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1、 第 页 1 教学目标 知识目标：能力目标：教学重点 教学难点 教学手段 理实一体 实物讲解 小组讨论、协作 教学学时 6 课时 教 学 内 容 与 教 学 过 程 设 计 注 释 第九章 汽车公害 汽车公害是指由于汽车在路上行驶而在相当广泛的范围内产生的损害人体健康和人类生活环境的现象。汽车公害包括排气污染（即排气公害）、交通噪声（即噪声公害）、电波干扰、能源危机、交通拥堵与交通事故等。9.1 汽车尾气污染 汽车尾气污染是由汽车排放的废气造成的环境污染。可以说，汽车是一个流动的污染源。在世界各国，汽车污染早已不是新话题。20 世纪 40 年代以来，光化学烟雾事件在美国洛杉矶、日本东京等城市多
2、次发生，造成不少人员伤亡和巨大的经济损失。9.1.1 汽车尾气的主要成分及危害 1.一氧化碳 一氧化碳是烃燃料燃烧的中间产物，主要是在缺氧或低温条件下，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、慢速行驶或空档运转时，燃料不能充分燃烧.2.氮氧化合物 氮氧化合物是在内燃机气缸内生成的，它的排放量取决于燃烧温度、时间和空燃比等因素。3.碳氢化合物 汽车尾气的碳氢化合物来自三种排放源。对一般汽油发动机来说，约 60%的碳氢化合物来自内燃机废气排放，20%25%来自曲轴箱的泄露，其余的 15%20%来自燃料系统的蒸发。4.醛 醛是烃类燃烧不完全产生的，主要由内燃机废气排放。汽车尾
3、气排放的醛类以甲醛为主，占 60%70%。5.含铅化合物 汽车尾气排放的焊钳颗粒大部分来自内燃机的废气排放。铅主要作用于神经系统、造血系统、消化系统和肝、肾等器官.9.1.2 汽车尾气污染的防治 欧盟的环保专家认为，要减少汽车污染对城市环境的危害，最有效的办法是调整城市交 案例导入，引起学生兴趣。第 页 2 通政策，大幅减少私家车数量，优先发展公交，提倡自行车交通；同时，还应加速发展、普及环保型汽车，减少对石化燃料的依赖。1.控制汽车的数量 在许多大中城市中，汽车的数量实际已经“超载”。政府可以用宏观调控的方法提高汽车的价格，2.严格把关，提高汽油质量 提高汽车尾气污染物排放标准，严格把关，不
4、能让未达到标准的汽油流入市场。3.提高汽车尾气处理技术 加快采用先进的汽车尾气处理技术，对不符合尾气排放标准的汽车进行淘汰或改造。4.推广环保汽车 推广低能耗、低污染、小排量、新能源、新动力汽车。5.变废为宝 方案 A：在气缸内的燃料和空气经过压缩，变成高温高压的气体，燃烧后能量仍很高。如果将这些能量利用起来，转化成发动机的动力，既节省了燃料，又减少了废气排放量。方案 B：汽车尾气中含有氮氧化合物和硫氧化合物，如果在尾气排放管上加装一个收集和转化装置，将其转化成工业原料硝酸和硫酸，虽然收集量可能不多，但积少成多，这可在减少对大气的污染的同时对资源进行回收。6.加强宣传，提高人们的环保意识 加强
5、对环境保护重要性的宣传，提高人们的环保意识，让群众自觉使用公共交通工具，不购买尾气排放量不达标的汽车，坚决不够买、制造含铅、低质汽油。9.1.3 抑制汽车尾气各有高招 在意大利的罗马，自 1997 年以来，如果驾车者想在历史遗迹所在的地区通行，那他每年必须缴纳 200332 欧元不等的税。此外，还需证明自己是在这个区域工作的。这些措施也已经使此处每天通过的车辆从 1997 年的 9 万辆减少到了 2006 年的 7 万辆。9.2 汽车噪声污染 汽车是一个综合噪声源，由行驶的汽车所产生的这种综合的声辐射称为汽车噪声。汽车噪声包括发动机噪声、传动系噪声、轮胎噪声和车身噪声等，其中车身噪声主要影响驾
6、驶员的舒适性，在本节中不作为重点讨论。9.2.1 汽车噪声的类型 汽车噪声分为车外噪声和车内噪声。噪声特性用升级、频谱和辐射指向性（仅对车外噪声）来描述，它们与汽车结构、运行工况和使用因素有关。车内噪声指通过各种途径传入车内的外部噪声以及车身部件受刺激产生的结构振动向.9.2.2 发动机噪声 1.产生机理 发动机噪声除了发动机机体发出的机械噪声外，还包括进气系统噪声。气体经空气滤清器、进气管、气门进入气缸，在高速流动过程中会产生很强的气动噪声。2.减震降噪措施 （1）改变发动机燃烧过程中，以降低燃烧爆发时产生的冲击。（2）减轻冲击产生的激后力所引起发动机各部件的振动。（3）减小由活塞上下运动和
7、曲轴转动引起的不平衡力，减轻发动机机械振动。（4）在 U 槽、挡火墙及底板部位粘贴带异型吸声槽的吸声棉来抑制噪声。第 页 3 9.2.3 排气系统噪声 1.产生机理 排气系统噪声实质上是发动机噪声的一部分，但由于排气系统在汽车设计中是一个独立的系统，因此单独研究这部分噪声。排气系统噪声主要包括消声器支撑架和排气管道振动及排气动作引起的辐射噪声。排气系统噪声在很大程度上与发动机性能有关。2.减震降噪措施 （1）利用消声器降低排气出口噪声，在生产消声器的环节，可以通过提高仿真计算的精度，在不增加排气阻力的条件下改善消声效果。（2）在排气口施加与排气噪声幅值相等、相位相反的二次生源或振动源，以自动消
8、除振动噪声问题，实现自主降噪，目前这一领域的研究还刚刚起步。9.2.4 传动系统噪声 1.产生机理 传动系统噪声主要包括发动机振动引起离合器盖、变速器盖等辐射出的噪声以及齿轮啮合激振引起壳体辐射发出的噪声。传动系统噪声源主要有变速器、分动器、传动轴、差速器和减速器等。2.减震降噪措施 传动系统噪声通常在车辆出厂前就确定了，很难通过后期降噪措施得到根本改善。通过更换变速器等改装措施可提高操控性和舒适性，但会影响车辆整体性能。9.2.5 空气动力学噪声 空气动力学噪声，简单地说就是车体部分与空气发生相互作用而产生的噪声，可分为风噪声、风漏声和其他噪声（包括风扇噪声、空腔共鸣、管道噪声及振动引起的噪
9、声）。1.风噪声 风噪声是由车身周围气流分离导致压力变化而产生的噪声，如被压缩气流通过障碍物（后视镜、行李架、天线、雨刮器及扰流器等附件）时所产生的噪声。2.风漏声 风漏声是从驾驶室及车身缝隙吸出的气流与车身周围气流相互作用产生的噪声。在车速达到 60km/h 以上时，车外压力低于车内压力，车内的空气由于压力作用从车窗玻璃或节点处的缝隙冲击出去，此时就会产生噪声。可以用 NVH(Noise、Vibration、Harshness)分析软件或者肥皂泡沫试验来精确确定这种噪声产生的状况与位置。此外，也可以用密封带密封车门或车身面板焊接处来确定漏点，即先用密封带把可能存在问题的地方密封，在行车测试过
10、程中，逐块移掉密封带，根据密封带的位置来确定噪声产生的位置。克服风漏声的有效办法是在车门、车窗及发动机仓盖周围设计密封条或粘贴带有异型吸声槽的吸声棉，使开放气流的背后不产生涡流。3.风扇噪声 风扇是发动机仓内较大的噪声源，严格来说，风扇噪声应为发动机噪声的一部分。风扇在运转的过程中，由散热器格栅进入的冷却气流，被风扇叶片吸入，从发动机间隙排出，气流运动的过程产生旋转噪声和涡流噪声。9.2.6 轮胎噪声 1.产生机理 轮胎是由多种材料和部件构成的复杂结构体，在生产过程中不可避免地出现误差，使轮胎结构分布不均匀，导致轮胎在高速行驶时发生径向和轴向振动，产生噪声。同时轮胎行驶时，与地面接触的胎面花纹
11、块一方面压缩空气，另一方面与地面产生冲击振动，也会引发噪 图解相关性。流程说明。第 页 4 声。当车速达到 100km/h 以上时，轮胎噪声成为车辆噪声的主要来源，因此降低轮胎噪声对提高整车 NVH 性能十分重要。轮胎噪声通常由以下 4 部分组成。（1）轮胎花纹间隙的空气流动和轮胎周围空气扰动构成的空气噪声。（2）胎体和花纹部分振动产生的振动噪声。2.减震降噪措施 （1）选择合适的胎面胶配方，通常胎面胶的耐磨性能越好，在高速行驶时引起的冲击振动越大。（2）对轮胎花纹进行优化设计。简历数学模型，对轮胎花纹所引起的空气动力学行为和振动行为进行模拟分析。将胎面花纹块设计成多种（23 种）类型，并通过
12、计算机模拟，对不同类型的花纹块进行优化组合。运用这两种方法设计的胎面花纹可以分散高速行驶时由轮胎振动产生的噪声。（3）适当增大轮胎肩部的刚性、对花纹沟边缘部位进行流线型处理等措施可以较大幅度降低由花纹沟边缘引起的噪声。（4）利用亥姆霍兹消声理论，可以在轮胎内腔设置多个完全密封的副气室，用于吸收由于空气共鸣产生的特定频率噪声。9.2.7 汽车驾驶员的降噪措施（1）加强汽车的维修保养，定期进行检查、调整。按规定润滑车辆，防止机件由于摩擦产生噪声。（2）在市区内不鸣喇叭，杜绝高音喇叭。（3）不乱轰节气门，加速平稳，操纵档位正确，避免错档乱位。（4）正确使用轮胎，尽可能选用纵向花纹或子午线轮胎，并保持轮胎的正常气压，降低轮胎噪声。（5）加固汽车外壳，隔声部位要保证密封可靠。（6）货物装载要稳固，选择平整路面，避免因汽车的颠簸和货物的碰撞发出的噪声。另外，调整好汽车的防盗装置，防盗器过于灵敏，小小的振动，警报就会响个不停，影响人们的工作和休息。复习思考 1.汽车公害主要有哪些？2.简述汽车尾气的主要成分及危害。3.简述汽车尾气污染的防治措施。4.汽车噪声污染主要有哪些？比较说明