氮氧化物分析儀在柴油車排放污染物檢測中的應用

馬彩絨

摘 要：本文主要介紹氮氧化物分析儀在柴油車排放檢測中的應用，并分析對檢驗檢測結果有影響的因素，通過分析使機動車檢驗檢測機構進一步提高氮氧化物的檢測結果準確性，確保排放結果更加真實有效。

關鍵詞：氮氧化物 柴油車 污染物

Abstract：This paper mainly introduces the application of nitrogen oxide analyzer in diesel vehicle emission detection， and analyzes the factors that affect the inspection and testing results. Through the analysis， the motor vehicle inspection and testing institutions further improve the accuracy of nitrogen oxide detection results， to ensure that the emission results are more real and effective.

Key words：nitrogen oxides， diesel vehicles， pollutants

GB3847-2018《柴油車污染物排放限值及測量方法（自由加速法及加載減速法）》中規定，柴油車排氣污染物加載減速法檢測的排放指標主要有顆粒物（光吸收系數）和氮氧化物（NOX）。氮氧化物分析儀就是對柴油車排放污染物中的氮氧化物NOX濃度進行檢測的測量儀器。本文主要就氮氧化物分析儀在檢測中的應用做一分析。

1 氮氧化物分析儀

氮氧化物分析儀對采集的柴油車排放污染物樣氣經過預處理系統，過濾去除其中的顆粒物、油污和水氣后進入主機測量出柴油車排氣中的氮氧化物（NOX）。目前市場上的氮氧化物分析儀一般多采用紅外（IR）或紫外（UV）吸收法原理光學平臺的主機進行測量。氮氧化物（NOX）是NO和NO2總和，其中NO2可直接測量，也可通過轉化爐轉化為NO后進行測量，采用轉化爐將NO2轉化為NO時，轉化效率應不小于90%，對轉化效率應該定期進行核查。

1.1 儀器組成

氮氧化物分析儀主要由主機、預處理、煙度測量單元組成。

1.1.1 主機

主機由光學平臺、過濾器、氣泵、電磁閥、控制系統、液晶顯示屏和按鍵組成，主要進行NOX濃度、轉速和油溫等多項參數的測量。圖1為主機后面板。

1.1.2 預處理系統

預處理由過濾器、氣泵、電磁閥、轉換模塊和控制系統等組成。其中過濾器作用為過濾排放污染物中的顆粒物和油污，使進入主機的樣氣清潔、干燥，保證光學平臺長時間正常可靠的工作。轉換模塊將汽車排放出來的NO2轉換成NO，并保證轉換機構的準確性。

1.1.3 煙度測量單元

煙度測量單元主要是對機動車排放的煙氣經前端的過濾處理進行連續測量，動態反映排氣污染物測量參數的變化，并且將測量結果傳輸到顯示部分，有些氮氧化物分析儀與不透光煙度計共用煙度測量單元。

2 氮氧化物分析儀的使用方法

在機動車排放檢驗中，氮氧化物分析儀是柴油車排放檢測使用載減速法時測量氮氧化物排放量的儀器，檢測時通過底盤測功機對車輛進行加載，模擬車輛在實際道路上滿負荷運行時的一個工作狀態，檢測80%VelMaxHP（最大功率下的轉鼓線速度）點的氮氧化物排放量。

柴油車使用加載減速法檢測氮氧化物時，整個檢測過程操作的規范程度會直接影響檢測結果的準確性。檢測過程中應注意以下幾點：

a檢查每個過濾器元件是否被污染，被污染的過濾器要及時更換，分析儀在每天開機后要進行泄露檢查，如果有泄露狀況及時排查;

b檢測開始前應對分析儀、測功機、被檢車輛進行充分預熱，保證每個設備處于良好的工作狀況;

c將油溫傳感器接到轉速插座上，然后把探針插入被測車輛的機油箱內;

d測速傳感器接到轉速插座上，然后把轉速計探頭固定在被測車輛上;

e選擇檢測模式，分析儀自動調零后，進入測量模式;

f將探頭插入被測車輛的排氣管內，插入深度不小于400mm，并用夾子固定;

g檢測系統在計算機程序控制下進行2-3分鐘的加載減速工況測試，測試結束后，顯示氮氧化物NOX檢測結果并判定是否合格。

整個檢測過程由計算機控制系統自動完成對底盤測功機加載減速過程的控制，自動控制系統自動采集氮氧化物分析儀的檢測數據，并判定氮氧化物是否達標。

3 對氮氧化物NOX檢測結果有影響的因素分析

3.1 氮氧化物分析儀的計量性能

按照GB3847-2018中要求氮氧化物分析儀每年應至少檢定一次，每次維修后必須進行檢定，經檢定合格后方可重新投入使用。目前的情況是缺少氮氧化物分析儀的計量檢定規程，計量性能方面每年由法定計量檢定機構按照制定的校準規范進行一次校準，氮氧化物分析儀使用方必須對校準結果按照使用要求進行符合性確認，對于機動車檢驗檢測機構確認依據為GB3847-2018中對氮氧化物分析儀的相關技術要求，分析儀量程和準確度要求滿足表1。確認校準結果滿足使用要求方可投入使用。

3.2 氮氧化物分析儀的日常檢查

氮氧化物分析儀必須每24小時進行一次單點檢查，分析儀讀數與標準氣體的差值同樣不能超過表1誤差要求，否則分析儀應自動鎖止。逾期不進行單點檢查時，分析儀也應自動鎖止。單點檢查不通過時，應對分析儀進行調整和線性化，進行五點檢查調整。檢查所用氣體應具有國家市場監管總局批準的標準參考物質證書，每一瓶氣體都隨附一份證書使其可以溯源。

采用標準氣體進行單檢查時首先通入零點標準氣體，對排放氣體測試儀進行調零，然后采用低濃度標準氣體通入氮氧化物分析儀進行檢查，若檢查不通過，則應使用高濃度標準氣體通入氮氧化物分析儀進行標定。使用高濃度標準氣體進行標定后，還應使用低濃度標準氣體進行檢查，直至檢查合格為至。

當單點檢查未能通過，應對分析儀進行維護保養或重新線性化處理，然后進行五點檢查，五點檢查用五種標準氣體應符合標準技術要求，同樣要具有國家市場監管總局批準的標準參考物質證書，按照低濃度標準氣體→中低濃度標準氣體→中高濃度標準氣體→高濃度標準氣體→零點標準氣體的順序逐一進行檢測，全部滿足NOX不超過相對誤差±4%或者絕對誤差±25×10-6方可正常使用。

3.3 氮氧化物分析儀期間核查

機動車檢驗機構應根據氮氧化物分析儀的使用情況和頻次，制定期間核查計劃，在兩次檢定期間對分析儀進行核查，同時對有轉化爐的分析儀要進行轉化效率的核查。有了日常檢查為什么還需要期間核查的問題，分析認為一是分析儀使用頻次高、環境條件影響大、檢定/校準周期長，為保證量值的溯源性、保證設備的有效性和可靠性需進行期間核查。二是所用低濃度標準氣體的氮氧化物總量是350×10-6（NO和NO2），而GB3847-2018中規定氮氧化物的最大限值不超過1500×10-6，顯而易見低濃度標準氣體濃度與限值相差甚遠，即便低濃度氣體檢測通過，對于高量程位還是缺少校驗，對于臨界值的判定有可能產生誤判，所以要保證氮氧化物分析儀具有良好的線性度，應定期進行期間核查，使用高濃度氣體校準，這樣才能保證檢驗結果持續的準確性和有效性。

期間核查依舊使用有證高濃度氣體標準物質，對儀器設備進行準確度和精密度的檢測，在保證日常單點檢查通過的情況下，再用高濃度標準氣體進行校準，同時對氮氧化物分析儀傳感器的響應時間（T90和T10）進行計算和檢查，加載減速過程取值時間只有9s，所以需要對分析儀的響應時間做校準，當T10≥6.7s，T90≥6.5s，則檢查不通過，儀器鎖止以保證分析儀響應及時。

轉化爐轉化效率的核查：啟動氣泵使用氣瓶，從進氣口向分析儀通入低濃度一氧化氮標準氣體，待分析儀示值穩定后，顯示氮氧通道的示值，確認一氧化氮準確度是否合格。合格后將測試用氣體切換成二氧化氮，測試完成后顯示轉換率，轉化率不小于90%即合格。則本次檢查通過。如果轉化爐的轉化效率小于90%，則本次檢查未通過，需重新測試或更換轉換劑并重新進行檢查。

3.4 檢測環境條件對結果的影響

氮氧化物分析儀對氮氧化物NOX測量結果的計算，需進行濕度校正，計算連續9s的算術平均值。在檢測期間計算機控制的測量儀器自動完成對環境溫度、環境濕度、大氣壓力的檢測，結果自動輸入參數表中參與計算，標準要求環境參數測量傳感器必須安裝在與受檢車輛一致的環境中，因此對環境檢測的設備溫濕度計和大氣壓力表也是需要按期檢定/校準，并對檢定/校準結果進行符合性確認，保證結果的有效性。

3.5 分析儀維護不到位對結果產生影響

3.5.1 過濾器原件

過濾器元件被汽車廢氣中的粉塵雜質嚴重污染和過多的水分滲透時，會產生氣路堵塞，響應速度變慢，顯示值偏低，通零氣時回零困難。因此要經常注意檢查過濾器元件。更換頻率取決于汽車的車況和排氣量等因素。一般情況下測量50次必須更換一次過濾器元件，過濾器元件包括：前置過濾器、雙層過濾器、顆粒物過濾器。

3.5.2 取樣元件維護

取樣管的一端與預處理進口相連，另一端接取樣系統，使用時不要用力拉扯，否則連接處容易打折、破損甚至斷裂。若取樣管老化斷裂漏氣，會引起響應時間變慢，測量結果偏低。取樣探頭由于受排氣管內高溫作用，使用日久，會發生老化、裂紋、泄漏，或被油膩狀的污垢所堵塞，影響響應時間和測量的準確性。

3.5.3 轉化爐元件維護

轉化爐元件主要是轉化棒和加熱棒，轉化棒的使用壽命月6個月，加熱棒的使用壽命月2年，如果超長服役，則會影響轉化率。

4 結束

國家對機動車排放標準的要求日益嚴格，人們的環保意識不斷增強。加強機動車環檢質量，通過科學的檢測，精準的把控，嚴格控制排放不合格的車輛帶毒行駛，營造綠色健康的生活環境。

參考文獻：

[1]戴曉鋒.氮氧化物分析儀日常檢查策略研究.汽車與安全，2020-1-15.104-107.

[2]GB3847-2018.柴油車污染物排放限值及測量方法.