二、排氣分析儀的結構原理

1.在目前使用的汽車排氣分析儀中,測定裝配點燃式發動機的在用汽車的儀器有不分光紅外線分析儀、氫火焰離子分析儀、化學發光分析儀,測定裝配壓燃式發動機的在用汽車的儀器有濾紙式煙度計、不透光煙度計(也稱透光式煙度計或透射式煙度計)。

2.根據GB 18285-2005和GB 3847-2005標準的要求在汽車檢測站中常用不分光紅外線分析儀、濾紙式煙度計和不透光煙度計來測量汽車排氣汙染物的排放狀況。

3.不分光紅外線分析儀是從汽車排氣管內搜集取出汽車的尾氣,並對氣體中所含有的CO和HC的濃度進行連續測定。它主要由尾氣采收部分、尾氣分析部分、尾氣指示部分和校正裝置等構成。用於檢測除使用閉環控製電子燃油噴射係統和三元催化轉化器技術的汽車以外的,裝配點燃式發動機的在用汽車排氣汙染物的排放濃度。

4.不分光紅外線分析儀的測量原理是建立在一種氣體隻能吸收其獨特波長的紅外線特性的基礎上的。它由兩個紅外線光源發出兩組分開的射線,這些射線被兩旋轉扇片同相地遮斷,從而形成射線脈衝,射線脈衝經濾清室、測量室而進入檢測室,測量室由兩個腔室組成,一個是比較室,另一個是測定室。比較室中充有不吸收紅外線的氮氣,使射線能順利通過。測定室中連續填充被測試的尾氣,尾氣中CO含量越高,被吸收的紅外線就越多。檢測室由容積相等的左右兩個腔室組成,其間用一金屬膜片隔開,兩室中充有等量的CO。由於射到檢測室左室的紅外線在通過測定室時一部分射線已被排氣中的CO吸收,而通過比較室到達檢測室右室的紅外線並未減少,這樣檢測室左右兩室吸收的紅外線能量不同,從而產生了溫差,溫度的差異導致了壓力差的存在,使作為電容器一個表麵的金屬膜片彎曲。彎曲振動的頻率與旋轉扇片的旋轉頻率相符。排氣中的CO濃度越大,振幅就越大。膜片振動使電容改變,電容的改變引起電壓的改變,從而產生交變電壓。交變電壓經放大,整流成直流信號,變為被測成分濃度的函數,因此可用儀表測量。而HC由於受到其他共存氣體的影響,所以使用固體濾光片,巧妙地利用了正己烷紅外線吸收光譜。因此,樣品室內共存的CO、CO2、H2O等HC以外的氣體所產生的紅外線被吸收,再經檢測室窗口的選擇和除去,僅讓具有HC(正己烷)能吸收的3.5μm附近的波長到達檢測室內。HC(正己烷)被封入檢測器,樣品室中的HC(正己烷)吸收量也就能被檢測器檢測出來。這種檢測方法簡稱為NDIR法。

5.校正裝置是為了維持不分光紅外線分析儀的指示精度、保持準確的測定值而設置的。校正裝置有用標準氣體進行校準的校準裝置。標準氣體的校準裝置是用標準氣體從專用注入口直接注入分析部分,通過標準氣體濃度和儀表指示值的比較,進行校正。

6.現在使用的對汽車尾氣排放檢測用的氣體分析儀,要對CO、HC、NOx、CO2、O2等五種氣體進行檢測。

7.對於這五種氣體成分的濃度通常采用兩種不同的方法進行檢測,其中CO、HC、CO2通過不分光紅外線不同波長能量吸收的原理(即NDIR法)來測定。而NOx、O2的濃度通常采用電化學的原理來測定,排氣中含氧量的濃度通過測試通道中設置氧傳感器即可測定。NOx(NO+NO2)濃度可采用化學發光法(CLD)的原理進行測定,雖然NO也可以用NDIR法來檢測,但不如化學發光法。

8.對裝配壓燃式發動機的在用汽車的排氣煙度排放狀況的檢測設備,一般使用濾紙式煙度計、不透光煙度計。對於2001年10月1日前生產的在用汽車的排氣煙度排放狀況的檢測使用濾紙式煙度計,對於2001年10月1日以後生產的在用汽車的排氣煙度排放狀況的檢測使用不透光煙度計。

9.德國波許(Bosch)煙度計是典型的濾紙式煙度計。我國也使用這種煙度計。

10.濾紙式煙度計由采樣器和檢測器兩部分組成。采樣器為一個彈簧泵,前端帶有采樣探頭,插入排氣管中央吸取一定容積的尾氣,使其通過一張麵積一定的潔白濾紙,排氣中的碳煙積聚在濾紙表麵,使濾紙汙染。用檢測器測定濾紙的汙染度。該汙染度即定義為濾紙煙度,單位為波許(Bosch)值,用Rb表示。規定全白濾紙的Rb值為0,全黑濾紙的Rb值為10,並從0~10均勻分度。