汽车使用性能与检测技术

1. 汽车使用性能与检测技术 浙江交通职业技术学院汽车系

2. 第九章 汽车公害及检测 • 汽车的公害包括汽车排气对大气的污染；噪声对环境的危害；汽车电气设备对无线电及电视广播等的电波干扰三个方面。排气污染对人们的生活环境影响最大，其次是噪声公害，而电波公害由于不直接影响人体健康，并且是局部性问题，所以没有前两者重要。 • 检测排气污染物的目的是控制排气污染物的扩散，使其限定在被允许的范围内，以达到保护生态环境和自然界生态平衡的目的。我国于1979年颁布了《环境保护法》，1983年发布并于1984年实施了《汽车污染物排放标准和测量方法》。

3. 第一节 汽车排放污染物的形成及危害 • 汽车排放的污染物主要有：一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、微粒物(由炭烟、铅氧化物等重金属氧化物和烟灰等组成)和硫化物等。 • 这些污染物由汽车的排气管、曲轴箱和燃油系统排出，分别称为排气污染物、曲轴箱污染物和燃油蒸发污染物。 • 一、一氧化碳(CO) • CO是烃燃料燃烧的中间产物，排气中的CO是由于烃的不完全燃烧所造成的。

4. 汽车排放的污染物 • 二、碳氢化合物(HC) • 排气中的HC是由未燃烧的燃料烃、不完全氧化产物以及燃烧过程中部分被分解的产物所组成。 • 三、氮氧化合物(NOx) • 氮氧化物主要指一氧化氮(NO)和二氧化氮(N02)，它是由排气管排出。 • 四、浮游微粒 • 汽油机中主要微粒：铅化物、硫酸盐、低分子物质；柴油机中主要微粒为石墨形的含碳物质(炭烟)和高分子量有机物(润滑油的氧化和裂解产物)。 • 五、硫氧化物 • 汽车内燃机尾气中硫氧化物的主要成分为二氧化硫(SO2)。

5. 六、汽油车排放污染物的影响因素 • 1．空燃比 • 空燃比A／F是影响汽油机排气中污染物产生的重要因素之一：随着空燃比的增加，C0排放浓度逐渐下降；HC排放浓度在A／F≈18时有最小值，A／F降低或升高都会使HC排放浓度增加；而NOx排放浓度在A／F≈16时有最大值。 • 2．点火时间和点火能量 • 点火正时对CO排放浓度影响较小，除非点火正时过分推迟使CO没有充分的时间完全氧化而引起CO排放量增加。

6. 七、柴油机排放污染物的影响因素 • 1．柴油 • 柴油的性质对炭烟的生成有一定的影响。蒸发性差的燃料往往雾化也差，对排气烟度有不利的影响。着火性好的燃料对冷起动有利，但由于着火延迟期短，着火后喷人气缸的燃料增多，容易产生炭烟，所以十六烷值过高的燃料烟度增加显著。就对烟度的影响而言，燃料的着火性比蒸发性更重要。 • 2．过量空气系数 • 柴油机燃烧室内混合物是极不均匀的。各区空燃比是影响燃料裂解和氧化的主要因素。 • 3．柴油雾化质量 • 柴油机排气烟度与雾化品质关系密切，在柴油机喷油过程中，每次喷油将结束时，喷油压力下降，雾化质量变羌，使液滴直径比主要喷射阶段的油滴大4—5倍，这些油滴蒸发与燃烧的时间短，周围氧的浓度低，容易产生炭烟。 • 4．喷油时刻 • 在直喷式柴油机中，当其他参数不变，加大喷油提前角可以降低排气烟度。

7. 第二节 汽油车排气污染物的检测 • 汽油车排气污染物的排放限值由GBl4761.5《汽油车怠速污染物排放标准》规定。 • 检测方法则由(GB/T3845《汽油车怠速污染物测量方法》规定。 • 一、检测仪器的结构和工作原理 • 国家标准规定各排气组分均应采用不分光红外线吸收型(NDlR)监测仪进行检测。现以国内用户最多的MEXA--324F为例。 • 1．气路系统(图9-1) • 1)取样系统 • 2)分析系统(又称分析通道) • 3)排水与分流通道

8. MEXA--324F废气分析仪

9. 2．光路系统(又称光学平台) • 光路系统由光源、气室(分参比气室—又称标准气室、工作气室—又称测量气室)、切光电机、检测器等组成。从光源发出的两束红外光，分别通过标准气室和工作气室后，到达检测器。 • 1)光源 • 每对光源的工作电压为7V，工作温度为730C，单边工作电流1.13A。仪器是采用双光路结构。 • 2)切光电机 • 切光电机是一个12极磁滞式交流同步电机 。 • 3)参比气室和工作气室 • 4)光学遮光板 作用是调节参比气室和工作气室的通光量。

10. 3.检测器、控制系统 • 4．检测器 • 检测器是仪器的关键部件，其工作原理如图9-6所示。检测器具有对不同的测量对象的选择性，这是与检测器内的气体成分有关。检测器只对4.67μm和3．45μm波段的红外光敏感。当这些波长的红外光进入检测室时，射人的红外光就被检测器内的气体吸收而引起能量的变化。其他波长的红外光则不起作用，这就是检测器的选择性。 • 5．控制系统 • 控制系统包括面板上的“电源”开关、“气泵”开关、“量程切换”开关、“调零”旋钮及“量距”旋钮等(图9-7)。检测器是仪器的关键部件。 • 其工作原理如图9-6所示。检测器具有对不同的测量对象的选择性，这是与检测器内的气体成分有关。 • 检测器只对4.67μm和3．45μm波段的红外光敏感。当这些波长的红外光进入检测室时，射人的红外光就被检测器内的气体吸收而引起能量的变化。 • 其他波长的红外光则不起作用，这就是检测器的选择性。

11. 检测器 • 检测器只对4.67μm和3.45μm波段的红外光敏感。当这些波长的红外光进入检测室时，射人的红外光就被检测器内的气体吸收而引起能量的变化。其他波长的红外光则不起作用。

12. 红外光敏感

13. 4．电路系统 • 2．电路系统 • 电路系统包括前置放大器、主放大器。 • 1)前置放大器 • 由于检查器具有非常高的输出阻抗，由此必须将检测器微弱信号直接从检测器的引出线连接至前置放大器的输入端，以减少外界干扰，并且为了减少空间电磁场的干扰，前置盒用金属屏蔽罩密封。 • 2)主放大器 • 仪器中CO和HC分析系统的主放大器 在电路结构上是大致相同的，它们都把检测器输出的信号予以放大、整流、量程切换，并显示出相应的待测气体浓度值。

14. 5．控制系统 • 控制系统包括面板上的“电源”开关、“气泵”开关、“量程切换”开关、“调零”旋钮及“量距”旋钮等。 • 1)“零位调整”电位器 • 2)“量程切换”开关 • 3)“量距”电位器；(1)在用标准气进行量距校正时，用量距旋钮调整使表头示值与标准气浓度一致。 • (2)在用机械检查开关进行简易校正时，用量距旋钮调整，使表头指示值调至机械检查设定值(绿色三角区)的指示中央点。 • 4)“机械检查”开关 • 5)电源开关 • 6)气泵开关

15. 二、汽油车排气污染物的测定 • 1)对受检车辆的要求 • 2)测量程序 • (1)必要时在发动机上安装转速计、点火正时仪、冷却水和润滑油测温计等测试仪器。 • (2)发动机由急速工况加速至0.7额定转速，维持60s后降至怠速状态。 • (3)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。 • (4)发动机在怠速状态，维持15s后开始读数，读取30s内的最高值和最低值，其平均值即为测量结果。 • (5)若为多排气管时，取各排气管测量结果的算术平均值。

16. 操作注意事项 • (1)放置仪器时，应注意以下几点； • ①避免放置在倾斜、不稳的地方，并应避开振动源。 • ②避免放在直接面向排气和阳光直射的地方。 • ③避免接近冷热源，有机溶剂和有油的地方。 • ④避免湿气、尘埃多的地方。周围温度在0－40℃的范围内，温度变化小的地方。 • ⑤采用电压及频率相符的电源，且最好为稳压电源。

17. 测量前的注意事项： • ①接通电源后要有足够的预热时间(具体要求参见产品说明书)。 • ②仪器的校正： • 零位校正 -- 取下水分离器，从样品气人口导人清洁空气。 • 量距校正——气体校正值CO分析仪采用的是附属的标准气瓶所标明的气体浓度值，HC分析仪采用的是附属的标准气瓶所标明的气体浓度和仪器所标明的换算系数相乘之后得出的正己烷换算浓度 。

18. 测量时的注意事项： • 必须确认零位后再使用。 • ①在测定中仪器不能振动。 • ②汽车应处于怠速工况。 • ③测定完毕，要拔下探头，将泵开关拨到“开”，直到指示降到零位附近。

19. 维护时的注意事项： • ①检查前置过滤器、粉尘过滤器、过滤器的元件是否被污染，如果污染了，就要更换新的元件。 • ②粉尘过滤器、过滤器的密封面硅脂不足时，要少许补充些(更换新元件时也同样)。 • ③要注意使用管(氨基甲酸乙酯管和特殊聚氯乙烯管)的区别。 • ④光学平台分解后，必须进行光学调整。 • ⑤进行机械检验的指示调整。

20. 第三节 柴油车排放烟度值的测定 • 目前我国标准规定用滤纸式烟度计对柴油车排放进行自由加速烟度值测定。现以FBY—2为例介绍滤纸式烟度计的结构和工作原理。 • 一、检测仪器的结构和工作原理 • 滤纸式烟度计的测量原理见图9-8。该类仪器主要由取样系统、走纸机构、光电检测系统和控制系统四部分组成。 • 二、测量方法及测量前准备 • 1．仪器的准备 • 2．受检车辆的准备

21. 滤纸式烟度计 • 仪器主要由取样系统、走纸机构、光电检测系统和控制系统四部分组成。 • 取样系统包括抽气泵、取样探头、取样软管及电磁阀等。

22. 光电检测系统 • 主要包括硒光电池、光源和指示器。硒光电池是一种光电转换元件，它接收到从滤纸上反射的光产生电流输送给表头，直接指示出滤纸的染黑度。

23. 测量规程 • (1)取样探头逆气流固定于排气管内并使其中心线与排气管轴线平行。 • (2)将踏板开关固定于加速踏板上端并使检测仪表上的转换开关位于与踏板结合的位置。 • (3)由怠速工况将加速踏板迅速踏到底，约4s后松开；如此重复三次后即可开始测量(此操作的作用是清除排气管中残存的炭烟)。 • (4)在完成滤纸走位、清洗取样管之后，将加速踏板与踏板开关一并迅速踏到底，至4s时松开加速踏板和踏板开关并由指示表头读数。下一次踏加速踏板距前一次间隔15s。如此重复三次，取三次读数的算术平均值作为该测量烟度。

24. 仪器的校正 • 在每天开始检测前，或在检测过程中怀疑仪器的检测数据不准确时应对仪器进行校正，具体方法如下。 • 将标准烟度卡(烟度值约等于5波许单位)从校准插口插入，烟度卡正面朝上插到底(注意：标准烟度卡必须插在滤纸的上方)。按下并转动“粗调”和“微调”旋钮，将电表指针调到标准烟度卡的标称值外，然后取出标准烟度卡，校准工作即告完成。取出标准烟度卡后，电表指针回到零点或零点附近，不管表针是否指零，校准后不应再旋动“粗调”和“微调”旋钮。