第8章 汽车的公害及防治

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：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（）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原因激发轮胎振动而产生的噪声。空气噪声是轮胎旋转时，搅动周围空气而产生的空气振动声。影响轮胎噪声的因素很多，除轮胎花纹外，车速、负荷、轮胎气压、轮胎磨损程度以及路面状况等。,第二节汽车噪声公害,三、汽车噪声排放限值1驾驶人耳旁噪声：小于等于90dB（A）。2客车车内噪声：以50km/h的速度匀速行驶时，不应大于79dB（A）。3汽车加速行驶车外噪声,第二节汽车噪声公害,4汽车定置噪声车辆不行驶，发动机空载运转状态下的排气噪声和发动机噪声。,第二节汽车噪声公害,四、汽车噪声检测方法检测仪器为声级计。若需进行频谱分析，则需采用频率分析仪。1驾驶人耳旁噪声检测汽车应空载，处于静止状态且置变速器于空档，发动机处于额定转速，门窗紧闭；环境躁声应低于被测躁声值至少10dB（A）；声级计置于“A”计权、“快”档；测量点位置应符合规定。,第二节汽车噪声公害,2客车车内噪声检测（1）测量条件测量跑道应有试验需要的足够长度，应是平直、干燥的沥青路面或混凝土路面；风速应不大3m/s；门窗应关闭，辅助设备是否开动，应按正常使用情况而定；本底噪声比车内噪声低10dB；车内除驾驶员和测量人员外，不应有其他人员。（2）测量位置车厢中部及最后一排座位的中间位置，人耳附近布置测点，传声器朝向前进方向，（3）检测方法检测车内噪声时，车辆以常用档位、50km/h车速匀速行驶，进行测量；用声级计“慢”档测量A计权声级；,第二节汽车噪声公害,3加速行驶车外噪声检测测量场地见图。话筒置于20m跑道中心点的两侧，各距中心线7.5m、距地面高度1.2m，话筒平行地面，轴线垂直行驶方向。汽车空载；装规定轮胎，规定气压；技术状况应符合要求；常用驱动方式；带自动驱动机构的风扇保持自动工作状态。以规定档位和速度接近AA线。到达AA线时，将加速踏板踩到底。,第二节汽车噪声公害,3汽车定置噪声检测车辆位于测量场地中央，空档，拉紧手制动器，离合器接合。机罩、车窗与车门关上，空调器及其他辅助装置应关闭。发动机出水温度、油温应符合规定。,第二节汽车噪声公害,五、汽车噪声检测仪器1声级计（1）声级计的工作原理声级计能够把汽车噪声和喇叭声音的响度，按人耳听觉近似值测定出来的仪器。由声级计传声器、放大器、听觉修正计权网络、指示仪表和校准装置构成。传声器主要由金属膜片和金属电极构成。传声器输出的电信号，经放大，输入到听觉修正计权网络。经听觉修正计权网络修正后的电信号，送至指示仪表。,第