Nguyên tắc cốt lõi của máy phân tích khí thải ô tô dựa trên sự khác biệt trong phản ứng của các loại khí khác nhau đối với các tín hiệu vật lý hoặc hóa học cụ thể và phân tích định tính và định lượng của các loại khí nhiều thành phần thông qua các cảm biến và thuật toán chính xác.

Đường dẫn kỹ thuật của máy phân tích khí thải ô tô chủ yếu được chia thành các loại sau:

1. Công nghệ quang phổ hồng ngoại

Các đặc tính hấp thụ chọn lọc của các tia hồng ngoại bước sóng cụ thể được phát hiện bằng cách sử dụng các phân tử khí. Carbon monoxide (CO) có đỉnh hấp thụ mạnh ở bước sóng 4,6 μm, carbon dioxide (CO) hấp thụ mạnh ở bước sóng 4,2 μm và hydrocarbon (HC) hấp thụ ở bước sóng 3,4 μm. Hệ thống này đảo ngược nồng độ khí bằng cách đo sự suy giảm cường độ sau khi tia hồng ngoại bị hấp thụ, kết hợp với định luật Bill-Lambert. Công nghệ này được đặc trưng bởi tốc độ phản ứng nhanh (cấp mili giây), độ chính xác phát hiện cao (lỗi ít hơn 1%) và độ ổn định lâu dài mạnh mẽ. Nó được sử dụng rộng rãi trong phân tích khí thải của xe xăng.

2. Công nghệ cảm biến điện hóa

Phát hiện dựa trên sự thay đổi dòng điện được tạo ra bởi khí khi phản ứng oxy hóa khử xảy ra giữa các điện cực. Cảm biến oxy (O₂) sử dụng chất điện phân rắn platinum/zirconia, và sự di chuyển ion oxy tạo ra tín hiệu dòng điện liên quan đến nồng độ tuyến tính; Cảm biến oxit nitơ (NOx) giảm NOx thành nitơ (N₂) và giải phóng các electron thông qua cấu trúc màng xúc tác nhiều lớp, với cường độ dòng tỷ lệ thuận với nồng độ NOx. Công nghệ này có cấu trúc nhỏ gọn và chi phí thấp, nhưng tuổi thọ cảm biến ngắn hơn (thường là 2-3 năm) và cần được thay thế thường xuyên.

3. Phương pháp phát quang hóa học

Công nghệ phát hiện độ nhạy cao chống lại oxit nitơ (NOx). Nguyên tắc là phản ứng của oxit nitric (NO) trong khí thải với ozone (O₃) để tạo ra trạng thái kích thích nitơ dioxide (NO₃*), giải phóng photon khi khử và số lượng photon có mối quan hệ tuyến tính với nồng độ NO. Độ nhạy phát hiện mức ppb có thể đạt được bằng cách đo cường độ ánh sáng bằng ống nhân quang. Kết hợp với chất xúc tác để giảm nitơ dioxide (NO₂) thành NO, cho phép phát hiện tổng lượng NOx. Công nghệ này có khả năng chống nhiễu cao và thường được sử dụng trong phân tích độ chính xác cao trong phòng thí nghiệm.

4. Phương pháp ion hóa ngọn lửa hydro (FID)

Công nghệ đặc biệt để phát hiện tổng số hydrocarbon (THC). Nguyên tắc là ion hóa hydrocarbon trong ngọn lửa hydro để đo cường độ dòng ion. Giá trị hiện tại tỷ lệ thuận với số nguyên tử carbon, phạm vi phát hiện có thể đạt 0-10000ppm và độ chính xác ± 2%. Công nghệ này yêu cầu nguồn hydro và môi trường nhiệt độ cao, chủ yếu được sử dụng để thử nghiệm khung động cơ hoặc phân tích khí thải xe diesel.

5. Phổ hấp thụ vi sai UV (UV-DOAS)

Sử dụng các đặc tính được hấp thụ bởi các đặc tính phân tử NOx khi ánh sáng cực tím (dải 200-400 nm) đi qua khí thải, diện tích đỉnh hấp thụ được phân tích bằng máy quang phổ, kết hợp với định luật Bill-Lambert để tính nồng độ. Công nghệ này có độ nhạy cao để phát hiện NOx (mức ppb) và khả năng chống nhiễu chéo, đặc biệt thích hợp cho việc giám sát khí thải nồng độ thấp.

Các tính năng ưu việt của máy phân tích khí thải ô tô:

1. Khả năng phát hiện đồng bộ hóa nhiều thành phần

Thông qua công nghệ tổng hợp đa cảm biến, máy phân tích hiện đại có thể phát hiện đồng thời các chất ô nhiễm thông thường như carbon monoxide (CO), carbon dioxide (CO ₂), hydrocarbon (HC), oxit nitơ (NOx), oxy (O₂), và một số thiết bị cũng có thể mở rộng phát hiện các thành phần như hạt vật chất (PM), amoniac (NH₂). Thiết kế tích hợp này làm giảm quy trình phát hiện và nâng cao tính toàn diện của dữ liệu.

2. Độ chính xác cao và ổn định cao

Sử dụng công nghệ cảm biến tiên tiến như hồng ngoại không quang phổ (NDIR), điện hóa học và phát quang hóa học, kết hợp với bù nhiệt độ, thuật toán bù áp suất, có thể duy trì độ chính xác phát hiện trong điều kiện làm việc phức tạp. Lỗi phát hiện của cảm biến hồng ngoại đối với CO nhỏ hơn 1%, độ nhạy phát hiện của phương pháp phát quang hóa học đối với NOx có thể đạt 0,02 ppm, đáp ứng tiêu chuẩn khí thải quốc gia 6 và yêu cầu bảo vệ môi trường nghiêm ngặt hơn.

3. Giám sát động thời gian thực và tính di động

Máy phân tích di động có kích thước nhỏ và trọng lượng nhẹ (thường dưới 5kg), hỗ trợ phát hiện xe hoặc lấy mẫu tại chỗ. Được trang bị đường ống lấy mẫu nóng và thiết kế chống sốc, thiết bị gắn trên xe có thể nắm bắt dữ liệu khí thải của điều kiện làm việc thoáng qua như tăng tốc và leo dốc trong thời gian thực trong quá trình lái xe, giải quyết vấn đề thử nghiệm băng ghế dự bị truyền thống không thể phản ánh khí thải đường thực tế.

4. Xử lý dữ liệu thông minh và chức năng mở rộng

Bộ vi xử lý tích hợp và màn hình LCD, hỗ trợ hoạt động giao diện Trung Quốc, có thể tự động tính toán hệ số không khí dư thừa (λ), tỷ lệ hydrocarbon và các thông số phái sinh khác.

5. Khả năng thích ứng môi trường và bảo trì thuận tiện

Thiết bị tích hợp các chức năng như tự động zero, làm sạch tự động, kiểm tra rò rỉ đường khí, v.v., để giảm can thiệp thủ công. Thiết kế mô-đun cảm biến tạo điều kiện thay thế nhanh chóng và một số mô hình hỗ trợ cắm nóng. Thay thế cảm biến điện hóa chỉ mất vài phút và chi phí thấp; Tuổi thọ cảm biến hồng ngoại lên đến 5 năm và chi phí bảo trì giảm.