汽车性能检测技术教学课件第11章 环保性能检测技术.pdf
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1、 汽车性能检测技术第一篇技术基础篇第n章环保性能检测技术机械工业出版社CHINA MACHINE PRESShttp:www、c mpedu、c o m/目录、1汽车排气污染物排放控制 2汽油车排气污染物的检测3柴油车排气污染物的检测4汽车噪声检测5车内污染检测机 械工业 出版社 http:www、c mpedu c o m/CHINA MACHINE PRESS11环保性能检测技术I环保性能检测是指:在车辆不解体情况下,对涉及车辆有 关环境保护方面的项目进行检查和测试的技术。它主要包括 汽油车和柴油车排气污染物的检测、车辆噪声和喇叭声级测 试等。机械工业出版社CHINA MACHINE PR
2、ESShttp:www、c mpedu、c o m/11.1汽车排气污染物排放控制1汽车排气污染物检测的意义2燃油品质对排放的影响3汽车排放污染物控制技术机械工业出版社CHINA MACHINE PRESShttp:www、c mpedu、c o m/11.1.1汽车排气污染物检测的意义一、汽车排气污染物检测的意义汽车在给人类带来交通便利的同时,也造成了排气污染物 对环境的污染。汽油车排放的尾气中,除了水和二氧化碳外,还常含有很多其他化合物,其中不少是对人体有害的。有害气体成分主要是:CO(一氧化碳)、HC(碳氢化合物 的总称)、NOx(氮氧化合物的总称)等。以前使用含铅汽油 作燃料时,废气中
3、还会含有铅化合物。机械工业出版社CHINA MACHINE PRESShttp:www、c mpedu、c o m/11.1.1汽车排气污染物检测的意义柴油车因使用柴油作燃料,而且运行时气缸中的温度、压 力等条件也与汽油车不同,所以柴油车排气中有害气体成分 也与汽油车有很大差别,其中CO和HC这两种成分都比较少(尤其是CO,大约不到汽油车的1/10),主要污染物是炭烟(悬浮的微粒)和NOx。机 械工业 出版社 http:www、c mpedu c o m/CHINA MACHINE PRESS11.1.1汽车排气污染物检测的意义随着汽车保有量的迅速增加,汽车尾气污染已给人类生存 环境造成极大危
4、害。治理汽车尾气污染问题已引起全球的重 视。为保护人类生存环境,减少大气污染,各国政府都制定 了相应的法律法规。机械工业出版社CHINA MACHINE PRESShttp:www、c mpedu、c o m/11.1.2燃油品质对排放的影响二、燃油品质对排放的影响汽车燃油品质对汽车污染物排放的影响主要表现为:1)对于汽油:降低燃油硫含量,可显著减少SOx排放,有限度减少NOx、CO、HC和有毒物排放;降低芳烧含量,可明显减少尾气中有毒物质的排放;降低烯烧,可明显降低同臭氧结合的倾向;加入含氧化合物,可提高抗爆性,使燃烧完全,降低CO、HC排 放,但对NOx、有毒物排放影响不显著。机械工业出版
5、社CHINA MACHINE PRESShttp:www、c mpedu、c o m/11.1.2燃油品质对排放的影响2)对于柴油:随着燃油硫含量的增加,尾气中的SOx增加;随着多环芳煌的增加,NOx和PM(悬浮颗粒物)增加,而 CO、HC下降;随着十六烷值的增加,CO和HC排放显著下降,NOx排放略有下降,但PM增加。机械工业出版社CHINA MACHINE PRESShttp:www、c mpedu、c o m/11.1.2燃油品质对排放的影响燃油品质对有害气体排放的影响如图所示(图中Toxics为毒性污染物,Ozone为臭氧)。Toxics-3ONO,,0a)HC-10-20CO NO.
6、Toxics Ozeneio HC0b)CO-10-20-30-40NO.r Toxics-30I_I口c)a)b)c)硫含量从450 X 10-6降低至50 x 10-6烯烽含量从20%降低至5%芳煌含量从45%降低至20%燃油品质对有害气体排放的影响o机械工业出版社CHINA MACHINE PRESShttp:www、c mpedu、c o m/11.1.3汽车排放污染物控制技术三、汽车排放污染物控制技术为了从根本上减少有害气体排放,各国都一直致力于研究 和推广新技术。目前汽车发动机采用一些控制途径以尽量降 低汽车污染物排放。例如,汽车采用EF I(电控燃油喷射)技术、三元催化技 术和E
7、GR(废气再循环)技术、汽油缸内直接喷射、PM捕集过 滤器及VVT技术后,与传统化油器式发动机相比,排气中的CO、HC和NOx都减少了很多。机 械工业 出版社 http:www、c mpedu c o m/CHINA MACHINE PRESS11.1.3汽车排放污染物控制技术又如,近年来正逐渐推广的代用燃料液化气、天然气汽车,若采用闭环控制和三元催化,其尾气中的CO和HC含量可减少 到很低水平。另外,当前各国大力研究发展的电动汽车、电动机与内燃 机共存的“混合动力”汽车和燃料电池汽车等,其主要目的 也是进一步降低污染物排放。其中,燃料电池汽车甚至可以 达到“零排放”,成为真正的清洁汽车。机
8、械工业 出版社 http:www、c mpedu c o m/CHINA MACHINE PRESS11.2汽油车排气污染物的检测I1废气主要污染物产生的原因匚2废气主要污染物的危害 一3汽油车排气污染物限值及测量方法规定 匚,4国01、国IV和国V标准简介5废气检测原理机 械工业 出版社 http:www、c mpedu c o m/CHINA MACHINE PRESS11.2.1废气主要污染物产生的原因一、废气主要污染物产生的原因汽油车排气中有害污染物的主要成分是:CO、HC、NOx等,各种污染物产生的多少,与汽车发动机的种类、使用的燃料 和运行工况有很大关系,主要与空燃比和点火提前角的
9、关系 最大。机械工业出版社CHINA MACHINE PRESShttp:www、c mpedu、c o m/11.2.1废气主要污染物产生的原因1、与空燃比的关系由于CO、HC和NOx的生成与空燃比、发动机内温度和发动 机负荷等有直接关系,所以发动机在不同工况下CO、HC和NOx 的排放量也不相同。机械工业出版社CHINA MACHINE PRESShttp:www、c mpedu、c o m/1L2.1废气主要污染物产生的原因CO、HC和NOx的生成与空燃比的关系如图所示。_ -5 2 9 6 3 0 1 IX)0300o O o O o O 2 1(90【X)X0 ZOco是在燃料缺氧的
10、条件下燃烧生成的。所以空燃比越小,氧气越少时,co生成得越多,排气中co的含量也越高。机械工业出版社CHINA MACHINE PRESShttp:www、c mpedu、c o m/11.2.1废气主要污染物产生的原因HC是废气中多种碳氢化合物的总称,是部分燃料未完全参 加燃烧的剩余物。在理想空燃比情况下,燃料燃烧最充分,所生成的HC最少。当空燃比较大时,混合气被稀释,火焰传播速度减慢,甚 至会断火。此时燃料不能被完全燃烧,故HC含量增大。而当 空燃比过小时,由于氧气不足,燃料也不能充分燃烧,故此 时HC也会增多。止匕外,供给系统中燃油的蒸发和滴漏,也会 导致挥发的HC气体直接进入大气。机
11、械工业 出版社 http:www、c mpedu c o m/CHINA MACHINE PRESS11.2.1废气主要污染物产生的原因对NOx而言,情况则很不相同。NOx是高温情况下空气中的 N2参加反应后的产物,所以在理想空燃比条件下,燃料燃烧 最完全、温度最高时,生成的NOx最多。反之,在燃气过浓或 过稀时,燃烧温度都偏低,生成的NOx也比较少。发动机在冷态、怠速或低速、小负荷工况下时,需供给较 浓混合气。此时空气不足、燃烧温度低,故CO、HC均较多,而NOx较少。发动机在高速、高温、大负荷工况下运行时,空 燃比接近理想状态,此时CO、HC均较少而NOx较多。机 械工业 出版社 http
12、:www、c mpedu c o m/CHINA MACHINE PRESS11.2.1废气主要污染物产生的原因汽车的尾气排放情况与车辆使用年限有关。一般来说,车 辆排放随着使用年限或行驶里程的增长而逐渐恶化。恶化速 度与汽车的质量状况和是否经常维护有关。因此,加强汽车 的维护和定期检查是减少、改善汽车排放的重要措施。机械工业出版社CHINA MACHINE PRESShttp:www、c mpedu、c o m/11.2.1废气主要污染物产生的原因2、与点火提前角的关系点火提前角对CO的排放影响不大,但过分推迟点火,会使 CO没有充分的时间完全氧化,而引起CO排放的增加。推迟点火则HC排放降
13、低,这是因为排气温度增高,会促使 CO和HC的后氧化。另外,燃烧时降低了气缸的容积比,燃烧 室内的淬冷面积减小,使排出的HC减少。但采用推迟点火来 降低HC的排放,会使发动机的燃油经济性变差。在任何转速与负荷下,加大点火提前角,均使NOx的排放 增加。这是因为点火时间提前时,燃烧温度升高的缘故。机 械工业 出版社 http:www、c mpedu c o m/CHINA MACHINE PRESS11.2.2废气主要污染物的危害二、废气主要污染物的危害1、一氧化碳(CO)co是无色、无味的有毒气体,被人体吸入后,会经肺部进 入血液。由于co与血红蛋白的结合力是氧与血红蛋白结合力 的250300
14、倍,所以C0一旦进入血液后,直接阻碍了血红蛋白 与氧的结合,亦即影响了血液输送氧的能力,使人体缺氧而 中毒。机 械工业 出版社 http:www、c mpedu c o m/CHINA MACHINE PRESS11.2.2废气主要污染物的危害中毒后会引起头晕、呕吐和神经系统障碍等症状,严重时 可造成死亡。尤其危险的是,co无色无味,往往不易察觉,使人在不知不觉中中毒。机械工业出版社CHINA MACHINE PRESShttp:www、c mpedu、c o m/11.2.2废气主要污染物的危害2、碳氢化合物(HC)HC所包含的成分很复杂,除煌类化合物外,还含少量的醛、醇、酮以及多环芳香烽等
15、。其中,煌类化合物对人体健康并 无大的影响,但醛类(甲醛、丙烯醛)对人的眼、鼻和呼吸 道有明显的刺激作用,多环芳香烽(苯并花)则是一种致癌 物。机械工业出版社CHINA MACHINE PRESShttp:www、c mpedu、c o m/11.2.2废气主要污染物的危害3、氮氧化合物(NOx)NOx是氮氧化合物的总称,包括NO、N0 2、N20等多种气体 成分。NO本身毒性不大,但它容易氧化成有毒的N0 2。NO和 N0 2被吸入肺部后能与水分结合成HNO2(亚硝酸)和HNO3(硝 酸),对呼吸系统有强烈的刺激作用。亚硝酸盐还能与血红 蛋白结合而导致人体组织缺氧。机械工业出版社CHINA
16、MACHINE PRESShttp:www、c mpedu、c o m/11.2.2废气主要污染物的危害NOx与HC在受到阳光紫外线照射后,会发生光化学反应,形成光化学烟雾(含有臭氧、醛和酮等,毒性很大)。它能 刺激眼结膜,引起眼流泪并导致红眼病;刺激呼吸系统引起 咽喉肿痛以至呼吸困难。止匕外,光化学烟雾还能损害植物生 长。机械工业出版社CHINA MACHINE PRESShttp:www、c mpedu、c o m/11.2.3汽油车排气污染物限值及测量方法规定三、汽油车排气污染物限值及测量方法规定我国在用车的排气污染物检测方法大体可分为不加载试验(怠速法与双怠速法)、加载试验(稳态工况法
17、、瞬态工况 法、简易瞬态工况法)两大类。以前检测汽油车排气污染物普遍采用的方法是怠速法,即 在怠速工况下测试CO、HC含量。这种传统的怠速方法已趋于 淘汰。机械工业出版社CHINA MACHINE PRESShttp:www、c mpedu、c o m/11.2.3汽油车排气污染物限值及测量方法规定按GB 1828520 0 5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)的规定,目前全 国点燃式发动机在用汽车排放的监控,应采用该标准规定的 双怠速法检测排气污染物排放;在机动车保有量大、污染严重的地区,也可按规定采用加 载工况试验方法。各省级环境保护行政主管部门可根据当
18、地 实际情况,确定在用汽车排放监控方案。机械工、业出版社CHINA MACHINE PRESShttp:www、c mpedu、c o m/11.2.3汽油车排气污染物限值及测量方法规定1、双怠速工况法怠速工况指:发动机无负载运转状态,即离合器处于接合 位置、变速器处于空挡位置(对于自动变速器的车应处于“停车”或“P”位)。高怠速工况指:用节气门踏板将发动机转速稳定控制在 50%额定转速或制造厂技术文件中规定的高怠速转速时的工况。机械工业出版社CHINA MACHINE PRESShttp:www、c mpedu、c o m/11.2.3汽油车排气污染物限值及测量方法规定GB 18285200
19、5中将轻型汽车的高怠速转速规定为(2500100)r/min;重型车的高怠速转速规定为(1800+100)r/mino汽车处于怠速工况时,其燃烧条件比较恶劣,怠速燃烧质 量的稳定是其他工况燃烧质量稳定的前提条件,测量怠速工 况下排气中各种排放物的浓度,可以判断发动机燃烧质量的 好坏。机械工、业出版社CHINA MACHINE PRESShttp:www、c mpedu、c o m/11.2.3汽油车排气污染物限值及测量方法规定现代汽车所装的三元催化器只有在高排气温度下,才能正 常工作。高怠速的排气温度较高,这样可有效测试催化器的 转换效率。稳定 读平均值 稳定 鼾均值70%额定转速50%额定转
20、速怠速我速30s15s30s15s30s双怠速排放测量程序机械工业出版社CHINA MACHINE PRESShttp:www、c mpedu、c o m/11.2.3汽油车排气污染物限值及测量方法规定其测试程序及限值按GB 182852005的规定执行。进行测试前,汽车发动机应达到规定的热车状态,然后发动机 由怠速工况加速到70%额定转速,维持30 s,再降至高怠速;在高怠速状态维持15s开始采样,读取30 s内的平均值;,从高怠速降至低怠速,在低怠速状态维持15s后,读取30 s内的 平均值(见前页图)。若为多排气管时,则分别取各排气管高怠速测量结果的算术平 均值和怠速排放测量结果的平均值
21、。机械工、业出版社CHINA MACHINE PRESShttp:www、c mpedu、c o m/11.2.3汽油车排气污染物限值及测量方法规定国标规定的采用双怠速方法测量轻型汽车排气污染物的排 放限值见下表。车 型怠速高怠速CO(%)HC(xlO-6)CO(%)HC(xlO-6)1995年7月1日前生产的轻型汽车4、512003、09001995年7月1日起生产的轻型汽车4、59003、09002000年7月1日起生产的第一类轻型汽车0、81500、31002001年10月1日起生产的第二类轻型汽车1、02000、51502005年7月1日起新生产的第一类轻型汽车0、51000、3100
22、2005年7月1日起新生产的第二类轻型汽车0、81500、5150机械工业出版社CHINA MACHINE PRESShttp:www、c mpedu、c o m/11.2.3汽油车排气污染物限值及测量方法规定国标还规定,发动机在高怠速时过量空气系数入应在1.000.03或制造厂规定的范围内。双怠速法测量的排放值并不能真实反映汽车实际运行的排 放特性,它只是无载荷测试到有载荷测试中间过渡的折衷办 法。机械工业出版社CHINA MACHINE PRESShttp:www、c mpedu、c o m/11.2.3汽油车排气污染物限值及测量方法规定2、稳态工况法(简易工况法)稳态工况法是指:汽车预热
23、到规定的热状态后,加速至规 定车速,根据汽车规定车速时的加速负荷,通过测功机对汽 车加载使汽车保持等速运转工况,测定汽车发动机排出的各 种废气成分的浓度值。机械工业出版社CHINA MACHINE PRESShttp:www、c mpedu、c o m/11.2.3汽油车排气污染物限值及测量方法规定这种测试方法又称加速模拟工况法(AccelerationSimulation Mode,ASM),加速模拟工况在两种稳态工况下检测:高负荷低速工况,中负荷中速工况,即50%节气门开度,即km/h;即25%节气门开度,40 km/h o机械工业出版社CHINA MACHINE PRESShttp:ww
24、w、c mpedu、c o m/11.2.3汽油车排气污染物限值及测量方法规定ASM法仅适用于最大总质量不大于380 0 kg的汽车。ASM试验 规定条件如下:(1)对底盘测功机的要求通常由于模拟一定的车速,必须施加对应于该车速的负荷,所以要配置功率吸收装置。除通过底盘测功机对汽车施加与 车速相对应的负荷外,还需添加额外负荷,用于模拟加速工 况。因此,能进行ASM试验的底盘测功机还必须按规定配备惯 性飞轮(或电模拟惯量)。机械工业出版社CHINA MACHINE PRESShttp:www、c mpedu、c o m/11.2.3汽油车排气污染物限值及测量方法规定(2)对排气分析仪的要求仪器要
25、求能测量CO、HC、NOx等污染物。其中,CO、HC和 C0 2采用不分光红外法(Non-Dispersive Inf rared,NDIR),NOx和0 2采用电化学法。排放结果以体积分数表示,原始排气 不经稀释直接采样。机械工业出版社CHINA MACHINE PRESShttp:www、c mpedu、c o m/11.2.3汽油车排气污染物限值及测量方法规定我国2001年7月1日实施的标准中规定,加速模拟工况采用 ASM 5025和ASM 2540两个工况。汽车在底盘测功机上进行的ASM 5025和ASM 2540工况试验运转循环如图所示。0 5 15 25 90 0 5 15 25
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