第五章汽车公害

第五章汽车公害Contents目录5.1概述汽车电器设备对无线电通讯及广播等的电波干扰噪声对环境的危害汽车排气对大气的污染三大公害介绍一、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、NO24)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。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。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。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。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：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)》GB3847《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》GB14763《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）》GB3847《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车型怠速高怠速CO(%)HC(10-6)CO(%)HC(10-6)1995.7.1日前生产的轻型汽车4.512003.09001995.7.1日起生产的轻型汽车4.59003.09002000.7.1日起生产的第一类轻型汽车0.81500.31002001.10.1日起生产的第二类轻型汽车1.02000.61501995.7.1日前生产的重型汽车5.020003.512001995.7.1日起生产的重型汽车4.512003.09002004.9.1日起生产的重型汽车1.52500.7200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α的测定。发动机转速为高怠速转速时，α应在1.00±0.03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2500±100r/min重型汽车高怠速转速为1800±100r/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GB18285《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GB18285《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①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。②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③发动机从怠速状态加速至70%额定转速，运转30s后降至高怠速状态。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（α）的数值。(3)检测方法双怠速工况排气污染物检测④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。⑤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物检测⑥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α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、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，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。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。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