第三章汽车公害与防治

2000机械工程学院车辆工程学科部王文山1汽车运用工程第三章汽车公害与防治第一节概述•汽车公害的组成汽车的公害包括三个方面，汽车排气对大气的污染；噪声对环境的危害；汽车电器设备对无线电通讯及电视广播等的电波干扰。•除此之外，制动蹄片、离合器片和轮胎的磨损物，以及车轮扬起的粉尘也会引起环境污染。2000机械工程学院车辆工程学科部王文山2汽车运用工程一、排气公害组成主要有CO、HC、NOX、SO2、铅化合物、碳烟和油雾。•来源1.汽车发动机排出的燃烧产物；2.发动机曲轴箱通风污染（主要是HC)；3.燃料箱和化油器溢出的汽油蒸气。•汽、柴油机排气公害特点汽油机主要是CO、HC、和NOX；柴油机的CO和HC排放量要比汽油机少得多，而碳烟的成分远高出汽油机，同时NOX的排气量也较多。2000机械工程学院车辆工程学科部王文山3汽车运用工程•CO2的危害地球温室效应发动机排气中的有些成分如CO2虽然不会对环境造成直接污染，但由于CO2的大量积聚会对地球环境造成不良影响，即所谓“地球温室效应”。全球气候变暖；极地冰层融化；海平面上升；土地盐碱化、沙漠化。•HC和NOx的危害光化学烟雾未燃HC和NOX在一定条件下，会发生十分复杂的化学反应，诱发新的有害物，这就是二次有害排放物，最典型的就是光化学烟雾。光化学烟雾事件多发生在夏季，集中在车辆多的大城市，在夜间则不会发生。2000机械工程学院车辆工程学科部王文山4汽车运用工程2000机械工程学院车辆工程学科部王文山5汽车运用工程二、噪声公害定义：噪声是指人们不需要并希望用一定措施加以控制和消除掉的声音总称。分类：交通噪声、生产噪声、建筑噪声、生活噪声。2000机械工程学院车辆工程学科部王文山6汽车运用工程2000机械工程学院车辆工程学科部王文山7汽车运用工程汽车噪声来源1.发动机噪声；2.轮胎噪声；3.车体振动；4.传动系噪声；5.车身干扰空气噪声及喇叭声。机动车噪声一般是70～85dB的中等强度的噪声，重型车会超过90dB，由于影响时间长，危害很大。试验结果表明：在88dB时，驾驶员的注意力下降10%；在90dB时，下降20%。因此，汽车的高噪声不仅会影响周围环境，还会使驾驶员工作效率下降，反应时间加长，交通事故趋向增加。2000机械工程学院车辆工程学科部王文山8汽车运用工程三、电波公害产生原因在汽车的电器设备中有很多振荡回路。当火花放电时，就会产生高频振荡以电磁波的形式放射到空中，引起干扰。减少措施主要是限制汽车点火系产生的电波杂音强度。2000机械工程学院车辆工程学科部王文山9汽车运用工程第二节汽车排气污染物的形成及影响因素一、发动机污染物的形成二、使用因素对排气中有害气体浓度的影响2000机械工程学院车辆工程学科部王文山10汽车运用工程一、发动机污染物的形成2000机械工程学院车辆工程学科部王文山11汽车运用工程一、发动机污染物的形成2、HC的形成除了泄漏、逸出之外，其主要原因是燃料燃烧不完全产生的，汽油机的排出量远大于柴油机。对于四冲程发动机：（1）没燃烧的燃料，局部α〉1或α〈1，氧化反应慢，HC生成增加(2)激冷面温度过低，火焰传不到，反应终止，HC化合物随废气排出。(3)狭缝的熄焰效应，可燃混合气不能燃烧。对于二冲程发动机：由于扫气作用，部分混合气通过汽缸直接进入排气，因此，HC排出量可能比四冲程汽油机大几倍。根据废气分析表明，排气中的HC成分十分复杂，除了饱和烃、不饱和烃和芳香烃外，还包括有部分中间氧化物如醛、酮、酸等。2000机械工程学院车辆工程学科部王文山12汽车运用工程一、发动机污染物的形成3、NOx的形成在发动机排出废气中的NOx，NO占绝大部分（约99%），而NO2的含量较少，NO排入大气后，又被氧化成NO2。NO的形成机理比较复杂，迄今尚无定论，目前广泛采用的机理为：2000机械工程学院车辆工程学科部王文山13汽车运用工程一、发动机污染物的形成4、微粒(PM)或碳烟的形成碳氢化合物燃料的不完全燃烧所产生的碳烟是以碳原子作为主要成分并含有占10%~30%氢原子的碳氢化合物所组成，它具有与聚合多环碳化氢相近的结构。下图所示为当前流行的假说：2000机械工程学院车辆工程学科部王文山14汽车运用工程二、使用因素对排气中有害气体浓度的影响1.负荷影响（汽油机）2.发动机转速ne3.不稳定工况的影响4.发动机热工况影响5.汽车技术状态的影响2000机械工程学院车辆工程学科部王文山15汽车运用工程1.负荷影响（汽油机）发动机负荷状况节气门开度可燃混合气浓度排放情况起动20%左右0.2~0.6怠速00.6~0.8小负荷0~30%0.7~0.9CO、HC显著增多，NOx排出量减少中负荷30~80%0.9~1.1混合气略稀，燃烧效率最高，CO、HC减少，NOx增多大及全负荷80~100%0.8~0.9燃烧不完全，CO增多加速100%〈12000机械工程学院车辆工程学科部王文山16汽车运用工程2.发动机转速ne2000机械工程学院车辆工程学科部王文山17汽车运用工程随着发动机转速的增加，混合气变稀，燃烧室内气体的紊流增强，改善了混合和燃烧，使排气中的HC、CO含量减少。废气中的CO、HC随曲轴转速提高而下降，而HC排放量在高速时，由于燃烧时间短，易于产生未燃烃。2000机械工程学院车辆工程学科部王文山18汽车运用工程在怠速和低速工况，HC和CO排放较多，随着转速增加都有所下降，在最大转速时，CO继续下降而HC和NO增大，这是由于燃烧的时间短，混合气形成的时间也缩短，气缸内燃烧条件恶化，发动机工作强度大的缘故。2000机械工程学院车辆工程学科部王文山19汽车运用工程3.不稳定工况的影响减速HC增加（汽油机）HC减少（柴油机）怠速CO增加（汽油机）;CO减少（柴油机）加速NOx增加HC增加CO增加影响因素汽油机在减速和转速不高的工况下，废气中不完全燃烧的物质(HC)较多，而柴油机由于混合气的空气充足，HC的浓度很小。从CO的含量也可以看出，汽油机废气中的浓度也很大，怠速时可达7％，而柴油机的含量甚微。发动机在加速运行时，由于要求发出较大功率，须将气缸内燃气的温度提高，因此既会产生大量的NOx，而且由于在短时间内，供应过量的燃料，又会引起一部分燃料不完全燃烧，导致CO和HC排放量增加。2000机械工程学院车辆工程学科部王文山20汽车运用工程发动机在加速运行时，由于要求发出较大功率，须将气缸内燃气的温度提高，因此既会产生大量的NOx，而且由于在短时间内，供应过量的燃料，又会引起一部分燃料不完全燃烧，导致CO和HC排放量增加。2000机械工程学院车辆工程学科部王文山21汽车运用工程4.发动机热工况影响2000机械工程学院车辆工程学科部王文山22汽车运用工程5.汽车技术状态的影响随着车辆行驶里程的延长，动力性下降，经济性下降，可靠性降低，排气污染加重。导致排气污染加重的原因：燃油供给系故障汽油机点火系故障积炭2000机械工程学院车辆工程学科部王文山23汽车运用工程排放标准0,270,100,1960,14ECER15/04ECER15/04PM[%]02550751001985199019952000200520101,15,80,0251,360,970,90Grenzwerteing/kmzGM3500kgTypprüfwerte0,0125?0,0588/436/EECCO[%]2550751001,02,7221,20,500,64HC+NOx[%]2550751000,560,30EU1EU2EU3EU4StandderTechnik!EU5?0,18?90%97%81%95%98%97%2000机械工程学院车辆工程学科部王文山24汽车运用工程减小柴油机排放的措施2000机械工程学院车辆工程学科部王文山25汽车运用工程第三节汽车噪声一、汽车噪声的定义由行驶的汽车所产生的综合的声辐射称为汽车噪声。二、汽车噪声的组成发动机噪声、传动系噪声、轮胎噪声、车身噪声。三、汽车噪声的分类1.车内噪声2.车外噪声四、车外噪声的影响因素（1）发动机转速ne（2）车速ua（3）加速（4）档位ua常数：低档ne提高,则噪声升高；同档位du/dt不同噪声不同；不同档位起步ne减小,则噪声减小。（5）载质量G载增大,则噪声升高。（6）技术状况2000机械工程学院车辆工程学科部王文山26汽车运用工程汽车噪音成因分析-发动机噪音发动机噪声包括：燃烧噪声、机械噪声、进气噪声、排气噪声、风扇噪声。1、燃烧噪声：影响因素1）发动机转速ne升高，则噪声升高。2）负荷（可用节气门开度表征）：发动机负荷减小，则噪声减小。3）喷油提前角减小，则Pmax减小，噪声减小。4）点火提前角减小，则Pmax减小，噪声减小。5）满负荷加速噪声升高。6）不正常燃烧噪声升高。2000机械工程学院车辆工程学科部王文山27汽车运用工程汽车噪音成因分析-发动机噪音2、机械噪声2000机械工程学院车辆工程学科部王文山28汽车运用工程汽车噪音成因分析-传动系噪声（1）变速器噪声1）齿轮振动：交变载荷2）轴承3）润滑油的搅拌声4）发动机振动传到变速器（2）传动轴噪声（3）驱动桥噪声2000机械工程学院车辆工程学科部王文山29汽车运用工程汽车噪音成因分析—轮胎噪声1.花纹噪声2.道路噪声3.弹性振动噪声4.风噪声影响因素1）ua提高，则噪声升高。2）负荷加大，则噪声升高。3）胎压升高，则噪声减小。4）磨损程度越高，则噪声减小。5）路面状况（湿），则噪声升高。2000机械工程学院车辆工程学科部王文山30汽车运用工程汽车噪音的危害高于70dB的噪声会使人心清不安、烦躁、疲倦、工作效率下降和语言、通信困难等，从而严重影响人们的正常学习、工作、休息和生活。长时期处于噪声环境的人，还会引发心脏病和胃病以及神经官能症，出现听力下降或听力损伤等。2000机械工程学院车辆工程学科部王文山31汽车运用工程第四节电波公害产生原因在汽车的电器设备中有很多振荡回路，当火花放电时，就会产生高频振荡以电磁波的形式放射到空中，引起干扰。减少措施主要是限制汽车点火系产生的电波杂音强度2000机械工程学院车辆工程学科部王文山32汽车运用工程声学基础知识声音是在气体、液体或固体介质里传播的一种机械振动。声音以频率、幅值和相位来表征。声压级：考虑到人对声音响度感觉与声音强度的对数成比例，所以引用了声压比的对数来表示声音的强弱，即声压级。0pp20lgLpdB式中：p-声压，Pa；p0-基准声压，2×10-5Pa。响度级：响度级是根据人耳听觉特性而提出的一种评定环境噪声的方法。通常入耳听到的声频范围在20Hz～20000Hz，高于20kHz则为超声，低于20Hz的称为次声。人耳对声音的感受不仅和声压有关，也和频率有关，声压级相同而频率不同的声音，听起来高频音要比低频音响得多。如果所测声音与基准声——频率为1000Hz的纯音对比，听起来同样的响，则此基准声的声压级(dB)，就称为该所测声音的响度级，其单位为方(phon)。按此与基准声对比的方法，可以得到整个可所范围的纯音响度级。2000机械工程学院车辆工程学科部王文山33汽车运用工程声学基础知识计权声级计权声级一般有A、B、C三种，它们是分别用设置有计权网络“A”、“B”、“C”的声学测量仪测得的噪声值，记做dB(A)、dB(B)、dB(C)。A计权网络是模拟人耳40phon等响曲线设计的，使接受的声音通过时，对于人耳不敏感的低频声有较大的衰减，中频衰减次之，高频不衰减。B网络是按70phon等响曲线设计的，仅在低频段有一定衰减。C网络则仿效100phon等响曲线，在整个可听频率范围内几乎无衰减。在以上三种计权声级中，A声级最能反映出人耳的听觉特性，目前使用广泛。2000机械工程学院车辆工程学科部王文山34汽车运用工程声学基础知识频谱分析噪声通常是由大量不同频率的声音复合而成，要想在人耳可听声的频率范围内对各个不同频率的噪声逐一进行测量很困难，在实用上，常把声频范围划分为若干个频段，即常说的频段或频程。每个频程