第十三章 城市機(jī)動車污染控制

1、第十三章第十三章城市機(jī)動車污染控制城市機(jī)動車污染控制Emission control of Internal Combustion Engines主要內(nèi)容主要內(nèi)容Q1. 城市交通趨勢及影響城市交通趨勢及影響Q2. 汽油發(fā)動機(jī)污染物的形成與控制汽油發(fā)動機(jī)污染物的形成與控制Q3. 柴油發(fā)動機(jī)污染物的形成與控制柴油發(fā)動機(jī)污染物的形成與控制Q4. 新型動力車新型動力車Section 1城市交通趨勢及影響城市交通趨勢及影響世界機(jī)動車增長趨勢世界機(jī)動車增長趨勢城市機(jī)動車污染現(xiàn)狀城市機(jī)動車污染現(xiàn)狀隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國汽車保有量隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國汽車保有量連年高速增長連年高速增長 汽車單車排放因子高

2、汽車單車排放因子高 機(jī)動車污染物排放總量大，城市機(jī)動車機(jī)動車污染物排放總量大，城市機(jī)動車污染分擔(dān)率高污染分擔(dān)率高 嚴(yán)重影響城市大氣環(huán)境質(zhì)量嚴(yán)重影響城市大氣環(huán)境質(zhì)量中國機(jī)動車保有量增長情況中國機(jī)動車保有量增長情況 截至截至2012年年6月底，中國機(jī)動車總保有量達(dá)月底，中國機(jī)動車總保有量達(dá)2.33億輛，其中汽車億輛，其中汽車1.14億輛，摩托車億輛，摩托車1.03億輛。全國機(jī)動車駕駛?cè)诉_(dá)億輛。全國機(jī)動車駕駛?cè)诉_(dá)2.47億人，其中億人，其中汽車駕駛?cè)似囻{駛?cè)?.86億人。億人。中國機(jī)動車保有量保持較快增長，上半年增量超過中國機(jī)動車保有量保持較快增長，上半年增量超過800萬輛，萬輛，山東和廣東機(jī)動車

3、保有量超過兩千萬。截至山東和廣東機(jī)動車保有量超過兩千萬。截至6月底，全國機(jī)動車保月底，全國機(jī)動車保有量為有量為2.33億輛，與億輛，與2011年底相比，增加年底相比，增加826萬輛，增長萬輛，增長3.67%。全。全國國8個省的機(jī)動車保有量超過個省的機(jī)動車保有量超過1000萬輛。萬輛。全國汽車保有量超過全國汽車保有量超過1.1億輛，上半年增量為歷史同期最高。億輛，上半年增量為歷史同期最高。全國全國17個城市的汽車保有量超過個城市的汽車保有量超過1百萬輛，其中北京超過百萬輛，其中北京超過500萬兩，萬兩，成都、天津、深圳、上海等成都、天津、深圳、上海等5個城市的汽車保有量超過個城市的汽車保有量超過

4、200萬輛。私萬輛。私人汽車保有量達(dá)人汽車保有量達(dá)8613萬輛，占全部汽車保有量的萬輛，占全部汽車保有量的75.62%，比，比2011年底上升年底上升1.21個百分點(diǎn)。個百分點(diǎn)。中美機(jī)動車排放因子比較中美機(jī)動車排放因子比較 污 染 物 轎 車 輕 型 汽 油 車 重 型 汽 油 車 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 國 CO 14.03 17.7 72.97 NOX 1.02 1.14 3.29 北京市機(jī)動車排放污染分擔(dān)率北京市機(jī)動車排放污染分擔(dān)率濃濃度度分分擔(dān)擔(dān)

5、率率/% 污污染染物物 年年份份 排排放放量量/104t 排排放放分分擔(dān)擔(dān)率率/% 城區(qū) 中心區(qū) 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 汽車污染物產(chǎn)生來源汽車污染物產(chǎn)生來源 曲軸箱曲軸箱HC 的的 20%排氣管排氣管所有的所有的CO、NOX、Pb和和 HC的的 60%油箱和化油器蒸發(fā)油箱和化油器蒸發(fā)HC的的15%Section 2汽油發(fā)動機(jī)污染物的形成與控制汽油發(fā)動機(jī)污染物的形成與控制汽車動力汽車動力系統(tǒng)系統(tǒng) T

6、heoretical CombustionFuel+OxygenCarbonDioxideEnergy動動力力Ignition點(diǎn)火點(diǎn)火WaterVaporet汽油車汽油車: 0.250.3柴油車柴油車: 0.30.45指示熱效率指示熱效率是指發(fā)動機(jī)實(shí)際循環(huán)是指發(fā)動機(jī)實(shí)際循環(huán)指示功與所消耗的燃油熱量之指示功與所消耗的燃油熱量之比。指示燃油消耗率和指示熱比。指示燃油消耗率和指示熱效率是評定發(fā)動機(jī)實(shí)際工作循效率是評定發(fā)動機(jī)實(shí)際工作循環(huán)經(jīng)濟(jì)性能的重要指標(biāo)。環(huán)經(jīng)濟(jì)性能的重要指標(biāo)。 發(fā)動機(jī)的性能指標(biāo)發(fā)動機(jī)的性能指標(biāo)一般分為兩類一般分為兩類，一類是以活塞上獲得的功率，一類是以活塞上獲得的功率為計(jì)算基礎(chǔ)的指標(biāo)

7、，稱為為計(jì)算基礎(chǔ)的指標(biāo)，稱為指示指示指標(biāo)指標(biāo)。另一類是以曲軸輸出功。另一類是以曲軸輸出功率為計(jì)算基礎(chǔ)的指標(biāo)，稱為率為計(jì)算基礎(chǔ)的指標(biāo)，稱為有有效指標(biāo)效指標(biāo)。發(fā)動機(jī)的指示指標(biāo)包。發(fā)動機(jī)的指示指標(biāo)包括動力性和經(jīng)濟(jì)性。動力性主括動力性和經(jīng)濟(jì)性。動力性主要指功率、扭矩和轉(zhuǎn)速；經(jīng)濟(jì)要指功率、扭矩和轉(zhuǎn)速；經(jīng)濟(jì)性主要指燃料和潤滑油消耗率性主要指燃料和潤滑油消耗率及熱效率，以及運(yùn)轉(zhuǎn)性能指標(biāo)及熱效率，以及運(yùn)轉(zhuǎn)性能指標(biāo)(冷啟動性、噪聲和排氣品質(zhì)冷啟動性、噪聲和排氣品質(zhì))等。等。 汽油機(jī)汽油機(jī)=610，而而柴油機(jī)柴油機(jī)=1624壓縮比：汽缸總?cè)莘e壓縮比：汽缸總?cè)莘eVa與燃燒室容積與燃燒室容積Vc的的比值。比值。= V

8、a/Vc一個奧托循環(huán)包括四個沖程：一個奧托循環(huán)包括四個沖程：1. 進(jìn)氣沖程；進(jìn)氣沖程；2. 壓縮沖程；壓縮沖程；3. 作功沖程；作功沖程；4. 排氣沖程排氣沖程1. 進(jìn)氣門；進(jìn)氣門；2. 火花塞；火花塞；3. 排氣門；排氣門；4. 缸體；缸體；5. 活塞；活塞；6. 活塞銷；活塞銷；7. 連桿；連桿；8. 曲軸箱；曲軸箱；9. 曲軸；曲軸；10. 曲軸柄曲軸柄Engine CylinderActual CombustionQ LeadQ HydrocarbonsQ Carbon MonoxideQ Oxides of NitrogenQ Carbon DioxideQ Particulates

9、Q Other pollutantsQ Water Vapor尾氣管排放物尾氣管排放物Stoichiometry等當(dāng)點(diǎn)等當(dāng)點(diǎn)101012121414161618182020Air - Fuel RatioAir - Fuel Ratio0 02 24 46 68 8101012121414O O2 2Percent Percent MolesMoles0 04004008008001200120016001600200020002400240028002800NONOCOCO2 2COCOHCHCPPM PPM MolesMolesStoichiometryStoichiometry汽汽油油(

10、C8H17)理理論空燃比論空燃比: 約約14.7CO:混合不均勻造成局部區(qū)混合不均勻造成局部區(qū)域域1，使局部燃燒不使局部燃燒不完全而產(chǎn)生完全而產(chǎn)生CO；排氣過程中，殘余排氣過程中，殘余HC的的不完全燃燒而產(chǎn)生不完全燃燒而產(chǎn)生CO。HC: 不完全燃燒不完全燃燒：怠速及高負(fù)荷工：怠速及高負(fù)荷工況時，可燃混合氣處于況時，可燃混合氣處于1的稀混合氣條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，混合氣的濃稀分布極不均勻；Q 中小負(fù)荷時，噴霧邊緣區(qū)形成過稀混合氣，缸內(nèi)溫度過低，HC排放略有升高；Q 小于2后，因局部缺氧，碳煙急劇上升。NOx,HC,CO排放的體積分?jǐn)?shù)排放的體積分?jǐn)?shù)/10-6碳煙排放碳煙排放/gm-3柴油車行駛工況與排放柴油

11、車行駛工況與排放Q 1. CO總是很低總是很低, 不到汽油機(jī)的不到汽油機(jī)的1/10Q 2. 減速減速, 怠速時怠速時HC相對較高相對較高, 濃度約為濃度約為400ppm 此時此時NOx較低較低, 約為約為3070ppm Q 3. 加速加速, 定速時定速時NOx高高, 濃度約為濃度約為: NOx: 8002500ppm 此時此時HC: 90200ppmQ 4. 加速時碳煙最高加速時碳煙最高, 約為約為0.30g/m3 Section 4Advanced Technology最新控制技術(shù)最新控制技術(shù)Q 冷啟動排放控制冷啟動排放控制 催化劑需要一定的起燃溫度催化劑需要一定的起燃溫度 前置催化轉(zhuǎn)化器前置催化轉(zhuǎn)化器 電加熱催化劑電加熱催化劑Q 車載診斷技術(shù)車載診斷技術(shù)(OBD) 自動檢測診斷車輛排放系統(tǒng)狀況自動檢測診斷車輛排放系統(tǒng)狀