《汽車檢測與試驗(yàn)技術(shù)教材》課件第5章 汽車環(huán)境保護(hù)特性測量

5.1排氣污染物測量5.2汽車噪聲測量5.3汽車電磁兼容性測量5.1排氣污染物測量5.1.1汽油車排氣污染物測量汽油車排氣污染物主要指CO、HC和NOx，其中HC以正己烷當(dāng)量表示，而NOx以NO表示。裝用點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的新生產(chǎn)汽車和在用汽車排氣污染物排放限值見GB18285—2018《汽油車污染物排放限值及測量方法(雙怠速法及簡易工況法)》。廢氣分析儀中的NO2檢測原理見圖51。分析儀由反應(yīng)室、催化轉(zhuǎn)化器、光電倍增器、放大器和指示儀表等組成。檢測時(shí)，汽車尾氣進(jìn)入催化轉(zhuǎn)化器，尾氣中的NO2經(jīng)催化轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化為NO后進(jìn)入反應(yīng)器，O3發(fā)生器產(chǎn)生的O3也同時(shí)進(jìn)入反應(yīng)器。在反應(yīng)器中，NO與O3發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光，并經(jīng)濾光片進(jìn)入光電倍增器轉(zhuǎn)化成電信號(hào)，此信號(hào)經(jīng)信號(hào)放大器放大后由指示儀表顯示出NO2的濃度。汽油車排氣污染物的測量方法主要有雙怠速法和簡易工況法(加速模擬工況法)。1.雙怠速法雙怠速法是參照ISO3929中制定的雙怠速排放測量程序進(jìn)行的。雙怠速是指高怠速工況和怠速工況。高怠速工況指在滿足怠速工況條件下，用油門踏板將發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速穩(wěn)定控制在50%額定轉(zhuǎn)速或制造廠技術(shù)文件規(guī)定的高怠速轉(zhuǎn)速時(shí)的工況。2.簡易工況法簡易工況法是在汽車有載荷的情況下進(jìn)行的排放測試，該方法利用底盤測功機(jī)模擬道路行駛阻力，汽車按照一定速度，并克服一定的阻力，在保持該阻力不變的情況下進(jìn)行試驗(yàn)。簡易工況法包含穩(wěn)態(tài)工況法、瞬態(tài)工況法與簡易瞬態(tài)工況法等。穩(wěn)態(tài)工況又稱加速模擬工況(ASM)。穩(wěn)態(tài)工況法是指汽車預(yù)熱到規(guī)定的熱狀態(tài)后加速至規(guī)定車速，根據(jù)汽車規(guī)定車速時(shí)的加速負(fù)荷，通過底盤測功機(jī)對(duì)汽車加載，使汽車保持等速運(yùn)轉(zhuǎn)工況，測試汽車發(fā)動(dòng)機(jī)排出的有害氣體的濃度值。進(jìn)行ASM試驗(yàn)需要使用底盤測功機(jī)和排氣分析儀。5.1.2柴油車排氣污染物測量1.柴油車排氣污染物的測量儀器柴油車排氣污染物的測量儀器主要有濾紙式煙度計(jì)和不透光煙度計(jì)兩種。濾紙式煙度計(jì)用于柴油車的煙度測量，不透光煙度計(jì)用于柴油車的可見污染物測量。1)濾紙式煙度計(jì)濾紙式煙度計(jì)是一種非直接測量儀器，通過檢測測量介質(zhì)被所測煙度污染的程度大小來間接讀出煙度的大小。煙度用符號(hào)SF表示，其大小用FSN值表示。濾紙染黑的程度不同，則對(duì)照射到濾紙表面光線的反射能力不同。煙度SF可表示為2)不透光煙度計(jì)不透光煙度計(jì)可分為全流式不透光煙度計(jì)和分流式不透光煙度計(jì)兩類。全流式不透光煙度計(jì)測量全部排氣的透光衰減率;分流式不透光煙度計(jì)將排氣中一部分廢氣引入取樣管，然后送入不透光煙度計(jì)進(jìn)行連續(xù)分析。我國標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定使用分流式不透光煙度計(jì)，如圖53所示。不透光煙度計(jì)檢測原理如圖54所示。由式(55)可得由于我國新的排放標(biāo)準(zhǔn)中用光吸收系數(shù)作為柴油機(jī)排放煙度的評(píng)價(jià)指標(biāo)，因此不透光煙度計(jì)應(yīng)使用光吸收系數(shù)作為計(jì)量單位，它是一種光吸收的絕對(duì)單位。但有的不透光煙度計(jì)用不透光度作為計(jì)量單位，其不透光度是指光線被排煙吸收而不能到達(dá)光接收器的百分率。儀表的不透光度可用下式換算為光吸收系數(shù):2.測量方法柴油車排氣污染物的測量分為穩(wěn)態(tài)煙度測量和非穩(wěn)態(tài)煙度測量兩種。1)穩(wěn)態(tài)煙度測量穩(wěn)態(tài)煙度測量方法有全負(fù)荷工況法和加載減速工況法兩種。(1)全負(fù)荷工況法。全負(fù)荷工況法是一種柴油機(jī)在全負(fù)荷穩(wěn)定轉(zhuǎn)速下測量柴油機(jī)排氣煙度的方法。由于柴油車冒黑煙在全負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)較為嚴(yán)重，因此全負(fù)荷工況法是柴油車煙度檢測中最常用的方法。(2)加載減速工況法。加載減速工況法是一種在汽車底盤測功機(jī)上模擬車輛負(fù)載穩(wěn)定運(yùn)行時(shí)測量壓燃式汽車排氣煙度的方法。2)非穩(wěn)態(tài)煙度測量非穩(wěn)態(tài)煙度測量是指柴油車在變工況條件下利用不透光煙度計(jì)檢測其排氣煙度。目前，非穩(wěn)態(tài)煙度測量廣泛使用自由加速煙度法。自由加速煙度法是指柴油機(jī)從怠速狀態(tài)突然加速至高速空載轉(zhuǎn)速過程中進(jìn)行排氣煙度測量的一種方法。典型的自由加速煙度檢測規(guī)程如圖55所示。5.2汽車噪聲測量5.2.1噪聲及其評(píng)價(jià)指標(biāo)1.聲壓級(jí)聲壓是指聲波作用于大氣使大氣壓強(qiáng)發(fā)生變動(dòng)的變動(dòng)量，單位為Pa。它是表示聲音強(qiáng)弱的客觀度量指標(biāo)。聲壓級(jí)是指將待測聲壓與參考聲壓比值取常用對(duì)數(shù)，再乘以20的量值，單位為dB。聲壓級(jí)越大，表示聲音越強(qiáng)。2.計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)在聲級(jí)計(jì)內(nèi)設(shè)有一種能夠模擬人耳的聽覺特性，把電信號(hào)修正為與聽感近似值的網(wǎng)絡(luò)，這種網(wǎng)絡(luò)稱為計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)。3.計(jì)權(quán)聲級(jí)噪聲的大小、危害程度以及對(duì)周圍環(huán)境的污染，用噪聲級(jí)來評(píng)定。通過計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)測得的聲壓級(jí)，已不再是客觀物理量的聲壓級(jí)(即線性聲壓級(jí))，而是經(jīng)過聽感修正的聲壓級(jí)，即計(jì)權(quán)聲級(jí)或噪聲級(jí)。國際標(biāo)準(zhǔn)組織近幾年發(fā)布的標(biāo)準(zhǔn)都采用A聲級(jí)表示。5.2.2噪聲來源及測量儀器1.噪聲來源汽車噪聲可簡要分為以下幾種:發(fā)動(dòng)機(jī)噪聲、進(jìn)排氣系統(tǒng)噪聲、風(fēng)扇噪聲、傳動(dòng)系統(tǒng)噪聲、輪胎噪聲、制動(dòng)噪聲、起動(dòng)噪聲、車身結(jié)構(gòu)噪聲等。2.噪聲測量儀器汽車噪聲的測量是汽車噪聲控制與評(píng)價(jià)的重要組成部分。汽車噪聲測試的常用設(shè)備是聲級(jí)計(jì)。聲級(jí)計(jì)(也稱分貝儀，俗稱噪音計(jì))是一種最基本的噪聲測量儀器，它可以按人耳相近的聽覺特性檢測汽車噪聲和喇叭聲響。聲級(jí)計(jì)主要由傳聲器(也稱話筒、麥克風(fēng))、放大器、衰減器、聽覺修正網(wǎng)絡(luò)(線路)、指示儀表和校準(zhǔn)裝置等組成，如圖56所示。3.聲級(jí)計(jì)工作原理如圖57所示，聲級(jí)計(jì)檢測時(shí)，噪聲通過傳聲器轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)，并由前置放大器變換阻抗，使其與輸入衰減器匹配，然后信號(hào)經(jīng)輸入放大器送入計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)處理，再經(jīng)輸出衰減器及放大器將信號(hào)放大到一定的幅度，最后經(jīng)有效值檢波器進(jìn)入指示儀表，從表頭得到相應(yīng)的聲級(jí)讀數(shù)。5.2.3汽車噪聲測量方法及標(biāo)準(zhǔn)1.車外噪聲測量噪聲測量場地示意圖如圖58所示。車外噪聲測量分為加速行駛車外噪聲測量與勻速行駛車外噪聲測量兩種。2.車內(nèi)噪聲測量1)車內(nèi)噪聲測點(diǎn)位置在人耳附近布置測點(diǎn)，話筒朝向車輛前進(jìn)方向。駕駛室內(nèi)噪聲測點(diǎn)位置如圖59所示?？蛙囀覂?nèi)噪聲測點(diǎn)可選在車廂中部及最后一排座的中間位置，話筒高度可參考圖59。2)車內(nèi)噪聲測量方法車內(nèi)噪聲測量是指測量車輛以常用擋位，50km/h以上的不同車速等速行駛時(shí)的車內(nèi)噪聲。用聲級(jí)計(jì)“慢”擋測量A、C計(jì)權(quán)聲級(jí)，分別讀取表頭指針最大讀數(shù)的平均值。GB7258—2017《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》規(guī)定，客車以50km/h的速度勻速行駛時(shí)，客車車內(nèi)噪聲聲級(jí)應(yīng)不大于79dB(A)。3.駕駛?cè)硕栽肼暅y量將變速器置于空擋，使車輛處于靜止，而發(fā)動(dòng)機(jī)在額定轉(zhuǎn)速狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，聲級(jí)計(jì)用A計(jì)權(quán)網(wǎng)絡(luò)、“快”擋進(jìn)行測量，讀取聲級(jí)計(jì)的讀數(shù)。GB7258—2017《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》規(guī)定，汽車駕駛員耳旁噪聲聲級(jí)應(yīng)不大于90dB(A)。4.汽車?yán)嚷暭?jí)測量汽車?yán)嚷暭?jí)的測點(diǎn)位置如圖510所示，測量時(shí)應(yīng)注意不被偶然的其他聲源峰值所干擾，測量次數(shù)定在2次以上，測量喇叭聲級(jí)的同時(shí)也要監(jiān)聽喇叭聲音是否悅耳。從防止噪聲對(duì)環(huán)境污染的角度出發(fā)，汽車?yán)仍肼曉降驮胶?。從保證行車安全的角度出發(fā)，汽車的喇叭必須有一定的響度。為此，GB7258—2017《機(jī)動(dòng)車運(yùn)行安全技術(shù)條件》對(duì)汽車?yán)茸鞒鋈缦乱?(1)具有連續(xù)發(fā)聲功能，其工作應(yīng)可靠。(2)在距車前2m，離地高1.2m處測量時(shí)，喇叭聲級(jí)的數(shù)值應(yīng)為90~115dB(A)。5.汽車定置噪聲測量汽車定置噪聲是指車輛不行駛，發(fā)動(dòng)機(jī)處于空載運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的噪聲。汽車定置噪聲測量按GB/T14365—2017《聲學(xué)—機(jī)動(dòng)車輛定置噪聲聲壓級(jí)測量方法》的規(guī)定進(jìn)行，汽車定置排氣噪聲測量場地及傳聲器位置如圖511所示。5.3汽車電磁兼容性測量5.3.1汽車電磁干擾的危害1.電磁干擾電磁干擾(ElectromagneticInterference,EMI)是指任何可能會(huì)降低某個(gè)電氣裝置、設(shè)備或系統(tǒng)的性能,或可能對(duì)生物或物質(zhì)產(chǎn)生不良影響的電磁現(xiàn)象。換言之,電磁干擾是指由電磁干擾源發(fā)射的電磁能量,經(jīng)過耦合途徑傳輸至敏感設(shè)備,敏感設(shè)備又對(duì)此表現(xiàn)出某種形式的響應(yīng),并產(chǎn)生干擾的效果。電磁干擾主要有傳導(dǎo)干擾和輻射干擾兩種。2.電磁干擾的危害當(dāng)汽車在公路上運(yùn)行時(shí),汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的高壓點(diǎn)火系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生強(qiáng)電磁波,干擾周圍的無線電廣播和無線電通信業(yè)務(wù)的正常運(yùn)行,并且對(duì)電磁環(huán)境造成污染。車輛產(chǎn)生的電磁干擾不但對(duì)車輛外界的無線電設(shè)備造成影響,而且也會(huì)對(duì)車輛內(nèi)部的各種電子部件造成不良影響。因此,人們將電磁污染(電磁干擾)列為汽車造成的三大污染(排放污染、噪聲污染、電磁污染)之一。3.汽車自身的電磁干擾源汽車自身的電磁干擾源主要有高壓點(diǎn)火系統(tǒng)、感性負(fù)載(如電機(jī)類電器部件)、開關(guān)類部件(如閃光繼電器)、電子控制單元(ECU)以及燈具、無線電設(shè)備等,這些部件產(chǎn)生的干擾會(huì)在汽車內(nèi)部造成相互影響。4.汽車內(nèi)部電磁干擾的特點(diǎn)汽車內(nèi)部電磁干擾的特點(diǎn)不同于汽車對(duì)外部的干擾。車內(nèi)電磁干擾既會(huì)通過各種連接線纜傳播,也會(huì)以耦合方式、空間輻射(發(fā)射)方式傳播。5.3.2汽車電磁兼容性測試方法1.汽車電磁干擾評(píng)價(jià)指標(biāo)汽車電磁干擾的評(píng)價(jià)指標(biāo)是汽車的電磁輻射量。根據(jù)檢波方式的不同,汽車的電磁輻射量可用平均值、峰值和準(zhǔn)峰值表示。在規(guī)定的條件下,檢測汽車的電磁輻射量可以評(píng)價(jià)汽車的無線電騷擾特性。在GB14023—2011中,規(guī)定測量頻率范圍為30~1000MHz的整個(gè)頻段。在不具備連續(xù)掃描測量儀器的情況下,允許按表53中規(guī)定的11個(gè)頻率點(diǎn)進(jìn)行測量。如果11個(gè)頻點(diǎn)的干擾場強(qiáng)均低于相應(yīng)的限值,則可認(rèn)為在整個(gè)頻段內(nèi),被測車輛的干擾值不會(huì)超過規(guī)定的限值,如圖512所示。2.測量評(píng)定1)測量設(shè)備頻譜分析儀和掃頻接收機(jī)適用于輻射干擾場強(qiáng)的測量。對(duì)于相同的帶寬,頻譜分析儀和掃頻接收機(jī)的峰值檢波器所顯示的峰值均大于準(zhǔn)峰值。由于峰值檢波比準(zhǔn)峰值檢波掃描速度快,因此發(fā)射測量采用峰值檢波更方便。在采用準(zhǔn)峰值限值時(shí),為了提高效率也可使用峰值檢波器測量。任何測量的峰值等于或超過相應(yīng)單個(gè)采樣形式試驗(yàn)限值時(shí),應(yīng)使用準(zhǔn)峰值檢波器重新測量。測量儀器的最小掃描時(shí)間/頻率(即最快掃描速率)見表54。測量儀器的帶寬是一個(gè)重要的技術(shù)參數(shù),選擇帶寬時(shí),應(yīng)使儀器的本底噪聲值至少比限值低6dB。推薦的測量儀器帶寬見表552)測量場地(1)開闊試驗(yàn)場的要求。試驗(yàn)場應(yīng)是一個(gè)沒有電磁波反射物,以車輛或裝置與天線之間的中點(diǎn)為圓心,最小半徑為30m的圓形平面空曠場地。大型汽車測量場地的要求如圖513所示。長度和寬度小于2m的車輛和裝置,其試驗(yàn)場地要求可參考GB/T6113.101—2016。其測量設(shè)備、棚或裝有測量設(shè)備的車輛可置于試驗(yàn)場內(nèi),但只能處于圖513中交叉陰影線標(biāo)示的允許區(qū)域內(nèi)。(2)天線位置的要求。天線位置的極化方向、天線高度與距離如圖514和圖515所示。(3)被測車輛的要求。在測量時(shí),應(yīng)分別在被測車輛兩側(cè)進(jìn)行,發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)處于正常工作溫度,發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速見表56。5.3.3測量結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析與評(píng)定1.測量結(jié)果統(tǒng)計(jì)分析為了以80%的置信度保證在大量生產(chǎn)的車輛或裝置中有80%的產(chǎn)品符合規(guī)定的限值L,應(yīng)滿足下列條件,即n個(gè)車輛或裝置測量結(jié)果的標(biāo)準(zhǔn)偏差為2.測量結(jié)果評(píng)定(1)評(píng)定總則。評(píng)定單個(gè)車輛或裝置時(shí),采用掃描測量的全部數(shù)據(jù);評(píng)定多個(gè)車輛或裝置時(shí),將前述的特性電平與對(duì)應(yīng)的子頻段內(nèi)典型頻率的限值進(jìn)行比較。(2)形式試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)定。單個(gè)樣品的試驗(yàn):對(duì)于新產(chǎn)品系列的樣車或裝置,測量結(jié)果應(yīng)比規(guī)定的限值至少低2dB。多個(gè)樣品的試驗(yàn):應(yīng)隨機(jī)抽取5個(gè)或5個(gè)以上的樣品進(jìn)行測量,其測量結(jié)果要與單個(gè)樣品的測量結(jié)果相結(jié)合,在每一個(gè)子頻段的測