銳意自控|紅外汽車尾氣傳感器在汽車尾氣污染物檢測中的應用

隨著社會經(jīng)濟的快速發(fā)展，人們生活水平不斷地提高，我國的汽車數(shù)量急速增加，帶來的城市大氣污染也越來越嚴重，汽車尾氣已經(jīng)成為了大氣污染的主要污染源之一。要想嚴格控制汽車尾氣的排放污染，采用更加*的機動車紅外汽車尾氣傳感器的尾氣排放檢測技術*。

一、我國汽車尾氣排放的檢測標準

在大氣環(huán)境承受的污染壓力不斷增加的同時，我國實行的汽車尾氣排放標準也不斷提高。我國輕型車排放標準自2000年實行國一開始時，各項指標要求均遠遠落后于發(fā)達國家，從國一到國五，我國排放標準一直等效采用歐盟排放標準體系。2016年12月，國家輕型車國六排放標準（GB 18352.6-2016）正式頒布，替代了國五排放標準，該標準將于2020年7月起正式實施。另外，*也在2018年9月針對汽油車污染排放控制發(fā)布了《汽油車污染物排放限值及測量方法（雙怠速法及簡易工況法）》(GB 18285-2018)標準。

經(jīng)過多年的發(fā)展，我國頒布的國六標準與發(fā)達國家的排放標準基本達成同步。在排放標準提高的同時，也促進了汽車排放控制技術的發(fā)展，且成效顯著。但就目前而言，由于排放標準和檢測要求的不斷升級，要想解決汽車排放污染物的污染，首先要做好的還是對尾氣排放污染物進行準確檢測，才能找到相應的解決方法。

二、汽車排放物污染物的成份分析

汽車排放污染物中的成分比較復雜，除了氧氣和氮氣為燃燒產(chǎn)物之外，其余的都是有害成份，主要包括顆粒物、一氧化碳、氮氧化物、硫氧化物等。

1.懸浮顆粒物

懸浮顆粒物是當前階段重要的污染源之一。對于汽油機，其運轉時可能產(chǎn)生的微粒物包括低分子物質(zhì)與硫酸鹽；而對于柴油機，其微粒物產(chǎn)生量遠大于汽油機，且成分十分復雜，以碳煙為主，即直徑在0.1~10μm 范圍內(nèi)的碳粒煙霧。人體在吸入顆粒物之后，會在肺部沉淀，而且還會與二氧化硫或致癌物發(fā)生粘附，危害健康。

2.一氧化碳

燃油不*燃燒就會產(chǎn)生一氧化碳。一氧化碳能和人體中血紅蛋白發(fā)生反應，生成羥基血紅蛋白，不僅影響血紅蛋白和氧之間的正常結合，還會減弱血紅蛋白具有的輸氧能力，導致機體缺氧，對人類健康造成巨大危害。

3.氮氧化物

在發(fā)動機中，燃料燃燒溫度很高，此時混合氣當中的氮會與氧反應生成氮氧化物，通常以一氧化氮與二氧化氮為主。其中，一氧化氮會破壞人體神經(jīng)及呼吸系統(tǒng)，并且還能破壞地球的臭氧層；而二氧化氮由于易溶于水，所以會產(chǎn)生酸性污染，并能和大氣反應生成大量光化學煙霧，嚴重刺激人體呼吸系統(tǒng)。

4.硫氧化物

汽油中含有硫，有些汽車凈化器可將部分硫轉化為硫氧化物，其中以二氧化硫為主，這是引起酸雨的罪魁禍首。二氧化硫從凈化器中離開之后，會與大氣中的氧進一步反應生成硫酸煙霧，造成更嚴重的污染。除此之外，二氧化硫還會嚴重刺激呼吸道，損害人體健康。

5.碳氫化合物

碳氫化合物主要來源于發(fā)動機尾氣排放中未充分燃燒的成分。因混合氣沒有達到均勻，或燃燒室壁冷，會使部分燃油沒有燃燒直接排放，在濃度達到一定程度后，就會對人體健康造成不利影響，表現(xiàn)為受日照作用后，和氮氧化物反應生成過氧化物，刺激人體的口鼻黏膜，引發(fā)炎癥，部分烴類還具有刺鼻氣味同時還具有供給系統(tǒng)中燃油的滴漏和蒸發(fā)的作用，并且形成不*燃燒。

三、汽車尾氣污染物檢測方法

當前汽車尾氣污染物檢測方法非常多，主流設備有紅外汽車尾氣傳感器，下面主要介紹幾種目前國內(nèi)較為常見的檢測方法： 

1.工況法檢測

工況法檢測即通過的檢測設備，模擬汽車不同形式工況下檢測汽車尾氣排放的方法。檢測時 主要會運用到底盤測功機來模擬汽車行駛時的路面情況，通過滾筒與車輪的同步轉動，從而實現(xiàn)汽車不同工況的模擬，然后使用五氣體分析儀等汽車尾氣污染物分析裝置，檢測汽車在不同工況下的尾氣污染物含量，因此可以較為準確地測量出被檢汽車的實際尾氣排放水平。

2.怠速/雙怠速法檢測 

怠速法檢測即測量汽車在怠速工況下的尾氣排放的方法，雙怠速法檢測則是在怠速法檢測的基礎上，增加了高怠速轉速檢測尾氣的方法。本質(zhì)上兩種檢測方法的原理是一樣的，只是雙怠速法檢測更加準確。運用這兩種方法檢測時不需太多的檢測設備，使用五氣體分析儀即可。

具體檢測時，先檢測怠速工況下汽車的尾氣排放污染物的數(shù)值，然后將汽車提速到額定轉速的70%，待一兩分鐘之后汽車轉速穩(wěn)定后，減速至額定轉速的50%，再次檢測汽車的尾氣排放污染物的數(shù)值，即完成檢測工作。

3.自由加速法檢測

自由加速法也被稱作煙度檢測，即通過濾紙式煙度計或不透光式煙度計測量柴油機汽車的尾氣中碳顆粒含量的方法。因為汽油機汽車的尾氣污染物以碳氫化合物、一氧化碳和氮氧化合物為主，而柴油機汽車的尾氣污染物以碳顆粒為主，故而不同汽車的尾氣污染物檢測方法也不盡相同。檢測時通過將尾氣引入到煙度計中進行測量，通過比較煙度值或不透光度來判斷尾氣的品質(zhì)，確定其是否符合標準。

4.車載尾氣檢測法

車載尾氣檢測法即是通過將尾氣檢測裝置和五氣分析儀安裝在汽車上，隨車檢測汽車行駛過程中的尾氣污染物排放數(shù)據(jù)的方法。測試的主要污染物包括有CO、CO₂、HC、NO_X和PM，還有就是通過汽車中的行車記錄儀來記錄汽車行駛過程、位置信息、以及車速等。分析儀利用不同氣體分析紅外波長電磁波能量的特殊性，從而進一步檢測出污染程度。

該方法檢測時可以通過接入汽車的行車電腦，實時讀取汽車的進氣量、進氣溫度、發(fā)動機水溫、噴油脈寬、發(fā)動機爆震等參數(shù)，從而得到汽車行駛過程中燃燒室內(nèi)的可燃混合氣的數(shù)值，并計算出可燃混合氣燃燒后的各種產(chǎn)物的含量，即尾氣的排放量和各種尾氣污染物的瞬時排放量。

5.遙感法檢測法

它主要用于綜合發(fā)射接收機分析儀、紅外線和紅外檢測攝像機、綜合紅外儀器分析儀的合成方法，在污染物濃度檢測過程中檢測機動車排放的原理，可以識別出反電波。就車輛排放物和其他污染物而言，如果檢測到車輛，排放試驗是否超標。

四、適應新標準的汽車尾氣分析儀

根據(jù)現(xiàn)行《汽車排放氣體測試儀檢定規(guī)程》(JJG 688-2007)，目前我國汽車排放氣體分析儀的測量范圍及示值允許誤差分為00級、0級、Ⅰ級、Ⅱ級四個等級，而國內(nèi)汽油車排放分析儀普遍實行的是0級、Ⅰ級標準，00級汽車排放分析儀相對較少。但隨著“國六”標準的全面實施以及GB 18285標準的頒布落實，以往較低級別的測量范圍及示值允許誤差可能已無法滿足標準要求。

用汽車排放氣體分析儀測定汽油車排氣污染物的濃度，目的是控制排氣污染物的擴散，使其限定在被允許的范圍內(nèi)，以達到保護生態(tài)環(huán)境和自然界生態(tài)平衡的目的。為積極貫徹《中華人民共和國大氣污染防治法》，應對“國六”與GB 18285標準要求，控制發(fā)動機排放污染物對環(huán)境的污染，國家要求各機動車生產(chǎn)企業(yè)必須加強對發(fā)動機污染物排放量的檢測和控制，由此企業(yè)必須配備相應的檢測儀器，能夠適應00級汽車尾氣污染物檢測的分析儀逐漸成為主流。

湖北銳意自控系統(tǒng)有限公司所開發(fā)的紅外汽車尾氣傳感器Gasboard-2000系列傳感器采用自主知識產(chǎn)權高精度雙光束紅外氣體分析技術，可同時測量汽車尾氣中CO、CO₂、HC氣體組分，并具備O₂、NO測量接口，可集成其他尾氣分析設備，符合國家標準GB 18285的排放要求，以及標準ISO 3930或OIML R99Ⅰ級、0級以及00級精度要求，適用于以汽油、柴油等燃料的發(fā)動機排放氣體成分的測量。

結語：

由汽車排放尾氣所造成的環(huán)境污染對人們的生存和發(fā)展帶來了嚴重威脅，汽車尾氣排放新標準的出臺對改善城市大氣污染有著重要意義。為了滿足新標準的要求，在現(xiàn)有的技術基礎上，應當對汽車尾氣檢測方式和紅外汽車尾氣傳感器與時俱進地升級優(yōu)化，由此減少汽車尾氣帶來的環(huán)境問題，促進我國大氣環(huán)境的持續(xù)改善。