5汽车公害.ppt

1、第 五 章,汽车公害,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、NO2 4)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,第一节 概述,2. 来源 1) 汽车发动机排出的燃烧产物； 2) 发

2、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。,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。,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

3、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。,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。,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=2H2O 2CO+O2=2CO2 同时，

4、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：, 混合不均匀或分配不均，造成局部缺O2，会产生少量CO。 CO2与H2O高温分解还原 燃烧时间短，达不到平衡浓度,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1，氧化反应慢，热量损失增加。,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。,第二节 排气污

5、染物的形成及影响因素,3. NOx 1）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,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,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。,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）

6、 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。,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,4. 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

7、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 HC NO,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。,燃油供给系 喷油嘴滴漏、 雾化不良、 空滤器堵塞，CO HC,（3）积炭,第二节 排气污染物的形成及影响因素,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 （Inspection and Maintenance Program） 通过对在用汽车的检查定期

8、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。,第二节 排气污染物的形成及影响因素,2.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,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

9、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。,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812dB。,客观评价,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

10、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）,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,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,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

11、。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。,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。,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

12、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),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

13、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。,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。,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。,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

14、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。,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。,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。,第三

15、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。,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

16、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。,（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、传动轴噪声以及驱动桥噪声，其中变速器噪声是主要噪声源。,第三节 汽车噪声,（2）传动轴 由转矩波动或输入、输出不均衡性引起。 （3）驱动桥,1. 花纹噪声 汽车在行驶时，因轮胎胎面花纹槽内

17、的空气在接地时被挤压，并有规则地排出，引起周围压力变化而引起的噪声。 2. 道路噪声 路面凹凸不平产生 3. 弹性振动 弹性振动噪声是由于轮胎不平衡、胎面花纹刚度变化或路面凹凸不平等原因激发轮胎振动而产生的噪声 4. 风噪声 轮胎在前进和旋转时搅动周围空气而产生的空气振动声。Va较低，可以忽略。,第三节 汽车噪声,六、轮胎的噪声,第三节 汽车噪声,5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。,第三节 汽车噪声,研究表明，作为车身振动噪声现象的频率范围为5300Hz左右，其中以车身骨架结构为

18、主产生的振动噪声在53OHz的低频范围，以蒙皮为主产生的振动噪声在3030OHz的低、中频范围内。,七、车身噪声,车身噪声主要来自两个方面： 一是车身振动噪声，受车身结构、发动机安装方式、各激振源特性等多种因素影响； 二是空气与车身之间的冲击和摩擦噪声,只受车身外形结构和汽车行驶速度的影响。,第三节 汽车噪声,八、喇叭噪声,以声级计检测，在距汽车前2米，离地高1.2米处，应为90105dB。,客车，由于车身较长，相应的车身质量增加，使车身整体刚度下降。若车身刚度不足，则固有频率降低，行驶中容易产生车身共振，从而产生较大噪声。此外，发动机、底盘部件与车身隔振措施不佳也易激起车身振动，从而加剧噪声

19、。 客车行驶时，车身内外总会存在不同程度的空气流动噪声。其中包括空气通过车身缝隙或孔道进入车内而产生的冲击噪声、空气吹过车身外面凸起物而产生的涡流噪声及空气与车身的摩擦等三个方面。,第四节 汽车排气污染物及噪声试验,一、排气污染物的测定,1试验方法 （1）简易测定法 在怠速工况下，水温和润滑油温达到规定的状态，确认排气系统无泄漏，使用不分光红外线分析仪，测量汽油车怠速时排气中HC和CO容积浓度。 ,第一循环不取样，后五次均用定容量取样法取样，测出全排气量和各种成分的平均浓度，然后求出每种成分的排出质量。,（2）常规测定法 10工况6循环,第四节 汽车排气污染物及噪声试验,2取样方法 （1）直接

20、取样法：常用怠速循环规范 （2）全量取样法：在实验时间、废气全部收集。 （3）比例取样法：按进排气量的关系，按一定比例稀释收集。,（4）定容取样法（CVS法）：将排气全部用清洁空气稀释，并使稀释后的总容量保持一定，再将被稀释后的样品的一小部分按未被稀释排气的容量成一定比例地收集在样品袋子里，然后导入分析仪进行测定的一种取样方法。,第四节 汽车排气污染物及噪声试验,第四节 汽车排气污染物及噪声试验,二、噪声的测定,表示声音强弱 1.测量单位：声压级 2.测定仪器：声级计 响应级 dB(A),3 试验方法 （1）加速噪声的测定； （2）匀速噪声的测定； （3）停车噪声的测定； （4）车内噪声的测定

21、。,待测声压有效值,参考声压,第四节 汽车排气污染物及噪声试验,第四节 汽车排气污染物及噪声试验,第四节 汽车排气污染物及噪声试验,4、噪声检测,1）检测设备 噪声是汽车的第二公害，检测汽车噪声的设备是声级计。 声级计按供电电源种类分为： 交流式和直流式两种，其中直流式声级计因操作携带方便，所以比较常用。,声级计组成： 传声器、放大器、衰减器、计权网络、检波器和指示装置。,第四节 汽车排气污染物及噪声试验,2）喇叭声级测量 (1)将声级计置于车前2m、离地高12m处，且传声器指向被检车辆驾驶员位置。 (2)按使用说明书要求，调整网络开关到“A”级计权和快挡位置。 (3)检测环境本底噪声应小于80dB(A)。 (4)按喇叭连续发声3s以上，读取检测数据。,第四节 汽车排气污染物及噪声试验,3) 排气噪声的测量 (1)将声级计的传声器与排