汽车检测与诊断技术—环保性能

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,工程学院,汽车检测与诊断技术,Inspection and Diagnosis of Automobile,第三讲 环境危害,2,个主要问题,一是气体排放污染,二是噪声污染,目 录,第一节,改善尾气排放的必要性,第二节,汽车检测污染物的种类,第三节,常用尾气检测仪器介绍,第四节,标准有关内容,第五节,尾气检测方法,第六节,小结,1,改善尾气排放的必要性,1,、,汽车道路建设发展迅速,2,、 汽车,保有量的增加,3,、,车辆比例构成发生变化,4,、,保护大气环境的要求,理论空燃比,A/F,与空气过量系数,理论上燃烧一公斤汽油所需的空气量和燃油之比。,汽油车为,14.7 : 1 =1,A/F14.7 : 1 (,浓,) 14.7 : 1 (,稀,) 1 .,14.7:1,2,汽车尾气排放污染物,2-1,、,一氧化碳,（,CO,）,2-2,、,碳氢化合物,（,HC,）,2-3,、,氮氧化物,（,NO,X,）,2-4,、,碳 烟,2-5,、,其 它,二 氧 化 硫,固 体 微 粒,金 属 铅,苯 类,甲 醛,其它排放污染物,一氧化碳,（,CO,）,危害：,CO,极易和血红素结合，妨碍血液输送和吸收氧，引起头痛、头晕等中毒症状，严重时甚至死亡。,生成机理：,排气中主要是在局部缺氧或低温下由于烃的,不完全燃烧,产生的。另外，在使用稀混合气时，燃烧生成的,H,2,O,与,CO,2,也可能有一小部分发生离解反应使,CO,2,还原成,CO,。,排气中,CO,的浓度，基本上取决于空燃比。,一氧化碳（,CO,）,影响因素：,排气中,CO,的浓度，基本上取决于空燃比,。其他的影响因素都小。当低于理论空燃比,14.7,：,1,时，排出的,CO,浓度急剧上升；反之，空燃比从,16,：,1,起则趋于稳定，并且数值很低。说明要减小,CO,的排放，就必须采用稀混合气。 另外，,过分推迟点火,，也会使,CO,在燃烧室内没有时间完全氧化，而引起,排放,量的,增加,。,(,附图,),碳氢化合物（,HC,）,危害：,HC,对人眼及呼吸系统均有刺激，对农作物业有害。,生成机理：,HC,产生的原因除,燃料的不完全燃烧,外，,缸壁淬冷,也是排气中,HC,的主要来源。,混合气过浓,，由于空气不足，燃烧不完全，未燃燃料或燃烧过程中产生的,HC,增多，导致,HC,的排放浓度增加。而当,混合气过稀,或缸内,废气过多,时，则可能引起火焰不充分甚至完全,断火,，也使排气中的,HC,的排放浓度增加。,碳氢化合物（,HC,）,推迟点火时间，,HC,排放将下降,。点火时间推迟后，在燃烧室内的燃烧时间将缩短，由于后燃，使排气温度上升，促进了,HC,的后氧化。另外由于降低了面容比，使燃烧室内的淬冷面积减小，使排出的,HC,减少。,影响因素：,空燃比在,17,：,1,以内时，随着空燃比的增大，,HC,便下降。但继续增大时，由于混合气过于稀薄，已发生火焰不完全传播，甚至断火，使,HC,的排放浓度迅速增加。（,附图,）,氮氧化物（,NO,X,）,危害：,NO,X,刺激人眼黏膜，引起结膜炎，角膜炎，严重时还会引起肺炎和肺气肿。,生成机理：,NO,X,是空气在燃烧室的,高温高压,条件下，由氧和氮反应所形成的，不是来自燃料。发动机排出的大部分是,NO,，,NO,在大气中氧化成,NO,2,。,燃烧废气温度越高，燃烧后残留的,氧气浓度,越,大,，高温,持续,的,时间,越,长,，,NO,的生成量就越多。,氮氧化物（,NO,X,）,影响因素：,空燃比对,NO,X,的影响：当混合气很浓时，由于燃烧高峰温度和可利用的氧的浓度都很低，使,NO,X,的生成量也较低。当空燃比在为,15.5:116:1,的,稍稀混合气,时，,排出的,NO,X,的,浓度最高,。（,附图,）对于空燃比,16,的混合气，由于稀混合气中燃烧温度和速度的降低，抵消了氧浓度增加可促进,NO,X,的生成的有利因素，,NO,X,的排放浓度下降。,无论在何种转速和负荷下，,加大点火提前角,，,均使,NO,X,的,排放浓度增加,。,碳烟成因,危害：,炭烟往往粘附,SO,2,等物质，对人和动物的呼吸道极为有害。,燃烧时的一段,高温,范围和,局部,存在,特,别,浓,的,混合气,易产生微粒碳烟。柴油机喷注中，混合气浓度由芯部的极浓到前缘的极稀，即使在与空气混合后也会由于浓稀不均而在较浓区域产生自由碳。后燃期、二次喷射和喷油器滴漏是产生碳烟的主要原因。,柴油车烟度超标诊断,冒白烟,冒蓝烟,冒黑烟,.,冒白烟,通常在,低温气动,不久及,怠速工况,时发生。此时，气缸中温度较低，着火不好，未经燃烧的燃料和润滑油以液滴状态随废气排出而形成白烟。当气缸磨损加大，窜气、窜油或密封不良而渗水时，使白烟增多。,柴油品质差,，,水分,较,多,。,通常在,柴油机尚未完全预热,或,低负荷运转,时发生。此时，燃烧室温度较低，约,600,以下，燃料着火性能不好，部分燃料和窜入燃烧室的润滑油未能完全燃烧，其中,大部分,是已蒸发的油，再凝结而呈微粒状态，随废气排出而形成蓝烟。当,发动机工作不正常,时，例如有部分润滑油窜入气缸，与燃料一起燃烧，也会产生蓝烟。,冒蓝烟,（一）,冒蓝烟（二）,在磨合期内活塞环与缸套未磨合好。,油底壳油面过高，使曲轴箱压力高，,机油上窜,。,起动即高速运转或高速停车，使增压器在,8-11,万转,/,分的高速下摩擦，造成密封环和,浮动轴承烧损,，以及增压器回油管阻塞，引起机油泄漏 。,冒蓝烟（三）,活塞环,磨损、失效、卡死、对口、产生不密封，使机油上窜：第一、二道气环有安装标记的面应朝上，如装反非但不密封反而起,泵油作用。,活塞和缸套,磨损过大,。,气门油封损坏，气门与导管磨损严重，机油进入气缸。,空气滤清器,管路,严重阻塞,，使增压器压气机负压大，机油吸入气缸。,冒黑烟（一）,通常在柴油机,大负荷,和,急加速,时发生。例如汽车加速、爬坡和超负荷时排气就冒黑烟。当柴油机高负荷时，由于柴油机混合气形成不均匀，产生局部区域空气不足，此时燃烧室温度又高，燃料在高温缺氧的情况下，由裂解过程释出并经聚合过程形成黑烟。,冒黑烟（二）,空气滤,清器,堵塞,，进气管连接软管吸扁变形，进、排气管路密闭不严，造成,进气不足,。,增压器弹力密封环或浮动轴承烧损，涡壳各结合口漏气或管路受阻，造成,增压器工作失常,，从而使进气不足。,气门间隙过大，气门与座圈密封不良，关闭不严漏气，导致进气不足，排气不尽 。,冒黑烟（三）,活塞环,结碳严重,，缸套严重磨损，导致下窜气，,汽缸压力不足,，燃烧不完全。,供油提前角小，即供油迟后，造成部分燃油燃烧滞后。,喷油泵,供油量过大,。,喷油嘴喷油压力低，雾化不良或油嘴咬死，滴油，使燃烧不完全。,柴油机,超负荷运转,。, 3,常用尾气检测仪器介绍,3-1,按显示方法,3-2,按测试方法,3-3,按测试类型,3-4,按燃料类,型,3-1,按显示方法,指针式,数显式,3-2,按测试方法,全自动,.,半自动,3-3,按测试类型（,二气型,）,此废气分析仪是一种采用不分光红外吸收法原理的气体测量仪器。专门设计用于测量机动车汽油发动机排放废气中的,CO,及,HC,气体的浓度,.,3-3,按测试类型（,四气型,）,它设计用于测量机动车汽油发动机排放废气中的,CO,、,HC,、,CO,2,和,O,2,气体的浓度,自动计算显示空燃比，有的可测量发动机转速。,.,3-3,按测试类型（,五气型,）,它设计用于测量机动车汽油发动机排放废气中的,CO,、,HC,、,CO,2,、,O,2,和,NO,X,气体的浓度,自动计算显示空燃比。,并可测量发动机转速等,.,3-4,按燃料类型,废气分析仪,柴油烟度仪,4,标准有关内容,( 1 ),学习使用标准要掌握六看：,一看燃料性质，二看适用日期，三看车辆参数，四看测试方法，五看排放限值，六看限值单位,.,4,标准有关内容,( 2 ),1,、 国外有关标准,2,、我国有关标准,国外有关标准,美国、日本和欧洲的排放法规形成了当今世界三大汽车排放法规体系。,欧洲经济委员会（,ECE),从,1970,年开始以,ECE R15,法规的形式对轻型汽车排气污染物和曲轴箱污染物排放进行控制，以后每隔,3,到,4,年修订加严一次，逐步演变成欧,I,、欧,、欧,Ill,及欧,IV,排放法规 。,Emission,Reduction,Step 1-4,CO,2.72,HC,+,NO,X,0.97,CO,2.2,HC,+,NO,X,0.5,CO,2.3,HC 0.2,HC 0.1,CO,1.0,NO,X,0.08,NO,X,0.15,我国有关标准,我国,1979,年颁布,中华人民共和国环境保护法（试订）,，,1981,年开始制定排放法规，,1984,年,4,月,1,日实施,GB 3842,3844,83,排放标准。以后在充分吸收欧美的经验后，全面等效采用欧盟（,EU,）,指令、,ECE,技术内容和部分采用欧洲经济委员会（,ECE,）法规的基础上形成了中国排放法规体系。,我国有关标准（,1,）,1993,年,GB14761,93,达到了,ECE 15,04,法规规定的限值。,1999,年,1,月,1,日北京率先实施相当于欧,限值的,轻型汽车排气污染物排放标准,DBll,105,1998,。,2000,年,1,月,1,日在全国实施相当于欧,限值的,汽车排放污染物限值及测试方法,GB 14761-1999,。,我国有关标准（,2,）,2004,年,7,月,1,日年全国实施等效于欧,排放法规的,GB,18352.2,2001,，,北京、上海在,2003,年提前实施该标准。,等效于欧,、欧,、欧,的国家标准也陆续出台并实施。,Emission Reduction 1997-2003,Test Cycle,ECE+EUDC,我国有关标准（,3,）,GB 7258-1997,机动车安全运行技术条件,有关汽车污染物排放引用标准,GB 18565-2001,营运车辆综合性能要求和检验方法,有关汽车污染物排放引用标准,GB 7258 - 1997,有关引用标准,GB 1462193,摩托车排气污染物排放标准,GB 14761.193,轻型汽车排气污染物排放标准,GB 14761.293,车用汽油机排气污染物排放标准,GB 14761.393,汽油车燃油蒸发污染物排放标准,GB 14761.493,汽车曲轴箱污染物排放标准,GB 14761.593,汽油车怠速污染物排放标准,GB/T 384593,汽油车排气污染物的测量 怠速法,GB 14761.693,柴油车自由加速烟度排放标准,GB/T 384693,柴油车自由加速烟度的测量 滤纸烟度法,GB 14761.793,汽车柴油机全负荷烟度排放标准,GB 18565-2001,有关引用标准,GB,T 3845 1993,汽油车排气污染物的测量 怠速法,GB,T3841993,柴油车自由加速烟度的测量 滤纸烟度法,GB 18285,2000,在用汽车排气污染物限值及测试方法,（,neq EPA-AA-RSPI-M,：,1996,）,GB 18352.1,2001,轻型汽车污染物排放限值及测量方法（,）,GB 18352.2,2001,轻型汽车污染物排放限值及测量方法（,）,GB18285-2000,1,、,装配点燃式发动机的车辆怠速试验排气污染物限值,2,、,装配点燃式发动机的车辆双怠速试验排气污染物限值,3,、,装配点燃式发动机的车辆加速模拟工况试验排气污染物限值,汽油车怠速污染物排放标准,GB 14761.51993,（,GB 7258-97,引用标准）,车 辆 类 型,轻型车,重型车,CO,%,HC,ppm,*,CO,%,HC,ppm,*,1995,年,7,月,1,日以前生产的在用汽车,4.5,1200,5.0,2000,1995,年,7,月,1,日起生产的在用汽车,4.5,900,4.5,1200,*,HC,容积浓度值按,正已烷当量,装配点燃式发动机的车辆怠速试验排气污染物限值,GB 18285 2000,（,GB18565-2001,引用标准）,车 辆 类 型,轻型车,重型车,CO,%,HC,10,-6 *,CO,%,HC,10,-6 *,1995,年,7,月,1,日以前生产的在用汽车,4.5,1200,5.0,2000,1995,年,7,月,1,日起生产的在用汽车,4.5,900,4.5,1200,*,HC,容积浓度值按,正已烷当量,装配点燃式发动机的车辆双怠速试验排气污染物限值,GB 18285 2000,（,GB18565-2001,引用标准）,车 辆 类 型,怠速,高怠速,CO,%,HC,10,-6,1),CO,%,HC,10,-6,1),2001,年,1,月,1,日以后上牌的,M,1,2),类车辆,0.8,150,0.3,100,2002,年,1,月,1,日以后上牌的,N,1,3),类车辆,1.0,200,0.5,150,1)HC,容积浓度值按正已烷当量。,2) M,1,指,车辆设计乘员数（含驾驶员）不超过,6,人，且车辆的最大总质量不超过,2500kg,。,3) N,1,还包括设计上乘员数（含驾驶员）超过,6,人，或车辆的最大总质量超过,2500kg,但不超过,3500kg,的,M,类车。,GB18285-2000(,柴油车）,1,、,装配压燃式发动机的车辆自由加速试验烟度排放限值排气可见污染物限,值,2,、,装配压燃式发动机的车辆自由加速试验排气可见污染物限值,柴油车自由加速烟度排放标准,GB 14761.6 1993,（,GB7258-1997,引用标准）,车 辆 类 型,烟度值,FSN,1995,年,7,月,1,日以前生产的在用车,5.0,1995,年,7,月,1,日起生产的在用车,4.5,装配压燃式发动机的车辆自由加速试验烟度排放限值,GB 18285 2000,（,GB18565-2001,引用标准）,车 辆 类 型,烟度值,Rb,1995,年,7,月,1,日以前生产的在用车,4.7,1995,年,7,月,1,日起生产的在用车,4.0,装配压燃式发动机的车辆自由加速试验排气可见污染物限值,GB 18285 2000,（,GB18565-2001,引用标准）,车 辆 类 型,光吸收系数,m,-1,2001,年,1,月,1,日以后上牌照的在用车,2.5,2001,年,1,月,1,日以后上牌照的装配废气涡轮增压器的在用车,3.0,5,尾气检测方法,A,、,汽油车排放污染物的检测,1,、,怠速检测法,2,、,双怠速检测法,3,、,加速模拟（,ASM,）,工况检测法,B,、,柴油车排放污染物的检测,1,、,自由加速排气可见污染物的检测法,2,、,自由加速排气试验烟度检测法,.,怠速检测法,（,GB/T 3845-93,）,1,、测定程序,2,、测试注意事项,3,、优点与缺点,.,1,汽油车排其污染物的测定（怠速法）,发动机由,怠速,加速至,0.7,倍额定转速，维持,60,秒后降至怠速状态；,取样管插入深度,400mm,，,取样管及排气管不能有漏气现象；,怠速维持,15,秒后读取,30,秒内最高值和最低值，其平均值为测量结果。,多排气管，取各排气管测量结果的算术平均值。,测试注意事项,排气管中排机油和排水严重时不得进行测试。,发动机水温达到,65,以上，最好为,80,；,怠速转速要控制在出厂规定范围内,.,连续测试时每测完一次应吸入新鲜空气，等指针回到零位后再测。,怠速法测量优点与缺点,优点：操作简便,缺点：反映车辆尾气排放情况较粗糙，易被人为因素干扰检测结果。排放低时甚至不能指示检测结果 。,双怠速排放测量,(GB/T 3845-93),1,、仪器的准备,2,、测量程序与测量结果,3,、优点与缺点,.,仪器的准备,（,1,）仪器使用前，先接通电源预热，然后对各部位进行检查。,（,2,）针对不同仪器的不同要求，分别进行自检、泄漏等预备工作。,（,3,）设置双怠速测试所需的各项参数,。,双怠速法测量程序（一）,安装发动机转速计等测试监测仪器。,怠速工况加速至,0.7,倍的额定转速，维持,60s,后降至高怠速。（,目的,）,发动机降至高怠速状态后，将取样探头插入排气管中，深度等于,400 mm,，,并固定于排气管上。,双怠速法测量程序（二）,4,、发动机在高怠速状态维持,15s,后开始读数，读取,30s,内的最高值和最低值，取平均值即为高怠速排气污染物检测结果,.,5,、发动机从高怠速状态降至怠速状态，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，其平均值即为怠速排气污染物检测结果。,双怠速法测量程序（三）,6,、若为多排气管时，分别取各排气管高怠速排放检测结果的平均值和怠速排放检测结果的平均值,测量结果,高怠速排放测量值应低于怠速排放测量值,.,三元催化转换装置工作温度范围,催化剂的表面活性作用是利用排气本身的热量来激发的。其使用温度范围，以活化开始温度（,250,）为下限，保持三元催化净化器高净化率、高使用寿命的温度范围约为（,400800,）,，以过热引起三元催化转换器故障的极限温度（,1000,）为上限。为在检测尾气排放时保证三元催化净化器可靠工作，必须在中高转速条件下运转一分钟。,优点与缺点,优点：能减少人为因素，检测车辆怠速和高怠速两种工况下的尾气排放情况；并能根据空燃比分析部分故障。,缺点：不能检测氮氧化物,.,C,、,加速模拟,(ASM),检测法（一）,0 t,1,阶段：经预热的车辆加速至,25.0 km/h .,t,（S ）,40,25,t,2,t,3,t,4,t,5,t,6,t,1,0,V（kmh,-1,）,t,（S ）,C,、,加速模拟,(ASM),检测法（二,）,t,1, t,3,阶段：测功机以车辆速度为,25.0 km/h,，,加速度为,1.475m/s,2,时输出功率的,50,作为设定功率对车辆加载，其中,t,1, t,2,为预备时间，一般取,10 s,，,从,t,1, t,3,即为,ASM 5025,工况，共,90s,。在,t,2, t,3,时间段内，尾气分析仪从第,25s,起测量，每秒测量,1,次，计算,10s,内的排放平均值,.,40,25,t,2,t,3,t,4,t,5,t,6,t,1,0,V（kmh,-1,）,t,（S ）,C,、,加速模拟,(ASM),检测法（三）,t,3, t,4,阶段：车辆立即加速至,40.0 km/h,.,t,（S ）,40,25,t,2,t,3,t,4,t,5,t,6,t,1,0,V（kmh,-1,）,t,（S ）,C,、,加速模拟,(ASM),检测法（四）,t,4, t,6,阶段：测功机以车辆速度为,40. 0 km/ h,，,加速度为,l.475 m/s,2,时输出功率的,25,作为设定功率对车辆加载。其中,t,4, t,5,为预备时间，一般取,10 s,，,从,t,4, t,6,即为,ASM2540,工况，共,90s,，在,t,5, t,6,时间段内，尾气分析仪从第,25s,开始测量，每秒钟测量,1,次。计算,10s,内的排放平均值,.,40,25,t,2,t,3,t,4,t,5,t,6,t,1,0,V（kmh,-1,）,t,（S ）,自由加速排气可见污染物的检测方法,1,、测试前准备,2,、测试程序,.,1,、测试前准备,发动机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，发动机冷却液和润滑油温度应达到汽车使用说明书所规定的热状态。按要求接好不透光度仪。,自由加速排气可见污染物试验程序（,1,）,发动机处于,怠速,，插入取样探头至排气管。,迅速但不猛烈地踏下油门踏板，使喷油泵供给最大油量。在发动机达到调速器允许的最高转速前，保持此位置。,不透光度计在排烟的不透光度开始上升起，立即开始采样。,发动机一旦达到最大转速，立刻松开松开油门踏板，使发动机恢复至怠速。,自由加速排气可见污染物试验程序（,2,）,不透光度计记录上述过程全部数据（,N,、,K,值），取其最大读数（峰值）作为本次试验结果。,前述,步骤连续进行至少六次。,如果连续四次的最大读数值（,K,值）的变动范围在,0.25m,-1,的带宽,内,并且没有连续下降趋势,则记录值有效。,计算上述四次测量结果的算术平均值，作为最终测量结果。,如果未能满足,的要求，试验继续进行第七、八,次直至满足为止。,自由加速排气试验烟度检测方法,1,、,测试前准备,2,、,测试程,序,3,、,测试注意事项,.,2,、测试前准备,受检车辆在测量时，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。,清洗取样管路的压缩空气压力为,300400kPa,。,按规定对仪器进行标定。注意指针式仪器标定后仪器指针可能不为零，不要调零,.,3,、测试程序（一）,吹除积存物；发动机处于,怠速工况,，将油门踏板迅速踏到底，维持,4,秒后松开，待发动机恢复到怠速状态后进行第二次，并连续进行,3,次。以清除排气系统中的积存物 。,3,、测试程序（二）,安装取样探头；将取样探头固定于排气管内，插入深度等于,300mm,，,并使其中心线与排气管轴线平行。,测量取样；将抽气泵开关置于油门踏板上，按照上述方法循环测试,4,次（,如图,），取后,3,次读数的算术平均值即为所测烟度值 。,4,、测试注意事项,踏板开关必须可靠地安装在加速踏板上。,烟度计中检测部分应与滤纸紧密接触。,导管探头弯曲时不能测量。,导管探头前的罩帽不能没有。,要接好压缩空气并进行管路清洗。,怠速工况：,发动机运转；离合器处于接合位置；油门踏板与手油门处于松开位置；变速器处于空档位置；具有排气制动装置的发动机，蝶形阀处于全开位置 。,自由加速排气试验烟度检测方法,(P55),汽油车排气污染物量的变化趋势与发动机故障的关系,CO,HC,CO,2,O,2,故障原因,低,很高,低,低,很高,很高,/,高,低,低,很低,很高,/,高,低,很高,/,高,高,低,正常,正常,低,高,正常,正常,变化,变化,低,正常,低,低,低,高,点火系统故障 汽缸压力低,混合比浓,混合比稀,点火太迟,点火太早,EGR,阀泄漏,排气管漏气,I / M,制度,在用车的检测与维护制度,I ,检测（,Inspaction,）,M ,维护,( Maintenance,）,I/M,制度通过三种途径降低排放：,1,、促使车主在检测前进行维护,2,、促使未通过检测的车辆进行修理,3,、对于不能通过修理降低排放的车辆或维修 成本太高的车辆，促使其报废或迁移,让我们更好地贯彻,有关的,国家标准,更好地执行,I/M,计划,抓好汽车排放污染物治理工作,让我们为使我们的国家天更蓝、水更清、地更绿、城更静、居更佳,作出我们应有的贡献,.,