第五章　汽车排放污染物与噪声的检测

第五章汽车排放污染物与噪声的检测,第一节汽车排放污染物的检测第二节汽车噪声的检测,第一节汽车排放污染物的检测,一、汽车排放污染物及其危害二、汽车排放污染物检测技术三、汽车排放污染物检测方法四、汽车排放污染物检测标准,一、汽车排放污染物及其危害,1.一氧化碳2.碳氢化合物3.氮氧化合物4.微粒5.硫化物,二、汽车排放污染物检测技术,(一)排气成分分析1.NDIR分析法(1)NDIR基本检测原理,图5-1气体的红外吸收光谱,二、汽车排放污染物检测技术,图5-2不分光红外气体分析装置结构原理图1旋转光栅2试样室3电测量装置4电容器动极膜片5检测室6比较室7过滤室8红外线辐射器9电动机,二、汽车排放污染物检测技术,(2)不分光红外线CO和HC气体分析仪不分光红外线CO和HC气体分析仪，是一种能从汽车排气管中采集气样，并对其中所含CO和HC的浓度进行连续测量的仪器。1)废气取样装置。,图5-3废气取样装置组成示意图,二、汽车排放污染物检测技术,2)气体分析装置。3)浓度指示装置。4)校准装置。2.FID分析法,图5-4FID工作原理图,二、汽车排放污染物检测技术,3.CLD分析法,图5-5CLD检测原理图1流量计2二通阀3催化转化器4抽气泵5发生器6反应室7光电倍增器8放大器9指示仪表10高压电流11电流放大器,二、汽车排放污染物检测技术,4.综合分析法,图5-6汽车综合排放分析仪示意图,二、汽车排放污染物检测技术,(二)排气烟度测量1.用滤纸式烟度计测量烟度(1)基本检测原理用滤纸式烟度计检测柴油机烟度时，需从排气管抽取一定量的废气，并使之通过规定面积的标准洁白滤纸，于是废气中的碳烟微粒便过滤在滤纸上，使滤纸染黑，然后用光电检测装置测出滤纸的被染黑程度，该染黑程度即代表柴油机的排气烟度。,二、汽车排放污染物检测技术,(2)滤纸式烟度计结构原理滤纸式烟度计有手动、半自动和全自动三种类型。,二、汽车排放污染物检测技术,图5-7滤纸式烟度计结构简图,二、汽车排放污染物检测技术,1)取样装置。2)烟度测量与指示装置。3)控制机构。,图5-8烟度测量与指示装置,二、汽车排放污染物检测技术,4)校准装置。2.用不透光烟度计测量烟度(1)基本检测原理不透光烟度计主要由光源、光通道、光接收器等组成，其基本检测原理如图5-9所示。,图5-9不透光烟度计基本检测原理,二、汽车排放污染物检测技术,二、汽车排放污染物检测技术,二、汽车排放污染物检测技术,图5-10全流式不透光烟度计结构原理图1排气管2排气导入管3检测通道4光源5光电检测单元6烟度显示记录仪,二、汽车排放污染物检测技术,(2)全流式不透光烟度计结构原理美国PHS烟度计是一种将柴油机全部排气都导入检测部分进行烟度测定的全流式不透光烟度计，其结构原理如图5-10所示。,图5-11分流式不透光烟度计结构原理图1光源2排气入口3排烟测试管4光电池5转换手柄6空气校正管7鼓风机8排气出口,二、汽车排放污染物检测技术,(3)分流式不透光烟度计结构原理英国哈特里奇(Hartridge)烟度计是一种典型的分流式不透光烟度计，它利用光线通过部分烟气时透光的衰减率来测量排气烟度，其结构原理如图5-11所示。(三)排气颗粒物测量1.全流式稀释风道测量系统,二、汽车排放污染物检测技术,图5-12全流式稀释风道测量系统CD底盘测功机AB空气取样袋CF积累流量计CFV临界流文杜里管CS旋风分离器DT稀释风道DAF稀释空气滤清器DEP稀释排气抽气泵F过滤器FC流量控制器FL流量计HE换热器HF加热过滤器PG压力表QF快接管接头QV快速作用阀取样探头SP取样泵SB稀释排气取样袋SF测量颗粒排放质量的取样过滤器TC温度控制器TS温度传感器,二、汽车排放污染物检测技术,2.分流式稀释风道测量系统,图5-13分流式稀释风道测量系统a)分流式风道稀释系统b)颗粒物取样系统SB抽气泵DAF空滤器EP排气管FD3分流器TT输送管DT稀释风道DC缓冲室DPT压差传感器EGA排气分析仪P取样泵PSP颗粒物取样探头FC3流量控制器FC1流量控制器HE热交换器BV球阀FH滤纸保持架FM3流量计,三、汽车排放污染物检测方法,(一)怠速法1.怠速测量法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，变速器置于空档位置，加速踏板完全松开，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至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。,三、汽车排放污染物检测方法,5)发动机在怠速状态，维持15s后开始读数，读取30s内的最低值及最高值，其平均值即为测量结果。6)若为多排气管时，取各排气管测量结果的算术平均值。2.双怠速测量法1)保证被检测车辆处于正常状态。2)必要时在发动机上安装转速计、点火正时仪、冷却液和润滑油测温计等测试仪器。,三、汽车排放污染物检测方法,3)汽车离合器处于接合状态，变速器置于空档位置(对于自动变速器汽车应处于N位或P位)；采用化油器的供油系统汽车，阻风门应处于全开位置，使发动机怠速运转。4)控制加速踏板，使发动机由怠速工况加速到0.7倍的额定转速，维持30s后降至高怠速(即0.5倍的额定转速或规定的转速)。5)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。,三、汽车排放污染物检测方法,6)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结果。7)若为多排气管，则分别取各排气管高怠速和怠速排放测量结果的算术平均值作为测量结果。8)若车辆排气管长度小于测量深度，则应使用排气加长管。(二)工况法1.稳态工况法(ASM),三、汽车排放污染物检测方法,图5-14稳态工况法(ASM)试验运转循环,2.瞬态工况法,三、汽车排放污染物检测方法,表5-1稳态工况法(ASM)试验运转循环规范,三、汽车排放污染物检测方法,图5-15型试验运转循环BS取样开始ES取样结束,三、汽车排放污染物检测方法,(1)城区15工况循环城区15工况循环模拟的是城市条件汽车的行驶工况，其瞬态工况运转循环如图5-16所示，具体说明详见表5-2。(2)城郊13工况循环城郊13工况循环模拟的是城市郊区条件汽车的行驶工况，其瞬态工况运转循环如图5-17所示，具体说明详见表5-3。,11355AH1.eps,三、汽车排放污染物检测方法,表5-2城区15工况循环规范,三、汽车排放污染物检测方法,表5-2城区15工况循环规范,三、汽车排放污染物检测方法,PM变速器置空档，离合器接合。K1(或K2)变速器挂1档(或2档)，离合器脱开。如车辆装备自动变速器，驾驶员可根据工况自行选择合适的档位。,图5-17城郊13工况循环,三、汽车排放污染物检测方法,表5-3城郊13工况循环规范,三、汽车排放污染物检测方法,K1(或K2)变速器挂1档(或2档)，离合器脱开。如车辆装有多于5档的变速器，使用附加档位时应与制造厂推荐的相一致。PM变速器置空档，离合器接合。(三)烟度法1.稳态烟度测量(1)全负荷烟度测量法全负荷烟度测量法是指柴油机在全负荷稳定转速下测量柴油机排气烟度的一种方法。,三、汽车排放污染物检测方法,(2)加载减速工况法加载减速工况法是一种在底盘测功机上模拟车辆负载稳定运行时测量压燃式汽车排气烟度的方法。1)车辆的预检。2)检测系统的检查。3)排气烟度的检测。起动发动机，变速器置空档，逐渐增大油门踏板直到开度达到最大，并保持在最大开度状态，记录此时发动机的最大转速，然后松开加速踏板，使发动机回到怠速状态。,三、汽车排放污染物检测方法,选择合适档位，使加速踏板全开时，测功机的指示车速最接近70km/h。若两个档位接近的程度相同，则检测时选用低档位。对装有自动变速器的车辆，应注意不要在超速档下进行测量。加速踏板全开，按下检测开始键，底盘测功机进入自动检测状态，检测最大轮边功率以及相对应的发动机转速和转鼓线速度(VelMaxHP)，同时检测该点的光吸收系数值。,三、汽车排放污染物检测方法,计算机控制系统自动按照规定的加载减速检测程序改变底盘测功机的负载，实现加载减速检测。第一次加载使VelMaxHP降低10%，检测该点的光吸收系数值；第二次加载使VelMaxHP降低20%，检测该点的光吸收系数值。,三、汽车排放污染物检测方法,自动控制系统采集三工况点(VelMaxHP、90%VelMaxHP、80%VelMaxHP)的检测数据，包括轮边功率、发动机转速和排气光吸收系数，以判定受检车辆的排气烟度是否达标。若功率扫描过程中测得的实际最大轮边功率值低于制造厂规定的发动机标定功率值的50%，或者三工况点的任何一个光吸收系数值超过标准规定的相应限值，则该车排放不合格。检测结束，加速踏板松开，打印检测报告并存档。4)车辆驶离底盘测功机。2.非稳态烟度测量,三、汽车排放污染物检测方法,图5-18自由加速烟度检测规范,三、汽车排放污染物检测方法,(四)随车检测诊断法,四、汽车排放污染物检测标准,(一)汽车排放污染物表示方法1.浓度排放量2.质量排放量3.比排放量4.排气烟度(二)汽车排放污染物检测标准1.点燃式发动机汽车排气污染物双怠速排放限值,表5-4新生产汽车排气污染物排放限值(体积分数),四、汽车排放污染物检测标准,轻型汽车是指最大总质量不超过3500kg的M1类、M2类和N1类车辆。第一类轻型汽车是指设计乘员数不超过6人(包括驾驶员)，且最大总质量2500kg的M1类车。对于2001年5月31日以后生产的5座以下(含5座)的微型面包车，执行此类在用汽车排放限值。第二类轻型汽车是指本标准适用范围内除第一类车以外的其他所有轻型汽车。重型汽车是指最大总质量超过3500kg的车辆。HC容积浓度值按正已烷当量。,四、汽车排放污染物检测标准,高怠速是指：轻型汽车规定为(2500100)r/min；重型车规定为(1800100)r/min；如有特殊规定的，按照制造厂技术文件中规定的高怠速转速。,表5-5在用汽车排气污染物排放限值(体积分数),2.压燃式发动机汽车排气烟度排放限值,四、汽车排放污染物检测标准,表5-6在用汽车排气烟度排放限值,3.轻型汽车型式核准试验污染物排放限值(1)车辆型式核准试验类型车辆型式核准试验类型和内容见表5-7。,四、汽车排放污染物检测标准,表5-7车辆型式核准试验类型和内容,(2)车辆型式核准试验排放限值1)型试验排放限值。,四、汽车排放污染物检测标准,表5-8劣化系数,2)型试验排放限值。3)型试验排放限值。,四、汽车排放污染物检测标准,表5-9型试验排放限值,基准质量(RM)是指车辆整备质量加上100kg。,四、汽车排放污染物检测标准,第一类车是指包括驾驶员座位在内，座位数不超过6座，且最大总质量不超过2500kg的M1类汽车。指本标准适用范围内除第一类车以外的其他所有轻型汽车。4)型试验要求。5)型试验排放限值。6)车载诊断(OBD)系统试验要求。(3)车辆型式核准执行日期车辆型式核准的排放限值执行日期如表5-11所示。,四、汽车排放污染物检测标准,表5-10型试验排放限值,表5-11车辆型式核准执行日期,第二节汽车噪声的检测,一、噪声及其危害二、噪声的评价指标三、汽车噪声检测仪器四、汽车噪声检测方法五、汽车噪声检测标准,一、噪声及其危害,二、噪声的评价指标,1.响度与响度级,图5-19等响曲线,二、噪声的评价指标,2.A声级,图5-20N型便携式精密声级计,三、汽车噪声检测仪器,1.声级计(1)声级计基本结构声级计一般由传声器、放大器、衰减器、计权网络、检波电路、指示仪表和电源等组成。1)传声器。,图5-21声级计结构原理框图,2)放大器。3)衰减器。,三、汽车噪声检测仪器,4)计权网络。5)检波器。6)指示仪表。(2)声级计工作原理声级计检测时，噪声通过传声器转换成电压信号，并由前置放大器变换阻抗，使其与输入衰减器匹配，然后信号经输入放大器送入计权网络处理，再经输出衰减器及放大器将信号放大到一定的幅度，最后经有效值检波器进入指示仪表，从表头得到相应的声级读数。,三、汽车噪声检测仪器,图5-22声级计A、B、C计权网络的频率响应特性,三、汽车噪声检测仪器,2.频率分析仪,三、汽车噪声检测仪器,图5-23带通滤波器响应曲线,三、汽车噪声检测仪器,图5-24汽车排气噪声频谱曲线a)1/3倍频程b)倍频程,四、汽车噪声检测方法,1.车外噪声测量方法(1)汽车定置噪声的测量汽车定置噪声是指车辆不行驶，发动机处于空载运行状态时的噪声。1)测量的基本条件。测量仪器应采用精密声级计。测量场地应为开阔的、由混凝土、沥青等坚硬材料构成的平坦地面，其边缘距车辆外廓至少3m。除测量人员和驾驶员外，测量现场不得有影响测量的其他人员。背景噪声应比所测车辆噪声至少低10dB(A)。背景噪声是指测量对象噪声不存在时，周围环境的噪声。,四、汽车噪声检测方法,测量时，变速器应挂空挡(自动变速器汽车变速杆处于P位或N位)，拉紧驻车制动，离合器接合；发动机罩、车窗和车门应关上，车辆的空调器和其他辅助装置关闭；发动机冷却液温度、机油温度应符合生产厂的规定。2)排气噪声测量方法。将车辆置于测量场地中央，如图5-25所示。,四、汽车噪声检测方法,将声级计传声器按如图5-25所示的规定测点位置放置。传声器与排气口端等高，在任何情况下距地面不得小于0.2m；传声器的参考轴应与地面平行，并和通过排气口气流方向且垂直地面的平面成(4510)的夹角；传声器朝向排气口，距排气口端0.5m，放在车辆的外侧。对排气管垂直向上的车辆，传声器放置高度应与排气管口等高，传声器朝上，其参考轴应垂直地面，传声器应放在离排气管较近的车辆一侧，并距排气口端0.5m。,四、汽车噪声检测方法,图5-25汽车定置排气噪声测量场地及传声器位置传声器位置,四、汽车噪声检测方法,将发动机稳定在3/4的额定转速，测量由稳定转速尽快减速到怠速过程的最高声级。测量时使用声级计的A计权、快档，每个测点重复测量，直到连续出现3个读数变化范围在2dB(A)之内为止，并取其算术平均值作为测量结果。若汽车装有多个排气管，并且各排气管的间隔又大于0.3m，则应对每一个排气管都要测量，并记录其最高声级。3)发动机噪声测量方法。将车辆置于测量场地中央，如图5-26所示。,四、汽车噪声检测方法,将声级计传声器按如图5-26所示的规定测点放置，传声器测点位置应随发动机在车上的布置不同而变化。将发动机从怠速尽可能快速地加速到3/4的额定转速，并保持必要长的时间，测量该过程的最高声级。测量时使用声级计的A计权、快挡，每个测点重复测量，取算术平均值作为测量结果。(2)汽车加速行驶噪声的测量汽车加速行驶噪声的测量按GB14962002汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法规定进行。1)测量的基本条件。,四、汽车噪声检测方法,测量仪器应采用精密声级计。测量场地应平坦而空旷，在测试中心以50m为半径的范围内，不应有大的反射物，如建筑物、围墙等。测试场地应有规定长度的平直、干燥的沥青路面或混凝土路面。路面坡度不超过0.5%。,图5-26汽车定置发动机噪声测量场地和传声器位置1前置发动机2中置发动机3后置发动机传声器位置,四、汽车噪声检测方法,背景噪声应比所测车辆噪声至少低10dB，并保证测量不被偶然的其他声源所干扰。测量应在良好的天气条件进行，风速不超过5m/s，为避免风噪声干扰，可采用防风罩，但应注意防风罩对声级计灵敏度的影响。声级计附近除测量者外，不应有其他人员，如不可缺少时，则必须在测量者背后。声源与传声器之间不应有任何人员站留。被测车辆应空载，技术状况正常，测量时发动机应处于正常使用温度。,四、汽车噪声检测方法,测量场地及测点位置如图5-27所示，传声器应用三角架固定在离地面高(1.20.02)m、距行驶中心线(7.50.05)m的两侧，其参考轴线必须水平并垂直指向行驶中心线。,图5-27车外加速行驶噪声测量场地示意图,四、汽车噪声检测方法,2)加速行驶车外噪声的测量方法。确定汽车的行驶档位。按规定条件稳定地到达始端线。接近AA线时的稳定速度取下列速度中的较小者：加速通过测量区。从车辆前端到达始端线开始，立即将加速踏板踩到底并保持不变，使车辆直线加速行驶，当车辆后端到达终端线时，立即松开加速板踩。声级测量。声级计用A计权网络、“快”档进行测量。,四、汽车噪声检测方法,汽车最大噪声级的确定。对于只用一个档位测量的汽车，直接取中间结果作为最大噪声级；对于采用两个档位测量的汽车，取两档中间结果的算术平均值作为最大噪声级。最大噪声级的值应按有关规定修约到一位小数。2.车内噪声测量方法(1)测量的基本条件1)测量仪器应采用精密声级计。2)测量跑道应有试验需要的足够长度，应是平直、干燥的沥青路面或混凝土路面。3)测量时环境温度在-535，风速不大于5m/s。,四、汽车噪声检测方法,4)测量时车辆门窗应关闭。5)背景噪声应比所测的车内噪声至少低10dB，并保证测量不被偶然的其他声源所干扰。6)测量时汽车空载，车内除驾驶员和测量人员外，不应有其他人员。7)测量时，确保汽车技术状态正常，发动机处于正常工作温度。(2)客车车内噪声的测量方法1)确定车内噪声测点。2)使车辆以常用档位50km/h的车速匀速行驶。3)用声级计测量A计权声级的数值。,四、汽车噪声检测方法,(3)驾驶员耳旁噪声的测量方法1)按照图5-28所示确定噪声测点。2)将变速器置于空档，车辆处于静止，发动机处于额定转速状态。3)将声级计置于A计权、快档进行测量，读取声级计的读数。,图5-28车内噪声测点位置,四、汽车噪声检测方法,3.汽车喇叭声级的测量,图5-29汽车喇叭声级的测点位置,五、汽车噪声检测标准,1.车外噪声标准(1)汽车定置噪声标准我国在用车辆处