在发动机台架上，各传感器通过数据线与发动机控制试验台连接，试验用主要测量仪器及设备的名称、型号等参数见表16-8。

表16-8 发动机台架主要测量仪器及设备

（续）

1.汽车甲醛排放测试仪

汽车甲醛排放测试仪的结构如图16-3所示，该系统由尾气泵，空气泵，流量计，流量计，管道混合器，混合仓，显示面板，甲醛吸收装置，甲醛分析仪组成，各个部分由相应的接口和管道进行连接。

图16-3 汽车甲醛排放测试仪流程图

2.汽车甲醛排放测试仪工作原理

如图16-3所示，系统的进气是由尾气泵和空气泵完成的，这样，之后进行检测吸收的气体就有了两个气源。一般甲醛分析仪的量程范围都比较小，不适用于直接测量汽车尾气，有了两个气源，外加上流量计，流量计进行控制，就可以按照任意比例对尾气进行稀释，这样就可以得到在甲醛分析仪量程范围内的混合气体。

由于一般排气温度都较高，因此在对尾气进行吸收时，必须经过冷却处理，以防损坏流量计中的浮子和气泵。但是在冷却的过程中，水蒸气就会液化，这样就容易粘在流量计的浮子上，使得实验无法连续进行。因此，在尾气泵和流量计之间，不仅要有合适的冷却装置，也要有水气分离器，以防气泵和流量计无法使用。

为了使吸收进来的尾气和空气进行充分混合，需要使用管道混合器对两股气流进行混合，通入混合仓。由于气体吸收是在混合仓中进行的，因此要对混合仓中的各个参数进行监测，这样不仅能够很方便地进行后期计算，也有利于时刻观察仪器状态，保证实验数据的准确可靠。

气体通过甲醛吸收装置吸收以后，按照甲醛分析仪的操作规程，在分光仪上对反应完的溶液进行读数，就可以得到实验结果。

从甲醛的理化特性及测量方法角度考虑，使用该方法收集甲醛最为合适，该方法有以下优点：

1）取样方便，容易控制，采样系统能够承受很高的温度。

2）样品干扰小，发动机排气中不溶于水的低沸点烃类不会被吸收，容易分离。

3）可以控制样品的浓度，发动机尾气中的甲醛浓度较高，该采样方法通过控制稀释比例来控制样品的浓度，只要吸收时间足够长，理论上讲无论排气中甲醛浓度的高与低都可以检测到。

3.动态配气与稀释装置

动态配气是将已知浓度的原料气，以较小的流量，恒定不变地送入气体混合器中，净化过的稀释气以较大的流量恒定不变地通过混合仓，与原料气混合并将其稀释，稀释后的混合气连续不断地从混合仓中流出，供给使用。准确测量这两个气流之比就是稀释倍数，混合气的浓度可简单地从这个稀释倍数计算出来，调节气流比可以得到所需浓度的标准气体。

标准气浓度计算如下

式中 C——混合气浓度（mg/L）；

C₀——原料气浓度（mg/L）；

Q₀——原料气流量（L/min）；

Q——稀释气流量（L/min）。

4.管道混合器与混合仓

在一段管道内装置有若干个长度很短的右旋或左旋的螺旋元件，这些元件相互之间交错排列。两元件相互连接的两边成90°。通常，每个螺旋元件的长度约为管道内径的1.5倍。这些元件每6个事先焊在一起，称为一组，然后封装在通常的标准管径的管道内，构成一台所需要的管道混合器。

图16-4表示右旋和左旋元件的结构形状和组装以后的管道混合器。气体进入混合器时，有两种混合作用方式同时进行，分流作用方式和径向混合作用方式。

图16-3中，混合仓处于管道混合气后端，内装有温度传感器和湿度传感器，以便对混合仓内的气体进行时时监测。

5.仪器的工作过程

汽车甲醛排放测试仪如图16-5所示。

仪器工作过程如下：尾气从发动机排气管中排出，由于尾气泵所产生的负压，抽入冷却箱进行冷却。冷却之后，尾气的湿度会增加，这时通过油水分离器，除湿后的尾气进入到尾气泵中。之后尾气通过尾气流量计，定量通入到管道混合器中。

图16-4 管道混合器

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图16-5 汽车甲醛排放测试仪

与此同时，空气会从人工空气源或外界大气中抽取，经过空气泵，进入空气流量计中进行采集。此时需要根据测试结果调节尾气流量计与空气流量计的进气比例，使得最终结果处于甲醛分析仪的量程范围之内。

之后，两股气流分别通入三通管的两侧，从另外一个出口，通入到管道混合器中。管道混合器中固定有螺旋片，其本身并不运动，通过气流在其中的旋转混合，最终形成均匀的混合气，进入到混合仓中。由于采气是在其中进行，因此要对此处的温度压力进行测量，以便对仪器进行检测，并进行最终的单位换算。因此，混合仓中除了采气口和溢气口外，还直接通向压力表。

在进行采气时，混合仓中的气体由大气采样仪产生的负压，从采气口通入到气体采样瓶的进气口，从溶液底部冒出，与溶液反应之后，被抽入到大气采样仪后，最终被排出。采样的流量由大气采样仪本身所带有的流量计进行控制，采样时间由大气采样仪本身的时控电路进行控制。这样，通过稳定的流量和吸收时间，就得到了与定量气体反应过的反应溶液。在混合仓中的气体，由于其压力大于大气压，因此通过溢气口，排到溢气口出口处。溢气口同样接有流量计，以检测仪器的密封情况。

6.仪器使用说明

（1）仪器的操作

1）配置好浓度为0的空白对比液。起动发动机，让发动机在怠速工况下工作10min。

2）从测试仪后部的入水口中通入冷却液，一般使用常温下的水即可。待出水口中有水溢出时，用10mm的直通和堵头，堵住入水口和出水口。

3）检测仪器是否漏气。漏气检测包括以下几个步骤。

①开启仪器，将尾气流量计调至某一数值，然后将尾气进气端连接好。用手堵住尾气进气端，观察尾气流量计的读数，在尾气流量计读数降为0的时候，立即将手拿开，以保证尾气泵不会受到损坏。如果流量计读数降为0，说明尾气进气端到流量计出气口这一段密封性良好。

②在仪器开启的状态下，将空气流量计调整至某一数值，然后将空气流量计进气端连接好。用对应的转接头和堵头将进气端堵死，观察空气流量计的读数，在空气流量计读数降为0的时候，立即将堵头拔出，以保证空气泵不会受到损坏。如果流量计读数降为0，说明空气进气端到流量计出气口这一段密封性良好。

③在仪器开启的状态下，将尾气流量计和空气流量计调整至某一数值。关闭溢气流量计，然后用10mm堵头堵住混合仓采样口。待混合仓内压力上升至2kPa左右时，关闭甲醛排放测试仪，并用对应的堵头堵住尾气进气端和空气进气端。之后，观察压力是否会稳定在某一大于0的数值。如果能够稳定在某一大于0的数值，说明从两个流量计到采气口、溢气口这一段密封性良好。

④吸收尾气之前，先连接上气泡吸收瓶的对应的接口，并打开采样开关。用手堵住采样器的出气口，看气泡吸收瓶内是否有气泡继续冒出。如果没有气泡冒出，说明采气部分密封性良好。

4）打开仪器电源，按照之后实验所需要的进气流量和尾气流量，清扫甲醛测试仪中残留的气体。此过程持续3min。

5）接好混合仓采气口专用的硅胶管，准备好气体采样瓶，将其与气体采样瓶的进气口进行对接。气体采样瓶的出气口接到大气采样器的进气口处。

6）调整大气采样仪的时间至10min，打开大气采样仪的开关，调整大气采样仪的流量至0.5L/min。

7）采样结束后，关闭大气采样仪的开关。取下气体采样瓶，按照甲醛分析仪的操作步骤进行后续分析。

8）全部试验结束后，关闭仪器电源开关，卸下所有外部连接的硅胶管并收集好，排出冷却箱里的水。

（2）注意事项

1）正常情况下，在使用仪器时，不需要对尾气进行过滤，以防因为过滤而对实验结果产生影响。如果排放物确实杂质较多，甚至有小颗粒时，应加上过滤器。安装过滤器之后，需要再次检测仪器的密封性。

2）实验过程中，尽量让气流保持恒定，这样才能准确获得定量气体。

3）如果待测气体甲醛含量较低，应适当降低稀释比，以提高测试精度；若待测气体甲醛含量超出测试范围，则适当增大稀释比。一般测试汽油尾气时稀释比调整至4∶1～5∶1；测试甲醇燃料尾气时调整至10∶1附近较为适合。

4）仪器使用过程中，如果发现被测气体甲醛含量过高（大于0.1mg/m³），应该让甲醛测试仪适当地向室外移动，以确保实验人员的人身安全。

5）在使用该仪器时，冷却液尽量用常温下的水，并且保证仪器在0℃以上工作，这样才能保证实验数据的可靠，以及机器的稳定运转。

（3）仪器标定方法

对于任何流量计，只有进行过准确的标定，才能够得到可以信服的实验结果。由于长时间使用可能会让元件受到腐蚀和磨损，因此本次实验所使用的仪器，需要对其中的4个流量计进行定期标定，并对大气采样仪中的定时电路进行定期的检测。

本次使用的玻璃转子流量计，是一种受到温度和压力影响较大的流量计。东北林业大学的陈永盛提出，实测时的气体温度比标定时的气体温度相差±10℃，流量标定值比实际值约相差±1.7%，气压每相差±1kPa，流量标定值比实际值约相差±0.5%。由于气压随着气温的升高而降低，如果使用流量计比标定流量计时的气温差-10℃，气压差+1kPa（或者温度压力符号相反），标定流量值与实际流量值都要相差（大或者小）2.2%。因此，有必要先了解玻璃转子流量计的流量修正公式，其如式（16-2）所示

式中 P_N、T_N、ρN——标定介质（即空气）在标准状态下的绝对压力、绝对温度和密度；

P_S、TS、ρSN——被测气体在测量时的绝对压力，绝对温度及被测气体在标准状态下的密度；

Z_SN——被测气体在标准状态下的压缩系数；

Z_S——被测气体在ρ_ST_S时的压缩系数；

Q_S——实际的流量值；

Q_N——仪表的读数示值。

流量计比较简单可行的标定方法有简易皂膜法和液柱移动法。由于液柱移动法的设备简单，校准精度高，更适用于甲醛测试仪。因此，在实际标定过程中，推荐使用液柱移动法。