1.直接采样法
直接采样法是一种简单易行的采样方法,也是一种应用比较广泛的采样方法。所谓直接采样法就是将测量探头插入发动机的排气管内直接采集一部分排气的方法,如图1所示。所采样气经过冷却槽、过滤器和泵,然后引入分析仪中进行气体分析。采样探头(如图2所示)为1个内径4～6 mm的不锈钢管或铜管。探头前端封死,管壁开有若干小孔(孔径约为2～4mm)。采样时将采样探头直接插入发动机的排气管中,并用气泵将汽车排放气体的一部分抽出,送入分析仪进行分析。如果使用连续气体分析仪,直接采样法就可以连续分析汽车排气在各种状态下的瞬时变化情况,直接采样法作为标准采样法,现在广泛应用于重型车用发动机台架试验以及怠速法测量。
直接采样法存在以下问题:采样管路的吸附现象会引起测量误差,为了除去样气中的水蒸气,在采样系统中需要装有冷凝器等装置,但是冷凝又容易使排气中高沸点的物质凝聚。由于冷凝器的工作温度不同,所测得的HC浓度就会有所变化。另外,由于管路的吸附作用以及排气中一些成分溶解于水等原因,也容易产生测量误差。为了防止HC等成分在采样管中的凝聚和吸附现象的发生,可将较低浓度试样管路分开,并加热管路系统,在测量汽油机排气中HC含量时,可以加热到140℃,而柴油机排气所含高沸点的HC较多,需加热到200℃以上。
用直接采样法时所测得排气各成分的浓度,需要换算成汽车单位行车距离排出的有害气体质量,其计算过程比较复杂。
2.全量取样法
全量取样法就是将汽车排气试验中的全部排气采集到1个有足够容积的气袋中以供分析。图3所示为全量取样法的流程图,这种取样法既能测定排气污染物的平均浓度,也能作排放量的计算。从样气进袋到最后测定期间极易产生HC被取样气袋吸附,HC中易引起反应的组分之间的相互反应或聚合,以及N Ox的氧化等现象。试验表明NOx在气袋中若停留30 min,浓度约减少25%。因此,气袋应选用不易引起HC损失的材料,如特德拉(Ted-lar),且取样完成后应尽快分析,以减少误差。为防止样气中的水蒸气在气袋中凝结,样气在进入气袋之前,先经过装有10～15℃冷却水的热交换器,因而高沸点的HC也容易凝聚而溶于水中随之被放掉,造成一定的误差。
3.定容取样法
一般排气成分分析仪都是测量该成分在排气中的浓度,然后根据排气流量算出该成分的总排量。这在发动机稳定运转状态下比较容易实现。在非稳定状态下,理论上可把测得的浓度曲线和排气流量曲线对时间积分计算总量。但实际上由于排气管压力随工况而变,取样系统和测量仪器动态响应滞后的不同,以及样气的混合浓度曲线不能再现发动机排放时间特性等原因,会造成很大误差。
于是,研究人员采用了测量平均值的方法解决问题。最直观的办法就是把1个标准测试循环中的所有排气收集到气袋中,然后测量浓度和气量,算出循环总量。这种办法需要很大的气袋收集排气,很不方便。
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