微粒测量是从发动机排气中取出样气，送到测试仪中的滤纸室，样气通过滤纸时微粒沉积在滤纸上，用精密天平称得滤纸在收集微粒后和收集微粒前的质量差，就可以得到微粒的质量。但是，此时要测的是发动机排出的颗粒物中细颗粒物部分，在颗粒采集和颗粒称量时考虑的因素就不大相同了。所以，基于微粒测量方法，细颗粒物的测试方法也主要分为两部分，一是样气中的颗粒采集；二是收集到颗粒的称量。这两部分看起来类似于大气中细颗粒物的测试方法，其实不尽相同，因为汽车尾气的成分和状态参数和实际空气相差甚远，如发动机的排气温度高，细粒子浓度大，所以汽车尾气颗粒物中的细颗粒物部分应该在颗粒物测量方法上进行针对性改造，才能达到预期效果。首先，解决第一个问题——发动机尾气的成分及状态参数跟空气有所不同，我们想到在尾气后测量系统前增加一个发动机尾气采样系统。对于第二个问题，解决的办法是改变它的滤纸过滤形式，因为细颗粒物的直径是空气动力学的当量直径，所以想到参考空气中细颗粒物监测的捕集方法采用PTEE滤膜。

1.取样方法

取样是排气中细颗粒物检测的第一环节，由于采样过程中可能有凝聚、吸附等现象，有时排气成分本身也会有变化，这些变化都有可能影响测量的准确性。而国内外标准中，又没有对尾气中细颗粒物的取样方法进行规定，所以本文主要介绍几种常用的排气取样方法，并分析其优缺点，选择最适宜的排气取样方法。

汽车尾气取样方法主要有：直接取样法、全量取样法、全流定容取样法和分流稀释法。

（1）直接取样法

直接取样法是将取样探头直接插入发动机排气管内，用取样泵直接采取一定量的气样。同时根据分析成分的不同，可以在取样前加装水分离器、冷凝器等，如果需要加热，还可以将取样导管做成加热型的。

（2）全量取样法

全量取样法就是将排气试验中的全部发动机排气采集到一个足够大的气袋中来分析。这种方法对排气污染物的平均浓度和排放量都可以进行测定。

（3）变稀释度取样法

变稀释度取样法也称为全流定容取样法（CVS）。变稀释度取样装置常见有三种，即带容积泵的定容取样器（PDP-CVS）、带临界流量文丘里管的定容取样器（CFV-CVS）和用量孔控制稳定流量的变稀释度装置（CFO-CVS）。

定容取样法是一种接近于发动机排气扩散到大气中的实际状态的取样法，该方法首先将用来稀释的空气进行过滤，然后用经过过滤的清洁空气稀释样气。为了保证稀释样气的温度保持不变需加装热交换器保持恒温（温度变化不大于5℃），然后使用定容泵抽取固定容积流量的样气。最后在定容泵入口前的流路上按严格的比例进行取样。分流稀释系统根据滤纸采集稀释后废气方式的不同可以分为全取样方式系统和部分取样方式系统。

图17-3为全流稀释颗粒采样系统，其工作流程：经进气空调控制的稀释空气通过干燥过滤器后进入稀释通道，为了保证尾气与空气能充分混合，该稀释通道采用长达7m的紊流段。该系统采用的是二级稀释，为了保证稀释空气到达滤纸前的温度不超过52℃，该系统在二级稀释通道上装了温度控制单元，其中二级稀释使用的稀释空气也来自于进气空调。通过滤纸的稀释空气采样流量使用体积流量计VFMI来控制。

图17-3 全流稀释颗粒采集系统

分流稀释系统有两种形式：一种是稀释后的样气全部经过过滤器取样，另一种则是有旁通气道，部分通过取样流道。图17-4为分流稀释全取样系统。(www.daowen.com)

图17-5为分流稀释颗粒物部分取样系统，以上两种部分流稀释采样系统原理基本相同。相对于全流稀释系统，其最大的问题是如何有效地控制恒定的采样比。部分流稀释系统的采样比和稀释比分别见式（17-5）、式（17-6）。

r=G_p/G_exh （17-5）

式中 G_p——采样管的采样流量；

G_exh——排气总流量。

q=G_p/G_tot （17-6）

式中 G_tot——流过部分流采样系统的总流量。

为了保证部分流系统测试结果的准确性，必须保证采样比的恒定，也就是要保证在发动机的各个运行工况下采样管的采样流量与发动机排出的总废气量的比值要恒定。但是发动机排气量是不断变化的，这就要求部分流取样系统在瞬态工况下的响应一定要好，同时对排气量的测量精度要高，也就是说对该系统的控制部分要求很高。

图17-4 分流稀释全取样系统

图17-5 分流稀释部分取样系统

2.取样方法的选择

直接取样法的优点是简单且操作方便，适用于非稳态时连续观察排气成分的变化。全量取样法优点是对排气污染物的平均浓度和排放量都可以进行测定。缺点是采样气袋可能会吸附HC，也可能造成HC中易反应和聚合的成分发生相互作用或者造成氮氧化物的氧化。所以气袋材料需要选用不引起HC变化的材料，且收集之后应该尽快分析。由于尾气温度高，而到达收集颗粒物的滤纸前温度不能高于52℃，所以需要将尾气冷却。但是，在尾气冷却过程中由于温度降低，挥发性物质会因为饱和度增加而析出，产生凝聚和附着现象，从而导致颗粒物测量结果不准确，因而，直接取样法和全量取样法不适合汽车细粒子的采样。

CVS取样法的优点是它模拟了发动机尾气排入大气中的实际状况，且总排气量G_exh与稀释比q成反比。也就是说，稀释系统中颗粒物的浓度是由废气颗粒物浓度与废气总排气量决定的。所以计算时，只需要知道稀释系统中颗粒物的质量，就能得出发动机总的颗粒物质量。CVS是颗粒测试设备测量结果是否准确的标杆，CVS采样泵转一圈吸入或者排出固定量的气体，可以精确地对排气量进行测定，所以CVS是瞬态试验循环的必备设备。CVS取样法的缺点是CVS容积流量需要足够大，至少要大于发动机瞬时的最大排气流量。因此造成定容装置体积庞大，价格昂贵。大多数发动机实验室，无法实现全流稀释，所以颗粒物测量法规中已经不再要求使用CVS，建议采用部分流稀释法。经过调整之后的部分流稀释法与CVS测得的颗粒物变化的总体趋势一致，而一般测试都是在稳态或者准稳态下进行，测试结果与CVS十分接近。部分流稀释只要严格控制稀释空气的量以及采样探头的位置和伸入排气管中的长度就能保证测量结果的足够准确，所以取样部分采用部分流稀释法比较合理。