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1、第八章 汽车的公害及防治,第一节 排放公害 第二节 汽车噪声公害 第三节 电波公害与防治,第一节 排放公害,一、汽车排放污染源 1排气管排气 一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOX)、 微粒物(炭烟、油雾等)、二氧化硫(SO2)、以及甲醛、丙 稀醛等有害气体。 2曲轴箱窜气 在压缩行程和做功行程,发动机燃烧室中的气体通过活塞与 汽缸间的间隙窜入曲轴箱。 3汽油蒸发。油箱中的油蒸气;油管接头处的渗漏蒸发。 其污染物主要是HC 。,第一节 排放公害,二、汽车的排放污染物及危害 1汽车的排放污染物 有害成分:HC、CO、NOX、SO2、铅化合物、炭烟和油雾等。 CO2大量积聚会对地球
2、环境造成“温室效应”。 HC和NOX在一定环境下,会发生复杂的化学反应,诱发新的有害 物,称为二次有害排放物。 2汽车排放污染物对人体的危害 汽车排放的有害物质通过人的呼吸进入人体后,将使人的神经系 统、消化系统和呼吸系统受到损害。,第一节 排放公害,三、汽车排放污染物的形成 有害气体成分和浓度取决于混合气形成、燃烧和排气反应条件。 1一氧化碳的形成 燃料的不完全燃烧导致CO的产生。若燃烧后的温度很高,也会使 在正常燃烧情况下形成的CO2分解成CO和O2。 2碳氢化合物的形成 HC是未燃燃料、未完全燃烧的中间产物和部分分解产物的混合物。 3氮氧化物的形成 NOX是在高温条件下,N2和O2反应生
3、成的 4微粒的形成 炭烟是碳氢化合物燃料在高温缺氧的情况下燃烧的产物。,第一节 排放公害,四、影响汽车排放污染物形成的使用因素,1混合气浓度 (l)混合气过浓。 空气量不足使燃料不能完全燃烧,随 空燃比下降,CO和HC浓度增加;但NOX 浓度降低。 (2)混合气过稀。 随空燃比增大,火焰传播中断现象越 严重,HC浓度增加。NOX浓度下降。 (3)理论空燃比 燃烧过程中有足够的氧,对降低CO 和HC的排放浓度有利。但NOX的排放大。,第一节 排放公害,2点火(喷油)系统技术状况 点火提前角增大时,气缸内工作循环压力和温度提高,废气中NOX 的浓度随之增大。 点火提前角对CO排放浓度的影响较小,但
4、对HC有显著影响。 点火能量不足时,由于燃烧缺火现象而使的排放浓度增大。 柴油机供油系的循环供油量、喷油压力和喷油提前角是影响排气 污染的重要因素。,第一节 排放公害,3配气相位 发动机配气相位是否正确对废气中有害气体的浓度有较大影响。 进气门早开,残余废气量增加,降低了燃烧温度,从而NOX排放量 减少。进气门早开还会使废气流入进气管,从而减少了HC的排放,但 开的过早反而会增加HC的排放量。 排气门早关,由于废气排放不完全, NOX的排放量减少。,第一节 排放公害,4汽车技术状况的变化 随着行驶里程增大,汽车技术状况 逐渐变坏,经济性、动力性及可靠性下 降,同时排气污染也随之增大。 原因如下
5、: 供油系统的故障。 汽油机点火系的故障。 气缸内有积炭等。 气门间隙失常。,第一节 排放公害,5发动机工况 (1)发动机负荷的影响 有害气体的浓度受混合气浓度 (空燃比)的影响很大。而可燃 混合气的浓度主要取决于发动机 的工况,即发动机的负荷与转速。 小负荷工况下燃用较浓混合气,CO、HC浓度较大。 中等负荷工况下,燃用经济混合气,CO、HC浓度均较小。 大负荷工况下,燃用较浓的功率混合气,HC和CO浓度增大, NOX浓度减小。,第一节 排放公害,(2)发动机转速的影响 转速通过对进气过程和混合气形成 及燃烧过程的作用影响有害气体的形 成及浓度。 (3)不稳定工况的影响 在怠速、减速和低转速
6、工况下,混 合气较浓且不均匀,废气中不完全燃烧 的物质较多,CO和HC排放浓度大。 在加速和高转速时,NOX浓度增大。,第一节 排放公害,(4)热工况的影响 工作温度提高时,缸壁温度 也高,缸壁的激冷作用减弱, HC浓度下降;缸壁温度升高 时,NOX排放量增加;供油系统 过热时,产生气阻现象,由于混 合气过稀而熄火,废气中的HC 浓度增大。,第一节 排放公害,五、汽车排放污染物检测 1汽车排放污染物限值 (1)点燃式发动机汽车排气污染物限值 在用汽车的排放监控,采用双怠速法排放限值及测量方法。 对于使用闭环控制电子燃油喷射系统和三元催化转化器技术的汽 车进行过量空气系数()的测定。发动机转速为
7、高怠速转速时, 应在1.000.03或制造厂规定的范围内。 在机动车保有量大、污染严重的地区,也可采用简易工况法。,第一节 排放公害,第一节 排放公害,(2)压燃式发动机汽车排气烟度限值 1)2005年7月1日后生产的在用汽车,按自由加速-不透光烟度 法试验,光吸收系数应不大于车型核准时的排放限值,再加0.5m-1。 2)2001年10月l日至2005年6月30日生产的汽车,按自由 加速-不透光烟度法的要求试验,排气光吸收系数应不大于: 自然吸气式:2.5m-1; 涡轮增压式:3.0m-1。 3)自1995年7月1日至2001年9月30日期间生产的汽车,按 自由加速试验-滤纸烟度试验,烟度值应
8、不大于4.5Rb;1995年6 月30日以前生产的汽车,不大于5.0Rb。,第一节 排放公害,2汽车排气污染物检测方法 (1)双怠速工况法 怠速和高怠速工况的合称。检测仪器为不分光红外线气体分析仪。 应保证被检测车辆处于制造厂规定的正常状态。 应在发动机上安装转速计、点火正时仪、冷却液和润滑油测温计 等测量仪器。测量时,冷却液和润滑油温度应不低于80。 从怠速状态加速至70%额定转速,运转30s后降至高怠速。将 取样探头插入排气管深度不少于400mm。维持15s后,读取30s内 平均值,即高怠速污染物测量结果。使用闭环控制电子燃油喷射系统 和三元催化转化器技术的汽车,应同时读取过量空气系数(
9、)值。 发动机从高怠速降至怠速状态15s后,由具有平均功能的仪器读 取30s内的平均值即为怠速污染物测量结果。 多排气管时,各排气管测量结果的算术平均值作为测量结果。 若车辆排气管长度小于测量深度时,应使用排气加长管。,第一节 排放公害,(2)工况法 工况法是将汽车若干常用工况和排放污染较重的工况结合在 一起测量排放污染物的方法。,第一节 排放公害,(3)自由加速烟度法 自由加速法指柴油机从怠速状态突然加速至高速空载转速过程中进 行排气烟度测定的一种方法。 1)自由加速工况 2)测试程序 检测仪器为: 滤纸式烟度计 或不透光烟度计。 其测试程序为: 安装取样探头。 吹除积存物。 测量取样。 取
10、最大烟度值。,第一节 排放公害,3汽车排放污染物检测设备 (1)不分光红外线气体分析 由废气取样装置、废气分析装置、 浓度指示装置和校准装置构成。 取样装置由取样探头、滤清器、 导管、水分离器和泵等组成。 通过取样探头、导管和泵从汽 车排气管取出废气,经滤清器和 水分离器过滤后,送入气体分析 装置。,第一节 排放公害,2滤纸烟度法 从排气管抽取规定容积的废 气,使之通过规定面积的标准 洁白滤纸,滤纸被染黑的程度 称之为烟度。 滤纸式烟度计由废气取样装 置、烟度测量装置、走纸机构 和控制机构构成。,第一节 排放公害,3不透光烟度法 利用透光衰减率测定排气烟度。 废气连续流过测试管S,校正 管A吸
11、入干净空气。光源置于测 试管一端,发出光线透过烟层照 到另一端的光电管上,由光电管 测出光线强度的衰减量;将光源 和光电管转向校正管,可用作零 点校正。烟度显示仪表从0到 100%均匀分度,其单位称为不 透光度,光线全通过时为0,全 遮挡时为100%。,第一节 排放公害,光吸收系数K与光的衰减量之间的关系为: 式中: -入射光通量(lm); -出射光通量(lm); -被测气体的光通道的有效长度(m)。 不透光度与光吸收系数间的关系为: 式中: -不透光度(%); -相应的光吸收系数()。,第一节 排放公害,六、降低汽车排气污染的主要措施 1采用排气净化装置 (1)催化转化装置 利用催化剂的作用
12、将排气中的CO、HC和 NOX转换为对人体无害的气体。 (2)排气再循环系统 把发动机排出的部分废气回送到进气歧管, 与新鲜混合气一起再次进入气缸。 (3)曲轴箱强制通风 封闭式带PCV阀的曲轴箱强制通风装置, 可以使曲轴箱窜气造成的污染得到有效控制。 (4)其他 曲轴箱贮存和吸附法控制汽油蒸发、减小 HC污染。,第一节 排放公害,2保持发动机良好技术状况 (1)保持气缸压缩压力正常 发动机压缩压力低时,发动机起动困难,燃烧不完全,油耗增大,排 气中的CO和HC浓度增大。 (2)保持供油系技术状况良好。 供油系统的正确调整影响混合气浓度。 (3)保持点火系统技术状况良好 在各种工况下产生足够点
13、火能量的电火花。正确的点火正时对发动机 的动力性、经济性及排放性能的影响极大。 (4)正确调整气门间隙 发动机配气相位是否正确,对废气中有害气体的浓度有较大影响。,第一节 排放公害,3实施I/M制度 I/M制度是发达工业国家和地区对在用车进行强制性定期检测,并 对故障车辆进行强制修理的制度,以使在用车辆恢复和保持出厂时的 原厂标准和符合国家规定的排放控制值。 I/M制度主要包括:I/M制度法规及规章、I/M制度规范、检 测方法、标准及测试设备、质量控制和保证手段、维修技术人员培 训及设备鉴定、I/M制度信息统计及反馈等等。 4合理驾驶 尽量减少发动次数;避免连续猛踏加速踏板;行驶时,保持适当
14、节气门开度和发动机正常热状况。,第二节 汽车噪声公害,一、噪声及其危害 噪声指人们不希望听到的声音。 环境噪声通常包括:交通运输噪声、工厂设备生产噪声、建筑施 工噪声及生活噪声。 躁声的强度通常用声压级表示,单位为分贝(dB)。 汽车噪声影响周围环境,还使驾驶员工作效率下降,反应时间增 长,导致公路交通事故增加。,第二节 汽车噪声公害,二、汽车噪声的来源 发动机工作有关的噪声源和与汽车行驶有关的噪声源两类。前者 主要包括进排气噪声、冷却系风扇噪声、燃烧噪声、机械噪声等发 动机噪声;后者主要包括传动噪声、轮胎噪声、车体振动及干扰空 气噪声等。,第二节 汽车噪声公害,1发动机噪声 直接从发动机本体
15、及附件向空间传播的 噪声。 (1)燃烧噪声 可燃混合气在气缸内燃烧时,压力急剧 上升,冲击活塞、连杆、曲轴、缸体及气 缸盖等,引起壳体表面振动辐射出的噪声。 主要影响因素:发动机转速及稳定性、 负荷、点火或喷油时间、不正常燃烧等。 (2)机械噪声 活塞与气缸壁的敲击、气门开闭的冲 击、正时齿轮运转、喷油泵泵油及其它运 动部件工作所发出的声响称为机械噪声。 机械噪声的强弱主要取决于转速。,第二节 汽车噪声公害,(3)进、排气噪声 在进、排气过程中,由于气体流动和气体压力波动引起振动而产 生的噪声。属于空气动力性噪声。主要包括:进、排气门中流动气流 的压力脉动所产生的低、中频噪声;气流高速流过气门
16、进气截面时, 形成涡流,产生高频噪声。 进、排气噪声强弱随发动机负荷和转速的不同而变化。 (4)风扇噪声 风扇噪声主要是空气动力性噪声,由旋转噪声和涡流噪声以及机 械振动引起的噪声所组成。,第二节 汽车噪声公害,2传动系统噪声 传动系统噪声包括变速器噪声、传动轴噪声和驱动桥主传动器噪 声。 变速器是主要噪声源。 齿轮传动机械噪声是变速器噪声的主要组成部分。 直接原因是:轮齿啮合时产生的撞击声;随着轮齿之间滑动的变 化和由于摩擦力变化造成的摩擦声;以及因齿轮误差与刚性的变化 而引起的撞击声。,第二节 汽车噪声公害,变速器噪声与变速器型式、档位等因素有关,并随汽车行驶状 态、速度、负荷的变化而变化。,第二节 汽车噪声公害,3轮胎噪声 轮胎花纹噪声。轮胎胎面花纹槽内 的空气在接地时被挤压,并有规则地 排出,空气压力变化,所产生的噪声。 道路噪声。轮胎驶过凹凸不平路面 时,凹凸坑内的空气受挤压和排放而 产生的噪声。 弹性振动噪声是由于轮胎不平衡、 胎面花纹刚度变化或路而凹凸不平等