1、1第1111章城市机动车污染控制教学内容:1城市交通趋势及影响2汽油发动机污染物的形成与控制3柴油发动机污染物的形成与控制4新型动力车5交通规划与交通管理2第1111章城市机动车污染控制1、教学要求要求了解城市交通趋势及影响理解汽（柴）油发动机污染物的形成与来源掌握其控制技术2、教学重点本章重点介绍汽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3、教学难点柴油发动机污染物的形成与控制建议学时数：2学时3Emission control of Emission control of Internal Combustion Internal Combustion EnginesEngi
2、nes4Section 1城市交通趋势及影响Spark Ignition Engines5世界机动车增长趋势6城市机动车污染现状随着经济的快速发展，我国汽车保有量连年高速增长 汽车单车排放因子高 机动车污染物排放总量大，城市机动车污染分担率高 严重影响城市大气环境质量7中国机动车保有量增长情况近10年来，全国机动车保有量迅速增加，平均增长速度约14%重点大城市保有量增长更快，北京市92年以来平均增长速度超过20%机动车收入弹性系数研究表明：收入增长1%，机动车保有量增长1.021.94%我国经济发展水平决定城市机动车保有量将会在一定时期内保持迅速增加8中国机动车保有量增长情况0 0200200
3、4004006006008008001000100012001200140014001978197819851985198719871989198919911991199319931995199519971997年份年份数量(万辆)数量(万辆)9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 10北京市机动车排放污
4、染分担率浓度分担率浓度分担率(%)污染物污染物 年份年份 排放量排放量(万吨万吨)排放分担率排放分担率(%)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 11汽车动力系统 Theoretical Combustion Theoretical CombustionFuel+OxygenCarbonDioxideEnergy动力动力Ignition点火点火WaterVaporet汽油车汽油车:0.250
5、.3柴油车柴油车:0.30.4512EngineEngineCylinderCylinder=610，而柴而柴油机油机=1624=(Vc+Vd)/Vc13Actual CombustionActual CombustionLeadHydrocarbonsCarbon MonoxideO x i d e s o f NitrogenCarbon DioxideParticulatesOther pollutantsWater VaporAmbient AirReal FuelEngine/EmissionTechnology尾气管排放物尾气管排放物14StoichiometryStoichiom
6、etry等当点101012121414161618182020Air-Fuel RatioAir-Fuel Ratio0 02 24 46 68 8101012121414O O2 2Percent Percent MolesMoles0 04004008008001200120016001600200020002400240028002800NONOCOCO2 2COCOHCHCPPM PPM MolesMolesStoichiometryStoichiometry汽油汽油(C8H18)理理论空燃比论空燃比:约约14.7CO:局部不均匀局部不均匀残余残余HC15HC:不完全燃烧不完全燃烧壁面
7、猝灭壁面猝灭油膜吸附油膜吸附16NOx:ThermalPrompt NOFuel NO17汽油车 Other Emissions Other EmissionsEvaporative Emissions diurnal,running losses,hot soakCrankcase Losses due to blow-byRefueling Losses displaced vaporsOther Emissions brake linings,tire wear,fluid leaks讨论1:1:汽车污染产生汽油发动机空燃比对污染物排放有何影响?汽车排放的污染物有哪些?汽油车污染排放包括
8、哪些环节?这些环节排放哪几种污染物?-目标是提高燃烧效率,降低排放19New Cars Are CleanerNew Cars Are Cleanerand More Efficientand More Efficient-85%-70%+100%HC-85%MPGNOxCOPercent change compared to new cars of the 1970 Model Year注注:MPG:英里英里/加仑加仑20排放性能的劣化 Conventional carburetor car Conventional carburetor car HC emissions of LDGVHC
9、 emissions of LDGVy=0.0114x+0.6433y=0.0114x+0.6433R R2 2=0.1748=0.17480 00.50.51 11.51.52 22.52.50 0202040406060Accumulaged Mileage(10Accumulaged Mileage(104 4km)km)Emission Factor(g/km)g/km)21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%22行驶工况的影响 (IM240)(IM240)汽油车
10、行驶工况与排放1.怠速,减速时CO,HC排放高,浓度约为:CO:1.0-6%;HC:400-3000ppm NOx:10-100ppm2.加速,定速时NOx高,浓度约为:NOx:1000-4000ppm CO:0.5-3.0%;HC:200-600ppm 加速时,碳烟约为:0.005g/m3 讨论2:2:影响排放的因素汽车使用中哪些因素对排放影响大?如何考虑汽车行驶工况对排放的影响?(如制定标准时,计算排放量时)主要控制技术前处理:无铅汽油(0.013g/L),低硫汽油和柴油(1200ppm-50ppm?)废气再循环(EGR):20%循环,降低NOx约60%,但油耗增加3%机内控制:发动机设计
11、 表面积/容积 越小越好;电子控制技术;多气门技术机外控制技术:热反应器,催化反应器(氧化,还原-三效)改进点火系统电控燃油喷射系统废气再循环(EGR)(EGR)三效催化净化技术(TWC)(TWC)同时净化3种污染物:CO,HC,NOx只能在很窄的空燃比窗口工作:闭环电控燃油喷射技术 三效催化净化技术(TWC)(TWC)主要使用贵金属+陶瓷载体,Pt,Rd,Pd寿命要求80000-160000km,防中毒很关键!曲轴箱(crankcase)(crankcase)排放控制Evaporative emission controlEvaporative emission control33中国的机动
12、车污染控制Clean Air Strategy Developed Complete Lead Phase Out by 2000 Introduce Euro 1(1992 Vintage,Catalyst Based)Standards for Cars&Lt.Trucks in 2000(Beijing,Shanghai 1999)Heavy Truck Standard,Euro 1,also in 2001(2000 in Beijing)I/M Pilot Being Developed in Shanghai讨论3:3:控制技术目前最主流的汽油车排放控制技术组合是什么?三效催化技
13、术有哪几个关键?车用汽油哪些指标对排放最重要?-更新的标准导致更新的技术35Section 3柴油发动机污染物的形成与控制Compressed Ignition Engines汽油,柴油发动机的区别汽油发动机燃烧为预混火焰,柴油为扩散火焰柴油发动机压缩比高,热效率高30-50%柴油发动机以喷油雾化方式燃烧,产生碳烟较多柴油车经济性好,马力大,最先实现3升车汽油车加速性好,正在开发缸内直喷发动机技术Formation path of SootFormation path of Soot Pollutants and Air-fuel ratioPollutants and Air-fuel ra
14、tio 柴油车行驶工况与排放1.CO总是很低,约0.1%2.减速,怠速时HC相对较高,浓度约为400ppm 此时NOx较低,约为30-70ppm 3.加速,定速时NOx高,浓度约为:NOx:800-2500ppm 此时HC:90-200ppm4.加速时碳烟最高,约为0.30g/m3 Turbo-charge and EmissionTurbo-charge and Emission(采用增压和中冷技术)Inter-coolerOxidation catalystOxidation catalyst(氧化催化剂)Particulate TrapParticulate Trap(颗粒补集器)43S
15、ection 4新型动力车Advanced Technology44最新控制技术冷启动排放控制 催化剂需要一定的起燃温度催化剂需要一定的起燃温度 前级催化剂前级催化剂 电加热催化剂电加热催化剂车载诊断技术(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45未来汽车技术稀燃缸内直喷汽油发动机柴油车PM及NOx机外净化技术混合动力技术燃料电池汽车技术46一、城市交通的综合规划1.城市交通发展战略规划2.城市交通综合网规划3.城市交通的近期建设规划二、城市交通规划方法三、关键的战略规划1.交通需求管理2.改善多方式的交通供应3.采取协调的综合政策减少空气污染的交通管理对策5 5交通规划与交通管理47第1111章城市机动车污染控制小结了解城市交通趋势及影响掌握汽油发动机污染物的形成与控制掌握柴油发动机污染物的形成与控制理解新型动力车理解交通规划与交通管理作业题 P476477 2、6、8
