第七章 汽车环保性

汽车环保性是指汽车排放、汽车噪声和汽车电磁干扰方面的性能。随着汽车工业的迅速发展，汽车保有量急剧增加，汽车排放对大气的污染、汽车噪声对环境的危害和电磁干扰对环境的影响已构成汽车三大公害。目前，世界许多国家都制定了汽车排放、噪声和电磁干扰标准，这对汽车生产和使用维修部门都提出了新的要求。,前言,由于低公害新结构汽车的生产和控制排气污染的各种自控系统的出现，原有的知识与技术已不能适应汽车检测和维修工作的需要。因此，了解汽车公害的形成机理和掌握其检测技术已成为正确运用和维修汽车的必要条件。,前言,汽车的有害气体主要通过汽车尾气排放、曲轴箱窜气和汽油蒸汽等三个途径进入大气中，造成对大气的污染。1.汽车尾气排放尾气排放是汽车最主要的大气污染源，排放物包含有许多种成分，并且随发动机类型及运行条件的改变而变化。若燃料和空气完全燃烧时，其发动机排气的基本成分是二氧化碳（CO2）、水蒸气（H2O），过剩的氧（O2）及残余的氮（N2）等，这些物质均是无毒的。,7.1汽车排气公害7.1.1汽车污染源,排气中除了上述基本成分外，还有不完全燃烧和燃烧反应的中间产物，包括一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、颗粒物（炭烟、油雾等）、二氧化硫（SO2）以及臭气（甲醛、丙稀醛）等。这些污染物基本上都是有毒的，而且它们的排放量随汽车运行工况的不同变化较大。其排放总量，在柴油机排气中占不到废气总量的1%，而在汽油机中所占的比例最高可达5%以上。表7.1给出汽车在不同运行工况下排气中有害成分的含量值。,7.1汽车排气公害7.1.1汽车污染源,在有害成分中，CO、HC、NOx和碳烟是造成大气污染的主要物质，汽车和内燃机的净化措施就是研究如何控制汽车排气中这些物质的含量。,7.1汽车排气公害7.1.1汽车污染源,7.1汽车排气公害7.1.1汽车污染源,7.1不同工况下汽车排气有害成分的含量,2.曲轴箱窜气在发动机工作的压缩行程和做功行程，燃烧室的气体由活塞与汽缸之间的间隙窜入曲轴箱后，由于曲轴箱内必须有新鲜空气不断循环，早期的方法是将曲轴箱与空气滤清器连通，外界新鲜空气从加机油管口盖的空气过滤器进入曲轴箱，和窜气混合后，由进气歧管真空度吸入空气滤清器，过滤后进入汽缸烧掉。这种方法，在发动机高负荷运转时，窜气量增加，但由于进气歧管真空度减弱，反而不能全部吸走窜气，因此窜气会从加机油管口盖处逸出，造成污染。,7.1汽车排气公害7.1.1汽车污染源,其主要污染物是HC，也有部分CO、NOx等。自从有了封闭式带PCV阀的曲轴箱强制通风装置后，这部分污染得到了有效的控制。图7.1是目前汽车上普遍采用的封闭式曲轴箱强制通风装置。从空气滤清器引入新鲜空气，经C管和闭式呼吸器进入曲轴箱，与窜气混合后，从汽缸盖罩经A管，由PCV阀计量后吸入进气歧管进入汽缸内烧掉。高速、高负荷时进气歧管真空度减弱，一旦窜气量过多而不能完全吸尽时，窜气会从曲轴箱倒流入空气滤清器，吸入进气管进入汽缸烧掉。,7.1汽车排气公害7.1.1汽车污染源,7.1汽车排气公害7.1.1汽车污染源,3.汽油蒸气由于温度升降产生呼吸作用，使油箱中的油蒸气HC向大气中排放；油管接头处的渗漏蒸发也向大气中排放HC。目前采用活性炭罐吸附使油箱的HC，汽油蒸气排放得到了一定的控制，但并未从根本上解决这一污染源的污染问题。,7.1汽车排气公害7.1.1汽车污染源,汽车排放是目前增长最快的大气污染源，在发达国家城市区域，汽车是CO、HC、NOx和O3等空气污染物的主要来源，柴油车排放的细微颗粒物在城市区域往往也占到很大的比重。,7.1汽车排气公害7.1.2汽车主要污染物的产生与危害,1.一氧化碳一氧化碳是燃料不完全燃烧产物，是汽车及内燃机排气中有害浓度最大的产物。现代发达国家城市空气中的CO有80%是汽车排放的。,7.1汽车排气公害7.1.2汽车主要污染物的产生与危害,一氧化碳是无色、无味、无臭的窒息性易燃有毒气体。一般城市中的CO水平对植物及有关的微生物均无害，但对人体则有害，因为它能与血红素作用生成羧基血红素。试验证明，血红素与一氧化碳的结合能力较与氧的结合能力大200300倍，因此，使血液输送氧的能力降低而引起缺氧。一氧化碳被人体大量吸入后会使人发生恶心、头晕、疲劳症状，严重时会使人窒息死亡。表7.2是不同浓度CO对人体健康的影响。,7.1汽车排气公害7.1.2汽车主要污染物的产生与危害,表7.2不同含量CO对人体健康的影响,7.1汽车排气公害7.1.2汽车主要污染物的产生与危害,2.碳氢化合物碳氢化合物主要是未燃和未完全燃烧的燃油、润滑油及其裂解产物。汽车排放的碳氢化合物主要有烷烃或饱和烃CnH2n2、环烷烃CnH2n、烯烃、芳香族化合物和含氧化合物醛、醇、醚类和酮类。,7.1汽车排气公害7.1.2汽车主要污染物的产生与危害,烷烃有100多种，其中直链烃最多，其碳原子数为137，带有支链的异构烷烃其碳原子数在6以下；多环芳香烃有200多种；醚、醇、酮和醛的数量在十几种到几十种不等。通常含有110个碳原子的挥发性碳氢化合物在大气中以气相存在。含有较多碳原子的不易挥发的碳氢化合物经常形成气溶胶或吸附在微粒物上。,7.1汽车排气公害7.1.2汽车主要污染物的产生与危害,饱和烃危害不大，不饱和烃危害性很大。甲烷气体无毒性。当甲醛、丙烯醛等醛类气体含量（体积分数）超过110-6时，就会对眼、呼吸道和皮肤有强刺激作用；含量（体积分数）超过2510-6时，会引起头晕、呕心、红白血球减少、贫血；超过100010-6时，会急性中毒。苯是无色气体，但有特殊气味。应当引起特别注意的是带更多环的多环芳香烃，如苯并芘及硝基烯，是强致癌物质。烃类成分还是引起光化学烟雾的重要物质。,7.1汽车排气公害7.1.2汽车主要污染物的产生与危害,3.氮氧化物氮氧化物是燃料高温燃烧过程中剩余的氧与氮化合形成的产物，其主要成分有NO、NO2、N2O3、N2O5等，总称为NOx。在汽车排放中主要是NO，约占95%，其次是NO2，约占5%。,7.1汽车排气公害7.1.2汽车主要污染物的产生与危害,NO是无色无味气体，稍溶于水，只有轻度刺激性，毒性不大，高浓度时会造成中枢神经轻度障碍，NO可被氧化成NO2。NO2是一种棕红色强生理刺激性的有毒气体，是引起急性呼吸道疾病的主要物质，在含量（体积分数）为（0.0630.083）10-6下，持续6个月，儿童的支气管炎发病率就会增加，含量（体积分数）为0.110-6时即可嗅到，110-6410-6就感到恶臭，其对人体健康的影响见表7.3。,7.1汽车排气公害7.1.2汽车主要污染物的产生与危害,表7.3不同含量的NO对人体健康的影响,7.1汽车排气公害7.1.2汽车主要污染物的产生与危害,NO2吸入人体后，和血液中血红素蛋白Hb结合，使血液输氧能力下降，对心脏、肝、肾都会有影响。NO2会使植物枯黄，但NO2较易扩散，遇水易溶解：3NO2+H2O2HNO3NO。故其累积含量不会过高。NO2是地面附近大气中形成光化学烟雾产生臭氧的主要物质。,7.1汽车排气公害7.1.2汽车主要污染物的产生与危害,4.风光化学烟雾光化学烟雾是汽车排放到大气中的HC和NOx在太阳光能（3000400010-10m紫外线）作用下进行光化学反应生成臭氧、醛类和过氧化酰基硝酸盐等形成的一种浅蓝色烟雾。它是一种强刺激性有害气体的二次污染物。,7.1汽车排气公害7.1.2汽车主要污染物的产生与危害,空气中的HC和NOx在特殊的地理环境，即大气对流不畅的河谷、盆地的工业交通发达地区；特定的气象条件，即夏秋晴朗季节，日照充足，无风，大气处于稳定状态下，产生一系列光化学反应生成。光化学烟雾各成分含量的变化规律如图7.2所示。HC和NO2在上午上班时间（8点左右）含量达到最高值；经34h照射后，臭氧和醛类的含量达到最大值。到了晚上，臭氧和醛类等的含量便显著降低。,7.1汽车排气公害7.1.2汽车主要污染物的产生与危害,7.1汽车排气公害7.1.2汽车主要污染物的产生与危害,光化学烟雾的主要危害可归纳为四个方面。第一是光化学烟雾中的甲醛、过氧化苯甲醛酰硝酸酯和丙烯醛对眼睛的刺激。第二是光化学烟雾中的臭氧是强氧化剂，引起胸部压缩、刺激粘膜、头痛、咳嗽、疲倦等症状，空气中臭氧的含量对人体健康的影响如表7.4所示。第三是光化学烟雾中的臭氧对有机物质（如橡胶、棉布、尼龙和聚酯等）的损害。第四是使哮喘病增多，植物毁坏。,7.1汽车排气公害7.1.2汽车主要污染物的产生与危害,表7.4臭氧的含量对人体健康的影响,7.1汽车排气公害7.1.2汽车主要污染物的产生与危害,5.微粒汽车排放到大气中的微粒绝大多数是直径小于1m以下的固态和液态物质，属于PM2.5范畴之内，以气溶胶、烟雾、尘埃等状态存在于大气中。,7.1汽车排气公害7.1.2汽车主要污染物的产生与危害,汽油机和柴油机所排放的微粒是不同的，汽油机主要是铅化物、硫酸盐以及一些低分子物质，只有当技术状况变坏，烧机油时，才有大量碳烟排出；柴油机微粒排放要比汽油机高3060倍，成分也更复杂，它是一种类似石墨形式的含碳物质（碳烟）并凝聚和吸附了相当数量的高分子可溶性有机物和SO2等，这些有机物包括未燃的燃油、润滑油及其不同程度的氧化和裂解产物。,7.1汽车排气公害7.1.2汽车主要污染物的产生与危害,（1）铅化物。铅化物是发动机燃用含铅汽油时，抗爆剂四乙基铅的燃烧产物，其微粒直径小于0.2m排放到大气中的铅化物除燃烧直接排出的小颗粒外，多数是附着于排气道及消声器而逐渐长大的颗粒，大部分散落在地面上。,7.1汽车排气公害7.1.2汽车主要污染物的产生与危害,铅化物主要影响人的神经系统，可导致智力低下。由于儿童摄入的铅剂量相对其体重更高，而神经系统又正处于发育阶段，因此儿童是铅污染的主要受害者。它可通过肺部、消化器官和皮肤等途径进入人体，并在体内逐渐蓄积起来，妨碍红血球的生长和发育。儿童的血铅水平与儿童智能发育障碍、神经系统发育等问题都有显著的相关关系，据上海市调查，当铅含量提高0.01mg/（100mL），儿童智力将下降7%。高血铅儿童成年以后高血压、心肌梗塞和慢性肾功能衰竭的发病率都将明显提高。,7.1汽车排气公害7.1.2汽车主要污染物的产生与危害,血液中含铅量超过0.010.06mg/（100mL）时，将引起贫血、牙齿变黑、肝功能不正常等慢性中毒症状，提高心血管、肾炎的发病率；含铅量超过0.08mg/（100mL）时，会出现四肢麻痹、腹痛直至死亡等典型铅中毒症状。铅还会使催化转化器中催化剂“中毒”失效，影响其使用寿命。我国于2000年7月1日开始全面禁止使用有铅汽油。,7.1汽车排气公害7.1.2汽车主要污染物的产生与危害,（2）碳烟。碳烟是柴油在高温（20002200）、局部缺氧的条件下，经过热裂解、脱氢，再经聚合、环构化和进一步脱氢形成的具有多环结构的不溶性碳烟晶核，然后经不断聚集、长大成为大的、甚至肉眼能见的碳烟微粒。其形成过程如图7.3所示。,7.1汽车排气公害7.1.2汽车主要污染物的产生与危害,7.1汽车排气公害7.1.2汽车主要污染物的产生与危害,碳烟微粒表面往往粘附有SO2和致癌物质苯并芘等有机化合物和臭气，对人体和生物都有危害，且微粒越小，悬浮在空气中的时间越长，吸入人体后滞留在肺部和支气管中的比例越大，危害也就越大。,小于0.1m的碳烟微粒能在空气中作随机运动，进入肺部并附在肺细胞的组织中，有些还会被血液吸收。0.10.5m微粒能深入肺部并粘附在肺叶表面的粘液中，随后会被绒毛所清除。碳烟微粒除对人体呼吸系统有害外，由于微粒的孔隙内粘附着SO2、未燃HC、NO2等有毒物质或苯并芘等致癌物，因而对人体健康造成更大危害。,7.1汽车排气公害7.1.2汽车主要污染物的产生与危害,6.二氧化硫二氧化硫是含硫燃料燃烧后的产物，由于柴油的含硫量高于汽油，因此，柴油机排放的SO2高于汽油机。,7.1汽车排气公害7.1.2汽车主要污染物的产生与危害,SO2对人类健康有重要影响，它能刺激人的呼吸系统，尤以有肺部慢性病和心脏病的人最易受害，使呼吸道疾病等增多。当空气中SO2年平均含量（体积分数）大于0.0410-6、日平均含量（体积分数）大于0.1110-6时即对人体产生危害。值得指出的是当SO2与微粒物质在空气中共存时，其危害可增大34倍，因而空气标准中对SO2的含量和微粒含量的乘积作了限制。当含量（体积分数）为310-6时，则可闻到刺激性臭味，SO2还能与水反应生成亚硫酸。,7.1汽车排气公害7.1.2汽车主要污染物的产生与危害,SO2的腐蚀性较大，软钢板在体积分数0.0210-6的SO2中腐蚀一年失重约16%，SO2能使空气中动力线硬化和拉索钢绳的使用寿命减短，它还能使皮革失去强度，建筑材料变色破坏，塑像艺术品破坏；能损害植物的叶片，影响植物的生长，减少产量。SO2还会使三效催化转化器的催化剂产生“中毒”损害，因此，应控制燃油中含硫量。,7.1汽车排气公害7.1.2汽车主要污染物的产生与危害,1.国外汽车排放标准汽车排放控制最早起源于美国的加州地区，1960年，美国加利福尼亚州颁布了世界上第一部汽车排放法规。1963年美国政府制定了大气清洁法，其后进行了多次修订和补充，逐步严格化，但在1968年以前美国一直采用加州汽车排放标准。,7.1汽车排气公害7.1.3汽车排放标准,从1968年起美国才有了联邦汽车排放标准，之后几乎是逐年严格化。但是直到现在加州汽车排放标准仍然是世界上最严格的汽车排放标准。继美国之后，日本和欧洲经济委员会分别于1966年和1970年相继制定了机动车排放法规和标准。,7.1汽车排气公害7.1.3汽车排放标准,随着欧洲一体化进程以及汽车保有量的增长，欧洲国家从1993年开始推行了日趋严格的排放标准，而且从1996年起除日本外，欧共体和大部分汽车工业发达国家都相继采用了联合国欧洲经济委员会（ECE）的排放标准，这是由于此排放标准有了实质性的变化：ECE扩大了限制有害排放物的种类；试验运转循环更加接近实际使用条件；规定了汽车尾气排放物能够满足环保指标的行程；确立了按汽车环保参数认证的汽车生产稳定性和质量监督统计方法等。,7.1汽车排气公害7.1.3汽车排放标准,汽车排放欧洲号标准（简称欧）于1993年生效。汽车排放欧洲号标准（简称欧）于1996年开始在欧洲实施，该标准对使用无铅汽油和柴油汽车的排放限值更加严格，它既规定电喷汽油机和使用气体燃料以及双燃料汽车排放的测定方法，又对生产一致性采用了新的检查方法。2000年起开始实施欧标准。2005年起开始实施欧标准。2008年起开始实施欧标准。2013年起开始实施欧标准。各阶段的排放标准见表7.5。,7.1汽车排气公害7.1.3汽车排放标准,表7.5欧洲汽车排放标准（g/km）,7.1汽车排气公害7.1.3汽车排放标准,2.我国汽车排放标准自1983年开始国家环保局开始对机动车排放污染物进行控制，1989年中华人民共和国环境保护法颁布，我国的机动车排放污染物监控法规日益完善，防治污染的工作也取得了很大的进展。为了更科学和有效地管理，我国基本等效地采用了欧盟的排放标准，并于1999-2014年间先后出台了一系列排放标准，,7.1汽车排气公害7.1.3汽车排放标准,如：GB18352.1-2001轻型汽车污染物排放限值及测量方法（）；GB18352.2-2001轻型汽车污染物排放限值及测量方法（）；GB18352.3-2005轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国III、IV阶段）；,7.1汽车排气公害7.1.3汽车排放标准,GB17691-2005车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法（中国、阶段）；GB18352.5-2013轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第五阶段）等。,7.1汽车排气公害7.1.3汽车排放标准,这些标准缩短了和世界先进国家的差距。对于排放标准的管理和实施也逐步地完善和规范起来，从新车型和在用车两方面控制排放污染。新生产机动车环保达标车型核准制度从2000年开始全面实施。我国对轻型汽车排放污染控制法规在全国范围内的执行时间如下：,7.1汽车排气公害7.1.3汽车排放标准,第阶段（国）：2000年1月1日开始执行。第阶段（国）：2004年7月1日开始执行。第阶段（国）：2007年7月1日开始执行。第阶段（国）：2010年7月1日开始执行。第阶段（国）：2018年1月1日开始执行。,7.1汽车排气公害7.1.3汽车排放标准,新的排放标准已与国际接轨，目前汽车排放标准执行的是GB18285-2005，部分城市（如北京、上海等）执行GB18352.5-2013标准。新生产轻型汽车的排气污染物排放限值见表7.10和表7.11。在用汽车的排气污染物排放限值见表7.12和表7.13。,7.1汽车排气公害7.1.3汽车排放标准,7.1汽车排气公害7.1.3汽车排放标准,表7.11新生产汽车排气污染物排放限值（GB18285-2005）,7.1汽车排气公害7.1.3汽车排放标准,注：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25000kg的M1类车。第二类轻型汽车是指除第一类轻型汽车以外的其他所有情形汽车。重型汽车是指最大总质量3500kg的汽车。轻型汽车是指最大质量3500kg的M1类、M2类和N1类汽车。,7.1汽车排气公害7.1.3汽车排放标准,表7.12在用点燃式汽车的排气污染物排放限值（体积分数）,7.1汽车排气公害7.1.3汽车排放标准,注：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，执行此类在用车排放限值。,表7.13在用压燃式汽车的排气烟度限值,7.1汽车排气公害7.1.3汽车排放标准,7.1汽车排气公害7.1.3汽车排放标准,目前，我国在用汽车采用怠速法、双怠速法、稳态工况法（ASM）、瞬态工况法、简易瞬态工况法等方法检测汽油汽车的排气污染物，用自由加速法检测柴油发动机的可见污染物。,7.1汽车排气公害7.1.4汽车排放试验规范,1.怠速法这种方法对汽油车在怠速运行时排气中CO和HC浓度进行监测。按照我国国家标准的规定，测量时，首先使汽车离合器处于接合位置，加速踏板松开，变速杆位于空挡位置，待发动机达到规定的热状态（四冲程水冷发动机的水温在60以上，风冷发动机的油温在40以上）后，再按制造厂“使用说明书”规定的调整法将发动机转速调至规定的怠速转速和点火定时：,7.1汽车排气公害7.1.4汽车排放试验规范,在确定排气系统无泄漏情况下，从排气管直接采样，用不分光红外分析仪进行测量。测量时：发动机由怠速加速到0.77倍的额定转速，维持60s后，再降至怠速状态。将取样管插入排气管中，深度为400mm，并固定于排气管上。发动机怠速状态维持15s开始读数，读取30s内的最低及最高值，其平均值即为测量结果。若为多排气管时，则取各管最大测量值的算术平均值。,7.1汽车排气公害7.1.4汽车排放试验规范,2.双怠速法我国在用汽车排放标准GB18285-2005点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法（双怠速法及简易工况法）规定采用的双怠速排放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。双怠速排放测量法的程序为：,7.1汽车排气公害7.1.4汽车排放试验规范,应保证被检测汽车处于制造厂规定的正常状态，发动机进气系统应装有空气滤清器，排气系统应装有排气消声器，并不得有泄漏。应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量仪器。测量时，发动机冷却液和润滑油温度应不低于80，或者达到汽车使用说明书规定的热车状态。,7.1汽车排气公害7.1.4汽车排放试验规范,发动机从怠速状态加速至70%额定转速，运转30s后降至高怠速状态。将取样探头插入排气管中，深度不少于400mm，并固定在排气管上。维持15s后，由具有平均值功能的仪器读取30s内的平均值，或者人工读取30s内的最高值和最低值，其平均值即为高怠速污染物测量结果。对于使用闭环控制电子燃油喷射系统和三元催化转化器技术的汽车，还应同时读取过量空气系数（）的数值。,7.1汽车排气公害7.1.4汽车排放试验规范,发动机从高怠速降至怠速状态15s后，由具有平均值功能的仪器读取30s内的平均值，或者人工读取30s内的最高值和最低值，其平均值即为怠速污染物测量结果。若为多排气管时，取各排气管测量结果的算术平均值作为测量结果。若汽车排气管长度小于测量深度时，应使用排气加长管。,7.1汽车排气公害7.1.4汽车排放试验规范,注意：对于单一燃料汽车，仅按燃用气体燃料进行排放检测；对于两用燃料汽车，要求对两种燃料分别进行排放检测。对于使用闭环控制电子燃油喷射系统和三元催化转化器技术的汽车进行过量空气系数（）的测定。发动机转速为高怠速转速时，应在1.000.03或制造厂规定的范围内。进行测试前，应按照制造厂使用说明书的规定预热发动机。,7.1汽车排气公害7.1.4汽车排放试验规范,3.稳态工况法（ASM）将汽车置于底盘测功机上，按照汽车的基准质量（RW）和试验工况，通过测功机对汽车加载，使汽车在等效于最大加速度的50%（ASM5025）和25%（ASM2540）的负荷条件下等速运转，直接采样测量排放浓度。试验规范的运转循环见表7.17和图7.4。,7.1汽车排气公害7.1.4汽车排放试验规范,7.1汽车排气公害7.1.4汽车排放试验规范,表7.17稳态工况法（ASM）试验运转循环表,7.1汽车排气公害7.1.4汽车排放试验规范,（1）ASM5025工况。经预热后的汽车加速至25.0km/h，测功机以汽车速度为25.0km/h、加速度为1.475m/s2时的输出功率的50%作为设定功率对汽车加载，工况计时器开始计时（t=0s）。汽车以25.0km/h1.5km/h的速度持续运转5s，如果底盘测功机模拟的惯量值在计时开始后持续3s超出所规定误差范围，工况计时器将重新开始计时（t=0）。如果再次出现该情况，检测将被停止。,7.1汽车排气公害7.1.4汽车排放试验规范,系统将根据分析仪最长响应时间进行预置，（如果分析仪响应时间为10s，则预置时间为10s，t=15）然后系统开始取样，持续运行10s（t=25s）即为ASM5025快速检查工况。ASM5025快速检查工况结束后继续运行至90s（t=90s）即为ASM5025工况。,7.1汽车排气公害7.1.4汽车排放试验规范,（2）ASM2540工况。ASM5025工况检测结束后汽车立即加速至40.0km/h，测功机以汽车速度为40.0km/h，加速度为1.475m/s2时的输出功率的25%作为设定功率对汽车加载。工况计时器开始计时（t=0s）。汽车以40.0km/h1.5km/h的速度持续运转5s，如果底盘测功机模拟的惯量值在计时开始后持续3s超出所规定误差范围，工况计时器将重新开始计时（t=0）。,7.1汽车排气公害7.1.4汽车排放试验规范,如果再次出现该情况，检测将被停止。系统将根据分析仪最长响应时间进行预制，（如果分析仪响应时间为10s，则预时间为10s，t=15）然后系统开始取样，持续运行10s（t=25s）即为ASM2540快速检查工况。ASM2540快速检查工况结束后继续运行至90s（t=90s）即为ASM2540工况。将测试结果填入测试报告中。,7.1汽车排气公害7.1.4汽车排放试验规范,4.柴油车自由加速烟度试验规范（1）不透光烟度法。对于2001年10月1日以后生产的在用汽车用透光式烟度计进行进行自由加速可见污染物试验，测量尾气的光吸收系数。,7.1汽车排气公害7.1.4汽车排放试验规范,试验条件。试验应在汽车上进行。试验前不应长时间怠速，以免燃烧室温度降低或积污。规定的、用于连续测量汽车排气的光吸收系数的仪器。试验采用符合国家标准的商品燃料。汽车准备。汽车在不进行预处理的情况下也可以进行试验。出于安全考虑，必须确保发动机处于热状态，并且机械状态良好。,7.1汽车排气公害7.1.4汽车排放试验规范,发动机应充分预热，例如：在发动机机油标尺孔位置测得的机油温度应至少为80；如果温度低于80，发动机也应处于正常运转温度。因汽车结构，无法进行温度测量时可以通过其它方法使用发动机处于正常运转温度，例如，通过控制发动机冷却风扇。采用至少三次自由加速过程或其它等效方法对排气系统进行吹净。,7.1汽车排气公害7.1.4汽车排放试验规范,试验方法。目测检测汽车的排气系统的相关部件是否泄漏。发动机包括所有装有废气涡轮增压的发动机，在每个自由加速循环的起点均处于怠速状态。对重型发动机，将加速踏板放开后至少等待10秒钟。在进行自由加速测量时，必须在1秒内，将加速踏板快速、连续地完全踩到底，使喷油泵在最短时间内供给最大油量。,7.1汽车排气公害7.1.4汽车排放试验规范,对每一个自由加速测量，在松开加速踏板前，发动机必须达到断油点转速。对带自动变速箱的汽车，则应达到制造厂申明的转速（如果没有该数据值，则应达到断油转速的2/3）。计算结果取最后三次自由加速测量结果的算术平均值。在计算均值时可以忽略与测量均值相差很大的测量值。,7.1汽车排气公害7.1.4汽车排放试验规范,（2）波许烟度法。对于2001年9月30日以前生产的在用汽车用波许烟度法进行烟度测试。测量仪器的要求。规定采用滤纸式烟度计（以下简称烟度计）。该烟度计由取样系统和测量系统组成，取样系统由取样探头、抽气装置、清洗装置和取样用连接管组成。测量系统由光电反射头、指示器和试样台组成。其技术参数和要求应符合HJ/T493的规定。,7.1汽车排气公害7.1.4汽车排放试验规范,测试汽车的要求。进气系统应装有空气滤清器，排气系统应装有消声器并且不得有泄漏。柴油应符合国家标准的规定，不得另外使用燃油添加剂。测量时发动机的冷却水和润滑油温度应达到汽车使用说明书所规定的热状态。自1995年7月1日起新生产柴油车装用的柴油机，应保证起动加浓装置在非起动工况不再起作用。,7.1汽车排气公害7.1.4汽车排放试验规范,测量循环。测前准备：用压力为300400kPa的压缩空气清洗取样管路，把抽气泵置于待抽气位置，将洁白的滤纸置于待取样位置，将滤纸夹紧。,7.1汽车排气公害7.1.4汽车排放试验规范,循环组成：抽气泵抽气由抽气泵开关控制，抽气动作应和自由加速工况同步。滤纸走位每次抽气完毕后应松开滤纸夹紧机构，把烟样送至试样台。抽气泵回位可以手动也可以自动，以准备下一次抽气。滤纸夹紧抽气泵回位后手动或自动将滤纸夹紧。指示器读数烟样送至试样台后由指示器读出烟度值。循环时间：应于20s内完成一次循环。清洗管路：完成4个测量循环后，用压力为300400kPa的压缩空气清洗取样管路。,7.1汽车排气公害7.1.4汽车排放试验规范,测量程序。第一步：安装取样探头：将取样探头固定于排气管内，插深等于300mm，并使其中心线与排气管轴线平行。第二步：吹除积存物：在发动机怠速下，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。重复三次，以清除排气系统中的积存物。,7.1汽车排气公害7.1.4汽车排放试验规范,第三步：测量取样：将抽气泵开关置于加速踏板上，按自由加速工况及规定的循环测量四次，取后三次读数的算术平均值即为所测烟度值。当汽车发动机出现黑烟冒出排气管的时间和抽气泵开始抽气的时间不同步的现象时，应取最大烟度值。试验规法如图7.5所示。,7.1汽车排气公害7.1.4汽车排放试验规范,7.1汽车排气公害7.1.4汽车排放试验规范,噪声是汽车的第二公害。按照噪声产生的过程，汽车噪声源大致可分为：与发动机转速有关的声源和与车速有关的声源。图7.6说明了这些基本噪声源。,与发动机转速有关的噪声源主要有：进气噪声、排气噪声、冷却系风扇噪声和发动机表面辐射噪声。用发动机带动旋转的各种发动机附件（如空气压缩机、发电机等）的噪声，也属此类。与车速有关的噪声源包括：传动噪声（变速器、传动轴等）、轮胎噪声、车体产生的空气动力噪声。,7.2汽车噪声公害7.2.1汽车噪声的来源,1.发动机噪声发动机噪声包括燃烧、机械、进气、排气、冷却风扇等及其它部位发出的噪声。（1）燃烧噪声和机械噪声。燃烧噪声是在可燃混合气燃烧时汽缸压力急剧上升而产生的，它是柴油发动机噪声的主要来源。机械噪声是指气门的冲击和活塞与汽缸之间的敲击声等，在汽油发动机的变速范围内（300r/min以上），这是产生噪声的主要因素。燃烧噪声和机械噪声在很大程度上取决于发动机转速。,7.2汽车噪声公害7.2.1汽车噪声的来源,（2）进、排气噪声。进、排气噪声是发动机在进、排气过程中的气体流动和气体压力波动导致振动而产生的噪声，它随发动机转速和负荷状态而改变。在进、排气噪声中，由于空气动力而产生的噪声可分为周期性的进、排气噪声（脉动声）和涡流声（气流声）。,7.2汽车噪声公害7.2.1汽车噪声的来源,周期性进、排气噪声，即基频噪声、管道气柱共振声、废气喷柱和冲击噪声。它是在进、排气门周期性地开闭时，因进、排气管内产生压力波动而引起的。同时，伴随着进、排气时的空气流动，高速气流经过气门等产生涡流的部位会形成二次噪声，即涡流声。这种气流声随着流速增大，噪声提高，噪声的频率成分也变宽。排气的漏气声就是典型的气流声。此外，由于排气温度高、流速大，排气的气流声要比进气的气流声所占的比例大。,7.2汽车噪声公害7.2.1汽车噪声的来源,除了周期性的进、排气噪声和涡流声外，还有表面辐射声。它是由构成进、排气系统零件表面辐射出的噪声。进、排气系统薄壁管道及壳体的振动是产生表面辐射噪声的根本原因，这种振动是由于发动机进、排气管传来的机械振动和进、排气压力波所激发的。降低进、排气噪声的主要措施是使用消声效果好的消声器。此外在使用过程中，要注意进、排气装置的紧固作业和接头的密封状况，以减小表面辐射噪声。,7.2汽车噪声公害7.2.1汽车噪声的来源,（3）风扇噪声。风扇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，噪声变的更为严重。风扇噪声与发动机转速有直接关系。,7.2汽车噪声公害7.2.1汽车噪声的来源,为了减小高速时发动机的风扇噪声和功率消耗，一些汽车使用了液力耦合器或变叶片扭角的风扇，也有的采用水温感应电动离合风扇。同时，改变风扇叶片形状和材料对降低噪声也有一定的效果。例如，铸铝的叶片比冲压钢板的叶片噪声小，一些有机合成材料（玻璃钢、高强度尼龙等）做成的叶片，比金属叶片噪声小。,7.2汽车噪声公害7.2.1汽车噪声的来源,齿轮噪声以声波向空间传出的仅是一小部分，而大部分则成了变速器、后桥的激振并经轴、轴承、外壳使各部分产生振动变成噪声而传播。齿轮噪声将随汽车行驶状态（如速度、负荷）的变化而变化。为了减少齿轮噪声，不仅要从设计、制造、加工方法等方面入手，把因啮合而引起的撞击声和激振声降低到最低限度，还应在使用过程中注意齿轮的安装精度和啮合印痕的调整。,7.2汽车噪声公害7.2.1汽车噪声的来源,3.轮胎噪声产生轮胎噪声最主要的原因是轮胎的胎面花纹。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。轮胎花纹不同，压缩、排气的难易程度不同，所以噪声也不同，如烟斗花纹轮胎就比普通花纹轮胎的噪声大。,7.2汽车噪声公害7.2.1汽车噪声的来源,此外，车速、负荷、路面状况等使用因素对轮胎噪声的影响也很大。汽车的噪声除上述原因外，还有高速行驶时产生的车身干扰空气噪声、制动噪声、储气筒放气声、喇叭声以及各种专用汽车上的动力装置噪声等。,7.2汽车噪声公害7.2.1汽车噪声的来源,随着机动车拥有量的增加，交通噪声已成为影响城市环境的主要公害之一，为了提高我国汽车的设计、制造水平和控制城市环境交通噪声污染，国家颁布了汽车噪声标准GB1495-2002汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法（表7.18），和控制城市区域环境噪声的标准（表7.19）。,7.2汽车噪声公害7.2.2汽车噪声限值,表7.18汽车加速行驶车外噪声限值（GB14952002）,7.2汽车噪声公害7.2.2汽车噪声限值,7.2汽车噪声公害7.2.2汽车噪声限值,说明：a）M1，M2（M3.5t）和N1类汽车装用直喷式柴油机时，其限值增加1dB（A）。b）对于越野汽车，其M2t时：如果P140kw，P/M之比大于75kw*t-1，并且用第3挡测试时，其尾端出线的速度大于61km/h。则其限值增加dB（A）。d）M最大总质量（t）；e）P发动机额定功率（kw）。,7.2汽车噪声公害7.2.2汽车噪声限值,表7.19城市各类区域环境噪声标准（GB309682）,7.2汽车噪声公害7.2.2汽车噪声限值,注：特殊住宅区：指特别需要安静的住宅区；居民文教区：指纯居民区和文教区；一类混合区：指一般商业与居民混合区；二类混合区：指工业、商业、少量交通与居民混合区；商业中心：指商业集中的繁华地区。GB7258-2010机动车运行安全技术条件规定：汽车（低速汽车除外）驾驶人耳旁噪声声级应小于等于90dB（A）。,7.2汽车噪声公害7.2.2汽车噪声限值,GB14962002汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法中规定，测量噪声应使用精密声级计或普通声级计。声级计是用话筒把声音信号转变为电信号，再把电信号经放大处理后，由仪表把噪声级指示出来。图7.7为声级计外形图。声级计由传声器、放大器、衰减器、计权网络、检波器、指示表头和电源等组成。,7.2汽车噪声公害7.2.3噪声测量仪器,1.传声器又称话筒，是把声压信号转变为电压信号的装置，有电容式、动圈式、压电式等几种，电容式传声器应用较为广泛。2.放大器即放大电路，把传声器产生的微弱电压信号放大，以满足指示仪表的需要，电容式声级计中一般有前置放大器、中间放大器和输出放大器三部分。,7.2汽车噪声公害7.2.3噪声测量仪器,3.计权网络因为人耳对高频声音较为敏感，而对低频声音不太敏感，同样声压级但不同频率的声音在人耳听觉上是不同的。声级计内设置了能够模拟人耳的听觉特性，把声音的电信号修正为与听感近似的网络电路，称为计权网络。,7.2汽车噪声公害7.2.3噪声测量仪器,通过计权网络修正的声压级，已不再是物理量中的线性声压级，而是与人耳听觉近似的声压级。计权网络有A、B、C、D四种，目前使用最多的是A计权网络，是模拟人耳对频率为1000Hz，声压级为40dB的纯声的响度感觉。噪声测量中，以计权声级读出的噪声值，称为噪声级。不加说明，一般噪声级均指A计权网络修正后的A计权声级，以dB（A）为单位，也可直接写成dB。,7.2汽车噪声公害7.2.3噪声测量仪器,4.检波器和指示表头检波器即检波电路，把传声器输出的迅速变化的电压信号转变为变化较慢的直流电压信号，并经一定的处理后在表头上显示出来。为使声音随时间变动与人耳的听觉基本一致，声级计表头还设置了“快”、“慢”两挡，“快”挡时间常数为0.125s，接近于人耳听觉，适用于进行稳态噪声测量；“慢”挡时间常数为1s，适用于波动较大时的噪声测量。,7.2汽车噪声公害7.2.3噪声测量仪器,声级计表头有数字式和指针式。数字式表头直接显示噪声级值，指针式表头显示出的数字（如5）应加上衰减器挡位数字（如60）才是测量出的噪声级。,7.2汽车噪声公害7.2.3噪声测量仪器,1.测量条件（1）测量场地。测量场地（见图7.8）应达到的声场条件是：在该场地的中心（O点）放置一个无指向小声源时，半球面上各方向的声级偏差不超过1dB。如果下列条件满足，则可以认为该场地达到了这种声场条件：,7.2汽车噪声公害7.2.4噪声试验,7.2汽车噪声公害7.2.4噪声试验,以测量场地中心（O点）为基点、半径为50m的范围内没有大的声反射物，如围栏、岩石、桥梁或建筑物等；,试验路面和其余场地表面干燥，没有积雪、高草、松土或炉渣之类的吸声材料；传声器附近没有任何影响声场的障碍物，并且声源与传声器之间没有任何人站留。进行测量的观察者也应站在不致影响仪器测量值的位置。测量场地应基本上水平、坚实、平整，并且试验路面不应产生过大的轮胎噪声。,7.2汽车噪声公害7.2.4噪声试验,（2）气象条件。测量应在良好天气中进行。测量时传声器高度的风速不应超过5m/s。必须注意测量结果不受阵风的影响。可以采用合适的风罩，但应考虑到它对传声器灵敏度和方向性的影响。气象参数的测量仪器应置于测量场地附近，高度为1.2m。,7.2汽车噪声公害7.2.4噪声试验,（3）背景噪声。背景噪声（A计权声级）至少应比被测汽车噪声低10dB。（4）汽车要求。被测汽车应空载，不带挂车或半挂车（不可分解的汽车除外）。被测汽车装用的轮胎由汽车制造厂选定，必须是为该车型指定选用的型式之一，不得使用任一部分花纹深度低于1.6mm的轮胎。必须将轮胎充至厂定的空载状态气压。,7.2汽车噪声公害7.2.4噪声试验,在开始测量之前，被测汽车的技术状况应符合该车型的技术条件（特别是该车的加速性能）和GB/T12534的有关规定（包括发动机温度、调整、燃油、火花塞等等。如果汽车有两个或更多的驱动轴，测量时应采用道路上行驶常用的驱动方式。如果汽车装有带自动驱动机构的风扇，在测量期间应保持其自动工作状态。如果该车装有诸如水泥搅拌器，空气压缩机（非制动系统用）等设备，测量期间不要起动。,7.2汽车噪声公害7.2.4噪声试验,2.测量方法（1）测量区和传声器的布置。加速行驶测量区域按图7.8确定。加速段长度为2（10m0.05m），AA线为加速始端线，BB线为加速终端线，CC为行驶中心线。传声器应布置在离地面高1.2m0.02m，距行驶中心线CC7.5m0.05m处。其参考轴线必须水平并垂直指向行驶中心线CC。,7.2汽车噪声公害7.2.4噪声试验,（2）加速行驶操作。汽车分别以30、40、50km/h的稳定速度接近AA线，其速度变化应控制在1km/h之内。当汽车前端到达AA线时，必须尽可能地