氮氧化物分析仪在柴油车排放污染物检测中的应用

马彩绒

摘 要：本文主要介绍氮氧化物分析仪在柴油车排放检测中的应用，并分析对检验检测结果有影响的因素，通过分析使机动车检验检测机构进一步提高氮氧化物的检测结果准确性，确保排放结果更加真实有效。

关键词：氮氧化物 柴油车 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《柴油车污染物排放限值及测量方法（自由加速法及加载减速法）》中规定，柴油车排气污染物加载减速法检测的排放指标主要有颗粒物（光吸收系数）和氮氧化物（NOX）。氮氧化物分析仪就是对柴油车排放污染物中的氮氧化物NOX浓度进行检测的测量仪器。本文主要就氮氧化物分析仪在检测中的应用做一分析。

1 氮氧化物分析仪

氮氧化物分析仪对采集的柴油车排放污染物样气经过预处理系统，过滤去除其中的颗粒物、油污和水气后进入主机测量出柴油车排气中的氮氧化物（NOX）。目前市场上的氮氧化物分析仪一般多采用红外（IR）或紫外（UV）吸收法原理光学平台的主机进行测量。氮氧化物（NOX）是NO和NO2总和，其中NO2可直接测量，也可通过转化炉转化为NO后进行测量，采用转化炉将NO2转化为NO时，转化效率应不小于90%，对转化效率应该定期进行核查。

1.1 仪器组成

氮氧化物分析仪主要由主机、预处理、烟度测量单元组成。

1.1.1 主机

主机由光学平台、过滤器、气泵、电磁阀、控制系统、液晶显示屏和按键组成，主要进行NOX浓度、转速和油温等多项参数的测量。图1为主机后面板。

1.1.2 预处理系统

预处理由过滤器、气泵、电磁阀、转换模块和控制系统等组成。其中过滤器作用为过滤排放污染物中的颗粒物和油污，使进入主机的样气清洁、干燥，保证光学平台长时间正常可靠的工作。转换模块将汽车排放出来的NO2转换成NO，并保证转换机构的准确性。

1.1.3 烟度测量单元

烟度测量单元主要是对机动车排放的烟气经前端的过滤处理进行连续测量，动态反映排气污染物测量参数的变化，并且将测量结果传输到显示部分，有些氮氧化物分析仪与不透光烟度计共用烟度测量单元。

2 氮氧化物分析仪的使用方法

在机动车排放检验中，氮氧化物分析仪是柴油车排放检测使用载减速法时测量氮氧化物排放量的仪器，检测时通过底盘测功机对车辆进行加载，模拟车辆在实际道路上满负荷运行时的一个工作状态，检测80%VelMaxHP（最大功率下的转鼓线速度）点的氮氧化物排放量。

柴油车使用加载减速法检测氮氧化物时，整个检测过程操作的规范程度会直接影响检测结果的准确性。检测过程中应注意以下几点：

a检查每个过滤器元件是否被污染，被污染的过滤器要及时更换，分析仪在每天开机后要进行泄露检查，如果有泄露状况及时排查;

b检测开始前应对分析仪、测功机、被检车辆进行充分预热，保证每个设备处于良好的工作状况;

c将油温传感器接到转速插座上，然后把探针插入被测车辆的机油箱内;

d測速传感器接到转速插座上，然后把转速计探头固定在被测车辆上;

e选择检测模式，分析仪自动调零后，进入测量模式;

f将探头插入被测车辆的排气管内，插入深度不小于400mm，并用夹子固定;

g检测系统在计算机程序控制下进行2-3分钟的加载减速工况测试，测试结束后，显示氮氧化物NOX检测结果并判定是否合格。

整个检测过程由计算机控制系统自动完成对底盘测功机加载减速过程的控制，自动控制系统自动采集氮氧化物分析仪的检测数据，并判定氮氧化物是否达标。

3 对氮氧化物NOX检测结果有影响的因素分析

3.1 氮氧化物分析仪的计量性能

按照GB3847-2018中要求氮氧化物分析仪每年应至少检定一次，每次维修后必须进行检定，经检定合格后方可重新投入使用。目前的情况是缺少氮氧化物分析仪的计量检定规程，计量性能方面每年由法定计量检定机构按照制定的校准规范进行一次校准，氮氧化物分析仪使用方必须对校准结果按照使用要求进行符合性确认，对于机动车检验检测机构确认依据为GB3847-2018中对氮氧化物分析仪的相关技术要求，分析仪量程和准确度要求满足表1。确认校准结果满足使用要求方可投入使用。

3.2 氮氧化物分析仪的日常检查

氮氧化物分析仪必须每24小时进行一次单点检查，分析仪读数与标准气体的差值同样不能超过表1误差要求，否则分析仪应自动锁止。逾期不进行单点检查时，分析仪也应自动锁止。单点检查不通过时，应对分析仪进行调整和线性化，进行五点检查调整。检查所用气体应具有国家市场监管总局批准的标准参考物质证书，每一瓶气体都随附一份证书使其可以溯源。

采用标准气体进行单检查时首先通入零点标准气体，对排放气体测试仪进行调零，然后采用低浓度标准气体通入氮氧化物分析仪进行检查，若检查不通过，则应使用高浓度标准气体通入氮氧化物分析仪进行标定。使用高浓度标准气体进行标定后，还应使用低浓度标准氣体进行检查，直至检查合格为至。

当单点检查未能通过，应对分析仪进行维护保养或重新线性化处理，然后进行五点检查，五点检查用五种标准气体应符合标准技术要求，同样要具有国家市场监管总局批准的标准参考物质证书，按照低浓度标准气体→中低浓度标准气体→中高浓度标准气体→高浓度标准气体→零点标准气体的顺序逐一进行检测，全部满足NOX不超过相对误差±4%或者绝对误差±25×10-6方可正常使用。

3.3 氮氧化物分析仪期间核查

机动车检验机构应根据氮氧化物分析仪的使用情况和频次，制定期间核查计划，在两次检定期间对分析仪进行核查，同时对有转化炉的分析仪要进行转化效率的核查。有了日常检查为什么还需要期间核查的问题，分析认为一是分析仪使用频次高、环境条件影响大、检定/校准周期长，为保证量值的溯源性、保证设备的有效性和可靠性需进行期间核查。二是所用低浓度标准气体的氮氧化物总量是350×10-6（NO和NO2），而GB3847-2018中规定氮氧化物的最大限值不超过1500×10-6，显而易见低浓度标准气体浓度与限值相差甚远，即便低浓度气体检测通过，对于高量程位还是缺少校验，对于临界值的判定有可能产生误判，所以要保证氮氧化物分析仪具有良好的线性度，应定期进行期间核查，使用高浓度气体校准，这样才能保证检验结果持续的准确性和有效性。

期间核查依旧使用有证高浓度气体标准物质，对仪器设备进行准确度和精密度的检测，在保证日常单点检查通过的情况下，再用高浓度标准气体进行校准，同时对氮氧化物分析仪传感器的响应时间（T90和T10）进行计算和检查，加载减速过程取值时间只有9s，所以需要对分析仪的响应时间做校准，当T10≥6.7s，T90≥6.5s，则检查不通过，仪器锁止以保证分析仪响应及时。

转化炉转化效率的核查：启动气泵使用气瓶，从进气口向分析仪通入低浓度一氧化氮标准气体，待分析仪示值稳定后，显示氮氧通道的示值，确认一氧化氮准确度是否合格。合格后将测试用气体切换成二氧化氮，测试完成后显示转换率，转化率不小于90%即合格。则本次检查通过。如果转化炉的转化效率小于90%，则本次检查未通过，需重新测试或更换转换剂并重新进行检查。

3.4 检测环境条件对结果的影响

氮氧化物分析仪对氮氧化物NOX测量结果的计算，需进行湿度校正，计算连续9s的算术平均值。在检测期间计算机控制的测量仪器自动完成对环境温度、环境湿度、大气压力的检测，结果自动输入参数表中参与计算，标准要求环境参数测量传感器必须安装在与受检车辆一致的环境中，因此对环境检测的设备温湿度计和大气压力表也是需要按期检定/校准，并对检定/校准结果进行符合性确认，保证结果的有效性。

3.5 分析仪维护不到位对结果产生影响

3.5.1 过滤器原件

过滤器元件被汽车废气中的粉尘杂质严重污染和过多的水分渗透时，会产生气路堵塞，响应速度变慢，显示值偏低，通零气时回零困难。因此要经常注意检查过滤器元件。更换频率取决于汽车的车况和排气量等因素。一般情况下测量50次必须更换一次过滤器元件，过滤器元件包括：前置过滤器、双层过滤器、颗粒物过滤器。

3.5.2 取样元件维护

取样管的一端与预处理进口相连，另一端接取样系统，使用时不要用力拉扯，否则连接处容易打折、破损甚至断裂。若取样管老化断裂漏气，会引起响应时间变慢，测量结果偏低。取样探头由于受排气管内高温作用，使用日久，会发生老化、裂纹、泄漏，或被油腻状的污垢所堵塞，影响响应时间和测量的准确性。

3.5.3 转化炉元件维护

转化炉元件主要是转化棒和加热棒，转化棒的使用寿命月6个月，加热棒的使用寿命月2年，如果超长服役，则会影响转化率。

4 结束

国家对机动车排放标准的要求日益严格，人们的环保意识不断增强。加强机动车环检质量，通过科学的检测，精准的把控，严格控制排放不合格的车辆带毒行驶，营造绿色健康的生活环境。

参考文献：

[1]戴晓锋.氮氧化物分析仪日常检查策略研究.汽车与安全，2020-1-15.104-107.

[2]GB3847-2018.柴油车污染物排放限值及测量方法.