第九章-内燃机排放污染与噪声.ppt

第九章内燃机排放污染与噪声 汽车公害 汽车对公众生活造成的危害 包括排气污染 交通噪声 电波干扰 汽车废弃污染物的污染四个方面 排气公害 组成主要有CO HC NOX SO2 铅化合物 碳烟 和油雾 1 排放污染物的表示方法1 浓度排放量浓度排放量常用体积分数和质量浓度表示 体积分数是指排气体积中污染物所占的体积比 根据实际中污染物浓度的不同 可分别用 10 6或 10 9来表示 例如 对排气中浓度较高的CO和CO2一般用 表示 对浓度较低的HC NOx用 10 6表示 而对浓度更低的成分可用 10 9表示 质量浓度是指单位排气体积中污染物的质量 常用mg m3单位计量 2 质量排放量质量排放量是指实际检测时每小时或每测试循环发动机排放的污染物质量 常用g h或g 测试来表示 在实际环境治理工作中 若对排放污染物进行总量监测 或在车辆排放检测中按规定的工况循环测量排放量 则可用质量排放量表示 3 比排放量比排放量是指检测时汽车单位行驶里程所排放的污染物质量或发动机单位功所排放的污染物质量 常用的比排放量量纲为g km或g kW h 在整车试验时 用单位测试循环的质量排放量 g 测试 除以每测试循环的运转公里数可得到每公里的排放量 g km 这是排放法规中最常用的计量单位 当进行发动机排放特性试验时 可以用单位功所排放的污染物质量作为评价指标 但一般测试仪器测出的是浓度排放量 此时可用浓度排放量 排气流量 排气密度及发动机有效功率进行计算得到单位功所排放的污染物质量 2 排放污染物的检测标准我国在吸收发达国家的成功经验后 制定了一条适合我国国情的汽车排放标准技术路线 对汽油车先实行 怠速法 控制 再实施 强制装置法 即对曲轴箱排放和燃油蒸发进行控制 最后实行工况法控制 对柴油车则是先实行 自由加速法 及 全负荷法 控制烟度 然后再与汽油车同步实施工况法 第三步再考虑制定柴油车颗粒物排放标准 我国于1982年颁布了大气质量标准 从1983年开始陆续制定并颁布了汽车排放限值标准 1984年实施了汽油车怠速排放 柴油车自由加速烟度 汽车柴油机全负荷烟度等6项排放限值和测量方法标准 1989年颁布了轻型车排放限值和测量方法标准 1990年实施了汽车曲轴箱排放限值标准 1993年对过去发布的部分标准进行了修订 并新颁布了车用汽油机排放 汽油车蒸发排放和摩托车排放限值及测量方法标准 1999年我国开始了新一轮的排放标准修订工作 并颁布了对新型车辆的型式论证和产品一致性试验排放限值的国家标准 2000年12月颁布了 在用汽车排气污染物限值及测试方法 GB18285 2000 2001年4月16日 国家环境保护总局与国家质量监督检验检疫总局联合发布 轻型汽车污染物排放限值及测量方法 GB18352 1 2001 轻型汽车污染物排放限值及测量方法 GB18352 2 2001 和 车用压燃式发动机排气污染物排放限值及测量方法 GB17691 2001 最新的国家标准 并取代了原有的11项重叠的机动车污染物排放标准和测量方法标准 排放标准可分为型式认证试验标准 产品一致性试验标准和在用车检测标准 其中型式认证试验标准适用于对新设计车型的认证试验 产品一致性试验标准适用于从成批生产的车辆中任意抽取一辆或若干辆进行的抽样试验 在用车检测标准适用于对在用车的年检及抽样检测 一般而言 型式认证试验标准严于产品一致性试验标准 但这两种排放标准今后有合二为一的趋势 而在用车的排放检测标准通常与该车型生产时所达到的新车排放标准相对应 在用车污染排放控制是汽车污染排放控制的重要环节 因此对在用车的排放检测尤为重要 从2001年7月1日起 实施国家新标准 在用汽车排气污染物限值及测试方法 GB18285 2000 该标准是一种强制性标准 它适用于装配点燃式四冲程发动机及压燃式发动机 最大总质量大于或等于400kg 最大设计车速大于或等于50km h的在用汽车 第一节汽车排放污染 一 汽车排放公害的成分 一 排放成分和形成 汽车排放污染物含量表8 1 来源1 汽车发动机排出的燃烧产物 2 发动机曲轴箱通风污染 主要是HC 3 燃料箱和化油器溢出的汽油蒸汽 汽车排放有害成分对人体和环境的影响 汽油 柴油机排气公害特点 汽油机主要是CO HC 和NOX 柴油机的CO和HC排放量要比汽油机少得多 而碳烟的成分远高出汽油机 同时NOX的排气量也较多 CO 不完全燃烧的产物 混合气过浓 空气不充分等 当燃料在供给的空气不充足的条件下燃烧时 便产生不完全燃烧而生成CO 此外 若燃烧后的温度很高 会使已经形成的CO2分解成CO和O2 所以排气中总会有CO存在 HC 燃料未燃烧 混合气过浓 过稀 点火能量不足 过迟 NOx 高温 富氧的条件下生成 在发动机排出的氮氧化物中 NO占绝大部分 约占99 而NO2的含量较少 约占1 当废气排放到大气中后 部分NO与空气中的氧相结合又生成NO2 因此被汽车污染的大气同时存在着NO和NO2 二 汽车排放的形成 CO的形成 1 混合气 混合不均匀或分配不均 造成局部缺O2 会产生少量CO HC的形成 除了泄露 逸出之外 其主要原因是燃烧不完全产生的 对于四冲程发动机 2 激冷面温度过低 火焰传不到 反应终止 HC化合物随废气排出 3 狭缝的熄焰效应 可燃混合气不能燃烧 对于二行程发动机 由于扫气作用 HC排出 碳烟的形成碳烟的形成一般认为是燃油在高温缺氧的情况下进行燃烧 致使燃烧中间产物C C C H裂化聚合成碳粒 这些碳粒氧化速度较慢 抑制着燃烧过程进行 使燃烧时间拖长 未燃碳粒一般还能在随后的燃烧中找到空气进一步燃烧 但如果空气不足或混合不好 则碳粒不能燃烧而聚合成碳烟或附于气缸内壁或随废气排入大气 形成柴油机特有的碳烟现象 二 使用因素对排气污染物浓度的影响 一 发动机混合气浓度的影响 当混合气处于比理论混合气 其空燃比A F 14 7 浓的范围内时 随着空燃比的下降 CO和HC的浓度增加 NOX的浓度下降 当混合气处于比理论混合气稀的范围内时 随着空燃比的增加 HC增加 NOX减少 理论上不会产生CO 但实际上由于混合气混合不均匀 以及CO2在高温下的分解 因此仍有少量的CO生成 二 发动机负荷的影响 1 负荷对汽油机排气污染物的影响 在发动机大负荷和全负荷时 燃烧不完全 生成的CO量增多 中等负荷时 混合气变稀 燃烧效率高 CO和HC排放量减少 而NO增多 怠速和小负荷时 NO排放量减少 而CO和HC显著增多 在怠速和小负荷时 发动机输出功率Ne较小 混合气很稀 HC排放量相对较高 随负荷增大 HC排放量逐渐减少 CO在怠速和小负荷时 排放量也较高 中等负荷时最低 在接近全负荷时 CO排放增加 2 负荷对柴油机排气污染物的影响 三 发动机转速的影响 汽油机怠速运转时 由于混合气过浓 燃烧不充分 CO和HC排放量较大 提高怠速转速可使CO和HC量下降 当发动机的转速增加时 HC和CO含量减少 而HC排放量在高速时 由于燃烧时间短 易于产生未燃烃使HC含量增加 四 点火时刻的影响 点火时刻对HC排放浓度的影响 从图中可以看出 推迟点火时间 HC的排放将减少 这是因为点火时刻推迟后 在燃烧室内的燃烧时间将缩短 由于后燃 将使排气温度上升 促进了HC和CO的后氧化 另外由于燃烧时降低了气缸的面容比 使燃烧室内的淬冷面积减小 使排出的HC减少 点火滞后时 由于混合气进人排气管后继续燃烧 提高了排气系统温度 使废气中的HC浓度减小 四 点火时刻的影响 点火时刻对NO排放浓度的影响 点火时刻对NOx HC浓度的影响很大 如图所示 由图可以看出 无论在任何转速和负荷条件下 增加点火提前角 均使NO的排放浓度增加 这是因为点火提前角增大时 循环压力和燃烧温度提高 废气中NOx的浓度随之增大 反之 NOx浓度减少 五 汽车运行工况的影响 汽车在减速和停车工况下 汽油机排气中HC和CO浓度较大 柴油机混合气由于空气量充足 HC和CO的含量很少 汽车加速使发动机转速较高时 NO浓度明显增大 强制怠速 即发动机制动 工况 汽油发动机节气门开度小 CO HC浓度都很高 六 温度的影响 1 冷却液温度的影响 冷却液温度升高时 排出的HC减少 这种情况在过量空气系数 较大时尤为明显 NOX排放量随着冷却液温度的升高而增加 2 进气温度的影响随着进气温度的提高 NOX和CO的含量增加 HC的浓度减小 在HC浓度最小处NOX达到最大值 三 汽车排放污染物的控制 一 设计措施 1 改进发动机结构 改善发动机的燃烧过程从有害气体的生成机理出发 对发动机的燃烧方式本身进行改进 抑制其有害气体成份的产生 使排出的废气尽可能变得无害 采取这种措施 被认为是治理汽车发动机排气公害的根本方法 2 对发动机的燃油和空气进行预先处理 3 选用恰当的润滑剂 机械摩擦改进剂 4 开发新能源 生产零排放汽车 在机油中添加一定量 比例为3 5 石墨 二硫化铝和聚四氟乙烯等固体添加剂 可节约发动机燃油5 左右 同时可使发动机气缸密封性大大改善 1 曲轴箱强制通风装置 PCV 将窜入曲轴箱内的混合气引入气缸内燃烧掉 5 采用汽车排气净化技术 曲轴箱强制通风PCV系统 1 功用 解决窜缸混合气对机油及曲轴箱的损环问题 在曲轴箱和进气歧管间安装一根管子和一个强制通风阀 PCV阀 利用歧管真空度将窜气吸入进气管燃烧 通过PCV阀改变进入气缸重新燃烧的窜缸混合气量 曲轴箱排气通风控制系统视频 2 排气再循环 EGR 系统目前用于降低NOx排放的种有效措施 它是将一部分排气引入进气管与新混合气混合后进入气缸燃烧 从而实现再循环 可使燃烧温度下降 抑制NOx生成 废气再循环EGR系统 NOX是空气中的氮气与氧气在高温 高压条件下形成的 发动机排出的NOX量主要与气缸内的最高温度有关 气缸内最高温度越高 排出的NOX量越多 1 功用 将适量的废气重新引入气缸内参加燃烧 从而降低气缸内的最高温度 以减少NOX的排放量 由于废气再循环也会使发动机的功率降低 使发动机在怠速 低速等工况下运转不稳定 因此需由ECU根据发动机工况控制废气再循环系统的工作 ECU控制的开环控制EGR系统工作过程 不进行废气再循环的工况有 起动工况 怠速工况 暖机工况 转速低于900r min或高于3200r min EGR率指废气再循环量在进入气缸内的气体中所占的比率 即 EGR率 EGR量 进气量 EGR量 100 3 燃油蒸发污染物排放控制装置限制燃油蒸发气体直接排入大气 避免对大气的污染 并把它重新引入气缸进行燃烧 汽油蒸汽排放控制系统 功用 收集汽油箱内蒸发的汽油蒸汽 并将汽油蒸汽导入气缸参加燃烧 防止汽油蒸汽直接排入大气而造成污染 同时 还必须根据发动机工况 控制导入气缸参加燃烧的汽油蒸汽量 为了控制燃油箱逸出的燃油蒸汽 电控发动机普遍采用了碳罐 油箱中的燃油蒸汽在发动机不运转时被碳罐中的活性碳所吸附 当发动机运转时 依靠进气管中的真空度将燃油蒸汽吸入发动机中 电子控制单元根据发动机的工况通过电磁阀控制真空度的通或断达到燃油蒸汽的控制 采用燃油蒸汽的控制可减少大气中的HC和节约燃料 电控EVAP控制系统机构组成 控制方式 1 ECU 电磁阀 真空 真空控制阀 进气歧管吸入燃油蒸汽 4 二次空气吸入装置利用排气管中废气压力有规律的突然变化 打开和关闭片簧阀 把新鲜空气吸入排气岐管 利用废气的热量 使废气中残留的HC和CO与空气相混合后燃烧 二次空气供给系统 1 功用 在一定工况下 将新鲜空气送入排气管 促使废气中的CO HC进一步氧化 从而降低CO HC的排放量 2 组成 3 工作原理 ECU控制VSV阀的搭铁回路 当VSV阀不通电时 关闭通向AS阀的真空通道 AS阀膜片在弹簧作用下下移 关闭二次空气供给通道 系统不工作 当ECU给VSV阀通电时 VSV阀开启AS阀的真空通道 进气管真空度将膜片吸起 二次空气进入排气管 控制方式 ECU 二次空气电磁控制阀VSV 真空 二次空气控制阀 新鲜空气 二次空气供给系统不工作的条件 下列情况ECU不给二次空气电磁阀通电 电控燃油喷射系统进入闭环控制 冷却液温度超过规定范围 发动机转速和负荷超过规定值 ECU发现有故障 5 氧化催化反应器采用沉积在面容比很大的载体表面上的催化剂作为媒介质 发动机排出的气体在其通过 使未燃HC和CO的再氧化反应能在较低的温度下更快进行 生成H2O CO2 一般用贵金属铂 钯或其氧化物作为催化剂 常用的催化剂载体材料是氧化铝 其外观 使用条件与三元催化反应器基本相同 氧化催化转换器 DOC 通过崔颢剂进行氧化反应 能同时降低CO 总碳氢化合物THC和柴油颗粒物中的可溶性有机物组分SOF 利用铂 钯作为催化剂可以降低HC CO50 PM减低50 70 缺点 排气中的SO2生成SO3 生成危害大的硫酸雾 只有降低柴油中的S含量 各国开发低硫柴油DOC类似三元催化转换器 选择性催化还原技术 SCR 主要由催化转换器和还原剂攻击装置组成催化转换器与传统的转换器基本相同还原剂 氨 尿素及碳氢化物 柴油 氨不好 有毒 储存和运输都不方便 尿素比较好 无毒 水溶性好 便宜 一般用30 40 的水溶液 这一浓度凝固点低 零下11度 尿素产生氨 在利用氨还原NOx碳氢化合物的效果不好 SCR 从外界喷入还原剂 如氨水或尿素或者柴油 将NOx还原 在柴油车使用过程中要不断地喷入适量还原剂 喷入量由排气中HC和NOx比例决定 该方法可靠性高 但需携带存储还原剂的装置 信号 排放传感器 尿素溶液温度传感器 排气温度传感器 空气滤清器 尿素溶液箱 尿素溶液供给模块 电控泵 喷雾器 电控喷射器 重型柴油车排放控制SCR技术 现代起亚集团R2 2发动机的氧化催化器外形图 6 三元催化反应器既促使CO HC的氧化反应 也促使NOx的还原反应 使CO HC和NOx都得到净化 三元催化剂在以理论空燃比为中心的某一狭小范围内同时具有氧化 还原反应 使CO HC和NOx净化率都高 三元催化转换器TWC与空燃比反馈控制系统 1 三元催化转换器TWC 三元催化转换器也称为触媒转换器 简称触媒 1 功用 利用转换器中的三元催化剂 将发动机排出废气中的有害气体CO HC和NOX转变为无害气体 2 结构 三元催化转换器安装在排气消声器前面 由三元催化转换芯子和外壳等构成 大多数三元催化转换芯子以蜂窝状陶瓷作为承载催化剂的载体 在陶瓷载体上浸渍铂 或钯 和铑的混合物作为催化剂 3 工作情况 在正常情况下 废气中的HC CO NOx及O2在一起加热到500 也不会产生化学反应 如果让这些气体经过上述催化剂后 就会转化为无害的CO2 H2O和N2 汽车上如果使用含铅汽油 催化剂表面就会因铅覆盖而失效 影响TWC转换效率的因素 影响最大的是混合气的浓度和排气温度 只有在标准混合气附近 对废气中的有害气体CO HC和NOX的转换效率才最佳 在装用TWC的汽车 一般装用氧传感器检测废气中的氧浓度 并将此信号送给ECU后 对空燃比进行反馈闭环控制 装用TWC后 发动机的排气温度须在300 815 之间 低于300 氧传感器将不能产生正确信号 因此部分氧传感器内有加热线圈 高于815 TWC转换效率下降 二 使用措施 1 保持发动机良好的技术状况 2 提高驾驶技术 1 对发动机的技术状况做到心中有数 特别是供油系和点火系的技术状况应处于良好状态 尽量减少启动次数 2 根据道路 交通情况 适当调整节气门开度 以保持汽车在经济速度下稳定行驶 避免急加速或急减速 3 保持发动机正常工作温度 4 较长时间等候时 及时关闭发动机 以减少燃油消耗和污染物排放 三 环境措施 1 严格执行国家质量技术标准 控制燃料标准 2 开展机动车辆污染申报登记工作 为建立机动车辆防治管理档案和信息系统奠定良好基础 3 加大机动车辆污染控制力度 开展路检执法和治理工作 4 加强在用汽车的维护 四 汽车排放污染物排放限值标准和测量方法 一 点燃式发动在用汽车机怠速排放标准 二 压燃式发动机在用汽车排气污染物限值 1 怠速法怠速法是测量汽油车在怠速工况下排气污染的方法 一般仅测CO和HC 测量仪器采用便携式排气分析仪 这种方法具有简便易行 测试装置价格便宜和便于携带以及检测时间短等优点 因而怠速法极适用于汽车检测站对在用车排放性能的年检测试 环保部门对在用车的排放监测 但由于怠速时间占汽车运行时间的比例并不大 因而怠速工况下所排出的污染物总量并不高 且怠速是稳态工况 而对于汽车排放影响最大的是非稳态工况 因此 怠速法的测量结果缺乏全面代表性 三 汽车排气污染物排放的测量方法 为提高测量精度 并监控因化油器量孔磨损而造成的汽车排放恶化 或监控因催化转化器效率降低而造成的汽车排气恶化 我国开始采用双怠速法 即用怠速和高怠速进行排放测量 根据GB18285 2000 在用汽车排气污染物限值及测试方法 的规定 按GB14761通过B类认证的M1 M和N1类车辆 对排气污染物的检测应采用双怠速法或ASM试验 而对其他的在用汽油车 则采用怠速法 ASM试验 加速模拟工况法是汽车尾气检测的一种比较好的方法 在底盘测动机上的试验运转循环A1 1在底盘测功机上的试验运转循环由ASM5025和ASM2540两个工况组成 A1 1 1ASM5025工况经预热后的车辆加速至25 0km h 测功机以车辆速度为25 0km h 加速度为1 475m s2时的输出功率的50 作为设定功率对车辆加载 车辆以25 0km h 1 5km h的速度持续运转10s 工况计时器开始计时 t 0s 持续运行90s t 90s 即为ASM5025工况 A1 1 2ASM2540工况ASM5025工况试验结束后车辆立即加速至40 0km h 测功机以车辆速度为40 0km h 加速度为1 475m s2时的输出功率的25 作为设定功率对车辆加载 车辆以40 0km h 1 5km h的速度持续运转10s 工况计时器开始计时 t 0s 持续运行90s t 90s 即为ASM2540工况 A1 1 3复检试验第一次试验如不合格 可进行复检试验 连续进行ASM5025工况和ASM2540工况试验 每个工况测试时间延长至145s t 145s 两工况重复测试时间为290s t 290s 2 测量过程 1 在快速检查工况 即t 15s时 分析仪器开始测量 且每秒钟测量一次 并根据稀释修正系数及湿度修正系数计算10s内排放平均值 如平均值经修正后等于或低于限值的50 则测试合格 该工况检测结束 或继续进行下一工况检测 如平均值经修正后大于限值50 而低于或等于限值 则应继续运行至90s工况 在继续运行过程中 如任何一种污染物连续10s的平均值超过限值 则测量结束 即可能运行至t 60s时测量结束 2 在测量过程中 t 15s时 任意连续10s内第一秒至第十秒的车速变化相对于第一秒小于 km h 测试结果有效 且所有检测污染物连续 s的平均值均低于或等于限值 则该车被判定为该工况合格 而任何一种污染物连续 s的平均值超过限值 则测试不合格 该工况检测结束 3 在检测过程中 t s时 如任意连续 s内的任何一种污染物 次排放值经修正后均高于限值的500 则测试不合格 检测结束 也就是说 在还没有开始进行快速检查工况时 就有可能因某一污染物超标 500 而判定不合格 结束整个检测 1 怠速测量法怠速测量法对汽油车在怠速运行时排气中的CO和HC浓度进行监测 其测量步骤如下 1 使发动机运行至规定的热状态 将发动机怠速转速和点火正时调整至规定值 并确保排气系统无泄漏 2 发动机空转 离合器处于接合状态 变速器置于空挡位置 加速踏板松开 采用化油器的供油系统应使其阻风门全开 3 发动机由怠速工况加速到0 7倍的额定转速 维持60s后降至怠速 4 发动机降至怠速状态后 将取样探头插入排气管中 深度等于400mm 并固定于排气管上 5 发动机在怠速状态维持15s后开始读数 读取30s内的最高值和最低值 其平均值即为测量结果 6 若为多排气管 则取各排气管测量结果的算术平均值 怠速测量法的检测仪器可采用不分光红外气体分析仪 其检测的CO HC浓度应符合排放标准的要求 否则为不合格 2 双怠速测量法我国采用的双怠速测量法是参照国际标准化组织ISO3929中制定的双怠速排放测量程序进行的 其测量步骤如下 1 必要时在发动机上安装转速计 点火正时仪 发动机冷却液和机油测温计等测试仪器 2 发动机由怠速工况加速到0 7倍的额定转速 维持60s后降至高怠速 即0 5倍的额定转速 3 发动机降至高怠速状态后 将取样管插入排气管中 深度等于400mm 并固定于排气管上 4 发动机在高怠速状态维持15s后开始读数 读取30s内的最低值和最高值 其平均值即为高怠速排放测量结果 5 发动机从高怠速降至怠速状态 在怠速状态维持15s后开始读数 读取30s内的最低值和最高值 其平均值即为怠速排放测量结果 6 若为多排气管 则分别取各排气管高怠速排放测量结果的平均值和怠速排放测量结果的平均值 怠速和高怠速检测的CO HC浓度应分别符合排放标准的要求 否则为不合格 2 工况法 工况法是将汽车若干常用工况和排放污染较重的工况结合在一起测量排放污染物的方法 工况法的循环试验模式应根据汽车的排放性能 行驶特点 交通状况 道路条件 车流密度和气候地形等因素 对大量统计数据进行科学分析后制定 这样可最大限度地重现汽车运行时的排放特性 工况法是当今世界最为科学并得以广泛使用的汽车排放试验方法 是汽车排放检测的必然发展趋势 比较 与怠速法相比 工况法检测结果能全面评价车辆的排放水平 但工况法比怠速法要复杂得多 工况法要有转鼓试验台 并具有齐备的模拟汽车行驶动能的飞轮系统 还要有经过大量调查研究与数据处理制定出的模拟城市 城区和郊区 道路上汽车运行工况的试验程序 还要配备复杂而昂贵的大型综合分析仪和保证发动机按试验程序运转所需的程序自动控制系统 因此 工况法的执行受到了很大限制 一般用于新车的认证许可检测和出厂抽查检测 世界各国的排放法规中 对测试装置 取样方法和分析仪器的规定基本上是一致的 但测试的循环工况及排放限值的差别较大 我国于2000年1月1日起开始实施的GB14761 1999 汽车排放污染物限值及测试方法 规定 在车辆型式认证和生产一致性检查过程中 对冷起动后排气污染物进行排放试验 型试验 我国于2001年7月1日起开始实施的GB18285 2000 在用汽车排气污染物限值及测试方法 规定 按GB14761通过B类认证的M1 M和N1类车辆 可在底盘测功机上采用ASM试验 3 烟度法烟度法是指对柴油车排烟浓度进行监测的方法 它可分为稳态和非稳态两种 1 稳态烟度测量柴油车冒黑烟在全负荷运转时较为严重 因此稳态烟度测量通常是在柴油车全负荷稳定运转时进行的 各国都有各自的烟度测量规范与排放标准 我国自己制定的车用柴油机全负荷烟度测量方法规定 由最低转速至额定转速之间选取6或7个转速对各种车用柴油机进行全负荷烟度测量 其中包括最大转矩转速和最大功率转速 最低转速是指45 额定转速或1000r min中较高的一个 每一转速的烟度测量必须在柴油机运转稳定后进行 任何一次测量结果都不得超过允许值 2 非稳态烟度测量柴油机在非稳态下的排气烟度受多种不稳定因素影响而变化很大 为了客观公正地反映柴油车的排烟特性 对非稳态烟度测定应有严格控制的试验程序 目前 非稳态烟度测定有自由加速法和控制加速法两种规范 我国使用的是自由加速法 自由加速法是指柴油机从怠速状态突然加速至高速空载转速过程中进行排气烟度测定的一种方法 由于自由加速法不需对柴油机加载 因此该法适用于检测站对在用柴油车的年检以及环保部门对柴油车的监测 我国对2001年1月1日以前上牌照的在用柴油车采用自由加速滤纸烟度法测量烟度 其检测规范如图6 3所示 检测通常在汽车上进行 其检测步骤如下 1 将取样探头固定于排气管内 插入深度为300mm 并使探头中心线与排气管中心线平行 2 使发动机在怠速工况 离合器处于接合位置 加速踏板与手油门处于松开位置 变速器处于空挡位置 具有排气制动装置的发动机的蝶形阀处于全开位置 下运转 3 将加速踏板急速踏到底 维持4s后松开 如此重复三次 以吹净排气系统的沉积物 4 取样测量 将加速踏板急速踏到底 维持4s后松开 并按照图6 3所示的规定循环测量四次 取后三次读数的算术平均值作为所测的烟度值 5 当汽车发动机黑烟冒出排气管的时间和抽气泵开始抽气的时间不同步时 应取最大烟度值作为所测的烟度值 用滤纸烟度计所测的烟度值不得超过标准中的允许限值 否则为不合格 4 可见污染物测量法可见污染物测量法是指利用不透光度计对柴油车排气的可见污染物进行监测的方法 柴油机排放的黑烟 蓝烟 白烟和油雾等均为可见污染物 我国对2001年1月1日以后上牌照的在用柴油车使用不透光度计 采用自由加速法检测柴油车排出的可见污染物 其检测方法是 车辆处于规定的热状态 排气系统装有消声器并且不得有泄漏 在发动机怠速时 按规定的要求插入不透光度计取样探头 迅速但不猛烈地踏下加速踏板 使喷油泵供给最大油量 在发动机达到调速器允许的最大转速前 保持此位置 一旦达到最大转速 立即松开加速踏板 使发动机恢复至怠速 不透光度计恢复到相应的状态 重复测量6次 记录不透光度计的最大数值 若读数值连续四次均在0 25m 1的带宽内 并且没有连续下降趋势 则记录值有效 其中四次测量结果的算术平均值即为该车的排放结果 第三节汽车噪声危害及控制 噪声会使人心情不安 烦躁 疲倦 工作效率下降和语言 通讯困难等 从而严重地影响到人们正常学习 工作 休息和生活 长时间处于噪声环境的人还会导致心脏病和胃病 以及神经官能症 甚至影响正常听力范围 出现难听或听力损伤 因此 控制噪声污染越来越引起人们的重视 一 汽车噪声的形成及控制主要来源于发动机 传动系 轮胎 车身干扰空气及喇叭声等 1 发动机噪声包括燃烧 机械 进气 排气 冷却风扇及其它部件发出的噪声 是汽车最大噪声之一 特别是近年来 由于车内普遍安装了空调系统和排气净化装置等使发动机罩内的温度上升 冷却风扇负荷加大 噪声变得更为严重 风扇噪声与发动机转速有直接关系 2 传动机构噪声在汽车行驶中 由于传动机构吸收来自路面的振动所引起的噪声 频率为400 2000Hz 其中齿轮传动的机械噪声是主要部分 3 轮胎噪声产生轮胎噪声最主要的因素是轮胎的花纹 汽车在行驶时 因轮胎胎面花纹槽内的空气在接地时被挤压 并有规则地排出 引起周围压力变化而产生噪声 声学基本知识声音物体震动压力波通过介质 气 液 固 人耳耳膜震动 电铃 玻璃罩 真空试验 证明声波的存在与传播 二 声学基本知识1 声调声调高低 取决于频率 每秒钟震动次数 单位Hz 人耳可听频率范围 20 20000Hz 人耳可听频率范围 次声波 20Hz20000Hz 超声波 低于16Hz为次声 高于20000Hz超声 人耳感觉高调2000 4000Hz 低调200Hz以下 男声160Hz 女声300Hz 2 声压 声音大小 声压高 声音强 声压低 声音弱 人耳可听声压范围 2 10 4微巴 闻阈 2 102微巴 相差100万倍 计量方法 以1000Hz纯音闻阈声压2 10 4微巴为基准声压Po 被测声压P与之相比 取对数 乘20 得无量纲单位 声压级Lp 分贝 dB 最高声压级20Lg106 20 6 120dB人耳可听声压级的范围 0 120dB 2 响度级与响度响度级与响度表示声音的强弱程度 同时考虑了声音频率和声压级对人耳听觉感受的影响 更符合人耳接受声音的实际情况 每条等响度曲线代表的响度级的大小由该曲线在1000Hz时的声压级的分贝值而定 即以1000Hz纯音作为基准声音 当某一噪声听起来与该纯音一样响时 则该噪声的响度级 方值 就等于这个纯音的声压级 分贝值 3 A声级声级计是测量声音强弱的仪器 声级计的 输入 是声音客观存在的物理量 声压和频率 输出 是声压级和响度级 但声压级没有反映出频率的影响 为使声级计的输出符合人耳的听觉特性 应通过一套电学的滤波器网络对某些频率成分进行衰减 这种特殊的滤波器称为计权网络 对应的声压级称为计权声级 A计权网络对低频和中频声音有较大的衰减 B计权网络对低频声音有一定的衰减 C计权网络不产生衰减 所以可用C计权网络测得的读数代表总声压级 三 汽车噪声的控制世界各国为降低汽车噪声采取了许多措施 1 制定汽车噪声限制法规 2 汽车制造厂针对噪声源 在汽车设计制造中努力采取降噪措施 例如 采用吸振 隔音技术 将高噪声的喇叭改装成低噪声喇叭等 3 汽车使用 维修中 严格执行汽车噪声限值和测量方法的国家标准 4 在噪声集中路段建立隔声板或隔声墙 在隔离带中种植植物 修建吸音路面等 5 加强管理 在一些路段采取禁鸣喇叭措施 三 汽车噪声的限值及检测简介1 汽车噪声的限值汽车驾驶员耳旁噪声声级不应大于90dB A 客车以50Km h的速度行驶时 车内噪声不应大于79dB A 汽车喇叭的声压级不应大于90dB A 115dB A 2 驾驶员耳旁噪声测量汽车空载 处于静止状态 变速器挂空档 发动机处于额定转速运转 门窗紧闭 测试标准 驾驶员耳旁噪声 90dB A 道路条件 车外温度 5 35 范围 风速 5m s 车辆条件 空载 驾驶员和检测员 车门窗 天窗 开口 进出风口都关闭 辅助装置关闭 可调座椅调平 头枕置中间位置 运行条件 a 匀速行驶 60km h或80 的最高车速行驶 b 全油门加速行驶 发动机额定转速的90 或120km h c 车辆定置 发动机怠速 用于辅助检查 环境条件 测量时 汽车与周围建筑物远离20m以上 防止墙壁回声反射 3 客车车内噪声测量客车以50km h车速匀速行驶 客车内噪声 79dB A 喇叭声响检测 检验标准 GA468 200490 115dB A计权网络 检查程序 在汽车前方2m 距地面高度1 2m放置声级计 按喇叭3秒 其值应为90 115dB A 警车110 115dB A 检测环境本底噪声应小于80dB 否则应予修正 修正方法当被测对象噪声值与背景噪声值之差小于10分贝 db 时 要从测得的被测对象噪声值中减去下表所列的修正值 其所余数值即为被测对象噪声的实际值 即 测量值 修正值 被测对象噪声的实际值 例 背景噪声值为85分贝 db 测量噪声值为90分贝