义,2012年3月,山东威海,第6页,图1.3 1980-2009年机动车排放污染物增长趋势,1.2 新产车的排放标准及发展趋势,GB 18352.3-2005轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国、阶段)GB 17691-2005车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法(中国、阶段)GB 14762-2008重型车用汽油发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法(中国,阶段)GB 14622-2007摩托车污染物排放限值及测量方法(工况法，中国第阶段)GB 18176-2007 轻便摩托车污染物排放限值及测量方法(工况法，中国第阶段)GB 19756-2005三轮汽车和低速货车用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国I、II阶段),2012年3月,山东威海,第7页,1.2 新产车的排放标准及发展趋势,随着国三国四排放标准的陆续实施，新的排放控制技术得到了广泛的应用，单车有害气体排放大幅降低。发展趋势：新能源汽车是发展的方向，目前，电动汽车（纯电动、混合动力驱动、燃料电池驱动）在已开发出样车，一些车型已小批量生产，先进的锂离子电池在国内也有多家研发生产。,2012年3月,山东威海,第8页,1.3 在用车国内检测方法现状,2012年3月,山东威海,第9页,图1.4 在用机动车检测发展趋势,1.3 在用车国内检测方法现状,2012年3月,山东威海,第10页,表1.1 我国在用机动车排放标准体系框架表,1.4 排放检测设备简述,2012年3月,山东威海,第11页,1.4 排放检测设备简述,2012年3月,山东威海,第12页,返回目录,第2章 怠速、双怠速检测方法,2012年3月,山东威海,第13页,注：2011年10月1日开始实施国标GB14621-2011摩托车和轻便摩托车排气污染物排放限制及测量方法（双怠速法）代替GB14621-2002摩托车和轻便摩托车排气污染物排放限值及测量方法（怠速法），GB14621-2011规定：对于2010年7月1日起生产的两轮摩托车和两轮轻便摩托车、2011年7月1日起生产的三轮摩托车和三轮轻便摩托车实行双怠速检测！,2012年3月,山东威海,第14页,2.1 检测方法定义,2012年3月,山东威海,第15页,点燃式发动机汽车怠速、高怠速检测定义,2.1 检测方法定义,2012年3月,山东威海,第16页,摩托车怠速、高怠速检测定义,2.2 检测方法流程,2012年3月,山东威海,第17页,2.3 检测设备原理,排气分析仪采用红外不分光红外法原理对汽车排气中的HC、CO、CO2进行分析，采用电化学电池原理对汽车排气中的O2、NOx进行分析。,2012年3月,山东威海,第18页,2.3.1 HC、CO、CO2检测原理,所谓不分光红外法（NDIR），即是利用某些待测气体对红外光波有特定的吸收峰，从而将其从混合气体中区分的方法。不分光红外法作为一种快速、准确的气体分析技术，在连续污染物监测系统（CEMS）及机动车尾气检测应用中十分普遍。,2012年3月,山东威海,第19页,2.3.1 HC、CO、CO2检测原理,非对称双原子和多原子分子气体（如HC、CO和CO2等）在特定波长范围内吸收红外光线能量，其吸收量与该气体分子的浓度成正比。如图2.1所示，CO、CO2、HC等气体分别对4.6m、4.2m、3.33.5m的红外光有特定的吸收峰，这些特征提供了一个强大的工具去同时测量有红外吸收作用的多种气体的浓度。,2012年3月,山东威海,第20页,2.3.1 HC、CO、CO2检测原理,2012年3月,山东威海,第21页,图2.1 吸收率和红外波长关系图,2.3.1 HC、CO、CO2检测原理,气体分子对特定波长红外光的吸收，遵循朗伯-比尔（Lambert-Beer）定律：I=I0-I=I0(1-e-KCS)其中：K为气体吸收常数,2012年3月,山东威海,第22页,I0为入射红外光能量I为出射红外光能量S为测量气室长度C为气体浓度,2.3.1 HC、CO、CO2检测原理,2012年3月,山东威海,第23页,图2.2 Lambert-Beer定律示意图,2.3.1 HC、CO、CO2检测原理,因此当测量气室长度一定时，被测气体吸收的红外光能量I与被测气体浓度C成对应关系。对于多种混合气体，为了分析特定组分，应该在传感器或红外光源前安装一个适合分析气体吸收波长的窄带滤光片，使传感器的信号变化只反映被测气体浓度变化。,2012年3月,山东威海,第24页,2.3.1 HC、CO、CO2检测原理,以佛分公司的FGA-4100为例，其红外平台采用可以选择特定光波的滤光片，将红外光源安装在气室的一端，另外一端安装有特定滤光片的检测器；如气室内有样气，则其将吸收通过该样气对应的滤光片的红外光，通过光电检测器测试其信号变化，经过处理可得到样气浓度，平台的结构如图2.3。,2012年3月,山东威海,第25页,2.3.1 HC、CO、CO2检测原理,2012年3月,山东威海,第26页,图2.3 光学平台结构示意图（不分光红外法）,2.3.2 O2、NOx电化学检测原理,氧电化学传感器简单来说是一个密封容器（金属的或塑料的容器），它里面包含有两个电极：阴极是涂有活性催化剂的一片 PTFE（聚四氟乙烯），阳极是一个铅块。这个密封容器只在顶部有一个毛细微孔，允许氧气通过进入工作电极。两个电极通过集电器被连接到传感器表面突出的两个引脚，而传感器通过这两个触角被连接到所应用的设备上。传感器内充满电解质溶液，使不同种离子得以在电极之间交换，详见图2.4。,2012年3月,山东威海,第27页,2.3.2 O2、NOx电化学检测原理,2012年3月,山东威海,第28页,图2.4 氧传感器示意图,2.3.2 O2、NOx电化学检测原理,进入传感器的氧气的流速取决于传感器顶部的毛细微孔的大小。当氧气到达工作电极时，它立刻被还原释放出氢氧根离子：O2+2H2O+4e-=4OH-这些氢氧根离子通过电解质到达阳极（铅），与铅发生氧化反应，生成对应的金属氧化物：2Pb+4OH-=2PbO+2H2O+4e-上述两个反应发生生成电流，电流大小相应地取决于氧气反应速度（法拉第定律），可外接一只已知电阻来测量产生的电势差，这样就可以准确测量出氧气的浓度。,2012年3月,山东威海,第29页,2.3.2 O2、NOx电化学检测原理,电化学反应中，铅极参与到氧化反应中，使得这些传感器具有一定的使用期限，一旦所有可利用的铅完全被氧化，传感器将停止运作。通常氧气传感器的使用寿命为1-2 年，但也可以通过增加阳极铅的含量或限制接触阳极的氧气量来延长传感器的使用寿命，建议每隔一年更换一次氧传感器。NOx传感器的工作原理基本也与氧传感器类似，不再叙述。,2012年3月,山东威海,第30页,2.4 检测设备介绍,前视图:,2012年3月,山东威海,第31页,2.4 检测设备介绍,后视图:,2012年3月,山东威海,第32页,2.4 检测设备介绍,测量数据:FGA-4100（2G）为：HC、CO、油温。（可 选配：转速）FGA-4100（4G）为：HC、CO、CO2、O2、油温、转速。FGA-4100（5G）为：HC、CO、CO2、O2、NO、油温、转速。,2012年3月,山东威海,第33页,2.4 检测设备介绍,设备特点：1）使用方便：采用大屏幕液晶显示屏，实时时钟显示,全中文提示操作。2）结构简单：没有复杂的机械结构，调试与校正方便，而且减少了机械故障率。3）通讯方便：设连接上位机或打印机的通信接口，测量完毕后可即时打印结果，方便地与上位机交换数据，组成检测线系统。,2012年3月,山东威海,第34页,2.4 检测设备介绍,2012年3月,山东威海,第35页,2.5 检测设备保养与维护,(1)日常使用仪器时要勤于检查和更换过滤器元件。如果不及时更换过滤元件，除了会影响测量精度外，更严重的还会对仪器造成损坏，结果往往得不偿失。(2)保持排水通道的畅通。如果经过水分离器分离出的水不能及时排出仪器，那么当积水达到一定程度后就会进入气室，从而造成仪器出现故障。这里主要是经常检查水过滤器和排水泵，保证其工作状态正常。(3)日常测量完毕，请用干燥的压缩空气吹洗探头、取样管，以免脏物堵塞气路及取样管HC吸附过高。测量完毕，请放好探头和取样管，勿将其扔在地上，以免脏物和水被吸入气室。勿将取样管经常置于太阳曝晒下，以免取样管老化。取样管两端因经常拉动，容易断裂，造成气路泄漏，平时注意检查。(4)测量完毕后，不要马上关泵或关机，建议至少继续开泵抽入新鲜空气5分钟，以清洗气路，减少HC残留和水汽残留。,2012年3月,山东威海,第36页,2.6 常见故障排除,2012年3月,山东威海,第37页,2012年3月,山东威海,第38页,接上表,返回目录,第3章 滤纸式、不透光式自由加速检测方法,2012年3月,山东威海,第39页,3.1 检测方法定义,自由加速法的测量过程为：在发动机怠速下，迅速地操作油门执行器，使喷油泵在最短时间内供给最大油量。在发动机达到调速器允许的最大转速前，保持此位置。一旦达到最大转速，立即松开油门执行器，使发动机恢复至怠速。同时测量这一过程中排放污染物的含量。根据使用检测仪器的不同可分为：自由加速滤纸烟度法和自由加速不透光烟度法。,2012年3月,山东威海,第40页,3.2 检测方法流程,2012年3月,山东威海,第41页,3.3 检测设备原理,不透光烟度计是一种分流式烟度计，它是以光吸收的物理作用为工作原理。如图所示，从柴油机排气管通过采样管采集部分气体，使其从入口进入检测室，流经检测室的排烟气流吸收和散射了从光源发出的平行光束，使检测器接收到的光强信号随排气烟度变化，经过电路系统的转换，输出排烟的不透光度N和光吸收系数k。,2012年3月,山东威海,第42页,3.3 检测设备原理,2012年3月,山东威海,第43页,3.3 检测设备原理,其中：I入射光光强，cd；I0出射光光强，cd；N不透光度，%；L光路长度，m；k光吸收系数，m-1不透光度N与光路长度有关，国际上通常采用0.43m。不允许修正N值。光吸收系数是不透光值的基本单位，与光路长度无关，它可根据气体温度和压力进行修正。,2012年3月,山东威海,第44页,3.4 检测设备介绍,2012年3月,山东威海,第45页,3.4 检测设备介绍,设备特点：1）使用方便：采用大屏幕液晶显示屏，实时时钟显示，可打印测量数据(包含车牌和日期时间)，全中文提示操作。2）结构简单：没有复杂的机械结构，调试与校正方便，而且减少了机械故障率。3）测量准确：仪器的准确度为2%，精度为0.1%，符合国标要求。采用标准滤光片校正，保正了测量的准确性。在自由加速测量方式下，可以计算连续采样的平均值与偏差值，有效减少误差。4）通讯方便：设连接上位机或打印机的通信接口，测量完毕后可即时打印结果，可保存300组测量数据。方便地与上位机交换数据，组成检测线系统。,2012年3月,山东威海,第46页,3.4 检测设备介绍,2012年3月,山东威海,第47页,3.5检测设备保养与维护,2012年3月,山东威海,第48页,3.5检测设备保养与维护,接上表,2012年3月,山东威海,第49页,*带“”标记的检查，为一般检查。*带“”标记的检查，在仪器完成预热后至少15分钟，再进行。,3.6常见故障排除,2012年3月,山东威海,第50页,返回目录,第4章 工况法简介,2012年3月,山东威海,第51页,简易工况法是将车辆置于底盘测功机上，车辆按规定车速在底盘测功机的滚筒上“行驶”。驱动轮带动滚筒转动，底盘测功机会按照检测标准事先设定向滚筒、最终向驱动轮施加一定的负荷，来模拟汽车道路行驶阻力。车辆按一定的速度、克服一定的阻力走完试验工况，同时测量排放污染物含量。与工况法相比，设备、仪器进行了简化，试验时间也缩短很多，故称为简易工况法。,2012年3月,山东威海,第52页,4.1 稳态加载工况检测方法,2012年3月,山东威海,第53页,4.1 稳态加载工况检测方法,特点：1）在检测过程中，车辆是等速行驶的（25km/h或40km/h），利于引车员的操作。2）检测结果是污染物的排放浓度而不是排放质量，这对于排量小的车型不公平。3）检测时间根据车况的不同而有所不同，具有很大的灵活性。4）研究表明稳态工况法误判率偏高，误判率最高可达35左右。,2012年3月,山东威海,第54页,2012年3月,山东威海,第55页,4.2 简易瞬态工况检测方法,2012年3月,山东威海,第56页,4.2 简易瞬态工况检测方法,特点：1）检测时间统一为195秒。2）符合车辆在道路上行驶的实际状况，研究表明简易瞬态工况法准确率高，误判率仅为5以下。3）检测结果是污染物的总排放质量，环保部门可利用这些数据计算和统计当地城市机动车污染物排放总量，对该城市制定机动车污染控制规划具有十分重要的实际意义。4）引车员需要反复练习，才能熟练掌握操作技巧。,2012年3月,山东威海,第57页,2012年3月,山东威海,第58页,4.3 加载减速工况检测方法,2012年3月,山东威海,第59页,4.3 加载减速工况检测方法,特点：1）这一方法来源于香港。2）较客观真实评价在用柴油车的污染物排放水平。3）利于引车员的操作，在检测过程中，引车员只要加速到70km/h-100km/h（如果有地方标准，则执行地方标准）,然后整个检测过程保持油门稳定。4）检测中不仅有对不透光系数限值的要求，而且有对功率限值的要求。5）不能连续多次进行加载减速检测，最大连续检测次数参考次数为5次。,2012年3月,山东威海,第60页,返回目录,2012年3月,山东威海,第61页,第5章 尾气分析仪在汽修行业的作用,2012年3月,山东威海,第62页,5.1汽车尾气成分及产生原因,2012年3月,山东威海,第63页,5.2汽油车与柴油车排放差别,2012年3月,山东威海,第64页,5.2汽油车与柴油车排放差别,汽油车排放特点：一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）排放量高颗粒物排放量低氮氧化合物（NOx)排放与柴油车基本相同柴油车排放特点：颗粒物和氮氧化合物（NOx）排放量高，而一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）排放量低,2012年3月,山东威海,第65页,5.3 空燃比对汽油车尾气成分的影响,供给浓混合气时（1.1），NOX、CO减少而HC增加。,2012年3月,山东威海,第66页,5.3 空燃比对汽油车尾气成分的影响,2012年3月,山东威海,第67页,图5.1 空燃比与尾气各成分含量的关系,5.4 汽油车尾气分析与故障诊断,CO超标原因：1、火花塞积碳，点火不足2、点火线圈漏电或者接触不良3、氧传感器出问题可按以下顺序检查：1、空气滤清器2、氧传感器3、活性炭罐电磁阀、废气循环电磁阀4、节气门的开闭（无粘连）,2012年3月,山东威海,第68页,5.4 汽油车尾气分析与故障诊断,5、节气门位置传感器6、冷却液温度传感器7、电源线、电喷系统接地线、发动机接地线接头8、发动机电喷系统的线束各接头9、汽油压力、供油量、压力调节器10、喷油器11、空气流量计12、ECU接口上各端子,2012年3月,山东威海,第69页,5.4 汽油车尾气分析与故障诊断,HC超标原因：空气燃料混合气的比例（即空燃比）、点火能量、机油温度、水温、点火提前角、进排气门间隙等排除方法：从以上方面逐一进行检查，其中最重要是前两项,2012年3月,山东威海,第70页,5.4 汽油车尾气分析与故障诊断,NOx超标：氧气过量或燃烧室内温度过高造成的排除方法：化油器的汽油车需要清洗化油器，电喷车需要调整控制系统,2012年3月,山东威海,第71页,5.5 柴油车故障诊断,现象1：柴油车接通启动机开关后，排气管大量排放黑烟，但发动机无法启动故障原因及分析：1、喷油泵驱动联轴节固定螺栓松动或喷油正时调整过早2、喷油泵故障3、喷油器故障4、供油量过大5、气缸压力过低6、空气滤清器或进气通道堵塞,2012年3月,山东威海,第72页,5.4 柴油车故障诊断,现象2：发动机运转不均匀，并且排放大量黑烟故障原因及分析：1、喷油泵故障2、喷油器故障3、气缸内压力过低,2012年3月,山东威海,第73页,5.5 柴油车故障诊断,发动机排放黑烟的其它检修项目排放黑烟除了燃油供给系统的原因外，还需留意由于进气量的不足而造成未完全燃烧。再观察空气滤芯是否有堵塞、进气管道是否漏气后，也要注意排气管道是否堵塞或背压太高，造成进气量的不足，从而影响空燃比,2012年3月,山东威海,第74页,5.6 尾气分析仪使用案例,以FGA-4100为例，尾气分析仪具有怠速测试、双怠速测试及普通测试三种测试方法。前两种是汽车年检时的检测方法，在诊断故障时，我们使用普通测试来实时测试发动机尾气成份的变化。现在的汽车多数装有催化转化器，分析发动机故障时，尾气取样应在催化器之前（在催化器前的排气管上通常有一个用螺栓堵住的专用的取样孔，可拆下螺栓，把尾气分析仪的探头从此插入)，取样探头插入深度不低于40cm。装有二次空气喷射的发动机尾气测试时应让该系统暂时停止工作。,2012年3月,山东威海,第75页,5.6 尾气分析仪使用案例,为了防止气流滞后效应对测量结果的影响，在启动发动机10s后开始读数。读取30s内尾气排放的平均值。测试尾气前，应使发动机达到正常工作温度。但不要让发动机怠速运转时间过长。若将三元催化器前后的测量值进行比较，还可以判断三元催化器的转化效率是否正常。在进行变工况 测试中，要让加速踏板稳住后再读取测量数据。必要时可进行断火试验。如果每个缸CO和CO2的读数都下降，HC和O2的读数都上升，且上升和下降的量都一样则证明每个缸都工作正常。如果只有一个缸的变化很小，而其他缸都一样，则表明这个缸点火或燃烧不正常。,2012年3月,山东威海,第76页,谢谢！,2012年3月,山东威海,第77页,
