内燃机排放

第二章 大气污染 总结
• 大气污染是全球面临的首要公害 • 大气污染物主要来自人为的排放 • 目前存在三个全球性大气环境问题 • 解决大气环境问题必须从两个方面入手
– 具体的技术措施 – 国际合作 – 全球变暖与温室效应 – 臭氧层破坏 – 酸沉降
第三章 内燃机的排气污染物
第二节 汽车及内燃机排放标准
一、排放标准体系 美国、欧洲和日本，各体系包括测试方法和排放限值，并且针对轻 型汽车（含轿车）和重型发动机实行相应的测试方法和排放限值。 二、排放污染物的计量单位 1. 浓度单位：%、ppm（10-6）、ppb（ 10-9）、 mg/m3、mg/L 2. 质量单位 1）按时间计量：g/h 2）按行驶里程：g/km 或 g/mile 3）按试验规范计量：g/次 4）按比排放量计量：g/kw∙h、 g/hp∙h 3. 微粒计量单位 1）按质量或浓度计量 2）烟度单位：波许烟度单位（RB或FSN）、不透光度仪的光吸 收系数m-1
百分比(%) 18.4 13.5 8.4
5.6
3.8
3.6
3.5
2.4
2.0
1.8
第二章 大气污染 第二节 全球性大气环境问题
二、臭氧层破坏及对策 6. 拯救臭氧层 1）使用CFCs等的替代品 2）加强全球协作 1985年3月22日《维也纳保护臭氧层公约》 1987年9月16日加拿大蒙特利尔保护臭氧层国际大会 1989年5月 赫尔辛基宣言：2000年前废除CFCs 世界上CFCs的使用情况（1985年估计1000吨）
第二章 大气污染 第一节 大气污染的形成与危害
2. CO 来源：主要是不完全燃烧 危害：占城市大气污染物总量的1/3，对动物和人体有毒害 3. HC 来源：不完全燃烧和有机物蒸发 危害：易产生光化学烟雾 4. NOx 来源：汽车和工厂排放 危害：损害植物和设备，引起呼吸道疾病并产生光化学烟雾 5. SOx 来源：煤的燃烧 危害：腐蚀性大，导致人体疾病和环境酸化 6. CO2 来源：燃料燃烧 危害：全球变暖和温室效应
标准
测试循环 生效日期 CO
EURO I
ECE R49 1992 4.5
EURO II
ECE R49 1996 4.0
EURO III
ESC 2000 2.1
EURO III
ETC 2000 5.45
HC
NMHC CH4 NOx
1.1
— — 8.0
பைடு நூலகம்
1.1
— — 7.0
0.66
— — 5.0 0.78 1.6 5.0
b.
重型车用发动机排放标准
a) b) c) d)
第三章 内燃机的排气污染物
第三节内燃机排放成分测试
常规内燃机排气测量的气样制备系统有两种： 1）带冷凝脱水的气样制备系统 2）加热的气样制备系统 气样制备系统的主要部件： 1）取样探头 2）过滤器：去除不必要成分 3）冷凝液分离器：分离影响测量结果的冷凝液 4）取样泵：提供充足的气样输送量 3. 定容取样系统（CVS） CVS取样测量：测量成分浓度，根据排气流量计算总排放量 CVS取样测量由于以下原因无法准确测量非稳定工况： 1）排气管的压力波动造成流量测量误差 2）测量仪器的响应滞后 3）气样输送过程中，各工况气样的部分混合造成的测量误差
CVS-3取样系统
第三章 内燃机的排气污染物
第三节内燃机排放成分测试
欧洲早期的取样方法将所有排气稀释后用气袋收集 目前大多排气测量采用定容取样（CVS-constant volume sampling） 定容取样：将内燃机的全部排气排入稀释通道中，和空气混合 成流量恒定的稀释排气，并将其中的一定比例收集在气袋 中。这样尽管排气流量不断变化，但稀释排气流量保持不 变。在测试循环结束后，将测量气袋中各污染物成分的浓 度，再乘上取样系统中流过的稀释排气总量，即得各成分 的总排放量 4. 定容取样系统的分类： 1）容积式泵（PDP-Positive Displacement Pump） 2）临界流文丘里管（CFV-Critical Flow Venturi）：在PDP 系统抽气泵前加文丘里管，减小温度的对流量的影响，保 持稀释排气的流量稳定，在许多场合可以免去换热器。
化学物 CFC-11 CFC-12 世界 341.5 443.7 美国 75.0 135.0 占百分比（%） 22.0 30.4
CFC-13
甲基氯仿 四氯化碳 哈龙1301
163.2
544.6 1029.0 10.8
73.2
270.0 280.0 5.4
44.9
49.6 27.2 50.0
哈龙1211
10.8
2.7
25.0
第二章 大气污染 第二节 全球性大气环境问题
三、酸沉降及对策 3. 酸雨的危害 1）对水生生态系统的影响：直接导致生物死亡或释放出环境 中潜在的有害物质 2）对陆生生态系统的影响：使土壤酸化贫瘠，激活重金属物 质，加剧病虫害扩散 3）对各种材料的影响：腐蚀建筑及设备 4）对人体健康的影响 4. 酸雨的防治 1）使用低硫燃料和改进燃烧装置 2）烟道气脱硫脱硝 3）控制汽车尾气排放 4）经济投入、法规的建立与贯彻、全球性的合作
七、排放法规的完整内容 1. 排放试验规范
a.
车辆工况试验法
a) b) c) 美国LA-4CH冷热工况试验法（FTP-75） 欧洲ECE15+EUDC工况试验法 日本工况试验法 汽油机9工况稳态试验法 13工况稳态试验法 美国重型车用柴油机瞬态工况试验法 欧洲ESC稳态标准测试循环+ETC瞬态循环
b.
第二章 大气污染 第一节 大气污染的形成与危害
7. 酸性气溶胶
H2O H 2O 催化或光 SO 2 SO3 H 2SO 4 H 2SO 4） H 2 O） （ （ m n 化学催化
(H2SO4)m(H2O)n，(HNO3)m(H2O)n 形成：SOx与水分在阳光作用下反应并凝聚 危害：酸性极强，严重破坏环境，并威胁动植物和人体健康 导致的空气污染事故：伦敦烟雾事件（1892） 8. 光化学烟雾 形成：HC与NOx在阳光作用下反应生成刺激性产物，主要是臭 氧和醛类 危害：引起各种人体疾病 导致的空气污染事故：洛杉矶光化学烟雾（1946）
—
微粒1）
微粒2） 动态烟度
0.61
0.36
0.15
0.25
0.10
0.13 0.8m
-1
0.16
0.21
1）适用于额定功率小于等于85kW的柴油机 2）适用于单缸排量小于0.7升，额定转速大于3000r/min的柴油机
第三章 内燃机的排气污染物
第二节 汽车及内燃机排放标准
六、我国汽车排放标准（GB 14761-1999） 我国汽车排放标准沿用欧洲标准体系，目前实施EURO II标准
第三章 内燃机的排气污染物
第二节 汽车及内燃机排放标准
六、我国汽车排放标准（GB 14761-1999） 我国汽车排放标准沿用欧洲标准体系，目前实施EURO II标准
柴油车 车辆类型 M1 N1
2） 1）
基准质量Rm kg 全部 CO质量 (g/km） 2.72 2.72 5.17 6.90
限值 HC+NOx (g/km) 0.97 0.97 1.40 1.70 PT （g/km） 0.14 0.14 0.19 0.25
发动机台架工况试验法
a) b) c) d)
c. d.
密闭室（SHED）蒸发物测定法 柴油机烟度测试法
a) b) 稳态 非稳态（自由加速法和控制加速法）
e.
怠速法
第三章 内燃机的排气污染物
第二节 汽车及内燃机排放标准
七、排放法规的完整内容 2. 排放限值 a. 轻型车排放标准
a) b) c) d) 美国轻型车排放标准 欧洲轻型车排放标准 日本轻型车排放标准 我国轻型车排放标准 美国重型车用发动机排放标准 欧洲重型车用发动机排放标准 日本重型车用发动机排放标准 我国重型车用发动机排放标准
EURO IV
2005
0.50
0.30
0.25
0.025
第三章 内燃机的排气污染物
第二节 汽车及内燃机排放标准
五、欧洲汽车及重型车用发动机排放标准
2. 重型车用发动机排放标准 测试循环：13工况标准测试循环(ECE R49) 欧洲稳态标准测试循环（ESC）+瞬态测试循环（ETC） 欧洲重型车用发动机排放限值 （g/kW.h）
NMHC：无甲烷碳氢化合物（Non Methane Hydro Carbon）
第三章 内燃机的排气污染物
第二节 汽车及内燃机排放标准
五、欧洲汽车及重型车用发动机排放标准 1. 轻型汽车排放标准 测试循环：欧洲标准测试循环+郊外公路运转循环（EUDC） 欧洲轻型汽车排放限值 （g/km）
汽油车 标准 EURO I EURO II EURO III EURO IV 柴油车 标准 EURO I EURO II（间喷） （直喷） EURO III 2000 生效日期 1992 1995 CO 2.72 2.2 1.0 0.64 HC+NOx 0.97 0.5 0.9 0.56 0.50 HC NOx 微粒 0.14 0.08 0.1 0.05 生效日期 1992 1995 2000 2005 CO 2.72 2.2 2.3 1.0 HC+NOx 0.97 0.5 0.2 0.1 0.15 0.08 HC NOx
50,000mile内 CO NOx NMHC 3.4 g/mile 0.4 g/mile 0.25 g/mile 100,000mile内 4.2 g/mile 0.6 g/mile 0.31 g/mile CO NOx NMHC PT 50,000mile内 3.4 g/mile 0.4 g/mile 0.25 g/mile 0.05 g/mile 100,000mile内 4.2 g/mile 0.6 g/mile 0.31 g/mile 0.06 g/mile