第五章汽车公害ppt课件.ppt

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1、第五章,汽车公害,概述,01,汽车排气污染物的形成及影响因素,02,汽车排气污染物检测,03,汽车噪声,04,汽车噪声检测,05,Contents,目 录,5.1 概述,什么是汽车公害,Click here to add your text.Click here to add your text.Click here to add your text.Click here to add your text.Click here to add your text.Click here to add your text.Click here to add your text.Click here

2、to add your text.Click here to add your text.Click here to add your text.,汽车公害是指由于汽车在路上行驶而在相当广泛的范围内产生的损害人体健康和人类生活环境的现象。汽车公害包括排气污染(即排气公害)、交通噪声(即噪声公害)、电波干扰、能源危机、交通堵塞与交通事故等。,三大公害介绍,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

3、/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,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。,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

4、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。,5.2 汽车排气污染物的形成及影响因素,引例,洛杉矶光化学烟雾事件 从20世纪40年代初开始，人们就发现这座城市一改以往的温柔，变得“疯狂”起来。每年从夏季至早秋，只要是晴朗的日子，城市上空就会出现一种弥漫天空的浅蓝色烟雾，使整座城市上空变得浑浊不清。这种烟雾使人眼睛发红，咽喉疼痛，呼吸憋闷、头昏、头痛。1943年以后，烟雾更加肆虐，以致远离城市100千米以外的海拔2000米高山上的大片松林也因此枯死，柑橘减产。仅19501951年，美国因大气污染造成的损失就达15亿美元。1955年，因呼吸系统衰竭死亡的65岁以上的老人达400多人；19

5、70年，约有75以上的市民患上了红眼病。这就是最早出现的新型大气污染事件-光化学烟雾污染事件。,案例点评：,1951年，斯密斯（SMIT）博士在经过认真研究后指出：导致化学烟雾的元凶是汽车排出的有害物质。光化学烟雾是由于汽车尾气和工业废气排放造成的，一般发生在湿度低、气温在2432度的夏季晴天的中午或午后。 汽车尾气中的碳氢化合物和二氧化氮（NO2）被排放到大气中后，在强烈的阳光紫外线照射下，会吸收太阳光所具有的能量。这些物质的分子在吸收了太阳光的能量后，会变得不稳定起来，原有的化学链遭到破坏，形成新的物质。这种化学反应被称为光化学反应，其产物为含剧毒的光化学烟雾。,一氧化碳（CO）,碳氢化合

6、物(HC),氮氧化物(NOX),铅化物,碳 烟,硫化物,1时，产生CO，生成量主要取决于混合气的成分。,主要来源是气缸壁冷激效应、燃烧室缝隙效应、不完全燃烧及曲轴箱泄漏等。,包括NO、NO2、N2O、N2O3、N2O4、N2O5等。由于燃烧室内高温燃烧而产生的。,由于汽油中加入的抗爆剂四乙基铅，经燃烧后所生成的化合物。,碳烟是燃料不完全燃烧的产物。,内燃机燃料中的硫燃烧后产生二氧化硫SO2，它在空气中会缓慢地转化为S03，而在氧化催化剂作用下会快速地转化为S03。,发动机负荷的影响,1,CO是一种缺氧条件下的不完全燃烧的产物，随着空燃比A/F的增加，CO浓度逐渐下降；在理论A/F以后，CO浓度

7、已经很低了。 NOX浓度是两头低，中间高，NOX浓度峰值出现在理论A/F靠稀的一侧 。 HC的走向则是两头高，中间低，与燃油消耗率的变化基本一致。,发动机转速的影响,2,汽油机怠速运转时，由于混合气过浓，混合与燃烧不充分，CO、HC排放浓度增大，提高发动机怠速转速可使CO、HC排放浓度下降 。,燃料的影响,3,当燃料中的芳香烃含量增加时，排气中芳香烃、酚类和芳醛增加，由燃烧引起的烯烃减少，而以甲醛为主的总醛类略有减少。 随着柴油的十六烷值的降低，NOX的生成量增加。,5.3 汽车排气污染物检测,检测标准： 我国汽车排放污染物限值实施的国家标准：GB 18285点燃式发动机汽车排气污染物排放限值

8、及测量方法(双怠速法及简易工况法)GB 3847车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及测量方法GB 14763装用点燃式发动机重型汽车燃油蒸发污染物排放限值GB18285点燃式发动机排气污染物排放限值及测量方法（双怠速法及简易工况法）GB 3847车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及测量方法规定了在用汽油汽车和柴油汽车的排放污染物限值和检测所应满足的要求。,1)汽车污染物排放限值,点燃式发动机汽车排气污染物限值,2)混合气浓度的要求,点燃式发动机汽车排气污染物限值,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

9、转速时，应在1.000.03或制造厂规定范围内。测试前，应按照制造厂使用说明书规定预热发动机。,双怠速工况是怠速工况和高怠速工况的简称。,双怠速工况排气污染物检测,双怠速工况排气污染物检测指在怠速和高怠速两个工况下对汽车的排气污染物所进行的检测试验。,离合器接合、变速器挂空挡、加速踏板与手控节气门处于松开位置时的发动机运转工况。,在怠速工况条件下，通过加大节气门开度，使发动机转速升至50额定转速时的发动机运转工况。,(1)双怠速工况,双怠速工况排气污染物检测,根据GB18285点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法（双怠速法及简易工况法）轻型汽车高怠速转速为2500100r/min重型汽

10、车高怠速转速为1800100r/min如有特殊规定，按照制造厂技术文件中规定的高怠速转速。,(1)双怠速工况,双怠速工况排气污染物检测,在双怠速工况下检测废气中的CO、HC浓度时，所使用的仪器为采用不分光红外线分析法的汽车排气分析仪。根据能够测量气体的种类数目，又可分为二气体、三气体、四气体和五气体排气分析仪。,(2)检测仪器,双怠速工况排气污染物检测,采用多气体排气分析仪可同时检测O2、CO、CO2、HC、NO的浓度，可用于对发动机及催化转化器的工作情况进行评价。使用的测量仪器的技术性能应满足GB 18285点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法的有关规定。,(2)检测仪器,双怠速工况

11、排气污染物检测,采用多气体排气分析仪可同时检测O2、CO、CO2、HC、NO的浓度，可用于对发动机及催化转化器的工作情况进行评价。使用的测量仪器的技术性能应满足GB 18285点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法的有关规定。,(2)检测仪器,双怠速工况排气污染物检测,保证被检测车辆处于制造厂规定的正常状态，发动机进气系统应装有空气滤清器，排气系统应装有排气消声器，并不得泄漏。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，发动机冷却液和润滑油的温度应不低于80。,(3)检测方法,双怠速工况排气污染物检测,发动机从怠速状态加速至70%额定转速，运转30s后降至

12、高怠速状态。 将取样探头插入排气管中，深度不少于400mm，并固定在排气管上。维持15s后，由具有平均取值功能的仪器读取30s内的平均值，或者人工读取30s内的最高值和最低值，其平均值即为高怠速污染物测量结果。 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，还应同时读取过量空气系数（）的数值。,(3)检测方法,双怠速工况排气污染物检测,发动机从高怠速降至怠速状态15s后，由具有平均取值功能的仪器读取30s内的平均值，或者人工读取30s内的最高值和最低值，其平均值即为怠速污染物测量结果。若为多排气管时，取各排气管测量结果的算术平均值作为测量结果。,(3)检测方法,双怠速工况排气污染

13、物检测,若车辆排气管长度小于测量深度时，应使用排气加长管。 若汽车排气污染物检测结果有一项超过规定的限值，则认为汽车排放性能不合格； 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车辆，检测的过量空气系数如果超出相应要求，则认为排放性能不合格。,(3)检测方法,对于在用汽油车应检测双怠速工况下的CO和HC。排放浓度的检测，应采用不分光红外线吸收型(NDIR)检测仪。,汽车排气污染物的检测原理,1.不分光红外线气体分析,不分光红外线气体分析仪(NDIR)的构成,废气取样装置废气分析装置浓度指示计校准装置,1.不分光红外线气体分析,汽车排出废气在分析仪中的流动路线示意图,1-取样探头；2、

14、5-滤清器；3-导管；4-废气取样装置；6、11-泵；7-换向阀；8-废气分析装置；9-流量计；10-浓度指示装置；12-水分离器,1.部分不分光红外线气体分析,废气取样装置由取样探头、滤清器、导管、水分离器和泵组成。,1.不分光红外线气体分析,通过取样探头、导管和泵从汽车排气管中收集废气，经滤清器和水分离器除去废气中的炭渣、灰尘和水分后，送入废气分析装置。,1.不分光红外线气体分析,1-旋转遮光片2-试样管3-电测量装置4-膜片5-测量室6-对比室7-滤清器8-红外线辐射仪9-电动机,红外线气体分析装置原理图,1.不分光红外线气体分析,两个红外线光源发出两束红外线，当红外线通过旋转的具有两翼

15、的遮光片时，两束红外线被同时遮断，随后又同时导通，从而形成红外线脉冲。红外线脉冲经滤清器、气样室进入测量室。气样室由两个腔构成。,二为试样室，其中连续流过被测汽车所排放的废气，某种废气成分(如CO或HC)的含量越高，吸收通过试样室的相应特征波长的红外线能量越多，这样两束红外线所具有能量便产生了差异。,一为对比室，内充不吸收红外线能量的氮气；,1.不分光红外线气体分析,测量室由容积相等的两室构成，中间由金属膜片隔开。两室充有相同浓度的被测气体，如测废气中CO含量时，两室均充有CO；而测HC含量时，充入C6H14气体。由于通过对比室到达测量室的红外线能量未被吸收，因此对比室下方测量室中的被测气体吸

16、收了较多能量；而通过试样室到达测量室的红外光线已被所测气体吸收了一部分能量，因此试样室下方测量室中的被测气体只能吸收较少能量。这样，测量室两腔中的气体便产生了温差并使两腔压力出现差异，压力差使作为电容一个极的金属膜片产生弯曲振动，其振动频率取决于旋转遮光片的转速，振幅则取决于所测气体的浓度。,膜片的弯曲振动使电容的电容值交替变化，电容值的交替变化产生了交变电压，交变电压经放大整流后，转换为直流信号输送给指示装置。指示装置根据气体分析装置传来的电信号，在CO指示表上以容积百分数(%)为单位指示出废气中CO的浓度，在HC指示表上以正己烷当量容积百万分数(ppm)为单位指示废气中HC的浓度。,5.4

17、 汽车噪声公害,引例,城市新公害在城市中，交通噪声约占各种声源的70%左右。长期生活在这样的噪音环境中，就会得“噪音病”。专家指出：“汽车对环保造成的最大危害之一是噪音污染，这一问题必须引起特殊关注。” 科学家认为，40 dB是正常的环境声音，在此以上就是有害的噪声。噪声长期干扰睡眠会造成失眠、疲劳无力、记忆力衰退，甚至导致产生神经衰弱症等。在高噪声环境里，这种病的发病率可达60%以上。,案例点评：,随着机动车数量的急剧增加，其在道路上行驶所产生的噪声已成为城市的主要噪声源，大约占噪声的75以上。 机动车噪声的强度一般达6090 dB，因此对人体和环境的危害很大，加之机动车噪声是流动性的，影响

18、范围大、干扰时间长。为了减少噪声的干扰和对人身的危害，应减少或控制机动车的噪声。,汽车噪声评价与特性,噪声的评价,1,【1】声压级：当物体振动时，会激励周围的空气产生周期性的压缩和膨胀，并逐渐向外传播，这一传播过程即为声波。 【2】响度级：根据人耳听觉特性而提出的一种评定环境噪声的方法。通常人耳听到的声频范围在2020000kHz，高于20kHz则为超声，低于20Hz的称为次声。 【3】计权声级：计权声级一般有A、B、C三种，它们是分别设置有计权网络“A”、“B”、“C”的声学测量仪器测得的噪声值，记做dB(A)、dB(B) 、dB(C) 。,影响因素,2,【1】行驶车速：当汽车行驶车速增加时

19、，其噪声随之增加。 【2】载质量：载质量对汽车噪声的影响相对较小。 【3】技术状况：汽车各总成、机构的技术状况随着行驶里程增加而降低，在不同程度上出现振动和异响，连接部件松旷等，加剧汽车行驶噪声。,1 汽车发动机噪声,燃烧噪声,1,气缸内气体压力由于燃烧而引起的周期性的变化，是发动机的主要噪声源。是可燃混合物燃烧时，因压力急剧上升冲击活塞、气缸盖、气缸体、连杆等引起发动机机构振动而产生的。,机械噪声,2,发动机运转时，由于内部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件上产生的弹性变形所导致的表面振动而引起的噪声。包括： 活塞对气缸的敲击声 气门的开、关噪声 正时齿轮噪声 柴油机供油

20、系统噪声,3,一、 汽车发动机噪声,进、排气噪声,发动机进、排气噪声是由于发动机进、排气过程中的气压波动和气体流动所引起的振动而产生的噪声，按照噪声形成的机理，都属于空气动力性噪声。,4,风扇噪声,风扇噪声是汽车的噪声源之一。风冷发动机噪声尤其大，在高速全负荷时甚至与进、排气噪声不相上下。,5,废气涡轮增压器噪声,废气涡轮增压器实质上也是一种风机，噪声与风扇噪声构成有相似之处。,二、 汽车底盘噪声,汽车传动系统噪声,1,【1】变速器噪声：变速器噪声主要由齿轮振动噪声、轴承响声、润滑油搅拌声和发动机振动传播到变速器箱体而辐射出的噪声组成。 【2】传动轴噪声：汽车传动轴噪声是由于发动机转矩波动、变

21、速器及驱动桥等振动输入、万向节输入和输出转速转矩的不均衡性及传动轴本身的不平衡引起的。,汽车轮胎噪声,2,【1】空气扰动噪声：轮胎快速滚动时对其周围空气形成扰动，辐射出噪声。 【2】道路噪声：由于路面凸凹不平而产生的噪声。当汽车通过小凸凹路面时凸凹内的空气因受挤压和排放，类似于泵的作用而形成的噪声。 【3】轮胎结构振动噪声：由于轮胎不平衡、胎面花纹刚度变化或路面凸凹不平等原因激发轮胎振动而产生的噪声 。 【4】风噪声：与路面无关，是轮胎在前进和旋转时搅动周围空气而产生的。,三、车外噪声的分布与影响因素,1. 噪声源分布,（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，

22、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,（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。,（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。,研究表明，作为车身振动噪

23、声现象的频率范围为5300Hz左右，其中以车身骨架结构为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。,四、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。,五、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

24、措施不佳也易激起车身振动，从而加剧噪声。 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。,驾驶人耳旁噪声客车车内噪声汽车加速行驶车外噪声汽车定置噪声其噪声强弱用声强评价，单位是dB(A),汽车噪声排放指标,汽车噪声排放性能是汽车的重要环保性能汽车噪声指标是依其声强大小来进行评定的,5.5汽车噪声检测,根据GB7258机动车运行安全技术条件汽车（低速汽车除外）驾驶人耳旁噪声声级应小于等于90 dB(A)。2.车内噪声应满足客车以50km/h的速度匀速行驶时，车内噪声不

25、应大于79dB(A)。其检验方法按GB/T18697声学 汽车车内噪声测量方法的规定执行。,1.驾驶人耳旁噪声,GB1495汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法是机动车辆产品的噪声标准，同时也是城市机动车噪声检查的依据。各类机动车（包括汽车、摩托车、轮式拖拉机）行驶时，车外最大允许噪声级应符合标准的规定。各类变型车或改装车（消防车除外）加速行驶的车外最大允许噪声级，应符合基本车型噪声的规定。,3.汽车加速行驶车外噪声,3.汽车加速行驶车外噪声,1.M类(客车)：至少有4个车轮的载客机动车辆；或者有3个车轮，且厂定最大总质量不超过1t的载客机动车辆。M1类：除驾驶员外，乘客座位数不超过8个的客车。

26、M2类：除驾驶员外，乘客座位数超过8个，厂定最大总质量不超过5t的客车。M3类：除驾驶员外，乘客座位数超过8个，厂定最大总质量超过5t的客车。,2.N类：至少有4个车轮的载客货机动车辆；或者有3个车轮，且厂定最大总质量不超过1t的载货机动车辆。N1类：厂定最大总质量不超过3.5t的载货汽车。N2类：厂定最大总质量超过3.5t，但不超过12t的载货汽车。N3类：厂定最大总质量超过12t的载货汽车。,汽车分类,3.汽车加速行驶车外噪声,汽车定置噪声指车辆不行驶，发动机处于空载运转状态下的排气噪声和发动机噪声。根据GB18565-2001营运车辆综合性能要求和检验方法，汽车定置噪声限值应满足规定（表

27、5-4）。,4.汽车定置噪声,表5-4,4.汽车定置噪声,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。,待测声压有效值,参考声压,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。,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。

28、(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。,3) 排气噪声的测量(1)将声级计的传声器与排气管的排气口端等高放置。(2)传声器的参考轴应与地面平行，并和通过排气口气流方向且垂直地面平面成45土10的夹角。传声器朝向排气口。距排气口端05m，放在车辆外侧。(3)车辆装有两个或更多个排气管，且排气管之间的间隔不大于0.3m，并连接于一个消声器时，只需取一个测量。传声器应选择位于最靠近车辆外侧的那个排气管。如果两个或两个以上的排气管同时在垂直于地面的直线上，则选择离地面最高的一个排气管。,(4

29、)装有多个排气管，并且各排气管之间的间隔又大于03m的车辆，对每一个排气管都要测量。(5)排气管垂直向上的车辆，传声器放置高度应与排气管口等高，传声器朝上，其参考轴应垂直地面。传声器应放在离排气管较近的车辆一侧，并距排气口05m。 (6)将发动机转速稳定在3/4额定转速土50r/min范围内。 (7)由稳定转速迅速降低至怠速转速，测量排气噪声的最高等级。,4)发动机噪声测量(1)传声器位置传声器放置高度距地面05m，并朝向车辆，放在车辆没有驾驶员的一侧，距车辆外廓05m，传声器参考轴平行地面，位于一垂直平面内，该垂直平面的位置取决于发动机的位置。前置发动机：垂直平面通过前轴；后置发动机：垂直平面通过后轴；中置发动机：垂直平面通过前后轴距的中点。(2)发动机运转条件测量时，发动机从怠速尽可能快地加速到前面所规定的转速，并用一种合适的装置保持必要长的时间。测量由怠速加速到稳定转速过程的噪声，然后记录下最高噪声。,