第十一章城市機(jī)動(dòng)車污染控制EmissioncontrolofInternalCombustionEngines主要內(nèi)容1.城市交通趨勢(shì)及影響2.SparkIgnitionEngines3.CompressedIgnitionEngines4.AdvancedtechnologySection1城市交通趨勢(shì)及影響世界機(jī)動(dòng)車增長(zhǎng)趨勢(shì)城市機(jī)動(dòng)車污染現(xiàn)狀隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)汽車保有量連年高速增長(zhǎng)汽車單車排放因子高機(jī)動(dòng)車污染物排放總量大，城市機(jī)動(dòng)車污染分擔(dān)率高嚴(yán)重影響城市大氣環(huán)境質(zhì)量中國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量增長(zhǎng)情況近10年來(lái)，全國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量迅速增加，平均增長(zhǎng)速度約14%重點(diǎn)大城市保有量增長(zhǎng)更快，北京市92年以來(lái)平均增長(zhǎng)速度超過(guò)20%機(jī)動(dòng)車收入彈性系數(shù)研究表明：收入增長(zhǎng)1%，機(jī)動(dòng)車保有量增長(zhǎng)1.02％～1.94％我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平?jīng)Q定城市機(jī)動(dòng)車保有量將會(huì)在一定時(shí)期內(nèi)保持迅速增加中國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量增長(zhǎng)情況中美機(jī)動(dòng)車排放因子比較北京市機(jī)動(dòng)車排放污染分擔(dān)率汽車污染物產(chǎn)生來(lái)源

曲軸箱HC的20%排氣管所有的CO、NOX、Pb和HC的60%油箱和化油器蒸發(fā)HC的15%Section2SparkIgnitionEngines汽車動(dòng)力系統(tǒng)TheoreticalCombustionFuel+OxygenCarbonDioxideEnergy動(dòng)力Ignition點(diǎn)火WaterVaporηet

汽油車:0.25~0.3柴油車:0.3~0.45Engine

Cylinder汽油機(jī)ε=6~10，而柴油機(jī)ε=16~24ε=(Vc+Vd)/VcActualCombustionLeadHydrocarbonsCarbonMonoxideOxidesofNitrogenCarbonDioxideParticulatesOtherpollutantsWaterVaporAmbientAirRealFuelEngine/EmissionTechnology尾氣管排放物Stoichiometry等當(dāng)點(diǎn)汽油(C8H17)理論空燃比:約14.7CO:局部不均勻殘余HCHC:不完全燃燒壁面猝滅油膜吸附NOx:ThermalNOPromptNOFuelNO汽油車OtherEmissionsEvaporativeEmissions

diurnal,runninglosses,hotsoakCrankcaseLossesdueto"blow-by"RefuelingLossesdisplacedvaporsOtherEmissionsbrakelinings,tirewear,fluidleaks討論1:汽車污染產(chǎn)生汽油發(fā)動(dòng)機(jī)空燃比對(duì)污染物排放有何影響?汽車排放的污染物有哪些?汽油車污染排放包括哪些環(huán)節(jié)?這些環(huán)節(jié)排放哪幾種污染物?-----------------目標(biāo)是提高燃燒效率,降低排放NewCarsAreCleaner

andMoreEfficient-85%-70%+100%HC-85%MPGNOxCOPercentchangecomparedtonewcarsofthe1970ModelYear注:MPG:英里/加侖排放性能的劣化Conventionalcarburetorcar

HCemissionsofLDGVy=0.0114x+0.6433R2=0.174800.511.522.50204060AccumulatedMileage(104km)EmissionFactor(g/km)行駛工況的影響(IM240)汽油車行駛工況與排放1.怠速,減速時(shí)CO,HC排放高,濃度約為:

CO:1.0%～6%;HC:400～3000ppm

NOx:10～100ppm2.加速,定速時(shí)NOx高,濃度約為:

NOx:1000～4000ppmCO:0.5％～3.0%;HC:200～600ppm

加速時(shí),碳煙約為:0.005g/m3

討論2:影響排放的因素汽車使用中哪些因素對(duì)排放影響大?如何考慮汽車行駛工況對(duì)排放的影響?(如制定標(biāo)準(zhǔn)時(shí),計(jì)算排放量時(shí))主要控制技術(shù)前處理:無(wú)鉛汽油(0.013g/L),低硫汽油和柴油(1200ppm～50ppm)

廢氣再循環(huán)(EGR):20%循環(huán),降低NOx約60%,但油耗增加3%機(jī)內(nèi)控制:發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)表面積/容積越小越好;電子控制技術(shù);多氣門技術(shù)機(jī)外控制技術(shù):熱反應(yīng)器,催化反應(yīng)器(氧化,還原--三效)改進(jìn)點(diǎn)火系統(tǒng)電控燃油噴射系統(tǒng)廢氣再循環(huán)(EGR)三效催化凈化技術(shù)(TWC)同時(shí)凈化3種污染物:CO,HC,NOx只能在很窄的空燃比窗口工作:閉環(huán)電控燃油噴射技術(shù)

三效催化凈化技術(shù)(TWC)主要使用貴金屬+陶瓷載體,Pt,Rd,Pd壽命要求80000～160000km,防中毒很關(guān)鍵!

曲軸箱(crankcase)排放控制Evaporativeemissioncontrol中國(guó)的機(jī)動(dòng)車污染控制CleanAirStrategyDevelopedCompleteLeadPhaseOutby2000IntroduceEuro1(1992Vintage,CatalystBased)StandardsforCars&Lt.Trucksin2000(Beijing,Shanghai1999)HeavyTruckStandard,Euro1,alsoin2001(2000inBeijing)I/MPilotBeingDevelopedinShanghai討論3:控制技術(shù)目前最主流的汽油車排放控制技術(shù)組合是什么?三效催化技術(shù)有哪幾個(gè)關(guān)鍵?車用汽油哪些指標(biāo)對(duì)排放最重要?----------------更新的標(biāo)準(zhǔn)導(dǎo)致更新的技術(shù)Section3CompressedIgnitionEngines汽油,柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的區(qū)別汽油發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒為預(yù)混火焰,柴油為擴(kuò)散火焰柴油發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比高,熱效率高30％～50%柴油發(fā)動(dòng)機(jī)以噴油霧化方式燃燒,產(chǎn)生碳煙較多柴油車經(jīng)濟(jì)性好,馬力大,最先實(shí)現(xiàn)3升車汽油車加速性好,正在開(kāi)發(fā)缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)FormationpathofSoot

PollutantsandAir-fuelratioNOx,HC,CO排放的體積分?jǐn)?shù)/10-6碳煙排放/g·m-3柴油車行駛工況與排放1.CO總是很低,約0.1%2.減速,怠速時(shí)HC相對(duì)較高,濃度約為400ppm

此時(shí)NOx較低,約為30～70ppm

3.加速,定速時(shí)NOx高,濃度約為:

NOx:800～2500ppm

此時(shí)HC:90～200ppm4.加速時(shí)碳煙最高,約為0.30g/m3

Turbo-chargeandEmission

Inter-coolerOxidationcatalyst

ParticulateTrap

Section4AdvancedTechnology最新控制技術(shù)冷啟動(dòng)排放控制催化劑需要一定的起燃溫度前級(jí)催化劑電加熱催化劑車載診斷技術(shù)(OBD)