汽車使用性能與檢測 戴建營 教案4.1-4.4

《汽車使用性能與檢測》教案第四章汽車排放污染物及噪聲檢測第一節(jié)汽車排放污染物的成分一、本項目教學時間安排節(jié)次課堂講授課堂討論實踐實訓合計任務一汽車排放污染物的主要成分0.40.601任務二汽車排放污染物的影響因素0.50.501任務三降低汽車污染物排放的措施0.50.501二、本項目重點、難點及應注意的問題1．本項目重點（1）汽車排放污染物的主要成分。（2）汽車排放污染物的影響因素和降低污染物的措施。2．本項目難點（1）汽車排放污染物的成分。（2）汽車污染物影響因素。（3）采取汽車污染物的措施3．本項目教學中應注意的問題（1）鑒于汽車審驗及檢測的類型和目的不同,其污染物的內容也有所不同，得有所區(qū)分。三、本項目應講授的內容1.汽車排放污染物的主要成分2.汽車排放污染物的影響因素3.降低汽車污染物排放的措施四、課堂討論及實踐實訓課堂討論：1.什么是汽車排放污染物？汽車排放污染物的主要成分是哪些？（1）一氧化碳（CO）汽車排放污染物中的CO是烴燃料燃燒的中間產物,因燃燒時氧氣相對不足而產生,其生成量主要取決于混合氣的成分。理論上在氧氣充足(混合氣空燃比≥14.7∶1)時,燃料燃燒將不產生CO,但實際上由于可燃混合氣的不均勻分布,總會出現(xiàn)局部缺氧的情況,使得廢氣中有一定量的CO;當氧氣不足(即混合氣空燃比<14.7∶1)時,必然會有部分燃料不能完全燃燒而生成CO。CO是一種無色無味的氣體,被人體吸入時,很容易和血紅蛋白結合,并輸送到體內,從而阻礙氧的運輸,造成人體一氧化碳中毒,嚴重時可能引起窒息甚至死亡。（2）碳氧化合物（HC）汽車排放污染物中的HC是不完全燃燒的產物之一,同時也來自于汽油的蒸發(fā)、曲軸箱竄氣。不完全燃燒的原因主要是可燃混合氣過濃、發(fā)動機溫度低、電火花弱、點火不正時等。一般情況下,HC不會對人們的身體健康造成危害,但當HC的濃度達到相當高的水平時,會對人體產生明顯影響。另一方面,HC也是產生光化學煙霧的重要成分。（3）：氧氣化物（NOx）汽車排放污染物中的NOx是高溫燃燒的產物,氮氣在高溫(約1400℃以上)和氧結合生成氮氧化物。其生成量取決于3個因素:氧的濃度、溫度及反應時間。發(fā)動機燃燒溫度越高,生成的氮氧化物就越多。氮氧化物中有97%~98%是NO,如果空氣中有高濃度的NO,會引起神經(jīng)中樞的障礙,并且很容易被氧化成劇毒的NO2,NO2有特殊的刺激性臭味,嚴重時會引起肺氣腫。另外,HC與NO2混合物在紫外線作用下會進行光化學反應,形成主要成分為O3(臭氧)的黃色煙霧,并伴隨有難聞的臭味,該現(xiàn)象稱為“光化學煙霧”。在大氣中產生的臭氧等過氧化物,對人的眼、鼻和咽喉黏膜有較強的刺激作用,易引起結膜炎、鼻炎、支氣管炎等癥狀,嚴重時可致癌。（4）硫氧化物（SO2）汽車排放污染物中還有硫氧化物,其主要成分為SO2。如果汽車使用了催化凈化裝置,會大大減少尾氣中SO2的含量。而少量的SO2會逐漸在催化劑表面堆積,造成催化劑中毒,危害催化劑的使用壽命。SO2也會對人們的健康造成危害。另外,SO2還是造成酸雨的主要物質.（5）二氧化碳（CO2）世界工業(yè)化進程引起的能源大量消耗,導致大氣CO2劇增,其中約30%來自汽車排放。CO2為無色無毒氣體,對人體無直接危害,但大氣中的CO2大幅度增加,因其對紅外熱輻射的吸收而形成的溫室效應,會使全球氣溫上升、南北極冰層融化、海平面上升、沙漠化趨勢加劇,使地球的生態(tài)環(huán)境遭到破壞。近年來對CO2的控制也已上升為汽車排放研究的重要課題。（6）浮游微粒：汽油機排放的主要微粒為鉛化物、硫酸鹽、低分子物質;柴油機排放的主要微粒為石墨形的含碳物質(碳煙)和高分子量有機物(潤滑油的氧化和裂解產物)。柴油機的微粒量比汽油機多30~60倍,成分比較復雜。碳煙中除了含有直徑為0.1~10μm的多孔性碳粒外,往往黏附有SO2及致癌物質,如果被人體吸入肺部沉淀下來,會嚴重危害人體健康。2.什么是汽車排放污染物的影響因素？汽車排放污染物的影響因素有哪些尼？通過上述分析可知,汽車排放的污染物主要是指可燃混合氣沒有充分燃燒形成的碳氫化合物、氮氧化物、一氧化碳、碳煙等。汽車排放污染物生成量除了受可燃混合氣濃度影響之外,還受點火時間、配氣相位、壓縮比、燃燒室、燃油性質、汽車技術狀況等的影響。（1）可燃混合氣濃度如圖4-1所示為可燃混合氣濃度對汽車排放污染物CO、HC、NOx的影響。在實際空燃比小于理論空燃比(約14.7)的范圍內,隨空燃比的降低,混合氣變濃,CO、HC的生成量增多,NOx的生成量減少?？杖急燃s為16時,CO、HC的生成量最少,而NOx的生成量最大。隨著空燃比進一步升高,會因為混合氣的局部缺氧,仍有少量的CO生成;但由于混合氣過稀(空燃比大于18),發(fā)動機工作不穩(wěn)定,燃燒速度變慢,燃燒溫度降低,使HC的生成量增加,NOx的生成量迅速下降。（2）點火時間汽油機的點火時間與可燃混合氣濃度對NOx排放量的影響如圖4-2所示。點火提前角增大時,燃燒室內的最高壓力和溫度升高,NOx的排放濃度增大。點火提前角對CO的影響較小,而對HC的影響較大,柴油機噴油提前角與排放污染物生成量的關系如圖所示。隨著噴油提前角的增加,氣缸內最高溫度升高,NOx的生成量增加,HC減少,CO基本不變。（3）配氣相位氣缸內殘余廢氣的多少對NOx的生成量有很大影響。殘余廢氣增多,稀釋了可燃混.合氣,降低了燃燒室中的最高溫度,使得NOx的生成量減少。氣缸中的殘余廢氣受配氣相位的影響。排氣門早關,會因廢氣排放不完全,而使NOx的生成量減少,該措施在高轉速時有效。進氣門早開,會使可燃混合氣被廢氣稀釋,而使NOx的生成量減少,該措施在部分負荷或低轉速時有效。較長的氣門重疊(即早開進氣門,晚關排氣門),特別在低轉速和部分負荷的情況下,可燃混合氣因被廢氣強烈稀釋而減少。氣門重疊位置提前(即早開進氣門,早關排氣門),高速時對NOx的減少有利;氣門重疊位置延遲,則在低速時對NOx的減少有利。：壓縮比壓縮比對排放污染物生成量的影響如圖4-5所示。提高發(fā)動機的壓縮比可使發(fā)動機熱率提高,但燃燒室的最高溫度也會相應提高,從而使NOx的生成量增加。因此發(fā)動機的壓縮比不能過高。燃燒室燃燒室壁面溫度相對較低,接近燃燒室壁面的可燃混合氣不能充分燃燒,使得HC的生成量增加。因此,采用面容比(燃燒室面積/燃燒室容積)小的燃燒室有利于減少HC的排放。燃油性質燃油的蒸發(fā)性影響HC的排放,燃油蒸發(fā)性越強,從油箱及管路中溢出燃油蒸氣的可能性就越大,容易引起HC排放增加。燃油中芳香烴成分的增加,會使NOx的生成量增加。汽車的技術狀況隨著汽車行駛里程的增加,其技術狀況逐漸變差,在汽車的經(jīng)濟性、動力性及可靠性等下降的同時,汽車的排放污染隨之增大。如圖46所示為CO、HC的排放量與汽車行駛里程的關系.3.降低汽車污染物排放的措施有哪些？具體內容是什么？1.前處理措施前處理措施主要有以下幾個方面:（1）研制低污染動力源的汽車在汽車上采用低污染動力源是排氣凈化的根本措施。新型動力源汽車主要有電動汽車、太陽能汽車及燃料電池汽車等,可以有效地解決汽車排放問題。2020年11月,國務院辦公廳印發(fā)《新能源汽車產業(yè)發(fā)展規(guī)劃(2021—2035年)》,要求深入實施新能源汽車國家戰(zhàn)略,推動我國新能源汽車產業(yè)高質量可持續(xù)發(fā)展。對現(xiàn)有發(fā)動機的改造也能夠有效地減少排放污染物。另外,也可采用改善燃料的方法減少排放污染物,例如:在汽油中按一定比例加入乙醇,形成乙醇汽油燃料;采用天然氣.等新能源作為汽車燃料。（2）優(yōu)化發(fā)動機結構、采用電控技術從汽車排放污染物的生成機理及影響因素出發(fā),通過選擇合適的壓縮比、優(yōu)化燃燒室結構、合理選用燃油;再通過電控技術(電控燃油噴射、電控點火等)的應用,精確控制可燃混合氣濃度、點火時刻,采用配氣相位可變技術、廢氣再循環(huán);再加上及時對車輛的技術狀況進行檢查和調整,采用適時報廢等措施,便能夠有效減少汽車排放污染物的生成量。采用稀薄燃燒、分層燃燒技術,在火花塞附近供給易燃的濃混合氣,其外面是稀混合氣層,能夠使發(fā)動機在稀混合氣的條件下工作,因此HC及CO生成量較少。同時燃燒的溫度低,NOx的生成量也較少。2.后處理措施后處理措施是通過設置相應的凈化處理裝置對汽車排放污染物進行無害化處理,現(xiàn)在應用于乘用汽車上的凈化處理裝置有很多,例如,二次空氣噴射裝置、熱反應器、三元催化轉換器、曲軸箱通風裝置、燃油蒸發(fā)凈化裝置等。在商用汽車上的凈化處理裝置采用尿素處理和顆粒捕集器。五、課堂要培養(yǎng)的價值體現(xiàn)思考：市場上的減少排放污染的設備有哪些？是否可靠？六、本項目思考題1.汽車排放污染物的主要成分是什么？2.談談你對汽車汽車排放污染物的成分、影響因素和改善措施的總體認識。七、本項目作業(yè)題見《汽車使用性能與檢測》教材中的“學習測試”內容。八、本項目參考書目1.欒庭森.汽車使用性能與檢測技術．哈爾濱工業(yè)大學出版社，2021.第二節(jié)汽油車排放污染物的檢測一、本項目教學時間安排節(jié)次課堂講授課堂討論實踐實訓合計任務一汽油車排放污染物檢測項目0.40.601任務二汽油車排放污染物的檢測方法0.50.501二、本項目重點、難點及應注意的問題1．本項目重點（1）雙怠速試驗法。（2）加速模擬工況(ASM)試驗法。2．本項目難點（1）不分光紅外線吸收型(NDIR)分析儀的結構和工作原理。（2）四氣體與五氣體分析儀。3．本項目教學中應注意的問題（1）怠速和雙怠速檢測主要是檢測車輛在怠速或者高怠速時尾氣中污染物的含量,并通過尾氣分析儀將其轉化為數(shù)字顯示出來。氣中污染物的含量,并通過尾氣分析儀將其轉化為數(shù)字顯示出來。（2）加速模擬工況檢測是檢測車輛在加速模擬工況時尾。三、本項目應講授的內容1.油車排放污染物檢測項目。2.汽油車排放污染物的檢測方法和注意事項。四、課堂討論及實踐實訓課堂討論：一、汽油車排放污染物檢測項目汽油車排放污染物的檢測一般分為怠速和雙怠速檢測、加速模擬工況(ASM)檢測等。怠速和雙怠速檢測主要是檢測車輛在怠速或者高怠速時尾氣中污染物的含量,并通過尾氣分析儀將其轉化為數(shù)字顯示出來。加速模擬工況檢測是檢測車輛在加速模擬工況時尾氣中污染物的含量,并通過尾氣分析儀將其轉化為數(shù)字顯示出來。1.雙怠速試驗法怠速工況是指車輛變速箱位于空擋、離合器處于接合位置、發(fā)動機油門松開、低速空轉的狀態(tài)。怠速檢測排放測量方法要求,發(fā)動機由怠速工況加速至額定轉速的70%,維持60s后降至怠速。將取樣探頭插入排氣管中,維持15s后開始讀取30s內的最高值和最低值,取平均值為測量結果。雙怠速檢測方法比怠速檢測法增加了一個高怠速點的排放檢測,其檢測程序是:發(fā)動機由怠速工況加速至額定轉速的70%,維持60s后降至高怠速(即額定轉速的50%),將尾氣分析儀的取樣探頭插入并固定在排氣管中(深度為40cm)。發(fā)動機在高怠速狀態(tài)維持15s后開始讀數(shù),讀取30s內的最高與最低值,取平均值為怠速排放測量結果。然后發(fā)動機從高怠速狀態(tài)降至怠速狀態(tài),在怠速狀態(tài)維持15s后開始讀數(shù),讀取30s內的最高值與最低值,其平均值為怠速排放測量結果。若發(fā)動機有多個排氣管,分別取各排氣管高怠速和怠速排放測量結果的平均值。增加了高怠速點檢測的雙怠速試驗雖然是一個過渡性的檢測方法,但它的存在是完全有必要的。一是增加了高怠速點的檢測后,擴大了對普通化油器式車輛的污染物排放的控制范圍。用雙怠速試驗法進行尾氣檢測能夠更有效地發(fā)現(xiàn)化油器混合氣供給系統(tǒng)中的故障,從而督促人們進一步檢查、維護與修理,確保發(fā)動機保持良好工作狀態(tài)。二是對于裝有電噴和三元催化裝置的車輛,用高怠速點測得的CO、HC排放量和過量空氣系數(shù)值來綜合分析與判斷車輛的電控系統(tǒng)和催化裝置工作是否正常,能及時發(fā)現(xiàn)污染物排放控制部件的問題,以便徹底排除故障。汽油發(fā)動機怠速污染物的檢驗,采用不分光紅外線吸收型檢測儀,按規(guī)定程序檢測CO和HC的濃度值。(1)儀器準備。首先按儀器使用說明的要求做好各項檢查工作。然后接通電源,對氣體分析儀預熱30min以上。(2)儀器校準。1)用標準氣體校準。先讓氣體分析儀吸入清潔空氣,用零點調整旋鈕把儀表指針調整到零點;然后把儀器附帶的標準氣樣從標準氣樣注入口注入,再用標準調整旋鈕把儀表指針調到標準指示值。CO校準的標準值就是標準氣瓶上標明的CO濃度值;HC校準的標準值,由于是用丙烷(C3H8)作為標準氣樣,因而需要求出正己烷(C6H14)的換算值作為校準的標準值,其換算公式為:校準的標準值(即正己烷換算值)=標準氣樣(丙烷)濃度×換算系數(shù)其中,校準氣樣(丙烷)濃度即標準氣樣瓶上標明的濃度值;換算系數(shù)是分析儀的給出值,一般為0.472~0.578。2)儀器的零位校準:取下水分離器,吸入清潔空氣,待指針充分穩(wěn)定后,調整零位旋鈕,使指針指到零位。3)儀器的量具校準:將泵開關撥到“關”位,使標準氣瓶噴嘴對準儀器的標準氣入口,用力壓緊直到指示穩(wěn)定,一般只需7~8s。取下標準氣瓶,密封標準氣入口,用螺絲刀調整CO、HC量具旋鈕,使其指示與標準氣瓶標明的氣體濃度(或換算濃度)一致。4)儀器的簡易校準。如圖47所示,接通簡易校準開關,對于有校準位置刻度線的分析儀,用HC標準調整旋鈕1、CO標準調整旋鈕2將指針調整到正對校準刻度即可;如果沒有校準位置刻度線,則要在標準氣樣校準時,在標準指示值上做上記號,然后立即進行簡易校準,使儀表指針與標準指示記號重合即可。5)把取樣探頭和取樣導管安裝到分析儀上,此時如果儀表指示超過零點,則表明導管內壁吸附有較多的HC,需要用壓縮空氣或布條清潔取樣探頭和導管。(3)車輛或發(fā)動機準備。1)進氣系統(tǒng)應裝有空氣濾清器,排氣系統(tǒng)應裝有排氣消聲器,并不得有泄漏。2)汽油應符合規(guī)定。3)測量時發(fā)動機冷卻水和潤滑油溫度應達到汽車使用說明書所規(guī)定的熱狀態(tài)。(4)怠速測量程序。1)必要時在發(fā)動機上安裝轉速計、點火正時儀、冷卻水和潤滑油測溫計等測試儀器。2)發(fā)動機由怠速工況加速至0.7額定轉速,維持60s后降至怠速狀態(tài)。3)發(fā)動機降至怠速狀態(tài)后,將取樣探頭插入排氣管中,深度等于400mm,并固定于排氣管上。4)發(fā)動機在怠速狀態(tài),維持15s后開始讀數(shù),讀取30s內的最高值和最低值,其平均值即為測量結果。5)若為多排氣管時,取各排氣管測量結果的算術平均值。6)測量工作結束后,把取樣探頭從排氣管里抽出來,讓它吸入新鮮空氣5min,待儀器指針回到零點后再關閉電源。(5)雙怠速測量程序。1)必要時在發(fā)動機上安裝轉速計、點火正時儀、冷卻水和潤滑油測溫計等測試儀器。2)發(fā)動機由怠速工況加速至0.7額定轉速,維持60s后降至高怠速(即0.5額定轉速)。3)發(fā)動機降至高怠速狀態(tài)后,將取樣探頭插入排氣管中,深度等于400mm,并固定于排氣管上。4)發(fā)動機在高怠速狀態(tài)維持15s后開始讀數(shù),讀取30s內的最高值和最低值。取平均值即為高怠速排放測量結果。5)發(fā)動機從高怠速狀態(tài)降至怠速狀態(tài),在怠速狀態(tài)維持15s后開始讀數(shù),讀取30s內的最高值和最低值,其平均值即為怠速排放測量結果。6)若為多排放氣管時,分別取各排氣管高怠速排放結果的平均值和怠速排放結果的平均值(高怠速排放測量值應低于怠速排放測量值)。7)測量工作結束后,把取樣探頭從排氣管里抽出來,讓它吸收新鮮空氣5min,待儀器指針回到零點后再關閉電源。2.加速模擬工況(ASM)試驗法所謂加速模擬工況,是指車輛預熱到規(guī)定的熱狀態(tài)后,加速至規(guī)定車速,根據(jù)車輛規(guī)定車速的加速負荷,通過底盤測功機對車輛加載,使車輛保持等速運轉的運行狀態(tài)。在這樣的工況下測試汽車尾氣的排放情況。進行ASM試驗需要使用兩種設備:底盤測功機和排氣分析儀。加速模擬工況試驗方法簡稱工況法。工況法由兩個試驗工況組成,分別稱為：ASM5025和ASM2540,試驗過程如圖48所示。表41為加速模擬工況運轉循環(huán)情況。(1)ASM5025工況。車輛驅動輪位于測功機滾筒上,將分析儀取樣探頭插入排氣管中,深度為400mm,并固定于排氣管上,對獨立工作的多排氣管應同時取樣。經(jīng)預熱后的車輛加速至25.0km/h,測功機以車輛速度為25.0km/h、加速度為1.475m/s2時的輸出功率的50%作為設定功率對車輛加載,工況計時器開始計時(t=0s)。車輛以25.0±1.5km/h的速度持續(xù)運轉5s,如果底盤測功機模擬的慣量值在計時開始后持續(xù)3s超出所規(guī)定誤差范圍,工況計時器將重新開始計時(t=0s)。如果再次出現(xiàn)該情況,檢測將被停止。系統(tǒng)將根據(jù)分析儀最長響應時間進行預置(如果分析儀響應時間為10s,則預置時間為10s,t=15s),然后系統(tǒng)開始取樣,ASM5025快速檢查工況結束后繼續(xù)運行至90s(t=90s)即為ASM5025工況。在檢測過程中,如任意連續(xù)10s內的任何一種污染物10次排放值經(jīng)修正后仍均高于限值的500%,則測試不合格,檢測結束。(2)ASM2540工況。在ASM5025工況試驗結束后,車輛立即加速至40.0km/h,測功機以車輛速度為40.0km/h、加速度為1.475m/s2時輸出功率的25%作為設定功率對車輛加載。工況計時器開始計時(t=0s)。車輛以40.0±1.5km/h的速度持續(xù)運轉5s,如果底盤測功機模擬的慣量值在計時開始后持續(xù)3s超出所規(guī)定誤差范圍,工況計時器將重新開始計時(t=0)。如果再次出現(xiàn)該情況,檢測將被停止。系統(tǒng)將根據(jù)分析儀最長響應時間進行預制(如果分析儀響應時間為10s,則預置時間為10s,t=15s),然后系統(tǒng)開始取樣,持續(xù)運行10s(t=25s)即為ASM2540快速檢查工況。ASM2540快速檢查工況結束后繼續(xù)運行至90s(t=90s)即為ASM2540工況。在測量過程中,任意連續(xù)10s內第1秒至第10秒的車速變化相對于第1秒小于±0.5km/h時,測試結果有效?？焖贆z查工況的10s內的排放平均值經(jīng)修正后如果等于或低于限值的50%,則測試合格,檢測結束;否則應繼續(xù)進行至90s工況。如果所有檢測污染物連續(xù)10s的平均值均低于或等于限值,則該車應判定為合格。如任何一種污染物連續(xù)10s的平均值超過限值,則測試不合格,檢測結束。在檢測過程中,如任意連續(xù)10s內的任何一種污染物10次排放值經(jīng)修正后均高于限值的500%,則測試不合格,檢測結束。3.檢測時注意事項(1)汽油車怠速污染物的檢測,一定要把發(fā)動機怠速和溫度控制在規(guī)定范圍之內。(2)取樣探頭、導管分為低濃度用和高濃度用兩種,兩者要分別使用。(3)檢測時導管不要發(fā)生彎折現(xiàn)象。(4)多部車輛連續(xù)檢測時,一定要把取樣探頭從排氣管里抽出并待儀表指針回到零點后,再進行下一部車的測量。(5)不要在有油或有有機溶劑的地方進行檢測。(6)要注意檢測地點室內通風換氣,以防人員中毒。(7)檢測結束后,要立即把取樣探頭從排氣管里抽出來。(8)取樣探頭不用時要垂直吊掛,不要平放,以防管內的積水腐蝕取樣探頭。(9)分析儀不要放置在濕度大、溫度變化大、震動大或有傾斜的地方。(10)分析儀器定時保養(yǎng),以確保使用精度。(11)校準用的標準氣樣是有毒的,要注意保管。1.不分光紅外線吸收型(NDIR)分析儀的結構和工作原理汽油機排氣中的CO、HC、NO和CO2等氣體,都分別具有能吸收一定波長范圍紅外線的性質,如圖49所示,而且紅外線被吸收的程度與排氣濃度之間有一定的關系。不分光紅外線分析法就是利用這一原理,即根據(jù)檢測紅外線后能量的變化,來檢測排氣中各種污染物的含量。在各種氣體混在一起的情況下,這種檢測方法具有測量值不受影響的特點。不分光紅外線CO和HC兩氣體分析儀是從汽車排氣管中采集氣樣,并對其中的CO和HC含量進行連續(xù)測量。常用的有MEXA324F型汽車尾氣分析儀,主要由尾氣取樣裝置、尾氣分析裝置、含量指示裝置和校準裝置等組成。3.四氣體與五氣體分析儀鑒于目前實施的怠速工況測定CO、HC兩氣體的排氣檢測手段已無法有效反映汽車排氣污染物對大氣的污染情況,更不能滿足環(huán)保部門對全球環(huán)境全面嚴格監(jiān)測的要求。因此,除測定CO、HC外,還必須測定汽車尾氣中的NOx和CO2。汽車尾氣中的氧含量是對裝有電控燃油噴射式發(fā)動機的汽車用計算機監(jiān)測空燃比、控制排放量、保護三元催化反應器時的重要信號,因此,現(xiàn)在的汽車尾氣分析儀又增加了O2的測試功能。這5種氣體成分的濃度通常采用兩類不同方法來測定,其中CO、CO2、HC通過不分光紅外線不同波長能量吸收不同的原理來測定,可獲得足夠的測試精度。NOx與O2的濃度通常通過電化學的原理來測定,尾氣中含氧量的濃度通過在測試通道中設置氧化傳感器即可測定。國內外現(xiàn)在使用較多的氮氧化物測試儀主要是化學發(fā)光分析儀(CLD)。目前,市場上提供的四氣體分析儀可測定CO、CO2、HC與O2的濃度。因采用CLD法測定NOx濃度的設備結構較復雜,市場上提供的在線快速檢測用五氣體分析儀沒有被廣泛采用,而多采用與CO、CO2、HC相同的不分光紅外線原理,但需說明的是,對NOx來說這種方法的測定精度較低。二）汽油車排放污染物的檢測方法為了不斷改善空氣質量,盡量減少汽車尾氣污染物的排放,國家質量技術監(jiān)督局于2018年9月27日發(fā)布了GB182852018《汽油車污染物排放限值及測量方法》。該標準規(guī)定對裝配點燃式發(fā)動機的車輛進行雙怠速法、加速模擬工況法、瞬態(tài)工況法和簡易瞬態(tài)工況法檢測。4.汽車審驗及檢測具體活動目標一般包括哪幾個？知識目標：能夠用排放污染物檢測設備對汽油車進行排放污染物的檢測。技能目標：汽油車排放污染物的檢測方法。情感目標：增強職業(yè)素養(yǎng)。五、課堂要培養(yǎng)的價值體現(xiàn)思考：國內外現(xiàn)在使用較多的氮氧化物測試儀主要是什么？六、本項目思考題1.四氣體與五氣體分析儀有哪些不同？2.談談你對汽車尾氣檢測的總體認識。七、本項目作業(yè)題見《汽車使用性能與檢測》教材中的“學習測試”內容。八、本項目參考書目1.欒庭森.汽車使用性能與檢測技術．哈爾濱工業(yè)大學出版社，2021.第三節(jié)柴油機排放污染物的檢測一、本項目教學時間安排節(jié)次課堂講授課堂討論實踐實訓合計任務一柴油機排放污染物的檢測設備0.10.400.5任務二柴油機排放污染物的檢測方法0.20.300.5二、本項目重點、難點及應注意的問題1．本項目重點（1）濾紙式煙度計的工作原理。（2）濾紙式煙度計的結構。（3）檢測注意事項2．本項目難點（1）濾紙式煙度計的工作原理。（2）濾紙式煙度計的結構。（3）檢測注意事項3．本項目教學中應注意的問題（1）柴油機排放的污染物以顆粒狀煙霧(主要成分為碳煙)為主。（2）柴油車自由加速煙度的檢測應在自由加速工況下,采用濾紙式煙度計按測量規(guī)程進行。三、本項目應講授的內容1.濾紙式煙度計的工作原理。2.濾紙式煙度計的結構。四、課堂討論及實踐實訓課堂討論：一、柴油機排放污染物的檢測設備柴油機排放的污染物以顆粒狀煙霧(主要成分為碳煙)為主,因此測量柴油機排煙的設備主要是煙度計,目前煙度計可分為濾紙式煙度計和不透光式煙度計,我國汽車行業(yè)規(guī)定濾紙式煙度計為測量柴油機排煙的標準儀器。GB176912018《重型柴油車污染物排放限值及測量方法》增加了粒子數(shù)量的排放限值。下面主要介紹濾紙式煙度計的測量方法。1.濾紙式煙度計的工作原理濾紙式煙度計利用活塞式抽氣泵,從柴油機排氣管中抽取一定容積的廢氣,并使這部分廢氣通過一定面積的濾紙,使廢氣中的碳煙粒子吸附在濾紙上,使濾紙變黑,然后用一定的光線照射濾紙,并用光電池反射光,再根據(jù)光電產生的電流使儀表指針偏轉,把煙度用污染度百分比的形式顯示出來。2.濾紙式煙度計的結構濾紙式煙度計,主要有采樣器、檢測器和控制器3部分。(1)采樣器。采樣器由取樣探頭、抽氣泵、導管等組成,如圖415所示。取樣探頭由裝在加速踏板上的腳踏開關來控制抽氣泵取樣開始時刻,使之與發(fā)動機加速同步。抽氣泵要保證氣量相等、速度一致和煙粒吸附面積相同。為此,對抽氣泵規(guī)定如下:抽氣泵應保證每次定容量吸氣為300±15mL;每次吸氣速度一致,吸氣時間為1.4±0.2s;在1min內,外界空氣滲入量不得大于15mL;濾紙有效工作面直徑為32mm,濾紙夾緊器工作可靠,密封良好。濾紙是煙度計采樣關鍵元件,對濾紙有如下特殊規(guī)定:濾紙白度為(85±2.5)%;濾紙的當量孔徑為45mm;濾紙的透氣度為3000mL/(cm2·min);濾紙前后壓差為200~400mmH2O(水柱高度);濾紙厚度不大于0.18mm;廢氣經(jīng)取樣頭、導管,被吸入抽氣泵,其連接的取樣導管是內徑為4mm的軟管,長度為5m。濾紙式煙度計配有的壓縮空氣清洗機構能在排氣取樣之前,用壓縮空氣吹洗取樣探頭和導管內的殘留排氣碳粒。清洗用壓縮空氣的壓力為0.3~0.4MPa。(2)檢測器。檢測器主要由光電傳感器、指示儀表或數(shù)字式顯示器、濾紙和標準煙樣等組成,光電傳感器由光源(白熾燈泡)、光電元件(環(huán)形硒光電池)和電位器等組成。檢測器的光電傳感器的原理如圖416所示,電源接通后白熾燈泡發(fā)亮,其光亮通過帶有中心孔的環(huán)形硒光電池照射到濾液上。濾紙的染黑度不同,反射給環(huán)形硒光電池感光面的光線強度也不同,因而環(huán)形硒光電池產生的光電流強度也就不同。線路中一般配有電阻R1和R2,用于對白熾燈泡電流進行粗調和細調,以便獲得適度的光強,使光源和硒光電池的靈敏度相匹配。指示儀表是一個微安表,是濾紙染黑度即排氣煙度的指示裝置。當環(huán)形硒光電池送來的光電流強度不同時,指示儀表的位置也不同。指示頭以Rb0~Rb10表示,其中,0是全白濾紙的Rb單位,10表示全黑濾紙的Rb單位,從0~10均勻分布。3.注意事項煙度計使用之前,需按規(guī)定進行檢查,然后做好準備工作。注意事項如下:(1)不檢測時,勿把踏板開關裝到加速踏板上。(2)檢測污染度時,要使測量裝置與濾紙貼緊(最好在已附有碳粒的濾紙下面墊上十幾張空白紙)。(3)取樣頭、導管注意不要彎折,測量結束時,抽出取樣頭,并罩好取樣頭蓋。(4)測量裝置內有燈泡和半導體光電池,存放時避免強光照射和震動。(5)濾紙和標準色紙要避免暴曬和灰塵污染(標準色紙要定期更換)。(6)導管長度規(guī)定為5m,不得隨意更換長度不合適的導管(導管過短,濾紙上的碳粒增多;導管過長,濾紙上碳粒相對減少;導管過長或過短都會影響測量精度)。系統(tǒng)如有故障,應由專業(yè)人員或廠家修理。二、柴油機排放污染物的檢測方法柴油車自由加速煙度的檢測應在自由加速工況下,采用濾紙式煙度計按測量規(guī)程進行。自由加速工況是指柴油發(fā)動機處于怠速工況(發(fā)動機運轉,離合處于接合位置,加速踏板與油門處于松開位置,當裝有自動變速器時需置于停車或空擋位置),將加速踏板迅速踩到底,維持數(shù)秒后松開。1.儀器準備(1)通電之前,檢查指示表指針是否在機械零點上,否則用零點調整旋鈕使指針與“0”刻度重合。(2)通電后,儀器預熱。用標準色紙(白濾紙和標準煙樣)檢查指示表指針是否符合染黑度數(shù)據(jù),并進行調整。(3)檢查取樣裝置和控制裝置中各部件的工作情況。(4)檢查腳踏開關與抽氣泵動作是否同步。(5)檢查控制用和清潔用壓縮空氣的壓力是否符合要求。(6)檢查濾紙進給機構的工作情況;檢查濾紙是否合格,確保潔白無污。2.車輛準備(1)應保證發(fā)動機進氣系統(tǒng)裝有空氣濾清器,排氣系統(tǒng)裝有消聲器并且不得有泄漏。(2)啟動發(fā)動機,并使發(fā)動機預熱至汽車使用說明書所規(guī)定的熱狀態(tài)。(3)應保證排氣管取樣探頭插入深度≥300mm,否則,排氣管應加接管,并保證接口不漏氣。(4)必須使用生產廠規(guī)定的柴油機潤滑油和未加消煙劑的柴油。3.測量方法(1)將煙度計取樣探頭逆氣流固定于排氣管內,深度等于300mm,并使其中心線與排氣管軸線平行。(2)將踏板開關引入汽車駕駛室或將手動橡皮球通過遠控軟管引入汽車駕駛室。(3)把抽氣泵活塞推到最前端鎖止,并裝入濾紙。(4)測量規(guī)程進行檢測。先由怠速工況將加速踏板踩到底,約4s后迅速松開,如此重復3次以便把排氣管內的碳渣吹掉。（5）怠速運轉約16s。在此期間要用壓縮空氣清洗機構對取樣軟管和取樣探頭吹洗3~4s。(6)將加速踏板與踏板開關一并迅速踩到底,或在踩下加速踏板的同時急速捏壓手動橡皮球,至4s時迅速松開加速踏板,并松開手動橡皮球。(7)再次踩下加速踏板與踏板開關時,距前一次的時間間隔為20s,如此重復4次。對第一次采樣不測量。后3次讀數(shù)的算術平均值即為該工況下的煙度值。4.檢測結果分析柴油車自由加速煙度超過標準時,其主要原因是柴油機供油系統(tǒng)調整不當。此外,柴油機氣缸活塞組和曲柄連桿機構的技術狀況及柴油的質量等對煙度排放也有影響。下面簡要介紹排煙故障的原因和診斷方法。柴油機工作時黑煙濃重,多由噴油量過大、霧化不良、各缸噴油量不均勻、噴油時刻過早、調速器失調和空氣濾清器堵塞等原因引起。如發(fā)現(xiàn)個別缸噴油量過大,可用分缸停止供油和結合觀察排氣煙色的方法予以判別。假如某缸停止供油(旋松噴油器)后,煙色減輕,則可判斷該缸噴油量過大。在找出噴油量過大的氣缸后,檢查該缸噴油泵柱塞調節(jié)齒扇固定螺釘是否松脫,噴油是否良好。如正常,再檢查噴油器,將噴油器由缸體上拆下,仍連接高壓油管,用旋具撬動該缸噴油泵柱塞彈簧座,做噴油動作,觀察霧化情況和有無滴油現(xiàn)象,若霧化不良,則應將噴油器解體檢查。經(jīng)檢查,若各缸噴油量均過大,應打開調速器蓋,檢查調節(jié)齒桿的刻度是否向油泵殼內移入過多(刻線應與泵殼后端面平行),同時,還需檢查調速器飛塊是否卡滯而引起噴油量過大。如在柴油機冒黑煙的同時,還可聽到氣缸內有清脆敲擊聲,說明噴油時刻過早,應正確校準噴油正時。檢查中發(fā)現(xiàn)空氣濾清器堵塞(濾芯臟污),應立即清洗、吹凈,并按規(guī)定加注新潤滑劑油。此外,柴油機冒黑煙還與柴油質量有關,為確保著火性能良好,一般選用十六烷值為40~45的柴油為宜。若十六烷值超過65,則柴油蒸發(fā)性變差,致使燃燒不徹底,工作時也會發(fā)生冒黑煙現(xiàn)象。5.檢測注意事項(1)從取樣探頭至抽氣泵的取樣軟管最好能逐漸向上傾斜,以防止冷凝水流入抽氣泵弄濕濾紙。(2)取樣軟管的內徑和長度有規(guī)定,不能隨意更換和替代。(3)測定濾紙染黑度時,要注意光電傳感器應與濾紙貼緊。(4)為保護硒光電池的光敏層,光電傳感器不用時應該套上測頭蓋或避開強光放置。(5)指示裝置不用時,應把測量開關旋到“閉”的位置,以免在移動或運輸時損壞電表表頭。(6)指示裝置應避免放置在有振動和濕度大的地方。(7)濾紙和校準用標準煙樣,不要放置在日光下或灰塵多的地方。(8)標準煙樣要定期更換。6.煙度計的維護(1)儀器平時應放在陰涼干燥處,避免高溫及陽光直射。(2)應盡量避免在振動及潮濕的環(huán)境中使用。(3)測試時用的濾紙要保存好,嚴禁受到污染。(4)標準煙度卡不使用時要放在袋中保存好,不得在日光下暴曬。(5)每年應對儀器正式檢定一次。6.汽車審驗及檢測具體活動目標一般包括哪幾個？知識目標：能夠用排放污染物檢測設備對柴油車進行排放污染物的檢測技能目標：會使用煙度計進行檢測。情感目標：工作中具有良好的職業(yè)操守。五、課堂要培養(yǎng)的價值體現(xiàn)思考：如何培養(yǎng)汽車檢測站人員工作服務素質？六、本項目思考題1.汽油車個柴油車檢測有何不同？2.當今汽車檢測的流程是否符合要求。七、本項目作業(yè)題見《汽車使用性能與檢測》教材中的“學習測試”內容。八、本項目參考書目1.欒庭森.汽車使用性能與檢測技術．哈爾濱工業(yè)大學出版社，2021.第四節(jié)汽車噪聲的檢測一、本項目教學時間安排節(jié)次課堂講授課堂討論實踐實訓合計任務一汽車噪聲的來源0.40.601任務二汽車噪聲的檢測設備0.50.501二、本項目重點、難點及應注意的問題1．本項目重點（1）聲級計的構造。（2）聲級計使用前的檢查和校準。（3）聲級計使用和維護時的注意事項2．本項目難點（1）車外噪聲的檢測條件。（2）加速行駛車輛車外噪聲測量方法。（3）勻速行駛車外噪聲測量方法.（4）車內噪聲測量方法（5）駕駛員耳旁噪聲的檢測3．本項目教學中應注意的問題（1）噪聲是一種雜亂無章的聲音,它不僅能引起人體的生理改變和損傷,比如頭暈、耳鳴、疲乏、失眠、心慌、血壓升高等癥狀,而且能對人的心理、生活和工作產生不利影響。據(jù)統(tǒng)計,當環(huán)境噪聲大于45dB(dB稱為分貝,是聲壓級的單位)時,人會感到明顯不適;噪聲達到60~80dB時,會影響睡眠;當超過90dB時,就會對身體健康產生明顯影響。所以噪聲也是一種環(huán)境污染,必須加以控制。（2）一般情況下,噪聲可以分為交通噪聲、工業(yè)噪聲和生活噪聲3種。交通噪聲又可以分為道路交通噪聲、鐵路噪聲、海河航運噪聲和航空交通噪聲4種。三、本項目應講授的內容1.發(fā)動機噪聲。2.傳動機構噪聲。3.制動噪聲4.輪胎噪聲四、課堂討論及實踐實訓課堂討論：1）汽車噪聲的來源汽車的噪聲源有多種,例如發(fā)動機、變速器、驅動橋、傳動軸、車廂、玻璃窗、輪胎、繼電器、喇叭、音響等都會產生噪聲。這些噪聲有些是被動產生的,有些是主動發(fā)生的(如人為按動喇叭)。但是主要來源只有兩個方面,一個是發(fā)動機,另一個是輪胎,它們都是被動發(fā)生的,只要車輛行駛就會產生這兩個方面的噪聲。1.發(fā)動機噪聲(1)燃燒噪聲。燃燒噪聲是由氣缸內周期性變化的氣體壓力的作用而產生的。主要表現(xiàn)為氣體燃燒時急劇上升的氣缸壓力通過活塞、連桿、曲柄缸體及缸蓋等引起發(fā)動機結構表面振動而輻射出來的噪聲。壓力升高率是影響燃燒噪聲的根本因素。因而,燃燒噪聲主要集中于速燃期,其次是緩燃期。柴油機由于壓縮比高,壓力升高率過大,其燃燒噪聲比汽油機高得多。(2)機械噪聲。機械噪聲是指由于氣體壓力及機件的慣性作用,使相對運轉的零件之間產生撞擊和振動而形成的噪聲。主要包括:活塞連桿組噪聲(活塞、連桿、曲柄等運動件撞擊氣缸體產生的噪聲),配氣機構噪聲,柴油機供給系統(tǒng)噪聲等?；钊B桿組噪聲是發(fā)動機最主要的機械噪聲源。其噪聲大小與活塞和缸壁間隙、發(fā)動機轉速、負荷、活塞與缸壁潤滑條件、活塞的結構及材料、活塞環(huán)數(shù)及張力、缸套厚度等有關。配氣機構噪聲是由于氣門開啟和關閉時產生的撞擊以及系統(tǒng)振動而形成的噪聲。氣門運動速度、氣門間隙、配氣機構型式、零部件剛度及質量等是影響配氣機構噪聲的主要因素。齒輪機構噪聲是由齒輪嚙合時所產生的噪聲和齒輪固有振動噪聲組成的。影響齒輪噪聲的因素主要有:齒輪的運轉狀況、齒輪的設計參數(shù)、齒輪的加工精度等。柴油機供油系統(tǒng)噪聲主要是由噴油泵、噴油器和高壓油管系統(tǒng)振動引起的。其中噴油泵形成的噪聲是主要的供油系統(tǒng)噪聲。為降低噴油泵噪聲,可提高泵體剛度,采用特種金屬或塑料材料,安裝隔聲罩等。(3)進、排氣噪聲。進、排氣噪聲是指發(fā)動機在進、排氣過程中,氣體壓力波動和高速氣體流動所引起的噪聲。進、排氣噪聲的強弱受發(fā)動機轉速和負荷影響較大。隨發(fā)動機轉速的升高,進氣噪聲增大,負荷對進氣噪聲影響較小;隨發(fā)動機轉速的升高,空負荷比滿負荷的噪聲更大些。降低進氣噪聲的最有效的措施是設計合適的空氣濾清器,或采用進氣消聲器。(4)風扇噪聲。風扇噪聲由旋轉噪聲和渦流噪聲組成。旋轉噪聲是旋轉時葉片切割空氣引起振動所產生的。渦流噪聲是由風扇旋轉時葉片周圍產生的空氣渦流造成的。影響風扇噪聲的主要因素是風扇轉速,以及一些機械噪聲。2.傳動機構噪聲變速器噪聲主要是由齒輪振動引起的,此外,還包括軸承旋轉聲、潤滑油攪拌聲、發(fā)動機振動傳至變速器箱體而輻射的噪聲等。提高齒輪加工精度,選擇合適的齒輪材料,設計固有振動頻率高、密封性好、隔聲性好的齒輪箱等均可減少變速器噪聲。傳動軸噪聲主要表現(xiàn)為汽車行駛中傳動軸發(fā)出的周期性響聲,且車速越高響聲越大,甚至引起車身抖動或使駕駛員握方向盤時手有麻木感。它是由于傳動軸變形、軸承松曠及裝配不良等原因造成的。提高裝配精度,檢查平衡片有無脫落,避免超速行駛,可減少傳動軸噪聲。驅動橋噪聲是汽車行駛時車后部發(fā)出的較大的響聲,且車速越高響聲越大,主要是由于齒隙不合適、裝配不當,軸承調整不當?shù)仍蛟斐傻摹?.制動噪聲制動噪聲是汽車在制動過程中由制動器摩擦誘發(fā)制動器等部件振動所發(fā)出的聲響,通常稱為制動尖叫聲。特別是制動器由熱狀態(tài)轉為冷狀態(tài)時更容易產生這種噪聲。該高頻噪聲不僅影響駕乘舒適性,還會令駕駛員產生不必要的擔心。鼓式制動器比盤式制動器產生的噪聲大。通常發(fā)生在制動蹄摩擦片端部和根部與制動鼓接觸的情況下。其噪聲大小取決于制動蹄摩擦片長度方向上的壓力分布規(guī)律,還受制動系統(tǒng)及零部件剛度的影響。4.輪胎噪聲輪胎噪聲包括:輪胎花紋噪聲、道路噪聲、彈性振動噪聲以及輪胎旋轉時攪動空氣引起的風噪聲?；y噪聲和道路噪聲都是輪胎和路面相互作用而產生的噪聲。汽車行駛時,輪胎接地部分胎面花紋溝槽內的空氣以及路面的微小凹凸與地面間的空氣,在輪胎離開地面時,受到一種類似于泵的擠壓作用,引起周圍空氣壓力變化從而產生噪聲。彈性振動噪聲是由于輪胎不平衡,胎面花紋剛度變化或路面凹凸不平等原因激發(fā)胎體振動而產生的噪聲。影響輪胎噪聲的主要因素有:輪胎花紋、車速及負荷、輪胎氣壓、裝配情況、輪胎磨損程度、路面狀況等。汽車噪聲的檢測設備聲級計是一種能夠對工業(yè)噪聲、生活噪聲和汽車噪聲等,按人耳聽覺特性近似地測定其噪聲級的儀器。噪聲級是指用聲級計測得的并經(jīng)過聽感修正的聲壓級(dB)或響度(phon)。根據(jù)聲級計在標準條件下測量1000Hz純音所表現(xiàn)出來的精度,國際上將聲級計分為精密聲級計和普通聲級計,我國也采用這種分類方法。另外,根據(jù)聲級計所用電源的不同,還可將聲級計分為交流式聲級計和用干電池的電池式聲級計。1.聲級計的構造聲級計一般由傳聲器、電子線路(包括放大器、衰減器、計權網(wǎng)絡、檢波器等)、指示儀表及電源等組成。2.聲級計使用前的檢查和校準聲級計在使用之前要進行檢查和校準,防止在檢查時得到不準確的結果。一般情況下,要進行以下檢查和校準:(1)在未接通電源時,先檢查儀表指針是否在機械零點上。若不在零點,可用零點調整螺釘使指針和零點重合。(2)檢查電池容量,把聲級計功能開關對準“電池”,衰減器任意,此時電表指針應達到額定紅線或規(guī)定區(qū)域,否則讀數(shù)不準,需更換電池。(3)打開電源開關,預熱儀器約10min。(4)對儀器進行校準。每次測量前或使用一段時間后,必須對儀器的電源和傳聲器進行校準,聲級計上一般都配有電路校準的“參考”位置,可校驗放大器的工作是否正常。如不正常,應調節(jié)微調電位器。電路校準后,再利用標準傳聲器對聲級計上的傳聲器進行對比校準。(5)將聲級計的功能開關對準“線性”“快”擋。由于一般辦公室內的環(huán)境噪聲為40~60dB,因此聲級計上應有相應的示值。變換衰減器刻度盤,儀表示值應相應變化10dB左右。(6)檢查計權網(wǎng)絡。按以上步驟,將“線性”位置依次變?yōu)椤癈”“B”“A”。由于室內環(huán)境噪聲多為低頻率成分,故經(jīng)頻率計權后的噪聲級示值將低于線性值,而且應依次遞減。(7)考察“快”“慢”擋。將衰減器刻度盤調至高dB值處(例如90dB)。操作人員發(fā)出聲響,并注意觀察“快”擋時的指針擺動能否跟上發(fā)音速度,“慢”擋時的指針擺動是否明顯遲緩。3.聲級計使用和維護時的