汽车污染途径及控制措施

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  摘要:随着社会经济的高速发展,汽车拥有量的急剧增加,汽车污染已成为城市最主要的大气污染问题。本文讲述了汽车污染产生的主要途径和探讨了有效控制汽车污染的一些必要施。
  关键词:汽车;污染途径;防治措施
  引言
  随着经济的高速发展,21世纪的今天,汽车是人类不可缺少的交通工具,但汽车污染却是环境的主要污染源。本文的目的在于帮助大家认清汽车污染的危害性,增强人们的环保意识,唤起人们加快治理汽车污染的步伐,同时列举出一些必要的措施。
  本文介绍汽车污染途径主要包括汽车的内部污染、噪声污染、尾气污染。内部污染包 .汽车装饰污染。噪声污染包括:发动机噪声、底盘噪声、电器设备噪声、车身噪声。汽车尾气污染是由汽车排放的废气造成的环境污染。
  一、汽车污染的概念及途径
  (一)汽车污染的概念 。从汽车普及的那一刻起,人类跨进了轮子上的时代。汽车给世界带来了现代物质文明,但同时也带来了环境噪声污染等社会问题。也就是在我们享受汽车带来的舒适方便的时候,汽车尾气造成的大气污染、汽车鸣笛造成的噪声污染等影响了人们的生活。
  (二)汽车的噪声污染。汽车噪声源大致可分为发动机噪声与整车噪声。发动机噪声与发动机转速有关,而整车噪声与车速有关。与发动机转速有关的噪声源主要有进气噪声、排气噪声、风扇噪声和发动机表面辐射噪声,以及由发动机带动旋转的各种发动机附件的噪声。与车速有关的噪声包括传动噪声、轮胎噪声、车体产生的空气动力噪声等。
  1、汽车发动机噪声。发动机及动力总成噪声是汽车的主要噪声源之一。尤其是在怠速、低速行驶和车辆起动加速过程中,发动机及动力总成噪声愈发明显。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。
  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。
  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。
  具体表现:
  1、活塞敲击噪声
  2、配气机构噪声
  3、燃烧噪声
  4、发动机空气噪声
  2、汽车底盘噪声
  底盘噪声包括变速器、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等。
  噪声的具体情况:
  1、传动系噪声
  2、轮胎噪声
  3、车身噪声
  随着车速的提高,车身的噪声也越来越大,主要起因是空气动力噪声
  (三)汽车尾气排放污染
  汽车尾气的主要污染物是:
  1、汽油(一氧化碳)。一氧化碳(CO)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的血液后,会和血液里的红血蛋白Hb结合,形成碳氧血红蛋白,导致携氧能力下降,使人体出现反应,如听力会因为耳内的耳蜗神经细胞缺氧而受损害等。吸入过量的一氧化碳会使人发生气急、嘴唇发紫、呼吸困难甚至死亡。研究表明,人对一氧化碳的承受能力相当高,一个健康的人能短时间承受血液中含量为20%~40%的一氧化碳的侵袭。虽然对人体无副作用的一氧化碳阈值尚未确定,但长期吸收一氧化碳对城市居民身体健康是一个潜在威胁。
  二、汽车污染的控制措施
  可以把噪声防治技术分为以下三类:一是对声源的控制,二是对噪声传播途径的控制,三是对噪声接受者的保护。其中多噪声源的控制是最根本、最直接的措施,包括降低噪声的激振力及降低发动机部位对激振力的响应等,及改造振源和声源。但对声源难以进行控制时,就需要在噪声的传播途径中采取措施。
  (一)汽车噪声污染控制措施。降低发动机噪声是汽车噪声控制的重点。发动机是产生振动和噪声的根源。发动机的噪声是由燃料燃烧,配气机构、正时齿轮及活塞的敲击噪声等合成的。
  1、发动机噪声的控制措施。降低发动机本体噪声就要改造振源和声源,包括用有限元法等方法分析设计发动机,选用柔和的燃烧工作过程,提高机体的结构刚度,采用严密的配合间隙,降低汽缸盖噪声。另外,给发动机涂阻尼材料也是一个有效的办法。阻尼材料能把动能转变成热能。阻尼材料的应用明显的减少了共振的幅度,加快了自由振动的衰减,降低各个零件的振动能力,增加了零件在临界频率以上的隔振能力进气噪声是发动机的主要声源之一,系发动机的空气动力噪声,随发动机的提高而增强。非增压式发动机的进气噪声的主要成分包括周期性压力脉动噪声、涡流噪声、气缸的亥姆霍兹共振噪声等。增压式柴油机的进气噪声主要来自增压器的压气机。二冲程发动机的噪声源于罗茨泵。对此最有效的方法是采用进气消声器。类型有阻性消声器、抗性消声器和复合型消声器。将其与空气滤清器结合起来就成为最有效的进气消声器。底盘噪声的污染控制
  2、排气系统噪声的控制措施。排气噪声是底盘的主要噪声源,主要由排气压力的脉动噪声,气流通过气门座时所发出的涡流噪声,由于边界层气流的扰动而产生的噪声以及排气口处的喷流噪声所组成。优化设计性能好的消声器,是降低汽车噪声的主要手段之一。优化设计的方法有声学有限元法和声学边界源法,但目前还处于起步阶段。避免消声器的传递特性与振动特性耦合是消声器设计中要重点解决的一个问题。其次,降低排气噪声与提高动力性也是一对矛盾,因为降低排气噪声与降低排气背压对排气管直径的设计有着相互矛盾的要求,前者要求有较小的直径后者相反。对此,采用并联流路的双功能消声器,在减小背压和降低气流噪声方面颇为有效。另外,对于发动机排气歧管到消声器入口的一段管路,采用柔性管的减振、降噪效果效果明显。   3、车身噪声控制的措施。一是对车身进行流线型设计,实现光滑过度;二是在车身与车架之间采用弹性元件连接;三是进行室内软化,如在顶棚及车身内蒙皮使用吸声材料。
  (二)汽车尾气污染的控制
  1、加强尾气净化。发动机尾气净化措施是指将汽车尾气由原有毒气体变成为无毒气体,再排放到大气中,从而减少对大气环境的污染。
  2、通过技术改进提高燃料利用率。汽车运行油耗的影响因素影响汽车油耗的因素主要有发动机、整车、汽车技术状况、道路条件及汽车运用水平等。下面主要介绍发动机和整车结构对汽车运行油耗的影响。
  3、改进现有发动机。对现有发动机的仅有方式、空气燃料配比、发动机燃烧室内燃烧控制、发动机燃料排量控制、驱动系统等方面改进,可以改善发动机的性能,从而提高燃料的利用率,降低能耗和温室气体的排放。
  (三)汽车尾气污染的防治。不断提高我国的汽车排放标准,强化新车准入制度对不符合排放标准的新车采取“三不’措施:不准出厂、不准销售和不准上牌:促使各汽车企业加紧对节能减排汽车的开发。
  完善机动车的尾气检测体系,促进机动车的维护保养机动车尾气排放检查和机动车的定期维护保养对于减少汽车污染非常重要。通过建立严格合理的机动车的尾气检测管理体系,发挥
  其应有的功效,监督在用机动车的实际尾气排放情况。如《河北省实行机动车环保检验合格标志分标管理实施方案》规定装用点燃式发动机汽车到达国Ⅰ及以上标准的、装用压燃式发动机汽车达到国Ⅲ及以上标准的,核发绿色环保检验合格标志。摩托车和轻便摩托车达到国Ⅲ及以上标准的,核发绿色环保检验合格标志。未达到上述标准的机动车,核发黄色环保检验合格标志,其中5年以内的营运载客汽车,有效期为1年;超过5年的,有效期为6个月;10年以内的载货汽车和大型、中型非营运载客汽车,有效期为一年;超过10年的,有效期为6个月;6年以内的小型、微型非营运载客汽车,有效期为2年;超过6年的,有效期为1年;超过15年的,有效期为6个月;摩托车、轻便摩托车、三轮汽车和低速货车有效期为1年;环保检验合格标志正面年份为下次环保定期检验的年份,被打孔的月份为下次环保定期检验的月份。就是对在用机动车进行定期检测,以保证在用机动车尾气达标排放
  1、加强汽车尾气检测
  2、加强尾气净化。我国对在用车尾气排放检测已进行了20年,现行的检测方法已难以跟上国内一些大城市环保加严的需要,国外更先进的“简易工况检测法”强烈地吸引着我们。本文就传统的检测方法及其弊端、国外简易工况法和我国关于简易工况法的政策、标准与发展现状等方面进行综述与介绍。
  为什么要对在用车进行尾气检测 :上世纪80年代以来我国汽车保有量迅速增长,机动车造成的空气污染不断加重,在大城市中尤为突出,引起了社会公众的广泛关注。
  国外成功经验表明,有效控制汽车污染需作好两方面的工作。一是实施新车排放法规,从新车开始就控制好污染物的排放水平;二是对在用车搞好监管,实行车辆排放的检测/维护制度(I/M制度)。前者是机动车低污染的前提条件,后者是为了保证车辆排放处于正常状态。
  由于以下原因,对在用车的排放检测成为十分重要: 为保证在用车处于良好的技术状态,把那些高排放“病”车抓出来,我国强制实行尾气年检,不合格者进行调修、保养,达标后方可行驶。
  3、国家现行的检测方法 。我国对在用车的尾气检测是在实施年检制度中执行的。通常用的检测方法,汽油车为怠速法,柴油车为自由加速烟度法。都属于无负载检测法,测试价格便宜,试验方法简单快捷。
  国产的柴油车,在车况正常情况下,其自由加速的大多数烟度值通常在2.5~4.0Rb范围内。近年生产的柴油车,烟度值通常在3.0Rb以下。中等冒黑烟的车,烟度值在5.0Rb以上;严重冒黑烟的车,烟度值可超过8.0Rb。
  4、加强汽车尾气检测。随着环保要求的提高,当前的在用车排放检测方法已显示出以下问题。
  (四)汽油车怠速检测法的弊端
  1、怠速法不能全面反映出汽车真实的排放状况。一些排放达到欧Ⅰ或欧Ⅱ的车行驶了仅两万多公里,有负载的工况法检测表明其排放已超标,但怠速检测的CO和HC结果却仍然很低,达标并远有富余。甚至一些新车作排放匹配试验时,也出现过怠速排放很好,工况法检测却达不到欧Ⅰ或欧Ⅱ标准。化油器车也有类似情况:工况法检测CO很高,超出了新车标准,但怠速检测结果却正常。
  2、怠速法检测车辆无负荷,不能反映NOX的排放。对于那些NOX排放已经很高的车,怠速法检测法无能为力。
  3、对于化油器车留下作弊机会。检测超标的车本应通过维修、保养,使车况正常,从而降低CO、HC浓度。但一些车主在年检前自己将化油器怠速螺钉、节气门螺钉向混合气偏稀调整,偏离正常的怠速浓混合气设计状态。混过年检后,为不使车辆启动困难,再将化油器调整恢复到原状态。
  (五)柴油车自由加速烟度法的弊端
  1、操作。自由加速法在操作时,“将油门踏板迅速踏到底”中速度与力度的掌握不同,“维持4s后松开”中时间长短的掌握,使得测量的不确定性较大,重复性差;
  2、自由加速不带负荷。自由加速不带负荷,不是汽车行驶的真实工况,也不是汽车短时间停驶维持怠速的工况。
  3、埪制的时间不同步的现象。有时会出现冒黑烟和抽气泵开始抽气的时间不同步的现象,这时测不到最大烟度值
  4、汽车尾气检测新方法。为进一步控制机动车尾气污染,改善大气环境质量,目前机动车尾气检测开始采用新方法,停止使用怠速法检测排气污染物,改用稳态工况法检测轻型汽油车的排气污染物,采用双怠速法检测在用中、重型汽油车排气污染物,采用不透光烟度法检测在用柴油车排气污染物。
  “怠速法”只能对尾气中的一氧化碳和碳氢化合物进行检测,而对于汽车要在实际路面运行才会产生的氮氧化物的检测显得无能为力。而且在实际操作中,检查人员还发现“怠速法”给了部分车主“作弊”的机会。因为“怠速法”检测是在汽车空档怠速时检测的,即不是汽车真实行驶时的情况,更不是汽车加载时运行的情况。检测人员发现,“怠速法”检测尾气时,有的司机会把汽车怠速降低,这样发动机发动时用油就减少了,自然尾气排放就少了,于是就出现了“检测过关,上路超标”的情况。   而“工况法”是通过测功机对车辆进行检测,能够模拟汽车在道路行驶情况下怠速、减速、加速、换档等实际工况,监视车辆连续运行下每个瞬间的尾气成分,在一个测试循环结束后,给出以克/公里为单位的汽车尾气实际排放值。检测过程中,被检车辆首先开上检测场站内的检测台固定,电脑控制检测仪器给被检车辆加上负载,车开始分别以20、40、60公里时速,在轮胎不着地的情况下空转,模拟出车辆正常工作时的状况,此时检测出的尾气减少了人为误差。而且,汽车在行驶过程中才能产生的氮氧化物也难逃其“法眼”。
  专业人士预计,启用新的检测方法后,将有10%现有达标车辆难以通过环保年检,必须强制治理。
  5、控制汽车污染的未来发展之道
  (1)一可持续发展之道 新型能源开发
  开发新型能源
  近年来随着城市环境问题与全球环境问题的日益突出,替代燃料又作为解决城市环境问题与减排温室气体的一种重要措施而受到广泛的重视。要想控制汽车污染最根本和最终的途径,改变汽车的动力。如开发电动汽车及代用燃料汽车。此途径使汽车根本不产生或只产生很少的污染气体。经过多方面的研究和实践,有多种新能源被开发和利用。
  我国的天然气储量很大,在交通减排要求越开越高的背景下,天然气也将作为一种洁净燃料被应用,至今已分别在汽油和柴油机上开发了多种利用技术。
  (2)电动车。电动车指用电力驱动的汽车。驱动电力汽车的电力常见的有各种蓄电池(又称二次电池)、燃料电池、太阳能电池等。最常见的分类方法是把电动汽车分为蓄电池汽车、燃料电池汽车、混合动力汽车三类。
  但就使用过程来看,电动车是目前唯一的零排放汽车,可广泛应用于城市公交、公共场所以及对排放控制有特殊要求的地方。
  电动汽车可以减少城市的热岛效应。汽车运行时排出的热量对大城市的热岛效应有一定的影响,而电动汽车由于有较高的热效率,单位里程排出的热量少。
  电动车可回收利用部分能量。对电动汽车而言,很容易利用电动机反转时发电的功能回收制动或下坡时的能量,从而使汽车的紧急性更高、性能更优越。近年新开发的电动汽车都具有下坡、制动或减速时的能量回收系统,具有回收系统的电动车行驶里程可增加10%——15%.
  电动汽车的普及推广是防止地球暖化政策的最重要的课题之一,把使用矿物燃料燃烧产生二氧化碳的汽油发动机汽车以及柴油发动机汽车尽量用电动汽车代替,而电动汽车的充分利用不排放二氧化碳的原子能发电,或者利用水力发电的夜间剩余电力来充电,在增加电动汽车的比率、减少二氧化碳排放的同时避免了有害气体排放。很多国家都进行了电动汽车的开发和推广应用。
  (3)混合动力。混合动力汽车是由发动机和电机共同构成驱动系统的汽车。混合动力汽车是弥补纯电动汽车的不足而诞生的。它的混合动力源主要有各种燃料电池、蓄电池,以汽油、轻油、液化石油气、天然气等作为燃料的发动机等。实际上燃料电池汽车绝大多数汽车为由电池与发电机并用的混合动力汽车。
  三、总结
  随着我国经济的不断发展,汽车对环境所造成的污染已经成为人民和政府共同面临的挑战。为治理该污染,我国政府已先后颁布了多项法律法规及相关的治理办法,以法律为依据,有效地实现汽车尾气排放噪声等级的控制与管理。在政府的领导下,各大企业积极响应,向社会提供高效低耗、低排放的环保车型,提供高品质的燃油、燃气,提供高效耐用的尾气净化产品。这是相关企业提高自身竞争力的重要途径,也是相关企业为防治汽车污染应尽的职责和贡献。同时,人们应该遵守各项规章制度,节能减排,用自己的行动,保护自己赖以生存的自然环境,这样才能成为最终的受益者。
  环境污染并不是一天两天造成的,想要治理好它,更不可能在短期内完成。况且环保不是一种口号,而是需要一个漫长的过程,依靠国家的政策,指定一系列法律、法规并通过社会和个人的努力来完成。相信只要人人从自我做起,从今天做起,树立环保意识,积极加入保护环境的行列,那么蔚蓝的天空、清澈的河流将会再次展现在世人的面前。
  四、结束语
  随着我国经济的不断发展,汽车对环境所造成的污染已经成为人民和政府共同面临的挑战。为治理该污染,我国政府已先后颁布了多项法律法规及相关的治理办法,以法律为依据,有效地实现汽车尾气排放噪声等级的控制与管理。在政府的领导下,各大企业积极响应,向社会提供高效低耗、低排放的环保车型,提供高品质的燃油、燃气,提供高效耐用的尾气净化产品。这是相关企业提高自身竞争力的重要途径,也是相关企业为防治汽车污染应尽的职责和贡献。同时,人们应该遵守各项规章制度,节能减排,用自己的行动,保护自己赖以生存的自然环境,这样才能成为最终的受益者。
  参考文献:
  [1]胡秀莲主编;《中国温室气体减排技术选择及对策评价》;北京:中国环境科学出版社;2001.
  [2]李兴虎编;《汽车环境保护技术》;北京:北京航空航天工业大学出版社;2004.
  [3]张铁柱主著;《汽车安全、节能与环保》;北京:国防工业出版社2010.
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