汽油发动机HC、CO、CO2、O2和NO排放测试

实验一汽油发动机HC、CO、CO2、O2和NO排放测试柴油发动机排气可见污染物测试让学生了解汽车排放污染物的测试方法与相关的国家标准，掌握废气分析仪及柴油机不透光度计的使用方法。二、实验条件汽油车和柴油车各一辆、废气分析仪、柴油机烟度计或不透光度计各一台。三、实验原理汽车排放是指从废气中排出的CO（一氧化碳）、HC＋NOx（碳氢化合物和氮氧化物）、PM（微粒，碳烟）等有害气体。它们都是发动机在燃烧作功过程中产生的有害气体。这些有害气体产生的原因各异，CO是燃油氧化不完全的中间产物，当氧气不充足时会产生CO，混合气浓度大及混合气不均匀都会使排气中的CO增加。HC是燃料中未燃烧的物质，由于混合气不均匀、燃烧室壁冷等原因造成部分燃油未来得及燃烧就被排放出去。NOx是燃料（汽油）在燃烧过程中产生的一种物质。PM也是燃油燃烧时缺氧产生的一种物质，其中以柴油机最明显。因为柴油机采用压燃方式，柴油在高温高压下裂解更容易产生大量肉眼看得见的碳烟。1、汽油机排放测量采用GASBOARD-5020汽油机排气分析仪（见图1）。不分光红外线废气分析仪的工作原理（见图2）是：利用HC、CO和CO2等有害气体对不同频率的红外光有不同的吸收率的特点来测出汽油机怠速工况所排出废气中上述三种有害气体的浓度。对O2和NO的分析采用电化学电池式传感器（见图3）。氧传感器基本形式是包括一个电解质阳极和一个空气阴极组成的金属-空气有限度渗透型电化学电池，其所产生的电流正比于氧的消耗率。此电流可通过输出端子上跨接的一个电阻上产生一个电压信号。NO传感器的工作原理与氧传感器类似。2、柴油机排放测量采用FBY-1型滤纸式烟度计或NHT-1不透光度计。FBY-1型滤纸式烟度计的工作原理（见图4）是：定容采集柴油机自由加速工况所排出的废气用滤纸对其进行过滤，当柴油机排出的烟尘浓时，滤纸被染黑的颜色深，其反光性能差；反之，滤纸被染黑的颜色浅，反光性能强。测试滤纸的反光量便可得知柴油机烟度的大小。NHT-1不透光度计的工作原理（见图5）是测量排烟污染程度，使光束通过一段给定长度的排烟，通过测量排烟对光的吸收程度来决定排烟对环境的污染程度。四、实验内容和要求试验内容：1、测量汽油及怠速工况所排出废气中HC、CO、CO2、O2和NO的浓度；2、测量自由加速工况时柴油机的不透光度。要求：1、要求学生了解和掌握汽车排气污染物的测试方法及国家相关标准GB3847；2、学会使用废气分析仪及不透光度计，包括此两种仪器的校准和标定。五、实验（上机）方法与步骤1、被测车辆和测试仪器均应进行充分预热，使之达到正常工作温度；2、校准测试用仪器；3、按照国家标准所规定的方法对汽车的排气污染物进行测试。六、实验（上机）的重点或难点测试前仪器一定要充分预热和校准；七、实验（上机）注意事项严格遵守试验室的有关操作规程，特别注意人员及设备安全。八、思考题1、了解废气分析仪以及不透光度计的工作原理。2、说明双怠速测试时高怠速的具体含义。3．用不透光计进行自由加速试验排气可见污染物检验，至少需要测几次？最终检测结果是怎么计算出来的？4、用滤纸法进行烟度检验，至少需要测几次？最终检测结果是怎么计算出来的？九、仪器原理图图1汽油机排气分析仪结构示意图图2气体分析光学系统结构图3氧传感器结构简图图4烟度计工作原理图5不透光度计测量原理实验二汽车行驶噪声测试让学生了解汽车加速行驶的车外噪声及匀速行驶的车内噪声的测试方法和相关的国家标准，培养学生的试验技能。二、实验条件装备齐全、技术状况良好的汽车一辆、精密声级计两套。1、场地条件1）测量场地应平坦而空旷，在测试中心以25米为半径的范围内，不应有大的反射物，如建筑物、围墙等。2）测试场地跑道应有20米以上的平直、干燥的沥青路面或混凝土路面。路面坡度不超过0.5%。3）本底噪声(包括风噪声)应比所测车辆噪声至少低10分贝。并保证测量不被偶然的其他声源所干扰。注：本底噪声系指测量对象噪声不存在时，周围环境的噪声。4）测量场地示意图1。5）测试话筒位于20米跑道中心点0两侧，各距中线7.5米，距地面高度1.2米，用三角架固定，话筒平行于路面，其轴线垂直于车辆行驶方向。三、实验原理人们日常生活中遇到的声音，若以声压值表示，由于变化范围非常大，可以达六个数量级以上，同时由于人体听觉对声信号强弱刺激反应不是线形的，而是成对数比例关系。所以采用分贝来表达声学量值。所谓分贝是指两个相同的物理量（例A1和A0）之比取以10为底的对数并乘以10（或20）。N=10lg(A1/A0)分贝符号为dB，它是无量纲的。为了能用仪器直接反映人的主观响度感觉的评价量，有关人员在噪声测量仪器——声级计中设计了一种特殊滤波器，叫计权网络。通过计权网络测得的声压级，已不再是客观物理量的声压级，而叫计权声压级或计权声级，简称声级。通用的有A、B、C和D计权声级。A计权声级是模拟人耳对55dB以下低强度噪声的频率特性；C计权声级是模拟高强度噪声的频率特性；。计权网络是一种特殊滤波器，当含有各种频率通过时，它对不同频率成分的衰减是不一样的。A、B、C计权网络的主要差别是在于对低频成分衰减程度，A衰减最多，B其次，C最少。采用HS6288B型精密声级计一套，其原理图见图2。测试加速行驶的车外噪声主要是考核汽车对环境的危害；测试匀速行驶的车内噪声则是考核噪声对驾驶员及乘员的影响。四、实验内容和要求试验内容：测试汽车加速行驶的车外噪声及汽车匀速行驶的车内噪声。要求：1、要求学生掌握汽车噪声的测试方法及对汽车噪声进行测试的一些个基本要求；2、学会使用精密声级计（包括声级计的档位及计权网络的选用）。五、实验方法与步骤1、试验区及测试用传声器的布置；2、试验车辆档为及试验车速的确定（包括进入测试区的车速和汽车尾端到达终端线的车速）；3、按照国家标准中规定的方法测试加速行驶的车外噪声和匀速行驶的车内噪声及环境的本底噪声，视需对测试结果进行修正。六、实验的重点或难点1、试验车速的准确控制；2、试数据的处理与修正。七、实验（上机）注意事项严格遵守试验室的有关操作规程，特别注意人员及设备安全。八、思考题1、测加速行驶的车外噪声时为何要用声级计的块档，测匀速行驶的车内噪声时为何要用声级计的慢档？2、环境的本底噪声为何必须比所测汽车的噪声级低10dB(A)。图1测量场地示意图图3声级计原理图图3车内噪声测点布置图4汽车加速行驶车外噪声限值车外噪声测量记录表表1车辆型号测量日期车辆牌照号测量点额定载客(重)量测量仪器发动机标定转数本底噪声前进档数加速起始发动机转数行驶里程匀速行驶车速加速行驶测量位置次数噪声级分贝(A)平均值分贝(A)左侧12右侧12匀速行驶左侧12右侧12车辆最大行驶噪声及分贝(A)