第6章汽车试验学.ppt

汽车排放测量方法 第一节汽车排放试验 汽车排放污染物是指从汽车发动机排气管排出的有害气体 如一氧化碳 CO 碳氢化合物 HC 氮氧化物 NOx 等 从发动机曲轴箱内泄漏到大气中的废气 从汽油发动机燃料供给系统蒸发到大气中的汽油蒸气 HC 以及从柴油发动机排气管排出的黑烟及微粒子 汽车排放污染物测定试验可用于开发新产品 提高发动机动力性 经济性 采用净化新技术 提高排气净化水平 按照国家排放法规 对产品进行认证和验证 以及对产品及其质量进行评定 汽车排放测量方法 第一节汽车排放试验 汽车排放污染物的测量方法主要有两种 1 整车测量法从汽车排气管取样进行分析或对整个排气系统进行分析 主要用于轻型汽车的排放认证 产品一致性试验和各种在用汽车的排放监测等 如图6 1和图6 2所示 汽油车排放测量系统通过底盘测功机的滚筒对汽车加载 模拟汽车在道路上的行驶阻力 冷却风扇用于模拟汽车在道路行驶时的冷却情况 车况显示屏帮助驾驶员了解汽车车速的变化情况 操纵汽车加速踏板 精确模拟汽车在实际道路运行时的各种工况 定容采样系统 CVS 控制系统 记录装置 排气分析系统 CVS控制装置 数据处理装置等用以完成采样 分析气样并记录试验结果 汽车排放测量方法 第一节汽车排放试验 图6 1汽油车排放测量系统1 冷却风扇 2 车况显示屏 3 CVS 4 底盘测功机 5 数据处理装置 6 取样袋 7 CVS控制装置 8 排气分析系统 9 记录装置 10 控制系统 图6 2柴油车排放测量系统1 油箱 2 冷却风扇 3 燃油流量计 4 透光式烟度计 5 底盘测功机 6 排气分析系统 7 数据记录仪 8 数据处理装置 9 测量控制系统 汽车排放测量方法 第一节汽车排放试验 汽车排放测量方法 第一节汽车排放试验 2 台架测量法仅对车用发动机和其附带的排放装置进行测量 试验装置中除气体采样及分析系统外 与普通发动机性能试验台相同 汽油车排放的试验方法 第一节汽车排放试验 GB18285 2005 点燃式发动机汽车排气污染物限值及测试方法 规定我国按GB T15089 2001 机动车辆及挂车分类 的M1 M2和N1类在用汽油车排气污染物的测量采用双怠速法或ASM试验法 1 双怠速测量法双怠速测量法参照ISO3929制定的双怠速排放测量程序 如图6 3所示 图6 3双怠速排放测量程序 汽油车排放的试验方法 第一节汽车排放试验 1 必要时在发动机上安装转速计 图6 3 点火正时仪 发 双怠速排放测量程序 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70 的额定转速 维持60s后降至高怠速 即50 的额定转速 3 发动机降至高怠速后 将取样管插入排气管中 深度为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内的最低值及最高值 其平均值即为高怠速排放测量值 5 发动机从高怠速降至怠速状态 维持15s后开始读数 读取30s内的最低值及最高值 其平均值即为怠速排放测量值 汽油车排放的试验方法 第一节汽车排放试验 6 针对多排气管 分别取各排气管高怠速排放测量值的平均值和怠速排放测量值的平均值 2 加速模拟工况法 ASM ASM试验工况循环由ASM5025和ASM2540组成 如图6 4和表6 1所示 图6 4ASM工况试验过程 ASM试验工况运转循环表表6 1 汽油车排放的试验方法 第一节汽车排放试验 汽油车排放的试验方法 第一节汽车排放试验 1 检测程序 1 车辆驱动轮置于测功机滚筒上 将分析仪取样探头插入排气管中 深度为400mm 并固定于排气管上 对独立工作的多排气管应同时取样 2 ASM5025工况车辆预热后加速至25km h 测功机以车辆速度为25km h 加速度为1 475ASM s2时输出功率的50 作为设定功率对车辆加载 计时器开始计时 车辆以 25 1 5 km h的速度持续运转5s 若底盘测功机模拟的惯量值在计时开始后持续5s超出误差范围 工况计时器将重新开始计时 再次出现该情况 测量停止 系统分析仪根据最长响应时间进行预置 然后开始快速检查工况 计时器为15s时 分析仪开始测量 每秒一次 并计算10s内的排放平均值 运行10s ASM5025快速检查工况结束 车辆再运行至90s ASM5025工况结束 测功机在车速的允许误差范围内 加载转矩应随车速变化相应调整 保证加载功率不随车速改变 转矩允许误差为设定转矩的 5 汽油车排放的试验方法 第一节汽车排放试验 3 ASM47255工况输出车功辆率从的252km h作直为接设加定速功至率40km h 加测功载机以工况车辆计时速度器为开始计时 车辆以 40 1 5 km h的速度持续运转5s 若底盘测功机模拟的惯量值在计时开始后持续5s超出规定误差范围 工况计时器重新开始计时 若再次出现该情况 测量停止 系统根据分析仪最长响应时间进行预制 计时器为15s时分析仪器开始测量 每秒测量一次 并根据稀释修正系数及湿度修正系数计算10s内的排放平均值 运行10s ASM2540快速检查工况结束 车辆再运行90s ASM2540工况结束 测功机在车速 40 1 5 km h的允许误差范围内 加载转矩应随车速变化做相应调整 保证加载功率不随车速改变 转矩允许误差为该工况设定转矩的 5 在25 90s的测量过程 任意10s内第1秒至第10秒的车速变化相对于第1秒小于5km h 测试结果有效 任意10s内的10次排放平均值经修正后若满足限值要求 则试验结束 否则应进行复检试验 汽油车排放的试验方法 第一节汽车排放试验 4 复检试验按照以上试验程序及试验结果判定方法连续进行ASM5025和ASM2540工况试验 工况时间延长至145s 总试验时间为290s 若两个工况测试结果经修正后均满足要求 则测试结果合格 否则测试结果不合格 2 试验准备 1 车辆准备 关闭空调 暖风等附属装备 装备牵引力控制装置的车辆应关闭牵引力控制装置 车辆各总成的热状态应符合汽车技术条件的规定 并保持稳定 试验前车辆等候时间超过20min或试验前熄火超过5min 应在无负荷状态 使发动机以2500r min转速运转4min 车辆在测功机上按ASM5025工况运行60s 预热发动机 汽油车排放的试验方法 第一节汽车排放试验 安装自动变速器的车辆应使用前进挡进行试验 安装手动变速器的车辆应使用2挡 若2挡的最高车速低于45km h 可使用3挡 车辆驱动轮位于滚筒上 确保车辆横向稳定 驱动轮胎应干燥防滑 车辆应限位良好 对前轮驱动车辆 试验前应使驻车制动器起作用 在试验工况计时过程中 车辆不允许制动 若车辆制动 工况起始计时应重新置零 2 设备准备与设置 排气分析仪预热 应在通电后30min内达到稳定 在5min内未经调整 零位及HC CO NO和CO2的测量读数应稳定在误差范围内 汽油车排放的试验方法 第一节汽车排放试验 在每次开始试验前2min内 分析仪应完成自动调整 环境空气测定和HC残留量检查 测功机停机或转速小于25r min超过30r min应在试验前进行自动预热 载荷设定在进行每个工况试验前 测功机应根据输入的车辆参数及试验工况按要求自动设定对车辆的加载载荷 3 在试验循环开始前应记录环境温度 相对湿度和大气压力 4 CO与CO2浓度之和小于6 或发动机在任何时间熄火 应终止试验 排放测量无效 3 排气污染物测量值的计算排放测试结果应进行稀释校正及湿度校正 计算10次有效测试的算术平均值 汽油车排放的试验方法 第一节汽车排放试验 6 1 6 2 6 3 式中 CHC HC排放平均浓度 CCO CO排放平均浓度 CNO NO排放平均浓度 CHC i 第i秒HC测量浓度 CCO i 第i秒CO测量浓度 CNO i 第i秒NO测量浓度 DF i 第i秒稀释系数 KH i 第i秒湿度校正系数 汽油车排放的试验方法 第一节汽车排放试验 汽油车排放的试验方法 第一节汽车排放试验 6 4 6 5 6 6 式中 DF 稀释系数 CCO2修 CO2排放浓度测量修正值 CCO2测 CO2排放浓度测量值 CCO测 CO排放浓度测量值 燃料计算系数 2 NO测量值应同时乘以相对湿度校正系数KH进行修正 湿度校正系数计算公式为 6 7 6 8 式中 KH 湿度校正系数 H 绝对湿度 g kg 水 干空气 Ra 环境空气的相对湿度 Pd 环境温度下饱和蒸气压力 kpa PB 大气压力 kpa 汽油车排放的试验方法 第一节汽车排放试验 柴油车排放的试验方法 第一节汽车排放试验 GB3847 2005 车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及测量方法 规定用自由加速法与加载减速工况法测量柴油车排气烟度 对于2001年10月1日前生产的在用柴油车进行自由加速滤纸烟度法试验 对于2001年10月1日起生产的在用柴油车进行自由加速不透光烟度法试验 在机动车保有量大 污染严重的地区 实施加载减速法监控在用柴油车排放状况 1 自由加速滤纸烟度法自由加速滤纸烟度法测量烟度 检测规范如图6 5所示 检测在汽车上进行 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下运转 离合器处于接合位置 加速踏板处于松开位置 变速器置于空挡 具有排气制动装置的发动机的蝶阀处于全开位置 柴油车排放的试验方法 第一节汽车排放试验 图6 5自由加速烟度检测规范 柴油车排放的试验方法 第一节汽车排放试验 3 将加速踏板急速踏到底 维持4s后松开 如此重复3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 用滤纸烟度计测出的烟度值不得超过限值 否则为不合格 自1995年6月30日以前生产的在用汽车 测出的烟度值应不大于5 0Rb 自1995年7月1日起至2001年9月30日期间生产的在用汽车 测出的烟度值应不大于4 5Rb 自2001年10月1日起至2005年6月30日期间生产的汽车 按自由加速不透光烟度法进行实验 对于自然吸气式所测得的排气光吸收系数应不大于2 5m 1 涡轮增压式应不大于3 0m 1 2 自由加速不透光烟度法1 测量方法 1 仪器调整与标定 在光束通过充满清洁空气的烟室或通过具有相同特性的腔室时 调整指针至零位 当关掉光源时 无论测量电路处于断开或接通状态 光吸收系数的读数应趋于无穷大 而当测量电路重新接通时 读数应保持趋于无穷大 将光吸收系数已知的气体的遮光屏置于烟室中 不透光烟度计读数与已知量相差不超过0 05m 1 2 车辆准备启动 预热发动机至规定温度 检查柴油是否添加了消烟剂 若添加 应更换 3 检测过程进行至少3次自由加速工况过程对排气系统进行吹拂 取样探头开口端向前并位于排气管或其延长管的轴线上 探头的端部应位于直段 取样点上游直管长至少为排气管开口处直径的6倍 下游直管长至少为3倍排气管开口处直径 探头开口处的背压不应超过735Pa 进行多次自由加速工况测量 取最后3次读数的算术平均值即为测量烟度值 柴油车排放的试验方法 第一节汽车排放试验 柴油车排放的试验方法 第一节汽车排放试验 2 测量结果判定自2001年10月1日起至2005年6月30日期间生产的在用汽车 对于自然吸气式发动机所测得的排气光吸收系数应不大于2 5m 1 对于涡轮增压式发动机应不大于3 0m 1 自2005年7月1日起生产的在用汽车 测得的排气光吸收系数不应大于车型核准批准的自由加速排气烟度排放限值 再加0 5m 1 3 加载减速不透光烟度法试验自由加速不透光烟度法较滤纸烟度法有较大改进 但仍是在怠速条件下测量 难以反映车辆有负载时的排放情况 为了使测量更合理化 而采用加载减速法 加载减速法模拟车辆负载运行时测量压燃式汽车排气可见污染物 测试设备包括底盘测功机 分流式不透光烟度计和发动机转速计等 由中央控制系统集中控制 柴油车排放的试验方法 第一节汽车排放试验 1 测量方法 1 试验前先对车辆的技术状况进行预检 以确定待检车辆是否能够进行后续的排放检测 2 待检车辆放在底盘测功机上 预热发动机 直到冷却液温度达到正常工作温度 3 发动机熄火 变速器置于空挡 检查不透光烟度计的零刻度和满刻度 检查完毕后 将采样探头插入受检车辆的排气管内 插入深度不得低于400mm 4 启动发动机 变速器置空挡 逐渐加大加速踏板至最大 并保持在最大开度 记录此时发动机最大转速 松开加速踏板 使发动机回到怠速状态 5 使用前进挡驱动被检车辆 选择合适挡位 使加速踏板处于全开位置 测功机指示的车速接近70km h但不能超过100km h对装有自动变速器的车辆 不要在超速挡下进行测量 柴油车排放的试验方法 第一节汽车排放试验 6 当发动机转速稳定后 按下检测开始键 系统自动进行加载减速试验 假设最大功率下的转鼓线速度为Vmax 则依次完成Vmax 90 Vmax和80 Vmax三个速度点的排放检测 7 关闭测功机测功控制装置加载检测过程结束后 控制系统应及时提示松开加速踏板并换到空挡 但不允许使用车辆制动装置 在发动机熄火之前 使发动机怠速运行至少1min 控制系统自动记录怠速转速数据 2 检测结果判定 1 采用加载减速法进行排放检测时 若在3个工况点 即Vmax 90 Vmax和80 Vmax 测得的光吸收系数有一项超过规定 则车辆排放不合格 2 若受检车辆在功率扫描过程中测得的实际最大功率值低于厂家规定的发动机标定功率值的50 则车辆排放不合格 声学基本概念 第二节汽车噪声试验 交通运输噪声约占城市噪声的75 或更高 噪声对人类在生理 心理和社会各方面都有影响 1 计权网络为了模拟人耳听觉在不同频率有不同的灵敏性 在声级计内设有一种能够模拟人耳的听觉特性 把电信号修正为与听感近似值的网络 该网络称为计权网络 国际组织规定 声级计设有三套修正电路 即A B C三种计权网络 使它所接受的声音按不同的程度滤波 A计权网络效仿40方等响曲线 对低频和中频声有较大的衰减 即使测量仪器对高频敏感 对低频不敏感 与人耳对声音的感觉也比较接近 用A计权网络测得的噪声值较为接近人耳对声音的感觉 因此 将A计权网络作为评价噪声的主要指标 汽车噪声的测量方法 第二节汽车噪声试验 B计权网络是效仿70方等响曲线 使被测的声音通过时 低频段有一定的衰减 C计权网络是效仿100方等响曲线 任何频率都没有衰减 表示噪声测量结果时 应注明采用哪种计权网络 如90dB A 即代表用A计权网络测量出的声级为90dB 2 计权声级噪声的大小 危害程度以及对周围环境的污染用噪声级评定 通过计权网络测得的声压级 不是客观物理量的声压级 而是经过听感修正的声压级 称为计权声级或噪声级 汽车噪声的测量方法 第二节汽车噪声试验 1 车外噪声检测噪声测量场地示意图如图6 6所示 测试场地跑道应为平直 干燥的沥青或混凝土路面 坡度不大于0 5 声级计传声器布置在20m跑道中心点两侧 各距中心线7 5m 距地面高度2m 传声器轴线平行于路面并垂直于车辆行驶方向 测试场地应空旷 在测试中心以25m为半径的范围内不应有大的反射物 图6 6噪声测量场地示意图 被试车辆不启动发动机时 测试场地周围环境噪声应比所测车辆噪声至少低10dB A 保证测量不被其他声源干扰 测量应在风速为零的条件下进行 测量时测量者离声级计至少0 5m 以减少因人体反射形成的测量误差 试验时被测车辆为空载 车上其他辅助设备也是噪声源 只要经常使用 测量时应开动 1 加速行驶车外噪声的测量车辆经过预热后 前进挡位为4挡以上的车辆用第3挡 前进挡位为4挡或4挡以下的车辆用第2挡 对于自动换挡的车辆在试验区使用加速最快的挡位 发动机转速为标定转速的3 4 无转速表时可用该挡转速相应的车速进行控制 车辆以50km h的车速等速驶至始端线 到达始端线立即将加速踏板踩到底 直线加速行驶 当车辆后端到达终端线时 立即停止加速 汽车噪声的测量方法 第二节汽车噪声试验 汽车噪声的测量方法 第二节汽车噪声试验 测量时要求在后半区域被测车辆发动机达到标定转速 否则将测试场地两端线各自再向外延长7 5m 若仍不能满足要求 车辆使用挡位应降低一挡 若车辆发动机在后半区域超过标定转速 可适当降低到达始端线的车速 声级计用 计权网络 快 挡测量 读取车辆驶过时声级计表头最大读数 同样的测量往 返进行一次 车辆同侧两次测量结果之差应不大于2dB A 取每侧两次声级的平均值中较大者的作为被测车辆的最大噪声级 若只用一个声级计测量 同样的测量应进行四次 即每侧测量两次 2 匀速行驶车外噪声测量车辆用常用挡位 节气门开度保持稳定 以50km h的车速等速驶过测量区域 声级计的使用 数据的读取及测量结果与加速行驶车外噪声测量相同 汽车噪声的测量方法 第二节汽车噪声试验 2 车内噪声测量车内噪声测量在人耳附近布置测点 传声器方向朝前 驾驶室内噪声测量点位置如6 7所示 客车测量点还应加上车厢中部及最后排座位的中间位置 图6 7车内噪声测量点位置 汽车噪声的测量方法 第二节汽车噪声试验 图6 8汽车喇叭声级的测量点位置 车辆以常用档位 50km