汽车污染途径及控制措施 下载本文

同而有差异,如在转速相同的条件下,柴油机的噪声要比汽油机高。为了降低汽车噪声,首先应控制发动机及动力总成噪声。通常发动机及动力总成噪声可以分为两大类:空气动力噪声和表面振动结构噪声。

空气动力噪声直接向空间辐射,引起空气动力噪声的噪声源主要有进、排气噪声和风扇噪声。

具体表现: ①进、排气噪声

进排气门噪声是由于发动机在进排气门过程中的气体压力波动和高速气体流动所引起的振动而产生的噪声。进排气门噪声的强、弱受发动机转速和负荷影响较大。随发动机转速的提高,进气噪声增大,负荷对进气噪声影响较小;随着发动机转速的增加,空负荷比满负荷增加的噪声比率更大些。降低进气噪声的最有效措施是设计合适的空气滤清器,或采用近气消声器。

②风扇噪声

风扇噪声有旋转噪声和涡流噪声所组成。旋转噪声是由于风扇旋转时叶片切割空气,引起空气振动所产生的;涡流噪声是由于风扇旋转时叶片周围产生的空气涡流造成的。影响风扇噪声的主要因素是风扇转速以及一些机械噪声。

发动机燃烧噪声和机械噪声指内部的燃烧过程和结构振动所产生的噪声,是通过发动机外表以及与发动机表面连接的零件的振动向外辐射的,因此将这两类称为发动机表面振动的结构噪声。发动机的燃烧噪声是指汽缸内燃油燃烧产生的声音,而机械噪声是由于发动机运转而引起的声音。为了方便起见,通常把燃烧时汽缸压力通过活塞、连杆、曲轴、缸体及汽缸盖等引起发动机结构表面振动而辐射出来的噪声称为燃烧噪声。把活塞对汽缸套的敲击声、配气机构、正时齿轮和喷油泵的噪声称为机械噪声。

燃烧噪声的发生机理相当复杂,主要是由于汽缸内周期性变化的压力作用而产生的,与发动机的燃烧方式和燃烧速度密切相关。压力升高率是影响燃烧噪声的根本因素。因而,燃烧噪声主要集中于速燃期,其次是缓燃期。在汽油机中,如果发生爆燃和表面点火等不正常燃烧时,将产生较大的燃烧噪声。柴油机的燃烧噪声是由于燃烧室内气压急剧上升,致使发动机各部件振动而引起的噪声。一般来说,柴油机由于压缩比高,压力升高率大,其燃烧噪声比汽油机高得多。

机械噪声由于运动件之间以及运动件与固定件之间周期性变化的机械运动而产生的,它与激发力的大小、运动件的结构等因素有关。主要包括:活塞连杆

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组噪声(活塞、连杆、曲轴等运动件撞击汽缸体产生的噪声)、配气机构噪声、柴油机供给系统噪声等。活塞连杆组噪声是发动机最主要的机械噪声声源,其噪声大小与活塞和缸壁间隙、发动机转速、负荷、活塞与缸壁间润滑条件、活塞的结构及材料、活塞环数及张力、缸套厚度等有关;配气机构噪声是由于气门开启和关闭时产生的撞击以及系统振动而形成的噪声,气门运动速度、气门间隙、配气机构形式、零部件刚度及质量等是影响配气机构噪声的主要因素;齿轮机构噪声是由齿轮啮合时所产生的噪声和齿轮固有振动噪声组成的,影响齿轮机构噪声的主要因素有:齿轮的运转状况,齿轮的设计参数,齿轮的加工精度等;柴油机供油系统噪声主要由于喷油泵、喷油器和高压油管系统振动引起的,其中喷油泵形成的噪声是主要的机械噪声。为降低喷油泵,可提高泵体刚度,采用特种金属或塑料隔声罩等。 1.2.2 底盘噪声

底盘噪声包括变速箱、分动器、传动轴、差速器和减速器等传动系产生的噪声和轮胎产生的噪声以及制动噪声等。

具体表现: 1.传动系噪声

变速器噪声主要是因齿轮振动引起的,此外,还包括轴承运转声、机油搅拌声、发动机振动传至变速器箱而辐射的噪声等。提高齿轮加工精度,选择合适的齿轮材料,设计固有振动频率高、密封性好、隔声性强的齿轮箱等均可减小变速器噪声。传动轴噪声主要表现为汽车行驶过中传动轴发出的周期性响声,且车速越高响声越严重,甚至引起车身发生抖动、驾驶员握转向盘的手有麻木感,这是由于传动轴变形、轴承松旷及装配不良等原因引起的。提高装配精度,检查平衡片有无脱落,避免超速行驶,可减少传动轴噪声。驱动桥噪声是在汽车行驶时车后部发出的较大的响声,且车速越高响声越大,主要是由于齿隙不合适、齿轮装配不当,轴承调整不当等原因造成的。

2.制动噪声

制动噪声是汽车制动过程中由制动器摩擦引起制动器等部件振动发出的声响,通常称为制动尖叫声。特别是制动器由热态转为冷态时更容易产生这种噪声。该高频噪声不仅影响汽车的舒适性,还会给驾驶员带来不必要的担心。鼓式制动器比盘式制动器产生的噪声大,通常发生在制动蹄摩擦片端部和根部与制动鼓接

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触的情况下。其噪声大小取决于制动蹄摩擦片长度方向上的压力分布规律,还受制动系统及零部件刚度的影响。

3.轮胎噪声

轮胎噪声可以分为直接噪声(或车外噪声)和间接噪声(或车内噪声)两种。即直接噪声或车外噪声是轮胎直接辐射出来的噪声;而间接噪声(或车内噪声)是轮胎直接或间接地成为激源源,振动通过悬架和车架传至车身,成为车厢内的噪声。

对轮胎噪声来说,一般反映的就是直接噪声。对大、中型载重车的轮胎而言,由于其所产生的直接噪声在汽车总体噪声中所占比重很大,因此,直接噪声已成为噪声公害。

轮胎直接噪声主要来源于以下几个方面:

①轮胎花纹噪声。由于轮胎滚动,在接地时胎面花纹沟部的容积减小,沟内包含的空气被挤出;而当胎面离地时沟部的容积恢复,外部空气被吸入。这样空气流入、流出产生的噪声也叫排气噪声。另外,胎面花纹接地时还产生连续击打路面的噪声,这种噪声也属于轮胎花纹噪声。

②道路凹凸噪声。轮胎在道路上滚动时,由于路面小的凹凸内空气被压缩,因而产生排气噪声。一般来说,沥青和水泥路凹凸面小,由此产生的噪声也小。

③轮胎弹性振动噪声。由于路面的凹凸不平和轮胎的不均匀性,引起胎面和胎侧的弹性振动噪声。

④轮胎自激振动噪声。当汽车急速起动和急制动、急转向时,轮胎胎面元素相对于道路表面发生的局部自激振动,由此产生刺耳的噪声,称为尖叫噪声。

⑤轮胎空气紊流噪声。由于轮胎滚动,在轮胎周围产生空气的紊流诱发出的噪声。

1.2.3 车身电器设备噪声

包括由于车身的振动和空气与车身的冲击与摩擦而产生的噪声,以及空调机或暖风装置工作时而产生的噪声。

1.3 汽车尾气污染

汽车尾气中含有数百种不同的物质,其中主要的污染物是:一氧化碳(CO)、氮氧化(合)物(NOx)、碳氢化合物(HC)、铅(Pb)、硫化物和微粒物(炭烟、铅氧化物等重金属氧化物和烟灰等组成)。它们对环境的污染主要表现为产生温

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室效应,破坏臭氧层,产生酸雨、黑雨等现象。对人体的危害主要表现为造成各种疾病,严重损害呼吸系统,并且具有很强的致癌性。

据统计,每千辆汽车每天排出一氧化碳约3000kg,碳氢化合物200—400kg,氮氧化合物50—150kg。汽车尾气最主要的危害是形成光化学烟雾。汽车尾气中的碳氢化合物和氮氧化合物在阳光作用下发生化学反应,生成臭氧,它和大气中的其它成份结合就形成光化学烟雾。其对健康的危害主要表现为刺激眼睛,引起红眼病;刺激鼻、咽喉、气管和肺部,引起慢性呼吸系统疾病。光化学烟雾能使树木枯死,农作物大量减产;能降低大气的能见度,妨碍交通。因此,汽车尾气可谓大气污染的“元凶”。

汽车有害气体主要从下述途径排入大气:

?以HC为主要成分,并含有CO等其他成分,从曲轴箱排出;

?在不同运行工况下,从发动机排出不同成分的CO、HC及NOx等有害气体; ?汽油从油箱、化油器浮子室及油泵接头处蒸发,散发出HC(约占HC总排量的20%)。

汽车有害气体排放量见表1。

表1 有害气体的排放量 排放源 排放量(污染物占总排量的百分比) CO 排气管 曲轴箱 燃油系统 98—99 1~2 0 CH 65 25 10 NOx 98—99 1~2 0

1.3.1 一氧化碳

一氧化碳是烃燃料燃烧的中间产物,主要是在局部缺氧或低温条件下,由于烃不能完全燃烧而产生,混在内燃机废气中排出。当汽车负重过大、慢速行驶时或空挡运转时,燃料不能充分燃烧,废气中一氧化碳含量会明显增加。一氧化碳是一种化学反应能力低的无色无味的窒息性有毒气体,对空气的相对密度为0.9670,它的溶解度很小。一氧化碳由呼吸道进入人体后,非常容易和血液里的红血蛋白Hb结合,它的亲和力是氧的300倍。因此,肺里的血红蛋白不与氧结

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