5汽车公害

第五章汽车运用工程2第一节概述•公害的组成包括三方面，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广播等的电波干扰。一、排气公害1.组成汽车排放污染物是指汽车的排气污染物、燃料蒸发污染物、曲轴箱污染物的统称。主要有：CO、HC、NOx、PM。1)CO：燃料燃烧不完全产生2)HC：各种碳氢化合物总称3)NOx：NO、NO24)微粒物：尾气中固/液体状的微颗粒总称5)排气可见污染物：碳烟。悬浮在排气流中的微粒和雾状物。阻挡光线。6)光化学烟雾：未燃HC与NOx光化学反应生成汽车运用工程3第一节概述2.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、油路等溢出的汽油蒸汽。汽车运用工程4第一节概述3.危害1)CO：人体缺氧，头晕、恶心、头痛，轻者慢性中毒，重者危及生命2)HC：刺激鼻、眼、呼吸道黏膜3)NOx：刺激眼黏膜、呼吸系统4)微粒物：呼吸系统、致癌物。5)光化学烟雾：刺激眼、鼻、咽喉，损害农作物汽油、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。汽车运用工程5第一节概述二、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。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.车身干扰空气及喇叭声。汽车运用工程6第一节概述三、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。减少措施在汽车电气设备中，点火系的干扰最为严重，此外还有发电机、调节器、刮水器以及灯开关等。主要措施是限制汽车点火系产生的电波杂音强度。汽车运用工程7一、发动机排气污染物的形成第二节排气污染物的形成及影响因素1.CO的形成CO是烃燃料燃烧的中间产物。当空气充足时2H2+O2=2H2O2CO+O2=2CO2同时，CO与水蒸气H2O作：故空气充足时，理论上CO=0，但是实际燃烧与理论分析有区别：222COHCOOH⑴混合不均匀或分配不均，造成局部缺O2，会产生少量CO。⑵CO2与H2O高温分解还原⑶燃烧时间短，达不到平衡浓度汽车运用工程8第二节排气污染物的形成及影响因素2.HC的形成除了泄露、逸出之外，其主要原因是燃烧不完全产生的。对于四冲程发动机：(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。(1)没燃烧的燃料，局部α1或α1，氧化反应慢，热量损失增加。汽车运用工程9第二节排气污染物的形成及影响因素对于二行程发动机，由于扫气作用，HC排放量增大。增加燃烧不完全缺氧HC1雾化不良氧化反应差燃烧层厚度增加增加HC废气量增加律规化变1汽车运用工程10第二节排气污染物的形成及影响因素3.NOx1）高温NO-空气中氮气氧化2）燃油NO-燃油中含氮化合物分解氧化3）激发或瞬发NO-燃油中碳氢化合物裂解与空气中氮气反应影响因素：高温、富氧、停留时间长汽车运用工程11第二节排气污染物的形成及影响因素二、使用因素对有害气体浓度的影响1.负荷影响负荷不同，需要的空燃比不同。空燃比对排气的影响。汽车运用工程12第二节排气污染物的形成及影响因素1)怠速、小负荷：CO↑↑HC↑↑NOx↓↓发动机经常处于怠速及小负荷的运行状态，这是造成城市大气污染严重的重要原因之一。2)中等负荷：CO↓↓HC↓↓NOx↑↑中等负荷时，混合气略稀，燃烧效率高3)大负荷：CO↑NOx↑、碳烟↑（柴油机）柴油机总的来说供给的空气还是充足的，但是混合气形成时间短，易造成混合不均匀，在烧烧室局部地方混合气有过浓现象，从而由于氧气不足烃分子发生分裂而形成炭烟。某些区域有过量空气，局部温度很高，使NOx大量生成。汽车运用工程13第二节排气污染物的形成及影响因素2.发动机转速ne（1）汽油机（2）柴油机增加。总趋势减少。减少提高常数xeeeNOnnHCCOn,%75~%65,maxCOCOneHC减少ne=nemaxHCNoxNO升高升高汽车运用工程144.发动机热工况影响燃烧室的温度取决于水温冷却方式3.不稳定工况的影响在使用过程中，汽车发动机在不稳定工况下工作时，发动机负荷和转速随时间不断变化，使混合气的形成与燃烧条件恶化，相对于稳定工况来说，排放污染物浓度（CO、HC）将增加。第二节排气污染物的形成及影响因素冷却液温度T升高氧化条件改善HC减少冷却液T升高缺壁温度升高，Nox升高水温T下降ge升高HCNO升高汽车运用工程15第二节排气污染物的形成及影响因素5.技术状态动力性下降；经济性下降；可靠性下降；排污提高。车龄增大(1)燃油供给系喷油嘴滴漏、雾化不良、空滤器堵塞，CO↑HC↑保持不变。增加减小减小减小柴油机燃油供给系喷CO,HC,NOT:xmax汽车运用工程16（3）积炭第二节排气污染物的形成及影响因素（2）点火系Pmax增大NOx增大。Tmax增大点火提前角对HC的影响相应要大些。当点火提前角减小时，由于气缸及排气系统温度高，废气中的HC减少；若点火过迟，因燃烧速度慢，HC的浓度又有提高。增大点增加。发动机燃烧非正常HC汽车运用工程17第二节排气污染物的形成及影响因素三、使用中降低汽车排气污染的主要措施新车满足日益严格的排放要求：机内净化：改进燃烧装置。机外净化：后处理装置。1.在用汽车排放控制的I/M制度（InspectionandMaintenanceProgram）通过对在用汽车的检查[定期检测和随机抽查]，确定其排放污染严重的原因，然后有针对性地采取维修措施，确保汽车技术状况良好，使在用汽车最大限度地降低排放污染物，达到高的排放水平。汽车运用工程18第二节排气污染物的形成及影响因素汽车运用工程192.燃料品质改善汽油、柴油、CNG、LPG-使用性能提高（组分优化：苯、芳烃、硫、密度）3.在用车合理改造加装净化装置、改用清洁燃料第二节排气污染物的形成及影响因素汽车运用工程20第三节汽车噪声一、汽车噪声的概念发动机噪声、传动系噪声、轮胎噪声、车身噪声。2.汽车噪声的组成3.汽车噪声的分类由行驶的汽车所产生的这种综合的声辐射称为汽车噪声。1.车内噪声2.车外噪声1.汽车噪声的定义在汽车噪声控制中，应考虑各声源的分布特点，传播方向和车身形状等因素，以高声源方向为重点，以噪声衰减量最大为目标，寻求降低噪声的措施。汽车运用工程21第三节汽车噪声二、汽车噪声的特性1.声压级dB噪声的大小2.噪声频谱宽频带噪声，覆盖人们听觉的主要频率范围。汽车加速行驶噪声，低、中频段噪声级较高，其原因是各声源（尤其是进排气系统）的中、低频噪声都有较高的声级。各种车型相比，重型车的噪声频谱曲线比较平坦且声压级较高，特别是高频段，噪声级要比小轿车和轻型车高8～12dB。客观评价汽车运用工程22第三节汽车噪声3.辐射指向性汽车在行驶中表现出各方向上噪声强度并不相同的特点。由于汽车上各声源位置和辐射噪声大小不同以及噪声传播途径的差别，使得某些方向的噪声较高，而另一些方向上的噪声较低。主观评价：计权声级（缺少频率信息、低频成分占优势时与人们的主观感受有较大差距）声品质（对车内噪声，声级较低的噪声尽管对人体听觉不再有物理伤害，但引起人的听觉感知更不舒服的感觉，心理声学方法研究）汽车运用工程23第三节汽车噪声三、车外噪声的分布与影响因素1.噪声源分布汽车运用工程24第三节汽车噪声（1）发动机转速ne发动机转速增加，其机械噪声和空气动力噪声均大幅增加，从而使整车噪声直线上升。（2）车速ua当汽车行驶车速增加时，其噪声也会随之直线上升。2.影响因素汽车运用工程25第三节汽车噪声（3）加速与匀速行驶噪声相比，汽车加速行驶噪声一般较高。因此，当今世界大多数实施汽车噪声限制的国家，都把加速噪声作为衡量汽车噪声的重要指标之一。（4）技术状况汽车各总成、机构的技术状况随着行驶里程的增加而下降，在不同程度上会出现振动和异响，连接部件松旷等现象，从而加剧了汽车行驶噪声。汽车运用工程26第三节汽车噪声（5）档位ua常数（6）载质量G载载质量增加使轮胎噪声增大，对汽车噪声影响相对较小。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。汽车运用工程27四、发动机噪声第三节汽车噪声发动机噪声包括：燃烧噪声、机械噪声、进气噪声、排气噪声、风扇噪声。按照噪声的辐射方式分类：燃烧噪声和机械噪声是通过发动机表面向外辐射的，故称为发动机表面噪声；进、排气噪声和风扇噪声是直接向大气辐射的噪声。1.燃烧噪声燃料燃烧而引起的声音。通常把燃烧时气缸压力通过活塞、连杆、曲轴、缸体及气缸盖等引起发动机结构表面振动而辐射出来的噪声叫做燃烧噪声。（1）Pmax（2）用压力频谱曲线表征（3）单位：dB(分贝)汽车运用工程28第三节汽车噪声（4）影响因素1）发动机转速ne升高，则噪声升高。n↑-漏气损失与散热损失↓-P/T↑-空气扰动↑-着火延迟期↓但着火延迟期内的可燃混合气数量↑，压力增长率↑最大爆发压力↑-噪声↑2）负荷无负荷时，喷油量↓压力增长率↓噪声↓负荷↑噪声↑3）喷油提前角喷油提前角↑着火延迟期↑最大爆发压力↑压力增长率↑噪声↑4）点火提前角减小则Pmax减小则噪声减小。5）满负荷加速噪声升高。6）不正常燃烧噪声升高。汽车运用工程29第三节汽车噪声2机械噪声指发动机运转时由于内部各零件之间的间隙引起撞击及内部作周期性变化的作用力在零部件上产生的弹性变形所导致的表面振动而引起的噪声。汽车运用工程30第三节汽车噪声（1）活塞对汽缸套的撞击声取决于Pmax和活塞与汽缸之间的间隙。噪声影响因素1）活塞与汽缸壁间隙间隙越大，发动机噪声越大。2）线速度线速度提高则噪声升高。3）负荷负荷升高则噪声升高。4）润滑条件润滑条件得到改善则噪声下降。汽车运用工程31第三节汽车噪声（2）配气机构噪声取决于气门运动速度。气门噪声与气门运动速度成正比。因此，合理设计凸轮线形，提高配气机构的刚度，减轻配气机构零件的质量等，可以减小配气机构间隙，减小气门尾部的撞击声；采用液压挺杆可降低气门开、关噪声。汽车运用工程32第三节汽车噪声（3）正时齿轮的噪声1）内因：交变载荷、刚度周期变化，制造误差。2）外因：曲轴扭转刚度。影响齿轮噪声的因素包括齿轮本身的设计与加工以及齿轮室的结构因素。汽车运用工程33第三节汽车噪声（4）喷油系噪声包括流体噪声、机械噪声。喷油系噪声随发动机转速的不断提高而相应增大。原因：喷油泵、喷油器、高压油管振动液体性噪声：压力脉动、空穴现象、管道共振。机械性噪声：凸轮、滚轮体冲击声、凸轮轴、轴承振动、调速机构等。汽车运用工程34第三节汽车噪声3进排气噪声进排气过程中气体压力波动和气体流动所引起的振动而产生。包括：进、排气管中流动气流的压力脉动所产生的低、中频噪声；气流以高速流过气门的进气截面时形成涡流，产生高频噪声；在气缸内气体产生动力振动过程中，当气门迅速关闭时，进、排气系统中也会产生气体振动，并通过表面传出噪声。降低进、排气噪声的主要措施是使用消声效果好的消声器。由于消声器的阻抗大，会使发动机的性能恶化，因此要选用阻抗小而消声效果好的消声器。此外，在使用过程中，要注意进、排气系统的紧固作业和接头的密封状况，以减小表面辐射噪声和漏气噪声。汽车运用工程354风扇噪声旋转噪声涡流噪声ne升高则噪声升高。机械振动噪声取决于风扇叶片角度、数目、材料第三节汽车噪声为了减小发动机的风扇噪声，采用水温感应电动离合风扇。改变风扇叶片形状和材料对降低噪声也有一定效果。例如，铸铝的叶片，比冲压钢板的叶片噪声小；一些有机合成材料（玻璃钢、高强度尼龙等）做成的叶片，比金属叶片噪声小。汽车运用工程36（1）变速器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第三节汽车噪声五、传动系噪声传动系噪声包括变速器噪声、传动