1、第十三章第十三章城市机动车污染控制城市机动车污染控制Emission control of Internal Combustion Engines主要内容主要内容Q1.城市交通趋势及影响城市交通趋势及影响Q2.汽油发动机污染物的形成与控制汽油发动机污染物的形成与控制Q3.柴油发动机污染物的形成与控制柴油发动机污染物的形成与控制Q4.新型动力车新型动力车Section 1城市交通趋势及影响城市交通趋势及影响世界机动车增长趋势世界机动车增长趋势城市机动车污染现状城市机动车污染现状随着经济的快速发展，我国汽车保有量随着经济的快速发展，我国汽车保有量连年高速增长连年高速增长 汽车单车排放因子高汽车单车
2、排放因子高 机动车污染物排放总量大，城市机动车机动车污染物排放总量大，城市机动车污染分担率高污染分担率高 严重影响城市大气环境质量严重影响城市大气环境质量中国机动车保有量增长情况中国机动车保有量增长情况 截至截至2012年年6月底，中国机动车总保有量达月底，中国机动车总保有量达2.33亿辆，其中汽车亿辆，其中汽车1.14亿辆，摩托车亿辆，摩托车1.03亿辆。全国机动车驾驶人达亿辆。全国机动车驾驶人达2.47亿人，其中亿人，其中汽车驾驶人汽车驾驶人1.86亿人。亿人。中国机动车保有量保持较快增长，上半年增量超过中国机动车保有量保持较快增长，上半年增量超过800万辆，万辆，山东和广东机动车保有量超
3、过两千万。截至山东和广东机动车保有量超过两千万。截至6月底，全国机动车保月底，全国机动车保有量为有量为2.33亿辆，与亿辆，与2011年底相比，增加年底相比，增加826万辆，增长万辆，增长3.67%。全。全国国8个省的机动车保有量超过个省的机动车保有量超过1000万辆。万辆。全国汽车保有量超过全国汽车保有量超过1.1亿辆，上半年增量为历史同期最高。亿辆，上半年增量为历史同期最高。全国全国17个城市的汽车保有量超过个城市的汽车保有量超过1百万辆，其中北京超过百万辆，其中北京超过500万两，万两，成都、天津、深圳、上海等成都、天津、深圳、上海等5个城市的汽车保有量超过个城市的汽车保有量超过200万
4、辆。私万辆。私人汽车保有量达人汽车保有量达8613万辆，占全部汽车保有量的万辆，占全部汽车保有量的75.62%，比，比2011年底上升年底上升1.21个百分点。个百分点。中美机动车排放因子比较中美机动车排放因子比较 污 染 物 轿 车 轻 型 汽 油 车 重 型 汽 油 车 HC 7.24 9.64 13.17 北 京 CO 72.37 45.19 195.55 NOX 1.84 2.84 4.5 HC 1.86 2.24 6.74 美 国 CO 14.03 17.7 72.97 NOX 1.02 1.14 3.29 北京市机动车排放污染分担率北京市机动车排放污染分担率浓浓度度分分担担率率/%
5、污污染染物物 年年份份 排排放放量量/104t 排排放放分分担担率率/%城区 中心区 1995年 107.5 76.8 76.5 86.3 CO 1998年 129.0 82.7 84.1 89.5 1995年 9.38 40.2 68.4 72 NOx 1998年 11.5 42.9 72.8 73.6 汽车污染物产生来源汽车污染物产生来源 曲轴箱曲轴箱HC 的的 20%排气管排气管所有的所有的CO、NOX、Pb和和 HC的的 60%油箱和化油器蒸发油箱和化油器蒸发HC的的15%Section 2汽油发动机污染物的形成与控制汽油发动机污染物的形成与控制汽车动力汽车动力系统系统 Theoret
6、ical CombustionFuel+OxygenCarbonDioxideEnergy动动力力Ignition点火点火WaterVaporet汽油车汽油车:0.250.3柴油车柴油车:0.30.45指示热效率指示热效率是指发动机实际循环是指发动机实际循环指示功与所消耗的燃油热量之指示功与所消耗的燃油热量之比。指示燃油消耗率和指示热比。指示燃油消耗率和指示热效率是评定发动机实际工作循效率是评定发动机实际工作循环经济性能的重要指标。环经济性能的重要指标。发动机的性能指标发动机的性能指标一般分为两类一般分为两类，一类是以活塞上获得的功率，一类是以活塞上获得的功率为计算基础的指标，称为为计算基础的
7、指标，称为指示指示指标指标。另一类是以曲轴输出功。另一类是以曲轴输出功率为计算基础的指标，称为率为计算基础的指标，称为有有效指标效指标。发动机的指示指标包。发动机的指示指标包括动力性和经济性。动力性主括动力性和经济性。动力性主要指功率、扭矩和转速；经济要指功率、扭矩和转速；经济性主要指燃料和润滑油消耗率性主要指燃料和润滑油消耗率及热效率，以及运转性能指标及热效率，以及运转性能指标(冷启动性、噪声和排气品质冷启动性、噪声和排气品质)等。等。汽油机汽油机=610，而而柴油机柴油机=1624压缩比：汽缸总容积压缩比：汽缸总容积Va与燃烧室容积与燃烧室容积Vc的的比值。比值。=Va/Vc一个奥托循环包
8、括四个冲程：一个奥托循环包括四个冲程：1.进气冲程；进气冲程；2.压缩冲程；压缩冲程；3.作功冲程；作功冲程；4.排气冲程排气冲程1.进气门；进气门；2.火花塞；火花塞；3.排气门；排气门；4.缸体；缸体；5.活塞；活塞；6.活塞销；活塞销；7.连杆；连杆；8.曲轴箱；曲轴箱；9.曲轴；曲轴；10.曲轴柄曲轴柄Engine CylinderActual CombustionQ LeadQ HydrocarbonsQ Carbon MonoxideQ Oxides of NitrogenQ Carbon DioxideQ ParticulatesQ Other pollutantsQ Water
9、 Vapor尾气管排放物尾气管排放物Stoichiometry等当点等当点101012121414161618182020Air-Fuel RatioAir-Fuel Ratio0 02 24 46 68 8101012121414O O2 2Percent Percent MolesMoles0 04004008008001200120016001600200020002400240028002800NONOCOCO2 2COCOHCHCPPM PPM MolesMolesStoichiometryStoichiometry汽汽油油(C8H17)理理论空燃比论空燃比:约约14.7CO:混合不
10、均匀造成局部区混合不均匀造成局部区域域1，使局部燃烧不使局部燃烧不完全而产生完全而产生CO；排气过程中，残余排气过程中，残余HC的的不完全燃烧而产生不完全燃烧而产生CO。HC:不完全燃烧不完全燃烧：怠速及高负荷工：怠速及高负荷工况时，可燃混合气处于况时，可燃混合气处于1的稀混合气条件下运转，混合气的浓稀分布极不均匀；Q 中小负荷时，喷雾边缘区形成过稀混合气，缸内温度过低，HC排放略有升高；Q 小于2后，因局部缺氧，碳烟急剧上升。NOx,HC,CO排放的体积分数排放的体积分数/10-6碳烟排放碳烟排放/gm-3柴油车行驶工况与排放柴油车行驶工况与排放Q 1.CO总是很低总是很低,不到汽油机的不到
11、汽油机的1/10Q 2.减速减速,怠速时怠速时HC相对较高相对较高,浓度约为浓度约为400ppm 此时此时NOx较低较低,约为约为3070ppm Q 3.加速加速,定速时定速时NOx高高,浓度约为浓度约为:NOx:8002500ppm 此时此时HC:90200ppmQ 4.加速时碳烟最高加速时碳烟最高,约为约为0.30g/m3 Section 4Advanced Technology最新控制技术最新控制技术Q 冷启动排放控制冷启动排放控制 催化剂需要一定的起燃温度催化剂需要一定的起燃温度 前置催化转化器前置催化转化器 电加热催化剂电加热催化剂Q 车载诊断技术车载诊断技术(OBD)自动检测诊断车辆排放系统状况自动检测诊断车辆排放系统状况 自动提示故障自动提示故障 存储信息有利于维修存储信息有利于维修未来汽车技术未来汽车技术Q 电动汽车电动汽车Q 燃料电池汽车技术燃料电池汽车技术Q 混合动力技术混合动力技术
