1 理论分子变更系数 ?0
M2 ?0?
M1燃烧后工质的摩尔数 ?
燃烧前工质的摩尔数 ?0? ? 容积变化大 ? 膨胀做功好 ? ?t? （1） 完全燃烧:
gHgO?432
?0?1??L0（2） 不完全燃烧:
gHgO0.21(1??)L0??432
?0?1??L02 实际分子变更系数 ?
M2?Mr?0?r ?? ?M1?Mr1?r 其中Mr－1 kg 燃料燃烧后残余废气的摩尔数。r?Mr/?L0－残余废气系数。
二 燃料的不完全燃烧第五章 发动机噪声及排放污染
噪声: 汽车的主要噪声源 — 发动机。
汽油机的主要噪声源 — 风扇噪声和配气机构噪声。 柴油机的主要噪声源 — 燃烧噪声。 柴油机的噪声比汽油机的大。
排放: 汽油机的CO、NOx和HC排放比柴油机的多， 柴油机的炭粒排放比汽油机的多。
§5-1 发动机噪声污染及防治
GB规定: 城市噪声声压级白天 — Lp ? 42 [ dB ]，夜间 — Lp ? 37 [ dB ]。 一 噪声的评价指标 （一） 噪声的物理参数 1 声压 p
声波通过介质时，波峰处的压力升高量 [ pa ]。 2 声压级 Lp — 无因次参数
20
p Lp?20lg [ dB ]
p0其中p0 — 1000 [ Hz ]时的基准声压，即听阀声压，p0?5?2?10?5 [ pa ]。
人耳能听到的听阀声压?2?10 [ pa ]，
产生疼痛的痛阀声压 = 20 [ pa ]。相差100万倍左右。 3 声强 I
单位时间、单位面积上通过的声能 [ W/m ] 。 4 声强级 LI — 无因次参数
2I LI?10lg [ dB ]
I0其中I0 — 1000 [ Hz ]时的基准声强，L0?10?12 [ W/m2 ]。
5 声功率 W
声源在单位时间内所辐射的总能量 [ W ]。 W??sInds
其中S — 包围声源的封闭面面积；In — 声强在微元面积ds法线方向的分量。
（1） 在自由场中，声波球面辐射，则 I球?W4?r2?W [ W/m ]
2（2） 在开阔地面上，声波半球面辐射，则 I半球2?r2 [ W/m ]
26 声功率级 Lw — 无因次参数
W Lw?10lg [ dB ]
W0?10?12 [ W ]。
声压级 Lp，声强级 LI和声功率级 Lw的范围均为 0～120 [ dB ]。
其中W0 — 基准声功率，W07 频率与频带
人耳能听到的声音频率范围为20～20,000 [ Hz ]。 将其分为若干个频率段 — 频带或频程。 常用倍频程和1/3频程。
倍频程的中心频率 — 31.5，63，125，250，500，1000，2000，4000，8000，16000? 中心频率f中，上限频率f上和下限频率f下的关系为
1f中； f上?2f下。 f上?2f中； f下?2 频谱图 — 横坐标: 频率 （ 频带 ），纵坐标: 声压级 Lp，声强级 LI或声功率级
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Lw。
（二） 主观评价 — 响度级 即使声压级相同，而频率不同，人耳所感受到的声音响度就会不同，主观评价参数 — 响度级 [ 方 ] （ [ phon ] ） 。
以1000 [ Hz ] 的纯音为基准声音，当某噪声的响度与某声压级的纯音响度相同时，则该纯音的声压级 [ dB ] 即为该噪声的响度级 [ phon ]。
如图的ISO等响曲线由大量试验得出
1 100 Hz以下的噪声，
虽然声压级 [ dB ] 较高，但响度级 [ phon ]却低，人耳不敏感。 低频、低声压级 [ dB ] 的噪声，人耳听不到。
2 同一声压级 [ dB ]下，人耳对频率为3000～4000 Hz的噪声（波谷） 最为敏感， 其响度级 [ phon ] 最高。
3 声压级高于100 [ dB ] 时，等响曲线平缓，响度级 [ phon ] 仅与声压级 [ dB ] 有关，而与频率 [ Hz ] 几乎无关。说明对于高 [ dB ] 的噪声，人耳已分辨不 出高、低频了。
二 发动机噪声分析
（一） 车辆噪声源
1 与发动机转速n有关的噪声源
进、排气噪声；旋转件噪声 — 风扇，空气压缩机，发电机和空调等。 2 与车速有关的噪声源
传动噪声 — 变速器，传动轴等；空气动力噪声 — 轮胎噪声，车体噪声等。 （二） 发动机噪声源 — 主要噪声源 1 直接传向大气的噪声源
进、排气噪声和风扇噪声等 — 属于空气动力噪声。 2 发动机表面辐射噪声源
由发动机零部件的机械振动引起。
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?p（1） 燃烧噪声 — ?，pmax?，还与发动机零部件的强度、刚度有关。
??（2） 机械噪声 — 发动机零部件之间的间隙撞击和零部件弹性变形，导致零部
件振动引起。
三 发动机噪声的防治 （一） 降低燃烧噪声
?p1 采用油膜蒸发型混合气形成方式 — M过程 ? ?，pmax?。
???p2 尽量使喷油先缓后急 — 推迟喷油开始时刻 ? ?，pmax?。
??3 使用十六烷值高的燃料 ? ?i?。
（二） 加强结构强度
加固主轴承，多加和加固加强筋。 （三） 采用隔声罩壳
材料: 钢板、玻璃纤维和其它消声材料。 部位: 曲轴箱侧壁和排气总管。 （四） 采用排气消声器
排气消声器 — 声滤波器，随频率变化。
1 阻性消声器 — 主要用于小轿车
声学性能主要取决于声吸收构造和材料的流动阻力。降低噪声的频带较广。 2 抗性消声器 — 主要用于载货汽车
声学性能主要取决于消声器的几何形状，造成排气声能阻抗失配。阻抗失配使部分声能在消声器内来回反射震阻碍向外辐射。 3 阻抗复合式消声器 — 用于各种汽车
以抗性消声器为基础，同时采用吸声材料，可使排气噪声大幅度降低。 （五） 低噪声发动机设计
在满足基本性能的前提下，按降声原理设计结构参数。
§5-2 发动机排放污染及防治 一 发动机的污染源
（一） 排气污染 — 占发动机总污染量的65～85% 1 一氧化碳 CO
2 氮氧化合物 NOx
3 碳氢化合物 HC 4 燃料液滴和炭粒 5 各类铅、硫化合物
（二） 曲轴箱通风污染 — 占发动机总污染量的20%左右 主要是碳氢化合物 HC。
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（三） 汽油箱通风污染 — 占发动机总污染量的5%左右 主要是碳氢化合物 HC。
（四） 化油器浮子室及油泵接头处的泄漏污染 — 占发动机总污染量的 5～10% 主要是碳氢化合物 HC。
（五） 含铅、磷汽油所形成的铅、磷污染
本课程只讨论第一项 — 发动机的排气污染。
二 发动机排放污染物的形成、危害和防治 （一） 一氧化碳 CO 1 形成
C + O ? CO [ + O ] ? CO2 [ 中间产物 ] 产生的原因是缺氧。
汽油机上 — ? < 1 的浓混合气；
柴油机上 — ? > 1，但局部过浓的混合气。 2 危害
煤气中毒 — 人体血液中的血红素对CO的亲和力比对O2的高，引起含CO的血红素所占比例增高，造成人体缺氧窒息。 3 防治
（1） 稀薄燃烧与高能点火
使混合气的 ??，而又能够正常燃烧。 （2） 缩小燃烧室的激冷区
激冷区 — 燃烧室中由两个以上冷表面构成的狭窄空间，如挤气间隙。 激冷效应 — 靠近激冷区的可燃混合气，热损失过多而不能着火。 缩小燃烧室的激冷区 ? 燃烧易于完全 ? CO?。
（二） 氮氧化合物 NOx 1 形成
（1） 燃烧温度高 （2） 高温持续时间长
（3） 火焰前锋面中氧气的浓度高 产生的原因是高温。 2 危害
（1） 与肺中的水蒸汽粘合而形成稀硝酸，引起肺水肿和肺气流阻力明显上升。 （2） 与HC反应生成光化学过氧化物，是光化学烟雾的主要成分。 3 防治
（1）降低压缩比 ? ? 缸内温度? ? NOx?。 （2）减小点火提前角 ? ? 缸内温度? ? NOx?。
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