汽车噪声的来源及控制
第五章 汽车污染的控制
一、汽车的环境公害与防治
汽车的四大环境公害
一部汽车工业发展史,伴随着一部环境保护史,它们相互对立和统一,相互依存和促进,交织在一起,构成了一部经济发展与环境保护协调发展的历史。
从汽车投入使用到报废为止,汽车对环境一直是个污染源。联合国人类行动基金组织警告:由于迅速增加汽车数量,预计到2025年,发展中国家将每年向大气中排放150.6亿吨二氧化碳,是发达国家向大气中排放二氧化碳的4倍。如果全球1/4的人都拥有轿车的话,臭氧层看上去就会像瑞士奶酪一样布满了空洞。
汽车的环境公害应包括汽车在生产过程中、使用中和报废后对环境大气(包括温室气体、臭氧层破坏和空气污染)和水质的污染,废弃物以及产生的环境噪声和电磁波对人体的危害以及对电器的干扰等。
(1)对大气环境的危害
汽车对环境的污染
汽车既为人类带来交通便利,同时也带来了巨大的能源压力和环保的负面影响。20世纪40年代的美国洛杉矶市,晴朗天气状况下,数量迅速增加的汽车尾气中的NO、NO2和SO2等经光化学反应形成的烟雾能前后持续4天,刺激人们的眼睛和呼吸系统。自从“光化学烟雾”污染事件首次发生之后,人们开始意识到汽车作为一种移动污染源对城市大气环境和人类健康以及生态系统所带来的危害。
目前世界汽车保有量已达到8亿辆,60%的能源消耗在交通领域;全球二氧化碳排放量中,约17%来自公路运输。随着中国汽车工业的高速发展和汽车保有量的激增,造成了日益严重的城市污染。在北京、上海、广州等大城市,汽车尾气对空气污染的分担率已超过60%。目前中国汽车保有量已达2400万辆,二氧化碳排放量位居世界第二。近20年的研究结果表明,汽车不仅排出大量的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、细微颗粒物及硫化物等污染物,而且这些一次污染物还会通过大气化学反应生成光化学烟雾、酸沉降等二次污染物。汽车的排放污染物对环境影响不仅是局部的,许多影响还可以扩展到大气层中很远的距离及其他地区,并长时间地存在。通过对空气污染的全面分析,可将汽车排气污染的特征划分为:①局部的有害影响。如一氧化碳等。②区域性有害影响。如光化学烟雾、酸沉降。③洲际性有害影响。如细微颗粒、硫氧化物、氮氧化物。④全球性有害影响。如二氧化碳等。
(2)汽车噪声危害
据统计,城市噪声污染的主要来源是汽车噪声。汽车噪声一般为中等强度的噪声,大约为60~90dB左右,由于车辆噪声为移动性噪声,故影响范围大、干扰时间长、受害人员多。
噪声具有声波的一切特征。噪声的基本性质包括物理方面和生理方面。前者描述噪声的客观属性,如声压、声强、频率等,后者涉及人们的主观感觉即噪声对人的影响。噪声不仅能引起人体的生理改变和损伤,而且能对人的心理、生活和工作产生不利影响。噪声会使听力减弱、视觉功能下降、神经衰弱、血压变化和胃肠道出现消化功能障碍,甚至影响人的睡眠、谈话、学习、工作和情绪等。
(3)电磁波公害
汽车带来的第三个环境问题是电磁波干扰(电磁波公害)。电磁波干扰通常是指汽车及其车载装备在运行时产生电磁能,以电磁波的形式向周围辐射,干扰其周围数百米范围内的收音机、电视机和其他无线电装置的正常工作。同时,随着电子技术在汽车中应用程度的提高,电磁能以多种形式干扰车载无线电通信和汽车电子电器设备的正常工作。电磁波干扰不但污染了车辆周围的环境,而且影响了车辆运行的安全性和可靠性。
(4)报废汽车的环境污染
现代社会是车的社会。随着汽车工业的不断发展,各国汽车保有量不断增加,一方面数量巨大的汽车被生产出来,另一方面又产生大量的报废汽车。近年来,报废车每年达500万辆,预计不久可达约600万辆。报废汽车的露天丢弃堆放是一个既浪费资源、又影响环境和占用土地的社会难题,特别是残留在报废汽车中的燃油、润滑油(脂)、空调制冷剂和铅等有害金属,一旦进入水系和土壤,其危害将不堪设想。在汽车保有量大和汽车更新换代快的发达国家报废汽车已成为重要垃圾源,滋生大量“废弃物”,对周围环境污染及人民生活的危害越来越大,已经引起了人们的广泛重视。
废旧汽车回收利用的宗旨之一是解决汽车发展带来的环境问题。但是,汽车回收利用行业本身也有环境污染和潜在的危险因素。在废旧汽车拆解过程中和拆解后的处理环节会产生各种污染物,汽车回收产生的污染物主要有固体废弃物、有毒气体和水污染物三类。一是固体废弃物,如无法回收的零部件,掩埋是其主要处置方法,这不仅占用土地,而且使土壤质量下降,危害很大;二是采用焚烧处理时,容易产生大量的有毒气体,造成严重的大气污染;三是由润滑油、剩余燃油、乳化油以及清洗零件的除漆剂和清洗剂等造成水污染,蓄电池的废电解液造成的铅污染(含铅废水)和酸污染(含酸废水)等。
上述气态、液态的污染物可长时间地滞留在工作环境中,有可能通过人的呼吸道、皮肤乃至消化道进入人体,对人体的健康造成危害。通常情况下,这类危害往往是慢性的、长期的,具有致癌作用和引起遗传物质的突变作用。
报废汽车造成的环境污染
减少汽车环境公害的基本方法
减少汽车环境公害的基本方法一般都可以归纳为两大类。
1.源头法
所谓源头法是指从源头着手,降低污染的控制技术。这种方法是根据有害排放物生成机理,对发动机机构及控制系统进行改造和设计,采用新材料、新工艺、新技术和新的控制方法,使发动机内蕴可燃混合气充分和高效地燃烧,从而达到减少有害气体排放的目的,即把燃烧污染物消灭在燃料化学能转化为机械能的过程之中,故这种方法被称之为源头法或机内净化。减少汽车噪声则是对声源加吸声和隔声装置等措施,减少汽车加速时发动机噪声产生的方法;主要是在发动机的底盖上镶嵌隔音材料,隔离发动机机体内产生的声音。
2.后治理法
后治理法是指降低发动机排出有害物的控制技术。由于源头控制的效果是有限的,因此,采取发动机机外催化净化,将汽车排出的有害气体通过循环、过滤、催化反应等装置,使它们重新进入汽缸燃烧或在排放过程中被氧化、还原,变成无害物质排出车外,以减少排放污染,这种方法通常称之为后治理技术或机外净化。汽油车使用最多的是三效催化净化器和吸附还原的催化净化器。柴油车使用最多的是颗粒捕捉器DPF等,其原理是把排出的颗粒物过滤捕捉,使其燃烧变成CO2排出。根据捕捉PM的处理方法可分为强制再生方式、连续再生方式和非再生方式三种。
3.汽车循环再利用技术
汽车绿色制造模式要求在保证产品功能、质量和成本的前提下,强调在从设计、制造、使用、直至报废回收的整个生命周期内,综合考虑产品的环境属性,如可拆解性、可回收性、可维护性、可再生性以及对人身的健康安全等,以保证对环境影响最小和资源利用效率最高。对汽车的废弃物采用循环再利用技术,不仅能解决报废汽车带来的环境问题,还可解决汽车制造过程中面临的资源枯竭问题。
二、汽车排气污染物的生成及危害
汽车排气污染物主要包括气态污染物和颗粒物。汽车排气污染物对装点燃式发动机和装压燃式发动机的汽车而言有所不同,其中,对装点燃式发动机汽车,是指排气管排放的气态污染物;对装压燃式发动机汽车,则指的是排气管排放的气态污染物和颗粒物。
气态污染物指排气污染物中的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物。
颗粒物指在温度不超过325K(25℃)的稀释排气中,由规定的过滤介质上收集到的所有物质。
传统汽车发动机燃料为汽油和柴油。汽油和柴油主要是碳、氢原子构成的多种碳氢化合物的混合物。对于理想的燃烧过程而言,其燃烧产物应该为二氧化碳和水;而对于典型汽车发动机的燃烧过程而言,由于发动机中在燃烧过程发生的空间极为有限,每次燃烧过程持续时间极为短暂,所以燃烧很不充分。另外,发动机在燃烧过程中的温度很高,这些因素导致排气中除含有CO2和水等因素以外,还有碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物、硫化物、颗粒物、光化学烟雾等。这些物质都在不同程度上对环境和人体健康构成一定的危害。
汽车尾气污染
1.一氧化碳
CO是一种无色、无味、无臭、无刺激的有毒气体,相对密度0.967,几乎不溶于水,在大气中比较稳定。
(1)一氧化碳的生成机理
CO是一种不完全燃烧的产物,其生成机理比较复杂。若以R代表碳氢基,则燃料分子RH在燃烧过程中生成CO要经历如下反应:
RH→R→RO2→RCHC→RCO→CO。
CO生成的最主要的原因是氧气不足。不论是氧气不足或其他原因都会使得燃料的化学能没有彻底转换为热能,亦即影响了燃料的燃烧效率。发动机排气中CO的浓度越高,意味着燃烧效率越低。
(2)一氧化碳对人体健康的危害
一般城市中的一氧化碳水平对植物及有关的生物均无害,但对人体则有害,主要是导致人体组织缺氧。因为CO被人吸入肺部后,非常容易与血液中的血红蛋白结合,即与血红素作用生成羧基血红素。血红素与CO的结合能力较与氧的结合能力大200~300倍,而且分解困难。因此,可使人体血液携带氧的能力降低而引起缺氧,由此抑制思考,使人反应迟钝,引起睡意。浓度很高时会出现头疼、昏昏沉沉的症状,甚至死亡。暴露在高浓度的CO中会加剧心绞痛,增加冠心病患者发生运动性心痛的可能性,还可能影响胎儿的正常发育。交通高峰时段常常出现CO的污染峰值,汽车内浓度有时比车外更高。
综上所述,CO对人体的毒害程度大小,由许多因素决定。如空气中CO的浓度大小、同CO接触时间的长短、呼吸的速度以及有无吸烟习惯(吸烟者羧基血红素的本底浓度为5%,不吸烟者约为0.5%)等对人体的受害程度均有很大影响。
2.氮氧化物
大气中的含氮化合物有NO、NO2、N2O3、N2O5等,总称为NOX。造成空气污染的氮氧化物主要是一氧化氮和二氧化氮。NO是无色无味气体,稍溶于水。一般空气中的NO对人体无害,只有轻度刺激性,毒性不大,但当高浓度时会造成中枢神经轻度障碍。NO可被氧化成NO2。NO2是一种棕红色强刺激性的有毒气体,具有腐蚀性和生理刺激作用,能降低远方物体的亮度和反差,又是形成光化学烟雾的主要物质。
(1)氮氧化物的生成机理
城市空气中NOX主要来源于汽车发动机的排放。汽车发动机燃烧过程中所生成的NOX主要是NO,约占95%,同时也会生成少量的NO2,仅占5%。
汽车发动机燃烧过程中生成大量的NO,当其经排气管排入大气后,在大气条件下逐渐与氧或臭氧结合形成NO2。
(2)氮氧化物对人体健康的危害
NO2吸入人体后与血液中血红蛋白Hb结合,使血液输氧能力下降,对心脏、肝、肾等均有影响。空气中NO2的浓度及人体与之相接触的时间不同,对人体的毒害程度也有所不同。
(3)空气中NO2浓度对人体健康的影响
一般城市中的NO2浓度能引起急性呼吸道病变。试验证明,在0.063×10-6~0.083×10-6的浓度下,可使6个月大小的儿童的支气管炎发病率明显增加。
3.碳氢化合物
自然界中的碳氢化合物主要是由生物的分解作用产生。大气中的碳氢化合物(也称烃)则主要来源于汽车发动机排气管排放、燃油供给系统蒸发泄漏以及曲轴箱泄漏排出的HC,此处仅介绍汽车发动机排气管排放物的HC。
发动机排气中的碳氢化合物其成分极其复杂,当发动机内的部分燃油以及进入燃烧室的少量润滑油没有燃烧或燃烧不完全,就会以HC的形式排出。它的成分主要是未参加燃烧的燃油碳氢化合物分子、燃烧过程中高温分解和合成的中间产物和部分氧化物,如苯、醛、酮、烯、多环芳香族碳氢化合物等200余种物质。
发动机排气中的碳氢化合物与燃油种类(初始成分)有很大的关系。汽油机和柴油机由于所使用的燃油不同,两者的工作过程和燃烧方式也不同,所以HC在汽油机和柴油机中的生成机理是不同的。
(1)HC在汽油机中的生成机理
①燃烧不完全。②燃烧室内的缝隙效应。③壁面淬熄效应。④缸壁润滑油膜和积炭的吸附及释放。
(2)HC在柴油机中的生成机理
由于柴油机是扩散燃烧,混合气的形成和汽油机不同,缝隙中为空气,因而缝隙效应并不明显,燃油在燃烧室内的停留时间比汽油机短,这是柴油机HC排放低于汽油机的主要原因。当然,如果燃油喷雾特性与汽缸内气流运动特性匹配不好,使得燃油被喷射到壁面上,也会由于吸附和淬熄效应,造成HC排放增高。一般柴油机中产生HC的主要原因是混合不均匀、在燃烧过程后期低速离开喷油器的燃油混合及燃烧不良所致。
(3)HC对人体健康的危害
碳氢化合物(HC)对人体健康有直接的影响。在排出的HC中,饱和烃一般危害不大,如排出的HC中,甲烷气体无毒性,乙烯、丙烯和乙炔主要会对植物造成危害;但是不饱和烃却有很大的危害性,如排出的HC中,苯是无色气体,但有特殊气味,特别难闻,可引起食欲不振、体重减轻、易倦、头晕、头痛、呕吐、失眠、黏膜出血等症状,也可引起血液变化,红血球减少,出现贫血,还可以导致白血病。而排出的HC中甲醛、丙烯醛等醛类气体,同样会对人的眼、鼻、呼吸道和皮肤有强刺激作用,当浓度超过1×10-6时,会引起结膜炎、鼻炎和支气管炎等;浓度超过2.5×10-5时,会引起头晕、恶心;超过1×10-3时会引起急性中毒。在排出的HC中的多环芳香烃,即苯并芘及硝基烯,是一种较强的致癌物。烃类成分还是引起光化学烟雾的重要物质。
4.颗粒物
颗粒物是指在温度不超过325K(25℃)的稀释排气中,由规定的过滤介质上收集到的所有物质(即排气成分)。
对装压燃式发动机的汽车,排气污染物除气态污染物外,还有颗粒物。
燃烧室排放出的颗粒物有三个来源,其一是不可燃物质;其二是可燃的但未进行燃烧的物质(燃料和润滑油成分);其三是燃烧生成物。燃烧过程中排出的颗粒物质组成中大部分是固态碳,火焰中形成的固体碳粒子称为炭黑。炭黑可以在燃烧纯气体燃料时形成,但更多的则是在液体燃料燃烧时形成。颗粒物质的组成中除炭黑外还有碳氢化合物、硫化物和含金属成分的灰分等。含金属成分的颗粒物主要来自于燃料中的抗爆剂、润滑油添加剂以及运动产生的磨屑等。
由于汽油机采用预混合燃烧方式,除了因使用高含铅量汽油(我国已在2000年7月1日起全面禁止使用有铅汽油)而引起含铅颗粒排放外,一般可认为汽油机不产生颗粒。而柴油机采用扩散燃烧方式,这就决定了柴油机产生颗粒是不可避免的。柴油机和汽油机相比,其颗粒排放量要多几十倍。加上碳烟(颗粒中的主要部分)的可视性以及部分颗粒成分被认为是致癌物质,以致颗粒碳烟排放成为柴油机最引人注目、也是最引起非议的排放问题。
柴油机排放的烟有白烟、蓝烟和黑烟(碳烟)。其中白烟和蓝烟是液态颗粒,而黑烟是固态颗粒。白烟是高沸点的未燃烃和水蒸气混合而成的液态颗粒,它的直径一般在1.0μm左右,主要是在冷起动时产生(温度低于250℃)。蓝烟主要是未燃烧的烃,有燃油和润滑油以及燃烧中间产物,其颗粒较小,一般在0.5μm以下,蓝烟主要是在暖机时产生(温度在250~650℃),当发动机温度提高后,蓝烟就会消失。黑烟由碳烟颗粒(呈黑色)所组成。碳烟排放的升高与降低必然导致颗粒排放的相应变化。汽车排出的碳烟颗粒,通常直径都在1μm以下,柴油机的颗粒尺寸比汽油机大。通常未采取控制措施的柴油机排出的颗粒是带有催化反应器的汽油机的50~70倍,因此,为控制排放污染,必须认真研究柴油机炭烟的生成机理。
汽车排气危害人体健康
(1)炭烟的生成机理
在整个燃烧过程中,炭烟通常要经历生成和氧化两个阶段。
①炭烟的生成。炭烟是由烃类燃料在高温缺氧条件下裂解生成的。一般认为,当燃油喷射到高温的空气中时,轻质烃很快蒸发汽化,而重质烃会以液态暂时存在。液态的重质烃在高温缺氧条件下,直接脱氢碳化,成为焦炭状的液相析出型碳粒,粒度一般比较大。而蒸发汽化了的轻质烃,经过相对比较复杂的途径,产生气相析出型碳粒,粒度相对较小。首先,气相的燃油分子在高温缺氧条件下发生部分氧化和热裂解,生成各种不饱和烃,如乙烯、乙炔及其较高的同系物和多环芳香烃;它们不断脱氢形成原子级的碳粒子,逐渐聚合成直径2μm左右的炭烟核心(碳核);气相的烃和其他物质在碳核表面的凝聚以及碳核相互碰撞发生的凝聚,使碳核继续增大,成为直径20~30μm的炭烟基元;而炭烟基元经过相互聚集形成直径.1μm以下的球状或链状的多孔性聚合物。重馏分的未燃烃、硫酸盐以及水分等在碳粒上吸附凝聚,形成颗粒排放。
②炭烟的氧化。已经生成的炭烟,只要能遇到足够的氧化氛围和高温,也会发生氧化反应,其体积缩小甚至完全氧化掉。因所处局部区域的氧化条件不同,炭烟的氧化速率不同。由此可以得到降低柴油机炭烟的指导思想之一,即燃烧前期应尽量避免高温缺氧,以减少炭烟生成;燃烧后期应保证高温富氧和加强混合扰流强度,以加速炭烟氧化。
(2)颗粒物对人体健康的危害
颗粒对人体健康的危害与颗粒的大小及其组成有关。颗粒可以通过呼吸沉积到人体肺部,从而加重呼吸系统的疾病。颗粒越小,悬浮在空气中的时间越长,进入人体肺部及支气管中的比例越大,危害也越大。小于0.1μm的颗粒能在空气中作随机运动,进入肺部并黏附在肺细胞的组织中,有些还会被血液吸收;0.1~0.5μm的颗粒能深入肺部并黏附在肺叶表面黏液中,随后会被绒毛所清除;大于5μm的颗粒常在鼻处受阻,不能深入呼吸道;大于10μm的颗粒可排出体外。近年来,细颗粒对健康的影响越来越受关注,由于其表面通常吸附许多有机污染物、重金属元素和一些致癌物质,沉积到人的肺部会产生累积健康危害。由于柴油机排出的颗粒直径大都小于0.3μm,而且数量比汽油机高出30~60倍,成分更复杂,因而柴油机排出的颗粒危害更大。
5.光化学烟雾
光化学烟雾是指HC和NOX在阳光作用下发生化学反应而生成的刺激性产物。
(1)光化学烟雾的生成机理
产生光化学烟雾的基本条件是大气中存在一定浓度的HC和NOX。当HC/NOX>3时,在强烈的阳光照射下会产生臭氧和过氧酰基硝酸盐组成的光化学烟雾。一般这种二次有害污染物常发生在夏秋季之间,在污染物多、大气不流畅的大城市或盆地地区,而且在午后2~3点时光化学烟雾浓度最高。
(2)光化学烟雾对人体健康的危害
①光化学烟雾对人眼睛的刺激。光化学烟雾中的甲醛、过氧化苯甲醛酰硝酸基、过氧酰基硝酸盐和丙烯醛对人的眼睛会产生刺激。
②光化学烟雾对人呼吸道的影响。光化学烟雾中的臭氧刺激呼吸系统的黏膜,导致咳嗽、呼吸困难,削弱肺功能,对室外锻炼的人特别有害。臭氧还引起诸如深呼吸时胸部不适,眼睛、鼻子、喉咙刺痒,头痛、疲倦等症状,并使哮喘病患病率增高。臭氧会增加入对过敏源如花粉的敏感性,也降低人体对细菌和病毒的抵抗力(如引起感冒、肺炎等)。
③空气中臭氧的浓度对人体健康的影响。需要区别的概念是地面附近的臭氧和通常所说离地面1万米以上的臭氧层不一样,臭氧层吸收太阳的紫外线,对保护人类意义重大,而地面附近的臭氧是强氧化剂,不仅能对人体健康造成伤害,而且同样对有机物质及植物产生很大的危害。
6.硫化物
液体燃料中的硫含量是指燃料中元素硫和活性及非活性硫化物的总含硫量。由于正常燃料中一般不允许有活性含硫物质,所以硫含量实际上是硫元素和各种非活性含硫物质的总硫量。这些物质主要包括硫醇、硫醚、二硫化物等。汽车燃烧产物中的硫化物主要来自这些含硫物质的燃烧,含硫燃料燃烧火焰呈淡蓝色。含硫燃料一旦燃烧,其中的硫就很容易与氧化物进行反应,硫和燃料中的氮类似,它能更快地转化成硫的氧化物。
在燃烧系统中元素硫或含硫化合物主要以二氧化硫形式存在,三氧化硫含量很少,即使在很贫的燃料状态下,也只占SO2的百分之几。但是SO3极易与水生成硫酸,因此SO3的浓度相当重要。在富燃料状态下,除了SO2外还有硫化氢和元素硫等稳定产物。
大气中的硫化物主要是指SO2、H2S、H2SO4和硫酸盐。汽车排放的硫化物主要是柴油机排出的。
SO2对人类健康有重要影响,它能刺激人的呼吸系统,尤以有肺部慢性病和心脏病的人最易受害,使呼吸道等疾病增多。当空气中SO2年平均浓度大于0.04×10-6或日平均浓度大于0.11×10-6时,即对人体产生危害。值得指出的是当SO2与颗粒物质共存时,其危害可增大到3~4倍。随着低硫柴油的推广使用,SO2的排放在逐年降低。
三、汽车尾气排放控制系统
1.排放控制系统在现代汽车上的运用
随着汽车数量增加,汽车有害排放物对大气的污染日趋严重,世界各国限制汽车排放污染的法规越来越严格,控制标准越来越高。汽车排放控制系统已成为现代汽车上重要的、不可缺少的组成部分,它能将汽车的有害排放物控制在最低程度,减少对大气的污染。
在传统汽车及发动机的设计中,主要考虑的是动力性和可靠性等使用性能指标。为了达到日益严格的排放控制要求,排放控制系统必须和整车其他系统一起进行统一设计,使现代汽车能够达到所规定的、包括排放性能在内的综合性能指标的要求。
排放控制系统与汽车上其他系统采用统一设计,各个系统相互依赖,实质上排放系统与其他系统有着紧密的联系。例如,发动机喷油量控制不当、点火时控制不准,不仅会使燃油消耗增加,动力性下降,而且排放污染物也会增加。现代汽车上的控制系统已基本实现“电子化”,即运用电子系统控制汽车,使汽车上的控制逐步“一体化”,以达到更高的综合性能指标。因此,我们不能把排放控制系统看作一个独立系统只为解决单一排放的问题,而应视其为整车控制系统的一部分。现代汽车上一般采用了曲轴箱强制通风装置、燃油蒸发排放控制装置、进气加热装置、废气再循环装置、催化转换装置、发动机计算机管理、柴油机排放颗粒物搜集装置等。
2.减少汽车排放污染的基本方法
减少汽车排放污染的第一种方法是机内控制法。这种方法是根据有害排放物生成机理,对发动机机构及控制系统进行改造和设计,采用新材料、新工艺、新技术和新的控制方法,使发动机内的可燃混合气充分和高效地燃烧,从而达到减少有害气体排放的目的。例如,将现代汽车发动机汽缸的直径设计较大而活塞行程较小,能迅速提高汽缸内壁温度,减少了因缸壁温度过低而使缸壁周围冷熄区混合气不能充分燃烧而产生的排放。火花塞上采用新材料和改进结构,提高了点火能量,有利于混合气充分燃烧。这些对发动机及控制系统本身的改造和重新设计,都能较好地减少排放污染。电子控制装置在现代汽车上的运用能进一步减少汽车排放污染。例如,发动机上的电子控制燃油喷射系统,它既能根据发动机的各种工况精确地控制喷油量,达到合理的空燃比,又能使燃油雾化良好,加上计算机精确的点火控制,使污染物排放进一步减少。
减少汽车排放污染的第二种方法是机外控制法。这种方法将汽车排出的有害气体通过循环、过滤、催化反应等装置,使它们重新进入汽缸燃烧或在排放过程中被氧化、还原,变成无害物质排出车外,以减少排放污染。如现代汽车上的曲轴箱通风装置,它可以把“窜”入曲轴箱的混合气强制导入燃烧室进行重新燃烧,从而有效避免了混合气从曲轴箱中溢出而污染空气;再如二次空气喷射装置,将新鲜空气喷入到排放道中,利用废气余热使有害气体充分氧化、还原,有效抑制碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化合物等有害气体的排放。
四、汽车使用中排放污染控制措施
汽车使用中排放控制的意义和重要性
随着社会消费水平的日益提高,汽车不仅只是国民经济生产中主要的运输和交通工具,而且也逐渐进入百姓的家庭成为主要的代步工具。虽然现在对汽车排放控制越来越严格,排放控制技术也大量运用在汽车上,就单车而言汽车污染物的排放量确实大大得到了降低。但是,随着汽车数量的急剧增加,汽车排放污染物总量呈逐年上升趋势,汽车排放污染已成为全球性公害,我们必须予以高度重视。如我国首都北京、国际大都市上海、广州等经济发达的城市,汽车排放污染与煤尘污染混为一体,相互作用,给当地空气质量带来了极大的影响。有报告显示,广州、深圳等城市汽车尾气染污已占据大气污染的50%左右。北京地区大气中HC及CO成分的6%以上来自汽车排放,大气中NOX的成分也有将近4%来自汽车尾气排放。
汽车排放污染已成为全球性公害
汽车排放污染物对人体健康造成的危害是非常严重的,它刺激人体皮肤和呼吸道,使人产生不良反应甚至生病;它通过呼吸系统和血液循环使人体慢性中毒。所以对汽车使用中的排放污染的控制要放眼长远、立足当前、防重于治,要以防治结合为原则,从政策法规到技术措施环环紧扣,认真采取有效措施予以控制。
汽车排放控制的难点
我国控制汽车排放的重点应立足于对使用中的汽车排放的控制,在这点上容易得到社会的共识,但就目前而言,对使用中的汽车实施排放控制还存在下列困难。
1.改造难度很大
汽车作为一种耐用消费品,其使用寿命一般都在10年以上。汽车出厂时,其排放只达到当时的排放要求,随着时间的推移,排放控制标准也随之提高,原来出厂的汽车其排放标准自然不能达到新标准的要求。那么,如何使原来的汽车重新达到新的排放标准?当然,对汽车进行改造是首先要考虑到的,也是最直接有效的办法。然而要对在用汽车进行改造可谓困难重重。
首先,我国在用汽车品种繁多,各种车辆在设计制造过程中都经过详细的论证、试验和定型认证。其各种固有的技术参数,包括动力性、经济性、排放等指标是相互制约、互为依托的。对已经定型的产品进行改进,从技术角度讲有一系列繁杂的程序,必须经过反复试验验证,在取得可靠的试验数据并经有关部门认可批准后方可实施。再则,现代汽车是机、电、液一体化产品,汽车运行的许多数据是共用的,若任意改变其中某一参数,将会影响到整个汽车的工作性能,可谓“牵一发而动全身”。还有,对已定型的汽车产品进行改动,还涉及产品专利、知识产权等一系列问题。因此,对在用汽车进行改造而使其达到新的排放标准,不可能一蹴而就。
2.对在用汽车排放控制的管理难度大
我国在用汽车数量多,分布广、使用环境复杂,实行的是多头管理。因此,要对在用汽车进行排放控制,从管理的角度上讲异常困难。
(1)我国汽车运输业的格局已发生变革
我国的汽车运输业早已跳出了计划经济时期以专业运输单位和大型工矿企业自备车辆运输为主的旧框子,取而代之的是以各种隶属关系、各种经济成分、各行各业共办运输的新格局。
同时,汽车以十分迅猛的发展趋势进入家庭。因此,车辆所有权、使用对象、使用目的和使用范围以及运输形式、车辆使用模式等都发生了深刻变化。面对这样复杂纷繁的运输群体和运输结构形式,要制定有效可行的在用汽车排放控制政策,进行有效管理其难度是可想而知的。
(2)我国运输汽车所处的运行环境千差万别
我国幅员辽阔,自然地理环境和气候条件使运输汽车所处的运行环境千差万别。而各地区制定的车辆使用政策和排放控制指标又相距甚远,不利于汽车排放污染的控制。
(3)我国现行的车辆管理体系存在诸多问题
我国现行的车辆管理体系存在着明显的行政意志痕迹和部门利益痕迹,管理上亦存在着多头干预、部门职能交叉、条块分割的弊端。一些行业自成体系,脱离车辆管理的统一制度另搞一套;有些地方和部门实行产品垄断和技术封锁,使车辆管理无法统一实施。比如,除军车管理外,大型矿山、油田用车辆、一些特种车辆(如城市公共汽车、出租车、邮车)等,多采用独立的车辆管理体系,非常不便于实施全国统一的车辆技术管理政策,势必影响对汽车排放的控制。
再则,就目前我国汽车运输的现状而言,许多经营户对车辆缺乏科学管理,不能合理使用。如出现超载、以修代保、随意加装设备等急功近利的短期行为。尽管十几年来车辆技术管理部门、汽车维修管理部门、交通部门颁布了一系列管理规章并采取了一定的技术措施,但如何将全社会的在用车辆纳入科学的、制度化的技术管理轨道,仍然是一个严肃的课题。
汽车使用中排放控制的主要途径及最佳选择
虽然对在用汽车进行排放控制存在着诸多困难和问题,但这不能成为放弃对我们生存环境保护的理由。恰恰相反,我们应借鉴国外对汽车排放控制的先进经验,积极探索和寻求适合我国国情的控制和治理汽车使用中排放控制的有效途径。据资料介绍和诸多专家学者的研究推荐,目前国际、国内对汽车使用中实施排放控制的主要途径有:
倡导少开车活动
1.限制车辆使用
一些国家或地区为了减少汽车排放污染,制定了限制车辆使用的政策。例如,在城市鼓励坐公交车或多人合乘小客车、车辆限时通行或限制从人口稠密地区通行、单双日按车牌尾数限制使用等。这些政策的出台与实施,无疑会大大减少汽车排放污染。然而这与车辆用户购车的初衷是明显相悖的。与国家发展交通运输事业、鼓励汽车制造产业的发展、拉动市场消费需求相矛盾。可见该方法仅能作为权宜之计,长期以此作为控制在用汽车的排放,显然有所偏颇。
2.改进燃油品质
改进汽车燃油品质是减少汽车排放污染最有效和最理想的方法之一。因为燃油的品质与发动机的燃烧过程和燃烧效果有着直接的关系。例如,过去的车辆使用含四乙基铅的低标号燃油,其铅添加剂虽然能提高汽车的抗爆性能,但其燃烧后的废气中的铅有致癌的成分。当换用无铅的高标号汽油后,发动机燃烧质量得到了提高,也剔除了排放中铅成分。然而,要提高和改进燃油品质,并非能一蹴而就,它需要有关科学家付出5年、10年乃至更长时间的努力。因此,我们只能把“改进燃油品质”作为控制汽车排放的努力方向。
3.对汽车进行技术改造增加排放后处理装置
在设计上,通过对汽车的技术改造,提高燃油的燃烧效率,使燃料充分、完全燃烧,减少汽车排放污染当然也是主要途径之一。但是显而易见,增加任何一种排放后处理装置都会增加汽车的制造成本,同时部分排放后处理装置对汽车的动力性、经济性亦有一定的影响。
4.对使用中的汽车进行定期检查维护
汽车排放污染的增加是车辆性能不稳定或恶化的一种表征。其内在原因是多方面的,如燃油品质不佳、车辆超负荷运作、发动机各系统工作不正常或调整不当、曲轴箱通风装置工作不良、废气排放控制装置工作失效等,都会导致汽车排放的增加。随着汽车行驶里程的增加,汽车各系统工作性能必然下降,配合间隙必然会失去原来的标准,这就要求必须对汽车进行定期维护和检查,以恢复汽车各系统的正常工作状态,消除汽车故障隐患,减少汽车排放污染。
有人错误地认为对于汽车排放污染的检测和维修,只要用汽车尾气分析仪检查汽车尾气排放是否达标即可。若不达标,就对与汽车排放相关的装置或系统进行简单的检查调整,就能解决问题。但事实上,只有对汽车的整车技术参数,尤其是发动机的各种技术状况和技术参数进行全面的检测和有效维修,车辆排放才能保证在正常的状态之下。为此,必须建立严格的车辆技术管理制度,确保车辆按照一定的周期接受全面的技术状况检查和测试,保证车辆的技术要求,使之达到排放控制标准。国内外治理使用中汽车排放污染的成果和经验证明,建立完整的汽车维护体系、实行严格的汽车检测维护制度是目前最科学、合理、经济、有效的汽车排放污染控制途径。
5.提高驾驶员的汽车排放控制意识
汽车驾驶员是汽车的使用者和主导者,驾驶员驾驶技术的熟练程度和对汽车排放控制意识的强弱都与汽车排放有着十分密切的关系。
(1)驾驶员应不断提高汽车驾驶技术
汽车驾驶员应通过学习和实践不断提高汽车驾驶技术,在行车过程中要顺畅、流利,避免急加速、急刹车;要合理使用挡位,避免高速低挡或低速高挡;要尽可能地使用经济车速并合理选择行车路线避免绕道。
(2)汽车驾驶员要养成日常维护的习惯
汽车驾驶员要养成日常维护的习惯,出车前应对汽车的油、水、电及安全部位进行维护和检查,保证汽车良好的性能。并自觉定期(或定里程)将汽车送往维修站进行检查调整。
(3)在较长时间等候时,应及时关闭发动机,以减少燃油消耗和排放增加
上述几种控制在用汽车排放污染的方法是目前常见的、运用得最多的方法。但从发展的眼光看,要从真正意义上减少汽车排放污染或实现汽车使用中的零污染,我们还得从新技术、新能源着手。比如:使用天然气汽车、混合动力汽车就能大大减少汽车排放污染;使用太阳能汽车、电动汽车就几乎能实现汽车使用中的零污染。
五、汽车检查维护制度与排放控制
随着汽车工业的迅猛发展,汽车维护业也经历了从无到有,从小到大,由弱变强的发展过程,逐步形成了在国民经济中有巨大作用和一定影响的独立行业。前面已探讨了控制汽车排放污染最有效的途径是对车辆进行定期检查和维护,由此可见汽车维修业对控制汽车排放也起着举足轻重的作用。
1.我国汽车检查维护制度的历史沿革
旧中国,由于汽车数量极为有限,所以汽车修理还没有形成规模生产,称不上一个单独的行业,自然也谈不上有什么维修制度和行规行约。新中国成立后,随着“一五”计划的实施,国家建立了包括汽车制造在内的一批大型骨干企业。20世纪50年代中期,国产汽车正式出厂,推动了一些大城市道路运输企业的组建,少数由国家组建的汽车维修企业也应运而生。但当时由于受到配件材料、工艺技术等因素的影响,汽车修理几乎都是以修旧利废为主,很难保证汽车性能的全面恢复,更无暇顾及汽车排放控制。
我国最早的“保修”制度,源自于苏联。后来,随着我国汽车制度和道路运输业发展的需要,又有了许多的改进和变革。
1951年交通部召开了全国汽车运输技术工作会议,拟定了《汽车运输企业暂行技术标准与定额》,并于1952年7月正式发行全国各运输单位试行。由此初步形成了一些技术管理制度。
1954年7月29日,交通部正式颁布了“红皮书”,即《汽车运输企业技术标准与技术经济定额》。其中规定:汽车的技术保养分三级,即例行保养,一级保养,二级保养;汽车修理分三类,即小修、中修和大修。“红皮书”的颁布,对保证车辆的技术状况起到了重要的作用,但汽车排放控制并不是“红皮书”关注的焦点。
1963年,交通部又召开了全国专门会议,对实行了近10年的“红皮书”进行讨论和修改。并于12月颁布实行了《汽车运输企业技术管理制度》和《汽车运输技术规范》,以适应汽车运输业迅速发展的需要。
1965年,交通部又颁布了“汽车运用规程”和“汽车修理规程”,将汽车保养分为四级,即例行保养、一级保养、二级保养和三级保养,也就是我们所说的不包括例行保养的三级保养制;汽车修理分为四类,即汽车大修、总成大修、汽车小修和零件修理,取消了汽车中修。
1980年颁布了《汽车运输和修理企业技术管理制度》,1981年颁布了《汽车修理技术标准》 (JT3101-1981),在《制度》中明确规定例行保养从保养篇中划出纳入使用篇。此后,汽车的技术保养和修理都按三级、四类划分。各级保养的作业项目是:
①例行保养:以清洁、检查、补给为中心。
②一级保养:以紧固、润滑为中心。
③二级保养:以检查、调整为中心。
④三级保养:以总成解体消除隐患为中心。
总之,原来汽车保养分级和周期的确定,一般依据以下三个方面来确定:一是汽车制造厂所建议的作业周期与作业内容;二是科研部门经过试验而提供的作业周期和作业内容;三是各地区汽车运输企业主管部门从本地区、本部门具体实际情况出发,对贯彻计划、预防、保养制度所积累的原始资料及对个别车型的鉴定,经过分析研究,初步拟出的保养分级、周期与作业内容,然后在实践中进行论证,积累经验,不断总结改进,最后确定执行。
上述一系列汽车维修管理措施的出台,规范了维修行业,使企业的管理水平和维修能力得到了很大的提高,形成了一支汽车维修的技术骨干队伍。广大运输企业逐步认识重营运、轻维修给车辆管理和汽车性能带来的危害,纷纷建立企业车辆技术管理制度,对车辆严格实施计划保养和修理制度,这对保持车辆技术完好,在当时起到了至关重要的作用。虽然当时的车辆技术管理中没有控制汽车排放的概念,但通过定期的检修和维护,保证了车辆的技术状况。因此,当时的车辆技术管理制度对减少汽车排放也起到了一定的作用。
20世纪70年代末期,由于我国国民经济体制改革,使我国汽车运输行业的车辆数量迅速增加,在汽车运输和维修中,提出“有路大家行,有车大家维护”的方针,维修业也像雨后春笋般迅速发展,后来的车辆维修制度已不能适应和满足新形势的需要,改革旧制度,探讨新的维修制度势在必行。
繁忙的交通运输业
近年来,汽车工业迅猛发展,汽车已由机械和简单的电产品转变为机、电、液一体化的高科技产品。特别是大量电子产品,如各种传感器、执行器和微电脑在汽车上的运用,汽车检测技术显得尤为重要。因此,又提出了最佳的保养制度是“定期检测、强制维护、视情修理”。同时随着人民环保意识的增强,在汽车维护检测制度中,汽车排放也被列为其重点内容。例如,汽车的年检中,汽车排放是必检内容。交通部1990年3月发布的13号部令中,第一次把车辆检测诊断技术的应用列入条款。同时,对原汽车保养制度的指导性原则进行了重大调整,即把“定期保养、计划修理”改为“定期检测、强制维护,视情修理”。取消了大拆大卸的三(四)级保养制,改为二级维护制。
《道路运输业车辆技术管理规定》 (交通部1990年第13号令)和《道路运输车辆维护管理规定》 (交通部1998年第2号令)规定车辆必须按国家和行业有关标准规定的行驶里程划分间隙时间,进行规定的检测和维护作业,达到规定的技术条件,接受规定的质量监督。根据部令的要求,交通部还及时颁布了《汽车维护工艺规范》 (JT/T201-1995)行业标准。
(1)定期检测
“定期检测”是通过现代化的技术手段,借助先进的检测仪器,定期对汽车进行检查、测量,以正确判断汽车的技术状况。它包含两层含义:一是根据车辆的老旧程度、使用率和使用强度等,制定定期检测的里程或周期。实现“定期检测”最好的办法是建立车辆综合性能检测站,由道路运政管理部门有计划地定期组织车辆到认定的检测站进行综合性能检测。二是“定期检测”结合汽车维护周期进行,以此来确定附加作业项目,同时通过汽车的检测和技术鉴定,确定汽车需要修理的情况。
从“定期检测”的含义可以看出:实行“定期检测”是提高车辆技术状况、保证安全生产、充分发挥车辆效能、降低运行消耗、减少汽车排放污染的关键。
(2)强制维护
强制维护并没有废除过去的计划维护制度,只是在计划预防制度的基础上增加了定期检测内容,以确定附加作业项目。在执行车辆维护时,必须结合状态检测去进行。亦即“强制维护”同样是在计划预防的基础上进行状态检测的维护制度,只是进一步强调了维护的重要性。
(3)视情修理
“视情修理”是随着检测诊断技术的发展和维修市场的变化而提出的。过去“计划修理”往往以车辆行驶里程或车辆行驶时间确定修理周期, “计划修理”较少考虑车辆本身的技术状况、车辆的运行条件和强度等因素。因此,常常会出现有的车辆技术状况良好的情况下要强制进行修理,造成浪费。有的车辆因修理不及时而使汽车技术状况恶化,造成动力性、经济性、安全性下降、汽车排放污染急剧上升。 “视情修理”必须经过检测诊断和技术鉴定,这里体现了技术与经济相结合的原则,也体现了维修技术的发展,这是制度的一次重大变革。总之, “视情修理”的实质是:由原来的以行驶里程或车辆使用时间为基础确定汽车修理方式改变为以汽车实际技术状况为基础的修理方式。 “视情修理”与“强制维护”是相辅相成的。
2.汽车检查维护与排放控制
汽车排放控制是一个系统而复杂的工程,从汽车的设计制造到燃料的品质,从使用维护到驾驶员控制汽车排放污染的意识,其中任何一个因素无不影响到汽车的排放。然而,单就使用中汽车排放控制这个角度看,实行一整套严格的、切实可行的检查维护制度不失为更切实际和经济有效的策略。
近年来,一些经济发达、长期受汽车排放污染困扰的国家,相继提出和实行了对使用中汽车控制的I/M制度。I/M是英文Inspection和Maintenance最前面两个字母的缩写,其含义是:通过对在用汽车的检查,确定引起排放污染严重的原因,然后有针对性地采取维修措施,使在用汽车最大限度地降低排放污染。比较我国现行的汽车检查维护制度,在治理使用中汽车排放污染方面,无论是方向还是具体方法操作程序都非常相似,由此就更加坚定了坚持通过对汽车检查维护来控制在用汽车排放污染的信心。但是,过去国家治理大气环境污染不像今天这么紧迫和突出,对汽车排放给大气所造成污染的认识也不如今天这么明确。因此,汽车维修体系在实际工作中偏重于对整车技术状况的衡量和评价,还没有把控制汽车排放置于最关键和最突出的位置之上。在人们日益关注自身生存环境的今天,为了保持大自然的清洁与美丽,保护人们的生存环境,汽车维修管理也应调整工作思路,在贯彻“定期检测、强制维护、视情修理”的工作方针的前提下,进一步完善汽车检查维护制度,补充完善对汽车排放控制的操作内容和工艺措施。具体应从以下几个方面入手。
(1)加强立法,促进汽车检查维护制度的全面落实
只有强硬的政策支撑,才能保证一个行之有效的规章制度的实施。对在用汽车的技术管理上,必须迅速改变管理机构重叠、职能交叉、条块分割的局面。在车辆排放控制方面要形成高层次的配套法规,用以指导和规范管理部门的行为,避免部门规章由于受职能、工作性质和信息知识等方面的局限而缺乏普遍的法律约束力。
从各种统计资料看,绝大多数营运车辆都能遵守汽车维护管理制度,根据车辆行驶里程或使用时间进行定期检测和强制维护,而一些行政事业单位公务用车或家庭用车,都往往忽视了强制维护制度的贯彻实施。由于车辆没有及时进行检测维护,其技能参数出现明显变化,表现为动力下降、油耗上升、排放超标等。汽车污染物排放与汽车故障密切相关。如点火过迟、混合气过浓均会导致发动机排放明显增加。汽车故障又与使用时间和检测维护状况紧密相关。对车辆定期检测和维护可以延长汽车使用寿命,保持完好技术状况,使污染物的排放稳定且保持在正常状况。
通过对汽车使用的可靠性研究,制定出了“定期检测、强制维护、视情修理”这一新的汽车维护制度。汽车可靠性研究将汽车故障分为早期故障、偶然故障和耗损故障三种类型。造成早期故障的原因主要有:设计欠佳、制造欠佳、装配不当、检验不严格。造成偶然故障的原因有:操作不当、没有对车辆及时维护、材料隐患及工艺和结构缺陷,而耗损故障的原因是长期使用而导致零件超过了使用极限。从以上三类故障的成因不难看出,汽车故障伴随着车辆使用而滋生,汽车故障率与汽车使用里程成正比。如果不坚持对使用中的汽车进行定期检查和强制维护,必将导致汽车排放污染的超标。为此,一是要加大政策控制力度,制定强硬的行政措施,督促使用中汽车实行车辆维护制度;二是提高汽车检测和维护的工艺技术水平和服务质量。
国外一些国家,不仅要对所有在用汽车定期检查和维修,而且特别强调:(https://www.daowen.com)
①不允许在用车辆发生排放净化装置的失效或损坏,否则一经发现,要追究有关单位和人员的法律责任。这就迫使车辆使用者随时注意排气净化装置的工作状态,经常到维修合同单位接受检查和进行必要的维修。
②车辆使用者或维修单位有意将车辆排放控制系统调整不当、拆除排放控制系统及部件、拆去有关铅封再自行重封的行为和任何对排放控制系统有不利影响的做法,一律视为非法并予以制裁。
③制定了严格的燃料管理政策,车辆改用其他燃料要取得相应的认可,经改换燃料的车辆必须保持原有排放控制装置并满足排放限制要求。
④在汽车上加装排气净化及节能等附加装置和选用汽车零部件时,必须经权威检测机构对其性能和使用效果检测、经过有关部门认可,并确保不使车辆排放污染状况恶化。
总之,汽车排放控制要有强硬的行政措施为依托,有相关法律为保障。决不允许各行其是、随心所欲。
(2)保证汽车检查维护质量
规范管理汽车维修业
汽车检查维护质量,直接影响到汽车性能的恢复和汽车排放的控制,要保证汽车的检查维护质量应从以下四个方面入手:
①规范检查维护程序。首先,汽车技术管理文件中要明确规定使用中车辆的检查和维护周期,并严格监督实行;第二,对从事汽车检查、维护的单位必须要坚持资质认可,督促其严格按质量保证体系运作;第三,对车辆的维护必须按工艺规范和技术标准操作,不允许简化或省略规定的工艺过程。否则,有关部门要依据法律、法规进行惩处。
②明确检查维护项目。我国汽车维修中执行的《汽车维护工艺规范》(JT/T201-1995),明确规定了一、二级维护的作业项目,应严格按规定项目进行操作。
③规定检测维护所必须设施、设备。现代汽车的检测与维护必须借助于一些设施、设备才能完成。比如,用汽车尾车分析仪检测汽车尾气排放;用点火正时灯检测发动机点火正时;借助四轮定位仪检测汽车轮胎的定位。因此,在进行汽车检查企业资质认定时,设施、设备的装备情况应当作为一项重要的指标。
④提高汽车检测维修人员的技术水平。汽车检测维修人员技术水平的高低和操作的熟练程度,直接影响到检测结果的准确和维修质量的好坏。随着汽车技术的不断进步,汽车相关法规和标准的发布、修订,汽车新工艺、新技术的应用等,都要求汽车维修行业要建立有效的培训体系。该体系应由交通行业管理部门与地方维修管理机构、科研机构及相关院校共同建设,通过培训加快提高汽车维修行业管理人员、技术人员、维修技师的业务水平,使他们成为汽车检测维修行业质量保证的主力军,成为汽车污染排放治理的骨干力量。
(3)建立汽车使用中排放控制的监督评价体系
通过技术保障系统和行政管理系统的正常运作,正规汽车生产厂和维修厂出厂的汽车其排放污染一般是可以达标的,但是所有在路上运行的汽车是否符合排放标准还应该用抽样合格率指标进行监控。监控的目的有三个:第一,监控识别排放不合格车辆,监督其及时治理;第二,跟踪追查排放不合格车产生的原因,对责任者要依法予以处罚;第三,通过抽查合格率指标,研究产生不合格车的原因,分析对汽车定期检测维护体系的运作情况进行客观评价,针对问题采取进一步对策,保证不断提高使用中汽车污染控制总体水平,不断降低汽车排放污染。
汽车使用中排放控制监控评价体系由汽车污染物排放监控、汽车尾气监控、对尾气抽检不合格车处罚监控和宏观监控评价制度四部分组成。
六、汽车噪声的来源及控制
噪声,实际上就是人们主观认为一切不希望存在的响声。噪声污染和大气污染、水污染并称为现代社会的公害。
据统计,城市噪声污染的主要来源是汽车噪声。汽车噪声一般为中等强度的噪声,大约为60~90dB左右,由于车辆噪声为移动性噪声,故影响范围大,干扰时间长,受害人员多,近年来从多起汽车用防盗器的误鸣而引起的扰民事件中,可以看出汽车噪声给人们的生活带来的危害。
汽车噪声的来源
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(如空气压缩机、发电机等)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.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、低速行驶和车辆启动加速过程中,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。
机械噪声是发动机工作时各运动件之间及运动件与固定件之间作用的周期性变化的力所引起的,它与激发力的大小和发动机结构动态特性等因素有关。
燃烧噪声与机械噪声实际上是难以严格区分的。机械噪声也是发动机汽缸内燃料燃烧间接激发的噪声。为了研究方便,把汽缸内燃烧所形成的压力振动并通过缸盖、活塞、连杆、曲轴到机体的途径向外辐射的噪声叫燃烧噪声;把活塞对缸套的敲击、齿轮、配气机构、喷油系统等运动件之间机械撞击所产生的振动激发的声辐射称为机械噪声。下面就发动机主要噪声即活塞敲击噪声、配气机构噪声、发动机燃烧噪声进行简要分析。
(1)活塞敲击噪声
活塞对缸壁的敲击,根本原因在于它们之间存在间隙并且往复运动的活塞所承受的侧向力发生方向突变。
当作用在活塞上的气体压力、惯性力和摩擦力发生周期性变化时,活塞在曲轴的旋转平面内将受到一个周期性变化的侧向力的作用。此侧向力在上止点及下止点附近必然要改变方向,活塞将从一侧向另一侧做横向运动。在上止点附近有一个由右侧向左侧的横向运动,而在下止点附近有一个由左侧向右侧的横向运动。
高速运转时,活塞的这种横向运动是以很高的速度进行的。由于活塞与缸壁之间存在间隙,从而形成了对缸壁的强烈撞击,特别是在压缩行程终了和膨胀行程开始时,这种冲击更为严重,而且冷却时最明显。这时的冲击速度与发动机转速的立方根成正比。
(2)配气机构噪声
发动机低速下的噪声主要表现为气门开闭时以及挺柱在凸轮凸面部位附近产生的配气机构噪声。
气门开启的噪声主要是由施加于气门机构上的撞击力造成的,而气门关闭时的噪声则是由于气门落座时的冲击产生的,气门的噪声级和气门运动的速度成正比。在凸轮顶部上推从动杆的时刻,金属互相接触产生的摩擦振动,粗糙的接触面会使噪声增高。
在发动机高速运转时,气门机构的惯性力相当大,使得整个机构产生振动。一个弹性系统的气门机构,工作时各零件的弹性变形会使位于传动链末端气门处的运动产生很不规则的运动(气门飞脱和落座反跳)。这种不规则运动,增加气门撞击的次数和强度,从而产生强烈的噪声。气门弹簧的颤振也会导致簧圈之间发生碰击产生高频噪声。
(3)燃烧噪声
汽油机和柴油机的主要燃烧噪声一般都产生在速燃期,汽油机燃烧过程柔和,其产生的噪声相对其他噪声来说比较小,只有在不正常燃烧时会引起较大的噪声。
柴油机的燃烧噪声,与其他噪声相比则不可忽视。根据柴油机的燃烧规律可知,柴油机燃烧过程可分为着火延迟期、速燃期、缓燃期和补燃期四个阶段。
(4)发动机空气噪声
发动机运转过程中,由于空气流动发出的声响,主要包括:进气噪声、排气噪声、风扇噪声。
2.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。
(1)传动系噪声
传动系噪声源主要是其内部齿轮和轴承,同时也有其他机构传递而来的固体声。
齿轮传动特点是轮齿相互交替啮合,在啮合处既有滚动又有滑动,不可避免地要产生齿与齿之间相互撞击和摩擦。另一方面,齿轮的制造误差、安装误差以及发动机曲轴的迅速扭曲振动使其驱动齿轮传动的正常啮合关系遭到破坏,都会使齿轮产生振动并发出噪声。
隔声板
(2)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振源,振动通过悬架和车架传至车身,成为车厢内的噪声。间接噪声又分为两类。一是轮胎的均匀性不良为主要原因,使轮胎成为激振源而发生的噪声;二是由于路面凹凸不平,使得路面激励成为主要原因,引起轮胎弹性振动,并以车身为媒介发生车内噪声。
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。
汽车噪声控制技术
目前噪声控制的方法可以分为被动控制和主动控制。所谓被动控制是指噪声控制过程中除噪声源外没有其他外加能量输入的控制方法。传统的吸声、隔声、消声及隔振等均属噪声被动控制。如果在噪声控制过程中,在噪声源以外,人为加入能量(次级声源或次级力源等)来控制噪声的方法称为噪声主动控制。例如,在噪声声场中加入另外一个或几个声源(这些声源称次级声源,来抵消噪声;或者用一个或几个力源(这些力源称次级力源)来抑制结构振动降低声辐射的方法都属主动控制范畴。
被动控制技术通常有以下几种类型。
1.吸声降噪
吸声降噪技术通常分成两类:多孔吸声材料和吸声结构。
(1)多孔吸声材料
吸声材料是指能够把入射在其上的声能大量吸收的材料。噪声控制工程中常用的吸声材料都是多孔材料,如矿渣棉、石棉、玻璃棉、毛毡、木丝板等,这些材料表面富有细孔,孔和孔之间互相联通,并深入到材料内层,声波容易顺利地透入。当声波进入材料孔隙时,引起孔隙中的空气和材料的细小纤维波动,由于摩擦和黏滞阻尼作用,声能变为热能而耗散掉。各种多孔吸声材料的吸声系数可以在相关手册中查到。
(2)共振吸声结构
从能量平衡原理可知,如果噪声的能量转换为其他能量,能起到降低噪声的效果,吸声材料主要是将声能转变为热能,从而有效吸收中、高频声音。共振吸声结构利用声波激发结构或系统振动,通过结构的共振最大限度地吸收声能,达到吸声的目的。共振吸声结构的不足是其工作吸声频带较窄。
常见共振吸声结构有薄膜共振吸声结构、穿孔板式吸声机构、微穿孔板吸声结构等。
2.隔声结构
隔声是噪声控制中的重要方法之一。所谓隔声是指在噪声传播的途径上设置障碍以阻止声波的传播。隔声法常用的隔声装置有隔声罩、隔声室和隔声屏等。常用基本隔声结构有单层壁和双层壁两种。
(1)单层壁的隔声最简单的隔声结构是单层均质壁,如钢板、铅板、砖墙、钢筋混凝土墙等。
(2)双层隔声结构。由单层隔声机构的隔声质量定律可见,单位面积重量增加1倍,隔声量仅增加6dB。但仅仅依靠增加墙的厚度来提高隔声量是不经济的。如果把单层墙一分为二,采用双层壁,虽然重量一样但隔声效果更好。
双层壁之所以能提高隔声性能,是因为当声波激发起第一层壁振动时,这种振动先传给空气层,再传给第二层壁,然后再向另一侧辐射声能。由于空气层的弹性变形具有缓冲减振作用,使得传给第二层壁的振动大为减弱,从而提高了总的隔声量。
3.消声器
消声器是一种允许气流通过,阻止噪声或降低噪声的特殊装置,它被广泛应用于噪声控制工程中,例如,汽车发动机总成安装有消声器。消声器的种类很多,这里主要介绍阻性消声器和抗性消声器,多数的其他类型的消声器都是在这两类的基础上发展起来的。
(1)阻性消声器
阻性消声器是将吸声材料安装在气流通道内,当噪声沿消声器管道传播时,声波由于摩擦和黏滞作用,将部分声能转变为热能耗散掉,从而达到消声的目的。由于吸声材料的作用类似电路中的电阻,故称为阻性消声器。一般吸声材料的吸声特性在中、高频表现好,所以这类消声器的中、高频消声性能较好。
汽车发动机消声器
(2)抗性消声器
抗性消声器主要利用截面突变造成声传播通道的阻抗失配,产生声能的反射,从而达到消声目的。这类消声器一般是全金属结构,其构造简单、耐高温、耐腐蚀、耐气流冲击、不会被废气中的炭灰微粒堵塞、成本低而且寿命长。但单纯抗性消声器的选择性强,适用于中、低频噪声控制。
发动机噪声控制方法
发动机噪声控制技术较为复杂,本节以活塞敲击噪声、配气机构噪声、燃烧噪声和发动机空气噪声四个方面介绍噪声控制方法。
1.活塞敲击噪声控制
影响活塞敲缸声的因素有活塞与汽缸壁之间的间隙、活塞销孔的偏移、活塞的高度、活塞环在活塞上的位置以及汽缸润滑条件、发动机转速和汽缸直径等。实验表明,活塞与汽缸壁之间的间隙增大1倍时,其噪声可增加3~4dB。
(1)减小活塞与汽缸壁之间的间隙
在满足使用和装配的前提下,尽量减小活塞与汽缸壁之间间隙可以减小甚至消除活塞横向运动的位移量,从而减轻或避免活塞对缸壁的冲击,达到降噪的目的。若能保证发动机在冷态和热态下,此间隙值变化不大,将会使降噪效果更佳。为了实现这一目的,现代汽车发动机在活塞设计上采取了一些措施,如针对活塞上部的膨胀量大于下部的情况,将活塞制成直径上小下大的锥形,使其在汽缸中工作时上下各处的间隙近于均匀;采用椭圆形裙部;在汽油机的铝合金活塞最下面一道环槽上切一横槽,以减少从头部到裙部的传热;在裙部车纵向槽,使裙部具有弹性,从而减小导向部分间隙等。此外,为了适应高压缩比、高转速发动机的强度和刚度要求,可采用镶钢片活塞,即在铝合金活塞中镶入热膨胀系数比铝合金小的材料,以阻碍活塞裙部推力面上的膨胀,从而减小活塞裙部的装配间隙,达到降低噪声的目的。这种镶钢片活塞在汽油机和柴油机上都有采用。
(2)活塞销孔向主推力面偏移
活塞销孔向主推力面偏移,使活塞的换向提前到压缩终止前,同时可以使活塞换向的横向运动方式由原来的整体横移冲击变为平滑过渡,可起到显著的降噪作用。现代汽车上普遍采用这种降噪措施。但应注意偏移量大小的控制,过大的偏移量,会增大活塞承受尖角负荷的时间,引起汽缸早期磨损,损失有效功率。
(3)加大活塞裙部长度
在可能的情况下适当加大活塞裙部长度, 增大支承面。
汽油机燃烧噪声
(4)增加活塞表面的振动阻尼
增加活塞表面的振动阻尼,采用底油环或裙部表面覆盖一层可塑性材料,增加振动阻尼,缓冲或吸收活塞敲击的能量,也可明显降低活塞敲缸声。如在活塞裙部表面涂一层聚四氟乙烯,然后再外加一层厚度为0.2mm的铬氧化物。
2.配气机构噪声控制
影响配气机构噪声的主要因素有凸轮型线、气门间隙和配气机构的刚度等,因此控制噪声应从以下几方面着手:
(1)减小气门间隙
发动机低速运转时,气门传动链的弹性变形小,配气机构噪声主要来源于气门开、闭时的撞击。减小气门间隙可减小因间隙存在而产生的撞击,从而减小噪声。采用液力挺杆,可以从根本上消除气门间隙,从而消除传动中的撞击,并可有效地控制气门落座速度,因而可使配气机构的噪声显著降低。
(2)提高凸轮加工精度和减小表面粗糙度
(3)减轻驱动元件质量
在相同发动机运转速度下,减轻配气机构驱动元件质量即减小了惯性力,从而降低配气机构所激发的振动和噪声。缩短推杆长度是减轻机构质量并提高刚度的一项有效措施。在高速发动机上,应尽量把凸轮轴移近气门,甚至取消推杆,构成所谓顶置式凸轮轴,这对减小噪声改善发动机动力特性是有利的。
(4)选用性能优良的凸轮型线
设计凸轮型线时,除保证气门最大升程、气门运动规律和最佳配气正时外,采用几次谐波凸轮,降低挺杆在凸轮型线缓冲段范围内的运动速度,从而减小气门在始升或落座时的速度,降低因撞击而产生的噪声。
3.燃烧噪声控制
汽油机控制燃烧噪声主要是通过根据压缩比选择合适牌号的燃油;适当推迟点火提前角;及时清除燃烧室积炭来抑制爆燃和表面点火现象的产生,即可抑制噪声。
控制柴油机燃烧噪声的根本措施是降低燃烧时的压力增长率。由于压力增长率取决于着火延迟期和着火延迟期内形成的可燃混合气的数量和质量,因此可以通过选用十六烷值高的燃料,合理组织喷射和选用低噪燃烧室实现。具体措施如下:
(1)适当延迟喷油定时
由于汽缸内压缩温度和压力是随曲轴转角变化的,喷油时间的早晚对于着火延迟期长短的影响通过压缩压力和温度而起作用。如果喷油早,则燃料进入汽缸时的空气温度和压力低,着火延迟期变长;反之,适当推迟喷油时间可使着火延迟期缩短,燃烧噪声减小。但喷油过迟,燃料进入汽缸时的空气温度和压力反而变低,从而又使着火延迟期延长,燃烧噪声增大。如单从降低噪声的角度来讲,希望适当推迟喷油时间,即减小喷油提前角,但喷油正时延迟将影响柴油机的动力性和经济性。
(2)改进燃烧室结构形状
燃烧室的结构形状与混合气的形成和燃烧有密切关系,不但直接影响柴油机的性能,而且影响着火延迟期、压力升高率,从而影响燃烧噪声。根据混合气的形成及燃烧室结构的特点,柴油机的燃烧室可分为直喷式和预燃式两大类。
在其他条件相同的情况下,直喷式燃烧室中的球形和斜置圆桶形燃烧室的燃烧噪声最低,预燃式燃烧室的燃烧噪声一般也较低;但是直喷式燃烧室和浅盆形直喷式燃烧室的燃烧噪声最大。试验表明,若用球形燃烧室代替浅盆形燃烧室,可使柴油机的总噪声降低3~6dB。
(3)提高废气再循环率和进气节流
提高废气再循环率就可减小燃烧率,使发动机获得平稳的运转,因此,对降低燃烧噪声有明显的作用。而进气节流可使汽缸内的压力降低和着火时间推迟,故进气节流不但能降低噪声,同时对减少柴油机所特有的角速度波动和横向摆振也有很大的作用。
(4)采用增压技术
增压后进入汽缸的空气密度增加,从而使压缩终止时汽缸内的温度和压力增高,改善了混合气的着火条件,使着火延迟期缩短。增压压力越高,着火延迟期越短,使压力升高率越小,从而可降低燃烧噪声。大量试验证明,增压可使直喷式柴油机燃烧噪声降低2~3dB。
(5)提高压缩比
提高压缩比可以提高压缩终止的温度和压力,使燃烧着火的物理、化学准备阶段得以改善,从而缩短着火延迟期,降低压力升高率,使燃烧噪声降低。但压缩比增大使汽缸内压力增加,导致活塞敲击声增大,因此,提高压缩比不会使发动机的总噪声有很大降低。
(6)改善燃油品质
燃油品质不同,其燃油喷入燃烧室后所进行着火前的物理、化学准备过程就不同,从而导致着火延迟时间不同。十六烷值高的燃料着火延迟期较短,压力升高率低,燃烧过程柔和。因此,为了降低燃烧噪声,应选用十六烷值较高的燃油。
降低燃烧噪声,除采取上述措施改进燃烧过程外,还应在燃烧激发力的辐射和传播途径上采取措施,增强发动机结构对燃烧噪声的衰减,尤其是对中、高频成分的衰减。措施有:提高机体及缸套的刚性,采用隔振隔声措施,减少活塞、曲柄连杆结构各部分的间隙,增加油膜厚度,在保持功率不变的条件下采用较小的汽缸直径,增加缸数或采用较大的S/D值,改变薄壁零件(如油底壳等)的材料和附加阻尼等。
4.空气噪声控制
(1)进气噪声控制
进气噪声的大小与进气方式、进气门结构、缸径及凸轮线型设计等有关。同一台发动机进气噪声受发动机转速影响较大。
汽车排气消声器
控制进气噪声,一方面应设计合适的空气滤清器,在允许的情况下,尽量加大空气滤清器的长度或断面,以增大容积,并保持空气滤清器清洁;另一方面在进气系统设置进气消声器。为了满足进气和滤清的要求以及降低噪声,通常将进气消声器和空气滤清器设计结合起来考虑。对于噪声指标要求较严的客车,往往需要另加进气消声器。非增压柴油机的进气消声器可采用抗性扩张式或共振式消声器,也可采用阻抗复合式消声器。对于涡轮增压柴油机的进气噪声,因其含有明显的高频特性,所以应选阻性消声器或阻抗复合式消声器。
(2)排气噪声控制
对发动机排气噪声的控制,也可以从以下两个方面采取措施:
①一方面可以对噪声源采取措施,这需要从排气噪声的发生机理分析入手,采取相应措施。在不降低发动机性能、不对排气系统作大改动情况下,改进排气歧管的布置,使吹过管口的气流方向与管的轴线方向夹角保持在最不易发生共振的角度范围内;合理设计各歧管的长度,使管的声共振频率错开;使各排气歧管管口及各管之间连接处都有较大的过渡圆角,减小断面突变,避免管口的尖锐边缘,以减弱声共振作用;降低排气门杆、气门、歧管和排气管内壁面的表面粗糙度,以减小紊流附面层中的涡流强度;在保证排气门刚度和强度的条件下,尽可能减小排气门杆直径等。
底盘噪声控制
②另一方面的措施是采用排气消声器和减小由排气歧管传来的结构振动。排气消声器是普遍采用的最有效的降噪措施。为了控制排气歧管传递的结构振动,可改进排气歧管结构以获得适宜的振动传递特性,或对排气歧管采取隔振措施,均可起到控制振动、降低噪声的目的。
实用的汽车排气消声器一般为多个扩张腔用穿孔管和穿孔板连接而成的多级消声器,级数越多消声量越大,且高频消声效果就越好。但消声量并不随级数增加而按比例增加,5级以上时,再增加级数消声量增加就微小了,故一般消声器的级数都在2~5级内选取。例如,大型汽车消声器多选2~4级,内部结构采用扩张和穿孔结构相结合;中型货车消声器基本上是3~4级,内部结构比较复杂,有穿孔管结构、旁支共振腔结构和扩张腔结构等;轻型汽车消声器则基本上采用4级或5级,其内部结构更加复杂。
(3)风扇噪声控制
控制风扇噪声可以从以下几方面着手:
①适当选择风扇与散热器之间的距离。实验表明,汽车风扇与散热器之间的最佳距离为100~200mm,这样既能很好地发挥风扇的冷却能力,又能使噪声最小。
②改进叶片形状。因为风扇叶片附近涡流的强度与叶片形状有密切关系,故可改进叶片形状,使之有较好的流线型和合适的弯曲角度,从而降低涡流强度,达到控制噪声的目的。
③选择合适的叶片材料。试验表明,叶片材料对其噪声也有一定的影响。铸铝叶片比冲压钢板叶片的噪声小,有机合成材料(如玻璃钢、高强度尼龙等)叶片比金属叶片噪声小。
④装风扇离合器。汽车行驶过程中风扇必须工作的时间一般不到10%,因此装风扇离合器使风扇仅在必要的时间工作。这不仅可以减少发动机功率损耗和使发动机经常处在适宜的温度下工作,还可起到降低噪声的作用。
⑤合适的叶片角度。叶片非均匀分布,如四叶片风扇的叶片间夹角布置为70度和110度,可有效降低风扇噪声频谱中那些突出的线状频率尖峰,使噪声频谱变得较为平坦,从而起到降噪作用。
底盘噪声控制方法
底盘噪声主要来源于传动系和轮胎,而传动系噪声主要来源于齿轮和传动轴。
1.齿轮噪声的控制
影响齿轮噪声的因素主要有齿轮的设计参数(如结构、材料、啮合率、压力角、模数、齿形修正和与之相配的轴与轴承等),齿轮加工精度(如各种加工误差、表面质量和热处理等),装配精度(如齿隙、接触面大小、位置和装配力矩等)及使用条件(如转速、负荷、润滑及工作条件等)。控制齿轮噪声措施如下:
(1)合理选择齿轮结构形式和改进齿轮修正设计
对于圆柱齿轮,按噪声大小排列顺序为:直齿、斜齿、人字形齿;对于锥齿轮按噪声大小排列顺序为:直齿、螺旋齿、双曲线齿。从控制齿轮噪声角度出发,宜优选低噪声齿轮结构。
选择齿轮参数时,增加重叠系数,减小齿轮间的相对滑移和冲击,使齿轮在工作过程中保持平稳。因此,首先要选择大重叠系数的啮合副,但应注意重叠系数不宜过大,尤其是在齿轮精度不高的场合,因为多对齿轮同时啮合反而会加剧振动,增大噪声。啮合副形式一定时,增大齿轮模数、减小齿轮压力角,也可以使重叠系数增加,从而降低齿轮噪声。其次选择齿宽的大小要适当,以保证齿隙大小合适。齿隙过大,齿轮工作时有较大冲击;而齿隙过小,轮齿啮合时排气速度增加,齿轮间容易发生干涉,都将使齿轮噪声水平上升。
齿轮转速加倍,噪声增加约7dB。因此,齿轮设计时应注意限制其工作转速,以防齿轮噪声过大。
(2)改进工艺,提高加工精度
提高齿轮制造精度,降低各种误差和轮齿表面的粗糙度,均可以有效地降低齿轮噪声。国外对齿轮研究表明,齿轮制造精度等级提高一级,传动噪声可降低7~10dB。采用磨齿、研齿和剃齿均可达到较高加工精度,从而有效降低噪声。齿形修缘可以改善轮齿的受力情况,也是降低噪声的有效措施。
(3)正确安装合理使用
安装齿轮时,必须满足精度要求,使两啮合齿轮的轴心线平行度限制在允许范围内,各部位的间隙应适当调整。在齿轮使用时,要正确选用润滑剂,保持齿轮合适的润滑状态,以减小齿间摩擦,吸收振动能量,降低工作噪声。
(4)齿轮阻尼减振措施
在齿轮基体上加装合适的阻尼减振材料,能有效抑制齿轮振动幅度,阻止其向外辐射噪声。实际生活中常采取的阻尼减振措施为:在齿轮轮缘处压入摩擦系数较大的材料制成的环(如铸铁环等),在轮辐上加装橡胶垫圈(如聚硫橡胶圈);在轮辐等噪声辐射的主要表面涂敷含铅量高的巴氏合金等阻尼材料。
2.传动轴噪声控制
传动轴噪声控制措施主要有:
①提高传动轴刚度,保证传动轴动平衡。由于传动轴振动主要是其质量不平衡和弹性弯曲所致,因此控制传动轴噪声时,首先应考虑提高传动轴刚度和动平衡,以减轻振动。因此使用中应经常进行传动轴平衡校正,因为花键、十字轴磨损、传动轴变形或装合差错均会引起传动轴的不平衡。
②消除不等速万向节带来的传动轴转矩和转速的波动,减小传动轴工作时的振动。控制万向节最大允许夹角在50以内,最好选用等速万向节。
③传动轴中间支承对其振动和噪声也有较大影响,特别支承座与吊耳间的隔振措施。在支承座与吊耳间加装隔振橡胶衬套,可以阻尼传动轴振动通过中间轴承向车身的传播。
④汽车使用中,应注意保持对传动轴各润滑点的正常润滑,避免因磨损而使间隙增大。修理汽车时应对传动轴重新进行平衡,消除万向节径向间隙,可采用滚针轴承端部具有弹性的万向节,以便给十字轴以适当的预紧力。
3.轮胎噪声控制
影响轮胎噪声的因素很多,对此系统的控制措施主要有以下几个方面:
①改进轮胎结构。降低轮胎花纹接地宽度与轮胎直径的比值,采用变节距轮胎等,对降低高速行驶车辆的轮胎噪声效果相当明显。
②合理选择使用轮胎。根据汽车使用地区和使用条件的不同,合理选择轮胎结构与花纹形式。在满足使用要求的条件下,应优先选用子午线轮胎和纵向花纹或接近于纵向花纹的轮胎。以东风EQ1090汽车为例,在平原条件下使用条形花纹子午线轮胎,轮胎噪声可降低2~8dB。
③控制轮胎噪声的传播途径。在轮胎与车身的连接之间加装弹性阻尼隔振装置,以衰减轮胎振动向车身的传递,可以达到间接控制噪声的目的。
④在汽车行驶中,适时调整轮胎气压,控制行驶速度和加速度,均可降低轮胎噪声。
⑤改善道路质量,减少弯道和坡道。合适的路面粗糙度也可起到控制轮胎噪声的目的。路面粗糙度以0.5mm(平均纹高)为宜,在此基础上,若粗糙度每增加1倍,噪声将增加6dB;粗糙度每减小1倍,噪声减少2.5~3dB。