摘 要：为满足GB17691-2018、GB3847-2018等新标准中对柴油发动机排放物中氮氧化物等气体组分分析的需求，本文提出了一种可以同步测量柴油发动机排放物气体成分及不透光度的一种一体式检测系统。
关键词：尾气分析；柴油机排放检测；不透光度；对冲气幕；氮氧化物
中图分类号：U467.4 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）05-0005-02
0 前言
近年来机动车保有量增加趋势迅猛，车辆排放污染已成为城市空气污染的主要来源之一，而且车辆比工矿企业离群众生活圈子更近，对人民群众的身体健康危害更大[1]。
我国在2018年发布了GB17691-2018、GB3847-2018等标准，对柴油发动机排放物的检测在传统的不透光度之外，尾气成分的检测也在要求之列。目前按新标准检测柴油发动机排放物的方案多为不透光度计搭配增加尾气前置处理装置的气体分析仪。为了将这一套系统集成，需要检测仪器的采样气路系统有很好的封闭性，以隔绝系统外的空气等污染物，同时在使用上也要保護检测装置的镜头等器件不容易受污染。但目前国内的不透光度检测设备中，大部分是开放式结构的气路系统。这类设备有的通过风扇等开放式抽取装置将外界空气引入气路中作为气幕，起到保持镜头清洁作用；有的因为没有测量气体成分的结构，故而对自身气路系统的封闭性并无要求。
1 测量原理
本文中的不透光度测量原理是基于比尔-朗伯定律（Beer-Lambert）。定律表明，光线通过含颗粒污染物的烟气的光透过率随着烟气的分子吸收率、颗粒物污染浓度及光通过烟气的距离这三个值的增大呈指数下降[2]。其下降的程度用不透光度来衡量。
本文中的气体组分分析装置采用不分光红外吸收法原理，除了可以测量排放物中的CO、CO2、HC之外，还可以测量NO、NO2成分。
2 检测系统的设计及运作机理
检测系统的设计组成如图1所示。下面本文按顺序来介绍该检测系统各组件的运作机理。
2.1 不透光度检测平台
排放物通过采样探头被采样泵吸入不透光度检测平台。详见图2，该平台采用分流式设计，排放物进入平台的检测管道后分流向两边，从A及B口流出。在此过程中，不透光度检测平台的光源发出的光束穿过检测管道，并由于检测管道内气态排放物的存在而发生折射、反射等现象而衰减。衰减后的光束被传感器接收并转换为电信号并传输出去计算排放物的不透光度。而该不透光度检测平台的检测管道集成了恒温加热模块及气体压力检测模块，可以让检测环境保持相对稳定，保证了数据的可重复性。
另外在检测过程中为避免左透镜、右透镜受到污染。回流支路排放物在进入二次过滤器和节流器后，在节流器处再次分为两路分别进入C口及D口作为回流气流与从检测管道分流来的待检气态排放物交汇对冲（见图2），然后从A、B口排出。在此过程中，因C、D两进气口位于左透镜、右透镜之前，与A、B排气口及检测管道隔一段通道相对，故而C、D两进气口进入的回流气流在流向A、B两出气口的过程中充塞了C-A、D-B段的通道，相当于一种光轴轴向的对冲气幕。这样回流气流就能阻隔从检测管道分流来的排放物对左透镜、右透镜的污染。而该回流气流是经同一排放系统排出，回流速度可调整，流经距离短，且经过二次过滤，对待测气态排放物检测数据的影响经过实验证明在误差范围内。而且经过对比试验，该方式对光通道长度的影响相对比较稳定，可以通过调整检测管道的长度或通过软件换算解决。
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