汽车CAD的应用对环境的影响

ggsaya

还以为是机械制图那个cad

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我开始还以为是  Auto  CAD呢   看来是理解错了

孤狼712

【摘要】：本文通过对于汽车CAD的大致阐述和了解，和现阶段由于汽车产生的一系列的环境问题，并对其的应用对于环境方面的有利有害的影响。使我们在环境方面对于CAD有了更深的了解。有利于我们以后更好利用此项辅助设计技术。
【关键词】：汽车CAD  环境问题  应用  环境影响  
在现代化的大都市中遍布着色彩纷呈的汽车，令人眼花缭乱；在偏远的乡村小路时而也会看到悠悠行驶的名牌汽车，那种诱惑，那种震撼足以令人流连忘返。现代汽车与人类结下了不解之缘，汽车使我们这个社会更加充满生趣。
当然，在汽车成为我们不可或缺的代步工具，带给我们欢乐和方便的同时，那些能源供应紧张和环境公害等负面问题也随之而来。而在汽车带来的环境公害中对于大气的污染是最重要的。下面列出与汽车排放关系较紧密的几种大气污染物：见表1：
表1：几种污染物的比较
污染物名称        来    源        主要危害        去除方式

一氧化碳（CO）        为碳氢燃料在燃烧过程中的中间产物。多为不完全燃烧产生。一般车速越高，CO排量越少。        被人体大量吸入后，使血液携带氧的能力下降，使人体出现恶心、头晕、严重时使人窒息死亡        与大气中自由基HO反映，还有向平流层输送以及被土壤吸收等、


氮氧化物       
主要来自汽车等流动燃烧源的排放        NO也会减弱血液的输氧能力，NO2有毒。NOx是形成光化学烟雾的重要物质        绝大部分氮的氧化物最终被转化为硝酸盐，然后以干沉降与湿沉降过程而被消除。

碳氢化合物       
燃料的不完全燃烧和有机化合物的蒸发。        是光化学烟雾中的重要物质，有些醛类和多环芳香烃对人体有严重危害。        与大气中的自由基反映生成稳定化合物以雨除、冲刷、干沉降去除。


硫化物       
主要是由柴油机燃烧过程中排出       
SO2会刺激人的呼吸系统，还会生成硫酸烟雾。        去除途径有三种：
1、雨除和冲刷。
2、向土壤和植物中扩散。
3、硫酸盐微粒干沉降。

微   粒       
汽车排出的烟尘经空气稀释。        遮挡阳光，使气温降低或是冷凝核心，影响气候。还可使可见度降低。       
以干沉降或湿沉降消除。

   所以我们减少汽车大气环境公害的基本方法有两种：
一、源头控制法：
1）是对现有的车用发动机和汽车整体构造进行改造。
2）是设法使发动机始终工作在低排放的工况。
3）是电动汽车技术，包括燃料电池和各种电动汽车。
4）是在汽车使用中控制污染的排出法，主要有使汽车保持良好技术状况和采用合理的驾驶方法。如采用“自动停止怠速和启动”技术等。
二、后治理法
   后治理法降低发动机排出的有害物的技术主要有各种催化净化器和过滤器等。汽油车使用最多的是三效催化净化器和吸附还原催化净化器。柴油车是颗粒捕捉器DPF，其原理是把排出的颗粒物PM过滤捕捉起来，使其燃烧成CO2排出。
而在这些控制方法中，对于现有汽车整体和发动机的构造的改善是重中之重。所以汽车CAD就有了其的用武之地。
CAD，即计算机辅助设计，它一般是指使用计算机系统来辅助产品或工程设计的建立、分析、完善与优化技术。CAD技术的应用从根本上改变了传统的设计方法，设计人员可以应用以三维造型为核心部分的CAD系统并利用数据库内的各类信息与资料，建立整车/整机或零部件的几何模型以及绘制工程制图，进一步进行运动学/动力学仿真、强度和刚度的有限元分析、产品性能的分析计算以及综合评价等，并对设计对象进行优化计算和改进，直至得到满意的结果，最终再输出工程图纸以及有关数据等。
汽车CAD在汽车的开发过程起着举足轻重的作用。它的基本开发过程如下：
（一）制定商品计划方案：
1）        消费者调查；
2）        市场调查；
3）        了解汽车法规；
4）        对内部开发新产品能力的评估。
（二）确定造型以及技术开发可行性：
1）        构思数据化；
2）        模型制作；
3）        基础设计（布局设计）；
4）        绘图。
（三）CAE车辆分析
（四）样车制作和试验：
1)        零部件成型性评价；
2)        设备检验阶段；
3)        设备匹配阶段；
4)        试生产阶段。
其具体流程图见右图1：
所以汽车CAD在环境控制污染源头中有着重要的作用。下面就从几个方面进行说明。
（一）        CAD对汽油机排气污染物的影响
对于减少汽车有害尾气的排出，通过CAD设计出的排气净化系统也随之而来，它是由催化净化系统、曲轴箱通风系统、燃料蒸发控制系统、排气再循环系统、二次空气和热反应器等六个系统构成。对于不同的汽车，催化器的安装位置也不同，已达到有害气体成分降低的最优化，主要包括催化器温度控制器等；曲轴箱是通过在箱内设计一个进气歧管连接管将在曲轴箱缝隙中的漏气鼓吹到进气系统中进行再燃烧，从而减少HC的排放量。燃料蒸发控制是指通过在燃烧室旁的碳罐中的活性炭吸附废气或者是合理设计燃烧室形状将有害气体蒸发气与空气一起进入汽缸燃烧；排期再循环系统即EGR是将排出的废气进入汽缸，降低温度，以减少NO的排放。根据不同的车型选用的EGR也不同，一般是选用整体式背压EGR阀；二次空气系统的作用是使新鲜空气与燃烧产物混合进一步氧化CO和HC；热反应器是一种直接连接在汽缸盖上的，促使排气中的CO和HC进一步氧化的装置。它除具有促进热的排气和喷入排气口的二次空气的混合外，还具有消除排气在成分和温度上的均匀性，使气体保持高温，并增长CO、HC在高温中的滞留时间。
CAD通过对汽油机排气系统的合理设计从而达到减少废气排放量。
（二）        CAD对柴油机排气污染物的影响
近些年来，对于载重汽车发动机的柴油机发展设计上主要以低油耗、大扭矩、高功率以及长寿命为目标。目前采取降低排放的措施主要是多种措施相结合，与此同时使发动机燃烧过程和工作条件处于最优状态。这些措施可以分为以下几个方面：
1、        对燃烧过程优化
1）        采用可变定时喷射系统：对于不同的柴油机型，CAD将此系统放于不同的位置，根据每一个工况来改善喷油定时，从而降低氮氧化物和颗粒物的排放。现在已设计出带有副进气的可变涡流系统。
2）        采用低涡流燃烧过程：在进气过程中，采用低涡流进气，从而使换气结构具有良好的流通性，以降低流动损失。
3）        为了满足未来涡流燃烧的低能耗，CAD将二气门机构改为四气门机构。将四气门缸盖中的喷嘴垂直设置在其中间，使燃油均匀分布到各个油注中，因而为燃油和空气良好混合提供了有利的先决条件。
2、        柴油机的排气再循环（EGR）：多数柴油机采用两种系统是冷却电控EGR系统和脉冲式EGR系统。它主要是降低了燃气温度，从而降低了NOx的生成率和废气NOx的排放量，从而改善空气质量。
（三）CAD对减少汽车噪声也有促进作用
汽车产生的这种综合噪声的声源主要包括：发动机的机械噪声、燃烧噪声、进排气噪声和风扇噪声等。减少噪声通常需要从排气污染、燃油消耗和安全等多个方面进行考虑，其主要方法有对声源加吸声和隔音装置等措施。例如：在设计汽车底盘时根据不同车型和车种设计不同底盘以减少共振，也可以在发动机底盖上的一些部位加上隔音材料，隔离发动机机体内的产生的声音。而对于发动机高速运转时产生的高频气流噪声，CAD设计的消音器也颇有讲究，根据发动机转速的变化控制消声器阀门的开闭和打开的大小，或者使用多个消音器安装在不同位置从而降低噪声的产生。
汽车CAD对于环境方面带来巨大便利的同时，它带给我们的负面作用也日益显现，值得我们深思。
首先CAD技术虽然可以对于汽车的每一处设计都做到极其精确，但是由于电脑屏幕尺寸的限制，对于汽车整体车身的把握有一定的影响。而且正是各项数据的极为精确，使得设计过程中所需要的一定的模糊性、随机性被扼杀，设计出的汽车缺乏灵感，对于创造新的汽车有不利的影响，容易使造出来的汽车容易千篇一律，缺乏个性和灵气。
其次，CAD设计虽然可以大大的节约时间，提高工作效率，但往往会造成物质的浪费。一辆汽车完整的被设计出来，特别是一些微小零件的设计，需要的硬件设备十分繁多，且价格昂贵，如电脑、绘图仪、复印机、扫描仪、数字化议、数码相机等。再加上那些大量的耗材，软件投资，使得出图的成本大大增加。另外，一些耗材的不合理使用，对环境也不造成危害。
所以，汽车CAD对于环境来说是一把双刃剑。无论我们如何承认它给我们带来的便利，我们还是无法回避它的负面影响。对于这个新兴的辅助设计技术，我们要正视它的局限性，善用它的长处，并且要有节制的使用，以汽车设计成本为主，另外多方面考虑对环境的影响，通过其的不断完善为我们人类更好的服务。