内燃机排放动态测量技术新进展

　　汽车尾气是大气污染物的一个重要来源，对汽车污染物排放浓度的测量显得非常重要。目前汽车尾气有许多测量方法，如：化学发光分析仪（CLD）、氢火焰离子化分析仪（FID）、不分光红外线吸收分析仪（ND IR）等等。但这些方法主要用于发动机的稳态测量，只能满足浓度变化微小的工况。对于变化剧烈的动态工况，其测量值对时间积分后的结果是准确的，但在各时间点的测量值与实际值有较大差距。

　　测量内燃机在不同工况运行和某工况下按不同速率变化的动态排放特性，对于了解废气的成因和有针对性地采取措施以改善内燃机的排放有很大意义。世界各国对内燃机动态排放测量技术的研究都投入了很大精力，本文介绍了近期国外在这方面的一些进展。

　　1 可移动的四极质谱仪

　　William P.Partridge提出一种用新型质谱仪（MMS，MobileMass Spectrometer）测量汽车尾气的方法。与其它质谱仪相比，该仪器轻巧结实、移动方便，能测量多种气体，并有较快的响应速度。

　　（1）MMS的组成

　　MMS包括毛细取样管、标准残余气体分析仪、涡轮泵、电控单元及一台笔记本电脑。取样管为图1可移动质谱仪毛细管，对被测流场的影响非常小。风冷涡轮泵用于将尾气吸入MMS。电控单元可以调节电离室内电场的电势差，从而根据需要选择性地电离气体，增加可测量气体的种类。笔记本电脑用来遥控整个系统，其最大遥控距离可达15m。

　　（2）MMS的标定

　　MMS使用Horiba SGD-710标准并按其指定的标准程序进行标定。标定过程中，将稀释气体（N2）与混合在输送气体（N2）中的标定气体逐步混合。稀释气体与输送气体为同种气体，避免了二者的粘度差异，可以大大降低混合气体对测量系统造成的不稳定性。MMS同时对多组分气体的标定目前还没有合适方法。

　　（3）适用的气体种类

　　一种气体离子化后，产生的离子如与其它种类气体离子的质荷比（m/z）相同或相近时，会发生相互干扰。有些气体如O2、C3H6不受此影响。但有些气体，如NO与CH2O（m/z=30）、H2O与NH3（m/z=18、17）对这样的干扰比较敏感。对于这些气体，如果在浓度上有明显差异，MMS仍可以把它们区分开来，比如NO的浓度大于CH2O的浓度100倍以上；CO2的浓度大于N2O的浓度1000倍以上。通过调节气体离子化时电场的电势差，根据气体种类的不同有选择性地电离分子，可以减轻质荷比相同或相近带来的干扰。

　　N2O和NO2很容易分解，分解后易与CH2O、C2H6相互干扰（m/z=30）。但是由于NO2的浓度大大高于其他3种成分，且分解后的NO2的电离能与其它3种成分显著不同，因而可以通过调节电场的电势差来选择性地电离气体，从而将NO2与CH2O、C2H6、N2O区分开。

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