环保汽车


环保汽车

汽车与环境保护

日期:2020-11-19 14:49

  汽车与环境保护 1 汽车的未来 现今的汽车,已非简单的代步工具,已成为集无线电科技、多媒体、电脑、GPS 全球定位 系统等多种新技术于一身的结合体。 未来数十年, 电池电动车、 混合电动车和燃料电池电动车市场份额将以稳定的速度增长, 而燃油汽车的市场份额将会逐渐减少,各汽车厂商不得不去追赶“绿色汽车”的时髦,未来 的汽车时代将是属于绿色环保汽车的时代。 据美国《汽车新闻》等杂志对目前每年生产 5000 万辆左右汽车的统计,预测国际市场 汽车结构将出现以下十大特点: (1)柴油机被更多的轿车所采用。柴油机技术的发展,特别是小型高速直喷式柴油机技 术日趋完善,使这种较汽油机更为经济、排放更低的轿车受到更多人的喜爱。 (2)汽油机技术发展标志之一是电控燃油喷射发动机将取代化油器发动机。以后生产的 汽油机汽车必须装备电控燃油喷射系统。 (3)电动汽车将进入实用阶段。随着低价格、高能量和长寿命新型电池的研究发展,以 及人们对环保的强烈呼声,电动汽车将在各大城市成为一种代步工具。 (4)汽车安全标准将会更加严格。为保证汽车可靠性和稳定 l 生,ABS+EBD 也将逐渐成 为一些车型的标准装备; 安装保障乘客安全的气囊装置的数量将逐渐增加, 一些车型甚至装 备侧面气囊,以保证侧翻时乘客头部的安全;三点自动上肩式安全带、防侧撞杆等都将装备 到各种类型的汽车上。 (5)使用更多轻质材料替代钢材,以降低车重。美国轿车自重由目前的 1100 千克降低到 1000 千克以下。铝合金、镁合金及碳素纤维等轻质材料在汽车制造上的应用将增多。 (6)各种电子装置将在汽车上更多地应用。如电子发动机锁,它使偷车贼无法下手;全 球卫星定位系统使驾驶人员无论身处何处,都不会迷路。 (7)载货汽车将改进现有的动力装置。使用一种更加有效的动力装置,可以使目前的载 货汽车拉得更多,跑得更快。 (8)前轮驱动汽车将有所增加。发动机横置技术进一步发展,将使汽车更省油,更经济; 一些大型汽车也将采用前轮驱动方式,如新奥迪 A8 等。 (9)大量减少汽车污染,如用三元催化转换器对尾气进行处理。 (10)提高经济性, 降低油耗, 这也是各大制造厂商为之努力的。 估计在采取各种措施后, 轿车的油耗能从目前 6IVlOOkm 降到 4.2L/lOOkm。 2 国际环保车三大派 目前,国际上汽车在环保汽车方面有三大派。一是降低汽油发动机产生的公害,此类车 型被视为“改进派”——汽车控制电子化与智能化,三菱公司是其中的佼佼者。二是改进 燃料混合驱动,此类车型被称为“改革派”——油、电混合驱动;油、汽混合驱动。即变 传统的汽油驱动为电、油混合驱动,并在尾气排放最严重的起步阶段利用电动发动机启动, 在发动机达到一定转速后藕使用汽油发动机驱动。由于发动机在高速运转时燃料得以充分 燃烧,尾气排放很少,从而在一定程度上减少了尾气的排放。以丰田和通用为代表的汽车 厂商主张改进燃料混合驱动。 三是以无公害燃料电池取代了汽油燃料, 此类车型被称为 “取 代派”——电动汽车。燃料电池车是电动汽车的一种,它利用燃料箱中氢、氧燃烧产生的 能量发电驱动汽车,因而它的燃烧废物只有水,被认为是“新一代环境技术车的代表” ,此 种是以戴姆勒一克莱斯勒为代表。 2.1 电动汽车 电动汽车是指以车载电源为动力,用电机驱动车轮行驶,符合道路交通、安全法规各项 要求的车辆。电动汽车的优点是:它本身不排放污染大气的有害气体,既使按所耗电量换 算为发电厂的排放,除硫和微粒外,其他污染物也显著减少;电厂大多远离人口密集的城 市,对人类伤害较少,而且电厂是固定不动的,集中的排放,清除各种有害排放物较容易, 也已有了相关成熟技术;电力可以从多种一次能源获得,如煤、核能、水力等,解除人们 对石油资源日见枯竭的拄心。电动汽车还可以充分利用晚问用电低谷时富裕的电力充电, 使发电设备日夜都能充分利用,大大提高其经济效益。有些研究表明,同样的原油经过粗 炼,送至电厂发电,经充人电池,再由电池驱动汽车,其能量利用效率比经过精炼变为汽 油,再经汽油机驱动汽车高,因此有利于节约能源和减少 CO2 的排量。正是这些优点,使 电动汽车的研究和应用成为汽车工业的一个热点。 电动汽车的困难是目前蓄电池单位重量储存的能量太少, 价格较贵, 且没形成经济规模。 至于使用成本,有些试用结果比汽车贵,有些结果仅为汽车的 1/3,这主要取决于电池的 寿命及当地的油、电价格。 2.3 燃料电池电动汽车 燃料电池是把燃料中的化学能直接转化为电能的能量转化装置, 它从外表上看有正负极 和电解质等,像一个蓄电池,但实质上它不能“贮电”而是一个“发电厂” 。燃料电池也有 多种类型,经过多年的探索,最有望用于汽车的是质子交换膜燃料电池。它的工作原理是: 将氢气送到负极,经过催化剂(铂)的作用,氢原子中两个电子被分离出来,这两个电子在正 极的吸引下, 经外部电路产生电流, 失去电子的氢离子(质子)可穿过质子交换膜(即固体电解 质),在正极与氧原子和电子重新结合为水。由于氧可以从空气中获得,只要不断给负极供 应氢,并及时把水(蒸汽)带走,燃料电池就可以不断地提供电能,如图 4—10 所示。 燃料电池的优点是能量转化效率高。燃料电池的能量转换效率可高达 60%~80%,为 内燃机的 2~3 倍;不污染环境。燃料电池的燃料是氢和氧,生成物是清洁的水,它本身工 作不产生 CO 和 CO2,也没有硫和微粒排出,没有高温反应,也不产生 NOx。如果使用车 载的甲醇重整催化器供给氢气, 仅会产生微量的 CO 和较少的 CO2。 燃料电池本身工作没有 噪声,没有运动性,没有振动,其电极仅作为化学反应的场所和导电的通道,本身不参与化 学反应,没有损耗,寿命长。 2.4 混合动力电动汽车 混合动力汽车是一种折衷产品, 目的在于显著提高汽车的燃油效率, 同时减少传统燃油汽 车的尾气排放,克服纯电动汽车的缺点。对混合动力汽车概念的理解应该更广泛,任何拥有 两种或以上动力源的汽车都是混合动力汽车。 混合动力电动汽车是指车上装有两个以上动力 源,包括有电机驱动,符合汽车道路交通、安全法规的汽车。车载动力源有蓄电池、燃料电 池、太阳能电池、内燃机车的发电机组等多种。当前混合动力电动汽车一般是指内燃机车发 电机,再加上蓄电池的电动汽车。 3 汽车公害 3.1 汽车排放与大气污染 目前,大气污染已逐渐发展成为世界性的问题,尤其是在一些大中城市,随着汽车保有 量的增加,汽车的生产、销售、使用、报废还带来了环境大气危害和城市的空气污染, 。如 汽车排放的二氧化碳(c0: 硫化物 S0。 (指一氧化硫 SO 和二氧化硫 soz)、 )、 、 氮氧化物 NOx(指 N0 和 NO2)、氟氯烃等使温室效应、臭氧层破坏和酸雨等大气环境问题变得更为严重;汽车 排出的 CO、N0xSO。 、未燃碳氢化合物 HC、颗粒物 PM 和臭味气体等污染了空气,对人类 和动、 植物危害甚大; 汽车行驶过程产生的噪声和新近的驻车用防盗器的误鸣不仅能引起人 体的生理改变和损伤,导致对心理、生活和工作的不利影响,还会使人的听力减弱、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,影响人的睡眠、学习、工作和情 绪等。又如报废汽车对环境的污染,报废汽车在发达国家已成为重要的垃圾源,并影响市容 环境残留在报废汽车中的燃油、 润滑剂、 空调制冷剂和铅等有害金属, 一旦进入水系和土壤, 其危害不堪设想。 汽车排气污染物造成的环境污染情况将日趋严重, 所以对汽车排气污染物 的监控与防治,已到了刻不容缓的地步。 3.2 排气污染物的主要成分与危害 汽车排放的主要污染物有一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)、二氧化 碳(CO2)和微粒物(PM)。 3.2.1 一氧化碳(CO) 在内燃发动机中,C0 是空气不足或其他原因造成不完全燃烧时,所产生的一种无色、 无味的气体。C0 吸人人体后,非常容易和血液中的血红蛋白结合,它的亲和力是氧的 300 倍。因此,肺里的血红蛋白不与氧结合而与 CO 结合,致使人体缺氧,抑制思考,使人反应 迟钝,引起头痛、头晕、呕吐等中毒症状,严重时可能导致死亡。 ‘ 3.2.2 碳氢化合物(HC) Hc 是指发动机废气中的未燃部分,还包括供油系中燃料的蒸发和滴漏。单独的 HC 只 有在含量相当高的情况下才会对人体产生影响, 一般情况下作用不大, 但它却是产生光化学 烟雾的重要成分。 3.2.3 氮氧化合物(NOx) NOx 是发动机有一定负荷时大量产生的一种褐色的有臭味的废气。发动机废气刚一排 出时,气体内存在的 NO 毒性较小,但 NO 很快氧化成毒性较大的 NO2 等其他氮氧化合物。 这些氮氧化合物,我们统称为 NOx。NOx 进入人肺泡后能形成亚硝酸和硝酸,对肺组织产 生剧烈的刺激作用。亚硝酸盐则能与人体内的血红蛋白结合,形成变性血红蛋白,可在一定 程度上导致组织缺氧。 3.3.3 使用中减少排放的措施 生产出的汽车在使用中减少排放,有时更加重要,具体措施如下: (1)汽车渗漏的润滑剂和其他渗漏的液体对空气的污染极大,因此,应每天进行检查, 及时发现汽车的渗漏现象并立即修复故障。 (2)每年应对车内空调进行一次彻底的检查,这是预防制冷剂渗漏的最好方法。在不使 用空调的季节,也应偶尔打开空调,这样有利于更好地密封和防止渗漏。 (3)经常检查阻风门,阻风门安装得太松,会导致发动机缺油,从而使汽车起动非常困 难;阻风门装得太紧,则使大量汽油涌入发动机,使大量没有充分燃烧的碳氢化合物从尾气 管中排放出去,从而造成对空气的污染。 (4)避免燃烧机油,如果从排气管中排出的是蓝色或蓝白色的烟,则表明汽车是在燃烧 机油,这样对空气的污染很大,应立即检修发动机。 (5)检查空气管道最常忽略的是化油器和喷油器的空气通道,要经常对这两个通道进行 检查。如果松动了,紧一下;如果破损了,应立即更换。 (6)使用清洁的滤清器,污染的滤清器将迫使发动机燃烧更多的油料,从而造成污染。 因此。应该按照汽车生产厂家的要求,按使用里程进行更换。 (7)按期更换机油,磨合前期,汽车行驶 500km,应换一次机油。当汽车正常使用后, 按使用里程(或期限)更换机油。 (8)不要冷启动就开动汽车,在发动机尚冷却时开动汽车,不仅对汽车本身毫无益处, 而且还会增加汽车对空气的污染和燃油消耗。因此,在发动机尚未预热完毕时,千万不要开 动汽车。 (9)尽量减少发动机空转,汽车停止运动,产生更多的污染气体。 (10)加速要谨慎。有关试验表明,快速加速所消耗的燃料是通常情况下的 1.5 倍,从 而产生过多的废气。因此每次踩加速踏板时,都应控制踏板的开度(70%~80%),轻轻地、 慢慢地踩下加速踏板。同样,突然制动也会造成过多的废气排放。 (11)装油不能太满,加油次数越少,汽油挥发对空气产生的污染就越小。但油加得不能 太满,一般要比满箱少几升,这样不至于在汽车开动时有油溢出。 3.4 汽车噪声及其危害 声音是一种普遍的物理现象,自然界中充满了各种各样的声音。有了声音,人们才能用 语言交流思想感情,开展娱乐等各种活动。但是另一方面,有些声音却影响人们的工作、学 习、休息和身体健康。例如,汽车、内燃机、拖拉机、发电机组运转时发出的声音,使人烦 燥、讨厌,久而久之甚至引起耳聋和其他疾病。可见在日常生活中,有的声音是我们所需要 的,而另一些声音则是我们不需要的,甚至是厌恶的。从生理学和心理声学的观点,把这些 不需要的声音,不论是什么样的声音,统称为噪声。 噪声污染与大气污染、水源染不同。噪声污染是局部的、多发性的,除飞机噪声等特殊 情况外,其特点是从声源到受害者的距离很近。以汽车噪声污染来看,是以城市街道和公路 干线两侧为最严重。 汽车噪声是汽车的第二公害, 它随着汽车发动机功率、 汽车速度及汽车流量的增加而增 大,约占城市噪声的 75%。噪声对人的影响是一个很复杂的问题,不仅与噪声的性质有关, 而且还与每个人的心理、 生理状态以及社会生活等多方面的因素有关。 经过长期的研究表明 噪声确实会危害人的健康,噪声级越高,危害性越大。即便噪声级较低,如小于 80dB(A) 的噪声,虽然不致直接危害人的健康,但会影响和干扰人们的正常活动。 汽车噪声一方面对环境产生噪声污染,使人心情不安、烦躁、疲倦,工作效率下降,干 拢语言交流和通信联络,影响人们的工作和生活;可降低人的听力,严重时可致人耳聋,另 一方面使驾驶员反应时间加长,从而影响行车安全。 3.5 汽车噪声的控制 汽车的噪声源有多种,如发动机、变速器、驱动桥、传动轴、车厢、玻璃窗、轮胎、继电 器、喇叭、音响等都会产生噪声。这些噪声有些是被动产生的,有些是主动发生的(如人为 按动喇叭)。但是主要来源只有两个方面,一个是发动机,另一个是轮胎。它们都是被动发 生的,只要汽车行驶就会产生噪声。 在发动机各种噪声中, 发动机表面辐射噪声是主要的。 发动机表面辐射噪声由燃烧噪声 和机械噪声两大类构成, 是发动机内部的燃烧及机械振动所产生的噪声。 燃烧噪声是指气缸 燃烧压力通过活塞、连杆、曲轴、缸体等途径向外辐射产生的噪声;机械噪声是指活塞、齿 轮、配气机构等运动件之间机械撞击产生的振动噪声。一般情况下,低转速时燃烧噪声占主 导地位,高转速时机械噪声占主导地位。两者是密切相关,相互影响的。实践表明,减少振 动是降低噪声的根本措施。 增加发动机结构的刚度和阻尼, 是减少表面振动从而达到降低噪 声的目的的主要方法。 有机 091 郭文军 学号:17