第五章 汽车公害与控制

第五章汽车公害与控制第五章汽车公害与控制【学习目标】能力目标知识要点相关知识权重自测分数能对汽车排放污染进行控制影响因素与控制技术排放危害；生成机理；控制措施35％能合理地对汽车噪声进行控制影响因素与控制噪声的组成；危害；控制技术30％能对汽车交通事故分析与控制影响因素、控制技术、事故分析交通事故分析；主动安全技术；被动安全技术；控制措施35％第五章汽车公害与控制5.1汽车排放污染与控制『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1950－1951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；1970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。第五章汽车公害与控制5.1汽车排放污染与控制案例点评：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24～32℃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。第五章汽车公害与控制5.1汽车排放污染与控制5.1.1发动机排放污染物的形成及危害一氧化碳（CO）碳氢化合物(HC)氮氧化物(NOX)铅化物碳烟硫化物α＜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。第五章汽车公害与控制5.1汽车排放污染与控制5.1.2发动机排放标准中国自1999年开始实施欧Ⅰ排放标准，同年停止了含铅汽油的生产和使用，并不再生产化油器汽车。目前，国内大多数地区都已经实行了汽车欧Ⅱ排放标准，而北京、广州等城市已经在2006年率先实行了欧Ⅲ排放标准。第五章汽车公害与控制5.1汽车排放污染与控制5.1.3发动机排放公害的影响因素发动机负荷的影响1CO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。第五章汽车公害与控制5.1汽车排放污染与控制5.1.3发动机排放公害的影响因素发动机转速的影响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。第五章汽车公害与控制5.1汽车排放污染与控制5.1.4汽车排放控制技术汽车排放控制装置1【1】活性炭罐污染控制系统为了防止燃油箱向大气排放汽油蒸气所产生的污染，在现代轿车上普遍采用由ECU控制的活性炭罐蒸发污染控制系统。第五章汽车公害与控制5.1汽车排放污染与控制5.1.4汽车排放控制技术汽车排放控制装置1【2】废气再循环控制系统（EGR）废气强制再循环(EGR)是指在发动机工作时，将一部分废气重新引入气缸参加燃烧的过程。EGR是目前降低NOx的一种有效方法。说明：1-发动机控制单元2-控制阀3-废气再循环阀4-催化转换器第五章汽车公害与控制5.1汽车排放污染与控制5.1.4汽车排放控制技术汽车排放控制装置1【3】三元催化转换器（TWC）发动机排放中的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)排放物高于1000℃时，可以很容易变成无害气体。在排气系统中想维持这么高的温度是不可能的。含有铂（Pt）、钯（Pd）或铑(Rh)等贵金属的催化剂可以在温度很低（300-900℃）下将这些排放物转化掉。第五章汽车公害与控制5.1汽车排放污染与控制5.1.4汽车排放控制技术汽车排放宏观控制2鼓励发展和使用低油耗、低污染汽车。鼓励发展公共交通，减少汽车的使用量。鼓励发展和使用物污染的汽车。加快城市交通建设和管理。加快公路交通防污绿化建设。第五章汽车公害与控制5.2汽车噪声公害与控制『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，40dB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。第五章汽车公害与控制5.2汽车噪声公害与控制案例点评：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60～90dB，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。第五章汽车公害与控制5.2汽车噪声公害与控制5.2.1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20－20000kHz，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，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。第五章汽车公害与控制5.2汽车噪声公害与控制5.2.2汽车发动机噪声与控制燃烧噪声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：⑴活塞对气缸的敲击声⑵气门的开、关噪声⑶正时齿轮噪声⑷柴油机供油系统噪声第五章汽车公害与控制35.2汽车噪声公害与控制5.2.2汽车发动机噪声与控制进、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。第五章汽车公害与控制5.2汽车噪声公害与控制5.2.3汽车底盘噪声与控制汽车传动系统噪声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。第五章汽车公害与控制5.3汽车交通事故与控制『引例』反汽车运动1949年，英国伦敦大学史密斯（SMIT）教授根据欧洲二十多个国家的交通事故资料进行了分析，得出了一个“交通事故死亡人数随着汽车保有量的增长而增长”的关系式，简单地说，汽车越多越危险。这一结论，一方面引起了各国对汽车事故的重视，同时，也更加促成了一些人士从事反对汽车的运动。按这些人士的说法，汽车是造成交通事故夫的“元凶”，是“机械杀手”、“飞跑的凶器”、“飞奔的棺材”、“三界恶魔”、“潘多拉的盒子”。指责汽车发动了一场“无人承担罪责的第三次世界大战”，发展汽车是“人类文明的一个误会”，并宣称“美国人与汽车的姻缘已经结束”等等。第五章汽车公害与控制5.3汽车交通事故与控制案例点评：汽车的诞生给人们带来便利，同时也带来不必要的麻烦——交通事故。据统计，自汽车诞生以来，全世界死于交通事故的人数，至少已经超过2500万人。当前，全世界每年约有40万人被汽车夺取生命，平均每天死于车祸的人数已经超过1000人。汽车交通安全已经成为世界所关注的重大问题。1996年美国首先制定实施了国家交通法、汽车安全法及公路安全法，1998年又实施美国联邦汽车安全标准（简称FMVSS）等等。第五章汽车公害与控制5.3汽车交通事故与控制5.3.1汽车交通事故分析【1】人对行车安全的影响:人的因素是指交通直接参与者的性格、体力上的弱点、经验不足或状态不良以及人的安全态度、意识教育，驾驶员的选拔、培训和交通伤害的急救与保护等。【2】车对行车安全的影响:汽车因素的影响包括汽车的结构、行驶安全性和技术状态等。良好的设计与制造是车辆安全性能的前提条件，而车辆的检测和维修是保证车辆技术完好的必要措施。【3】道路环境对行车安全的影响:道路因素的影响是指线路走向、路面状况、交通信号的布置和清晰度，以及交通规则、交通管理措施等。为保证道路安全性，应合理设计和维修道路，并及时进行维修。第五章汽车公害与控制5.3汽车交通事故与控制5.3.2汽车主动安全技术主动安全的影响因素1【1】汽车的行驶安全性：保证汽车在正常行驶过程中运行安全，同时具有最佳动态性能的能力。【2】信息性：从照明设备、声光报警装置和直接、间接视线等方面入手提高汽车的安全性，也就是要求汽车能够提供足够的信息，以便于驾驶员掌握汽车的运行状况和道路状况，做出正确判断以减少交通事故的能力。【3】驾驶员的工作环境：体现在工作环境的舒适性和驾驶操作的方便性。工作环境的舒适性要保证振动、噪声和各种气候条件加于驾驶员的心理压力尽可能减少到最低程度。第五章汽车公害与控制5.3汽车交通事故与控制5.3.2汽车主动安全技术主动安全的技术2预防安全技术（信息显示和报警）事故回避技术全自动驾驶技术碰撞安全技术（乘员保护和减轻对行人伤害）防止灾害扩大技术碰撞检测与防护系统车距保持系统行驶路线改变时的事故避免系统车道保持系统弯道减速系统自动停止报警和调节系统超声波停车装置驾驶盲区报警系统第五章汽车公害与控制5.3汽车交通事故与控制5.3.3汽车被动安全技术内部被动安全技术1【1】安全车身：轿车发生正面碰撞或碰到固定障碍物上时，汽车前部出现特别大的平均减速度约为300～400g，向后逐渐降低。其质