第11章 城市机动车污染控制分析解析
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第十一章章城市机动车污染控制精品PPT课件
太原科技大学
Ambient Air
Engine/Emission Technology
大气污染控制工程
Real Fuel
Stoichiometry等当点
汽油(C8H18)理 论空燃比: 约14.7
CO: 局部不均匀 残余HC
太原科技大学 大气污染控制工程
HC: 不完全燃烧 壁面猝灭 油膜吸附
太原科技大学 大气污染控制工程
第11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
Slide 1
• 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，
Emission Factor(g/km)
2.5 2
1.5
HC emissions of LDGV
y = 0.0114x + 0.6433 R2 = 0.1748
1
0.5
0 0
20
40
60
Accumulaged Mileage(104km)
太原科技大学 大气污染控制工程
油箱和化油器蒸发 HC的15%
Crankcase Losses
due to "blow-by"
太原科技大学 大气污染控制工程
• 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
Ambient Air
Engine/Emission Technology
大气污染控制工程
Real Fuel
Stoichiometry等当点
汽油(C8H18)理 论空燃比: 约14.7
CO: 局部不均匀 残余HC
太原科技大学 大气污染控制工程
HC: 不完全燃烧 壁面猝灭 油膜吸附
太原科技大学 大气污染控制工程
第11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
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• 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，
Emission Factor(g/km)
2.5 2
1.5
HC emissions of LDGV
y = 0.0114x + 0.6433 R2 = 0.1748
1
0.5
0 0
20
40
60
Accumulaged Mileage(104km)
太原科技大学 大气污染控制工程
油箱和化油器蒸发 HC的15%
Crankcase Losses
due to "blow-by"
太原科技大学 大气污染控制工程
• 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
郝吉明第三版大气污染控制工程课后答案完整版
大气污染控制工程课后答案（第三版）主编:郝吉明马广大王书肖目录第一章概论第二章燃烧与大气污染第三章大气污染气象学第四章大气扩散浓度估算模式第五章颗粒污染物控制技术基础第六章除尘装置第七章气态污染物控制技术基础第八章硫氧化物的污染控制第九章固定源氮氧化物污染控制第十章挥发性有机物污染控制第十一章城市机动车污染控制第一章概论1。
1干结空气中N2、O2、Ar和CO2气体所占的质量百分数是多少? 解:按1mol干空气计算，空气中各组分摩尔比即体积比,故n N2=0。
781mol，n O2=0。
209mol，n Ar=0.00934mol，n CO2=0。
00033mol.质量百分数为，；,.1.2根据我国的《环境空气质量标准》的二级标准,求出SO2、NO2、CO三种污染物日平均浓度限值的体积分数.解:由我国《环境空气质量标准》二级标准查得三种污染物日平均浓度限值如下:SO2：0。
15mg/m3，NO2：0。
12mg/m3，CO：4.00mg/m3.按标准状态下1m3干空气计算，其摩尔数为。
故三种污染物体积百分数分别为：SO2：,NO2：CO:。
1.3 CCl4气体与空气混合成体积分数为1。
50×10－4的混合气体，在管道中流动的流量为10m3N、/s，试确定：1)CCl4在混合气体中的质量浓度(g/m3N）和摩尔浓度c（mol/m3N）；2）每天流经管道的CCl4质量是多少千克？解：1）（g/m3N)c（mol/m3N)。
2)每天流经管道的CCl4质量为1。
031×10×3600×24×10－3kg=891kg 1。
4成人每次吸入的空气量平均为500cm3，假若每分钟呼吸15次，空气中颗粒物的浓度为200/m3，试计算每小时沉积于肺泡内的颗粒物质量.已知该颗粒物在肺泡中的沉降系数为0。
12。
解：每小时沉积量200×（500×15×60×10－6)×0。
《大气污染物控制工程》城市机动车污染控制
全球因燃烧矿物燃料而产生的CO、HC、NOx的排放 量，有50％来自于汽油机和柴油机
机动车排放是造成铅污染的主要原因 机动车排放的污染物严重影响城市大气环境质量
5
第十一章 城市机动车污染控制
二、汽油发动机污染物 的形成与控制
第十一章 城市机动车污染控制
1. 汽油发动机的工作原理与污染来源
机内控制: 发动机设计 燃烧室表面积/容积 越小越好; 改善点火系统；提高燃 烧过程的压缩比；采用电子控制技术; 多气门技术
机外控制: 热反应器, 催化反应器(氧化, 还原 三效)
第十一章 城市机动车污染控制
3. 主要控制技术
降低污染排放的发动机技术
（1）改进点火系统
采用延迟点火可以降低燃 烧温度，降低NOx 随着点火提前角的推迟， NOx和HC同时降低，但燃 油耗率增大
是目前世界上最常用的排气催化净化技术 原理 组成
催化剂、载体、助催化剂 影响因素
空气过剩系数 温度 油品质量
19
第十一章 城市机动车污染控制
汽油机的污染来源
油箱和化油器蒸发 HC的15%
曲轴箱泄漏 HC 的 20%
排气管 所有的CO、NOX、Pb和
HC的 60%
20
油膜和积炭的吸附
表11－4
11
第十一章 城市机动车污染控制
（3）NOx的形成
2. 燃烧过程中污染物的形成
汽车发动机燃烧过程产生的NOx主要是NO
瞬时 NO：富燃料状态下（α＜1）容易产生
燃料型 NO：汽油含N量很低（表11-5）
热力型NO： NOx的主要来源 O2 → O＋O O＋N2 → NO＋N N＋O2 → NO＋O
机动车排放是造成铅污染的主要原因 机动车排放的污染物严重影响城市大气环境质量
5
第十一章 城市机动车污染控制
二、汽油发动机污染物 的形成与控制
第十一章 城市机动车污染控制
1. 汽油发动机的工作原理与污染来源
机内控制: 发动机设计 燃烧室表面积/容积 越小越好; 改善点火系统；提高燃 烧过程的压缩比；采用电子控制技术; 多气门技术
机外控制: 热反应器, 催化反应器(氧化, 还原 三效)
第十一章 城市机动车污染控制
3. 主要控制技术
降低污染排放的发动机技术
（1）改进点火系统
采用延迟点火可以降低燃 烧温度，降低NOx 随着点火提前角的推迟， NOx和HC同时降低，但燃 油耗率增大
是目前世界上最常用的排气催化净化技术 原理 组成
催化剂、载体、助催化剂 影响因素
空气过剩系数 温度 油品质量
19
第十一章 城市机动车污染控制
汽油机的污染来源
油箱和化油器蒸发 HC的15%
曲轴箱泄漏 HC 的 20%
排气管 所有的CO、NOX、Pb和
HC的 60%
20
油膜和积炭的吸附
表11－4
11
第十一章 城市机动车污染控制
（3）NOx的形成
2. 燃烧过程中污染物的形成
汽车发动机燃烧过程产生的NOx主要是NO
瞬时 NO：富燃料状态下（α＜1）容易产生
燃料型 NO：汽油含N量很低（表11-5）
热力型NO： NOx的主要来源 O2 → O＋O O＋N2 → NO＋N N＋O2 → NO＋O
大气污染控制工程城市机动车污染控制
大气污染控制工程城市机动车污染控 制
Engine Cylinder
ε= (Vc+Vd)/Vc
ε=6~10，而柴 油机ε=16~24
大气污染控制工程城市机动车污染控 制
Actual Combustion
尾气管排放物
Q Lead Q Hydrocarbons Q Carbon
Monoxide Q Oxides of
世界机动车增长趋势
大气污染控制工程城市机动车污染控 制
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
大气污染控制工程城市机动车污染控 制
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%
Nitrogen Q Carbon Dioxide Q Particulates Q Other pollutants Q Water Vapor
Ambient Air Real Fuel
Engine/Emission Technology
大气污染控制工程城市机动车污染控 制
Stoichiometry等当点
due to "blow-by"
大气污染控制工程城市机动车污染控 制
讨比对污染物排放有何影响? Q 汽车排放的污染物有哪些? Q 汽油车污染排放包括哪些环节? Q 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
大气污染控制工程城市机动车污染控 制
汽油车行驶工况与排放
Q 1. 怠速, 减速时CO, HC排放高, 浓度约为: CO: 1.0-6%; HC: 400-3000ppm NOx: 10-100ppm
大气污染控制工程7-11章思考题
第七章气态污染物控制技术基础内容提要：本章主要介绍气态污染物控制的原理及相关计算，包括气体扩散，气体吸收、吸附和催化的基本原理、工艺及气态污染物控制中的一些问题。
思考题：1.用双膜理论解释化学吸收的传质机理。
2.亨利定律可以推导出那些关系？亨利常数、相平衡常数、吸收系数、界面浓度之间有什么关系？3.如何理解传质方程式中总传质系数和分传质系数的实际意义？4.试解释物理吸附6种类型的吸附等温线的特点。
5.物理吸附和化学吸附相同点。
6.在希洛夫方程中K和h各有什么物理意义？其中h与哪些因素有关？7.试述确定保护作用时间和吸附层厚度的方法。
8.简述吸附剂再生方法。
9.什么是催化剂的活性、选择性和稳定性？催化剂的活性一般如何表示？10.空间速度和接触时间的含义是什么？11.为什么说气固催化反应过程的总反应速度受三个过程的影响？三个过程指什么？12.SO2催化氧化的动力学方程。
13.工业上常用的催化反应器有几种形式？选择催化反应器时应遵循的原则？第八章硫氧化物的污染控制内容提要：本章在简要介绍硫循环和硫排放的基础上，系统讨论二氧化硫的各种控制方法，包括基本原理、操作工艺条件、设备选择、适用范围及经济特性。
思考题：1.全球硫循环过程。
2.分析我国S02排放的主要来源，并指出应推行的控制政策与技术。
3.试描述燃烧前燃料脱硫的优缺点。
4.描述流化床燃烧脱硫及脱硫剂再生的化学机理。
5.分析流化床燃烧脱硫的主要影响因素，如何提高其脱硫效率?6.如何对流化床燃烧的脱硫剂进行再生?7.如果回收我国所有燃煤电厂排放的S02，并制成硫或硫酸，将会对化学工业造成什么影响?8.目前有哪些类型的脱硫塔?其优缺点各是什么?9.试分析比较抛弃法和回收法烟气脱硫的优缺点。
10.燃煤电厂可采取何种控制措施以达到我国当前的S02排放标准? 分析这些措施的可行性。
11.脱硫系统的不同部分对设备材料有何要求?如何延长设备的使用寿命?12.如何解决脱硫系统的结垢和堵塞问题?13.海水脱硫的原理是什么?该工艺有哪些潜在的问题?14. 影响喷雾干燥脱硫效率的主要因素有哪些?15. 如何提高炉内喷钙工艺的脱硫效率?该脱硫方法会对锅炉和除尘器有哪些不利影响?为什么它适合于老厂改造?16. 干法脱硫相对于湿法有哪些优越性?17. 查阅文献，分析目前脱硫技术的发展方向。
大气污染控制工程：第11章 城市机动车污染控制
第十一章
城市机动车污染控制
主要内容
1. 城市交通趋势及影响 2. 汽油发动机污染物的形成和控制 3. 柴油发动机污染物的保有量增长情况 1、世界机动车增长趋势
5000万(0.5亿)
6.5亿
第一节 城市交通趋势及影响 2、中国机动车保有量增长情况：
第二节 汽油发动机污染物的形成和控制
工作循环包括四冲程： 进气冲程、压缩冲程、 气体燃烧 做功冲程、排气冲程
2、污染物来源 汽油机排气中有害物质由燃烧产生，主要有：
CO、HC、NOx以及少量的铅、硫等 其中： 硫化物控制：通过降低燃料的含硫量
铅化物控制：采样无铅汽油 目前排放法规限制的是CO、HC、NOx和柴油机颗粒物
➢ 车辆技术改进，燃料同步改善
第一节 城市交通趋势及影响
（2）汽车排放标准 欧洲和美国都制定了相关的汽车排放标准。 其中欧洲标准是我国借鉴的汽车排放标准
欧洲标准：
由欧洲经济委员会（ECE）的排放法规和欧盟（EU）的排放 指令共同加以实现的，排放法规由ECE参与国自愿认可，排 放指令是ECE或EU参与国强制实施。
第一 类车
_
全部
2.2 1.0
1 级
RM≤1250
2.2
1.0
第二 类车
2 1250＜ 级 RM≤1700
4.0
1.25
3 级
1700＜RM
5.0
1.5
HC＋NOx
汽油 机
非直 喷柴 油机
0.5 0.7
0.5 0.7
0.6 1.0
0.7 1.2
直喷 柴油 机 0.9
0.9
1.3
1.6
PM 非直 喷柴 油机 0.08
第一节 城市交通趋势及影响
城市机动车污染控制
主要内容
1. 城市交通趋势及影响 2. 汽油发动机污染物的形成和控制 3. 柴油发动机污染物的保有量增长情况 1、世界机动车增长趋势
5000万(0.5亿)
6.5亿
第一节 城市交通趋势及影响 2、中国机动车保有量增长情况：
第二节 汽油发动机污染物的形成和控制
工作循环包括四冲程： 进气冲程、压缩冲程、 气体燃烧 做功冲程、排气冲程
2、污染物来源 汽油机排气中有害物质由燃烧产生，主要有：
CO、HC、NOx以及少量的铅、硫等 其中： 硫化物控制：通过降低燃料的含硫量
铅化物控制：采样无铅汽油 目前排放法规限制的是CO、HC、NOx和柴油机颗粒物
➢ 车辆技术改进，燃料同步改善
第一节 城市交通趋势及影响
（2）汽车排放标准 欧洲和美国都制定了相关的汽车排放标准。 其中欧洲标准是我国借鉴的汽车排放标准
欧洲标准：
由欧洲经济委员会（ECE）的排放法规和欧盟（EU）的排放 指令共同加以实现的，排放法规由ECE参与国自愿认可，排 放指令是ECE或EU参与国强制实施。
第一 类车
_
全部
2.2 1.0
1 级
RM≤1250
2.2
1.0
第二 类车
2 1250＜ 级 RM≤1700
4.0
1.25
3 级
1700＜RM
5.0
1.5
HC＋NOx
汽油 机
非直 喷柴 油机
0.5 0.7
0.5 0.7
0.6 1.0
0.7 1.2
直喷 柴油 机 0.9
0.9
1.3
1.6
PM 非直 喷柴 油机 0.08
第一节 城市交通趋势及影响
城市机动车排放污染管控方案分析
区域治理
环境治理与发展
பைடு நூலகம்
城市机动车排放污染管控方案分析
张雪丹 呼伦贝尔市环境科学研究所，内蒙古呼伦贝尔０２１００８
摘要：社会财富改变了以往的生活方式，现如今机动车成为人们主要的代步工具，变成城市交通网必不可少的一部分，但是随之 也带来了机动车尾气污染的负面效应。城市机动车在运转的过程中会释放很多污染型气体，对天空造成很大危害。最近几年，全国各 个重点城市陆续出现了严重的雾霾天气，究其原因是机动车尾气排放带来的危害。据数据表明，发展中国家的空气质量指数远低于西 方发达的欧美等一系列国家。
部门要不定期的对该生产市场进行督查， 出台严厉的惩罚方案，以此来规避劣质燃 料的生产和使用。同时环保宣传部门要联 合各界媒体向公众宣扬劣质燃料对于人体 的危害性。吸引人们足够的关注。形成抵 制使用劣质燃料的社会氛围。
３大力推广绿色清洁新能源的使用 目前，随着社会科学技术的广泛发展． 我国在新能源技术方面取得较大的进步。· 在全社会倡导“美好绿色家园”的氛围下， 使用新能源的汽车势必成为未来若干年社 会交通领域的主流产品。和以往使用柴油 和汽油作为动力装置的机动车有所差异， 新能源汽车使用的是电池、太阳能的混合 动力装置的机动车。使用新能源动力装置 的机动车更加符合社会的需要和绿色节能 的要求。 三、结语 综上所述，尽管机动车为人们的生活 带来了诸多便捷，但是其污染性尾气不仅 影响空气质量，也严重威胁人体健康。因 此，有关部门应当树立正确的环保意识， 积极分析其危害的主要来源，并制定人性 化的监管方案，积极引入清洁性染料，并 严控机动车数量，加强旧车的淘汰及改造． 以最大限度的降低机动车尾气危害，充分 发挥机动车价值，促进社会的可持续发展。 参考文献： ［１］郭常亮，张永．机动车尾气污染与 防治措施分析Ⅱ】中国培训，２０１７． 【２］张博．探究机动车尾气的检 测技术与污染防治措施Ｕ】经营管理 者，２０１６（１ ｏ）：３８８． ［３］房延涛．对建筑规划设计创新的几 点思考删．科技尚品，２０１６（１）．
环境治理与发展
பைடு நூலகம்
城市机动车排放污染管控方案分析
张雪丹 呼伦贝尔市环境科学研究所，内蒙古呼伦贝尔０２１００８
摘要：社会财富改变了以往的生活方式，现如今机动车成为人们主要的代步工具，变成城市交通网必不可少的一部分，但是随之 也带来了机动车尾气污染的负面效应。城市机动车在运转的过程中会释放很多污染型气体，对天空造成很大危害。最近几年，全国各 个重点城市陆续出现了严重的雾霾天气，究其原因是机动车尾气排放带来的危害。据数据表明，发展中国家的空气质量指数远低于西 方发达的欧美等一系列国家。
部门要不定期的对该生产市场进行督查， 出台严厉的惩罚方案，以此来规避劣质燃 料的生产和使用。同时环保宣传部门要联 合各界媒体向公众宣扬劣质燃料对于人体 的危害性。吸引人们足够的关注。形成抵 制使用劣质燃料的社会氛围。
３大力推广绿色清洁新能源的使用 目前，随着社会科学技术的广泛发展． 我国在新能源技术方面取得较大的进步。· 在全社会倡导“美好绿色家园”的氛围下， 使用新能源的汽车势必成为未来若干年社 会交通领域的主流产品。和以往使用柴油 和汽油作为动力装置的机动车有所差异， 新能源汽车使用的是电池、太阳能的混合 动力装置的机动车。使用新能源动力装置 的机动车更加符合社会的需要和绿色节能 的要求。 三、结语 综上所述，尽管机动车为人们的生活 带来了诸多便捷，但是其污染性尾气不仅 影响空气质量，也严重威胁人体健康。因 此，有关部门应当树立正确的环保意识， 积极分析其危害的主要来源，并制定人性 化的监管方案，积极引入清洁性染料，并 严控机动车数量，加强旧车的淘汰及改造． 以最大限度的降低机动车尾气危害，充分 发挥机动车价值，促进社会的可持续发展。 参考文献： ［１］郭常亮，张永．机动车尾气污染与 防治措施分析Ⅱ】中国培训，２０１７． 【２］张博．探究机动车尾气的检 测技术与污染防治措施Ｕ】经营管理 者，２０１６（１ ｏ）：３８８． ［３］房延涛．对建筑规划设计创新的几 点思考删．科技尚品，２０１６（１）．
第11章 城市机动车污染控制
汽车动力系统 Theoretical Combustion
•Carbon •Dioxide
•Water •Vapor
•Fuel •+
•Oxygen
•Energy动力
•Ignition点火
•ηet •汽油车: 0.25~0.3 •柴油车: 0.3~0.45
第11章 城市机动车污染控制
Engine Cylinder
第11章 城市机动车污染控制
•NOx: •Thermal NO •Prompt NO •Fuel NO
第11章 城市机动车污染控制
汽油车 Other Emissions
• Refueling Losses
• displaced vapors
• Evaporative Emissions • diurnal, running losses, hot soak
。 Q 1971年美国环保署为主要污染物制订国家环境大气质量标准。 Q 1975年第一个催化转换器在加州使用。 Q 1977年清洁空气法增补更严格的氮氧化物标淮，该标淮1988年起执行。 Q 1980年汽车制造商开始使用三元催化转换器，它能同时控制碳氢化合物、一氧化碳和氮
氧化物。 Q 1988年加州要求从1994年开始装备车上诊断仪。 Q 1990年加州提出低排放和零排放车辆的要求，联邦清洁空气法进一步修改，要求1994
Q 机内控制: 发动机设计 表面积/容积 越小越好; 电子控制技术; 多气门技术
Q 机外控制技术: 热反应器, 催化反应器(氧化, 还原--三效)
第11章 城市机动车污染控制
改进点火系统
第11章 城市机动车污染控制
Q 电控燃油 喷射系统
第11章 城市机动车污染控制
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第十一章
城市机动车污染控制
Emission control of Internal Combustion Engines
主要内容
1. 城市交通趋势及影响
2. Spark Ignition Engines
3. Compressed Ignition Engines
4. Advanced technology
Engine/Emission Technology
Stoichiometry等当点
汽油(C8H17)理 论空燃比: 约14.7
CO:
局部不均匀
残余HC
HC:
不完全燃烧
壁面猝灭 油膜吸附
发动机燃烧过程生成的污染物
NOx: Thermal NO Prompt NO
Fuel NO
讨论1: 汽车污染产生
Formation path of Soot
Pollutants and Air-fuel ratio
NOx,HC,CO排放的体积分数/10-6
m-3 碳烟排放/g·
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: 90～200ppm 4. 加速时碳烟最高, 约为0.30g/m3
重 型 汽 油 车
13.17 195.55 4.5 6.74 72.97 3.29
CO NOX HC
美 国
CO NOX
北京市机动车排放污染分担率
排放量/104t 浓度分担率/% 排放分担率/% 城区 1995 年 CO 1998 年 1995 年 NOx 1998 年 11.5 42.9 72.8 73.6 129.0 9.38 82.7 40.2 84.1 68.4 89.5 72 107.5 76.8 76.5 中心区 86.3
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1.02％～1.94％ 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
中国机动车保有量增长情况
1400 1200 1000
数量 /10 4 辆
改进点火系统
电控燃油 喷射系统
废气再循环(EGR)
三效催化净化技术(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)
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!
Section 1
城市交通趋势及影响
世界机动车增长趋势
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
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
800 600 400 200 0 1978 1985 1987 1989 1991 年份 1993 1995 1997
中美机动车排放因子比较
污 染 物
HC
北 京
轿 车
7.24 72.37 1.84 1.86 14.03 1.02
轻 型 汽 油 车
9.64 45.19 2.84 2.24 17.7 1.14
曲轴箱(crankcase)排放控制
Evaporative emission control
讨论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
Section 3
Fuel + Oxygen
Energy动力
ηet 汽油车: 0.25~0.3 柴油车: 0.3~0.45
Ignition点火
Engine Cylinder
ε= Va/Vc
汽油机ε=6~10，而 柴油机ε=16~24
Actual Combustion
尾气管排放物 Lead Hy Nhomakorabearocarbons Carbon Monoxide Oxides of Nitrogen Carbon Dioxide Particulates Other pollutants Water Vapor Ambient Air Real Fuel
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 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)
污染物
年份
汽车污染物产生来源
油箱和化油器蒸发 HC的15%
曲轴箱 HC 的 20%
排气管 所有的CO、NOX、Pb和 HC的 60%
Section 2
Spark Ignition Engines
汽车动力系统 Theoretical Combustion
Carbon Dioxide Water Vapor
--------------除了汽车, 还需要配套条件和适用性
Turbo-charge and Emission
Inter-cooler
Oxidation catalyst
Particulate Trap
Section 4
Advanced Technology
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 前级催化剂 电加热催化剂
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
2. 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: 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)
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
行驶工况的影响 (IM240)
汽油车行驶工况与排放
1. 怠速, 减速时CO, HC排放高, 浓度约为: CO: 1.0%～6%; HC: 400～3000ppm NOx: 10～100ppm
车载诊断技术(OBD)
自动检测诊断车辆排放系统状况 自动提示故障 存储信息有利于维修
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
讨论4: 未来控制技术
传统汽车技术还有哪些不足?
现代汽车排放控制技术的难点? 将来的汽车革命可能是什么?
城市机动车污染控制
Emission control of Internal Combustion Engines
主要内容
1. 城市交通趋势及影响
2. Spark Ignition Engines
3. Compressed Ignition Engines
4. Advanced technology
Engine/Emission Technology
Stoichiometry等当点
汽油(C8H17)理 论空燃比: 约14.7
CO:
局部不均匀
残余HC
HC:
不完全燃烧
壁面猝灭 油膜吸附
发动机燃烧过程生成的污染物
NOx: Thermal NO Prompt NO
Fuel NO
讨论1: 汽车污染产生
Formation path of Soot
Pollutants and Air-fuel ratio
NOx,HC,CO排放的体积分数/10-6
m-3 碳烟排放/g·
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: 90～200ppm 4. 加速时碳烟最高, 约为0.30g/m3
重 型 汽 油 车
13.17 195.55 4.5 6.74 72.97 3.29
CO NOX HC
美 国
CO NOX
北京市机动车排放污染分担率
排放量/104t 浓度分担率/% 排放分担率/% 城区 1995 年 CO 1998 年 1995 年 NOx 1998 年 11.5 42.9 72.8 73.6 129.0 9.38 82.7 40.2 84.1 68.4 89.5 72 107.5 76.8 76.5 中心区 86.3
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1.02％～1.94％ 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
中国机动车保有量增长情况
1400 1200 1000
数量 /10 4 辆
改进点火系统
电控燃油 喷射系统
废气再循环(EGR)
三效催化净化技术(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)
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!
Section 1
城市交通趋势及影响
世界机动车增长趋势
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
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
800 600 400 200 0 1978 1985 1987 1989 1991 年份 1993 1995 1997
中美机动车排放因子比较
污 染 物
HC
北 京
轿 车
7.24 72.37 1.84 1.86 14.03 1.02
轻 型 汽 油 车
9.64 45.19 2.84 2.24 17.7 1.14
曲轴箱(crankcase)排放控制
Evaporative emission control
讨论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
Section 3
Fuel + Oxygen
Energy动力
ηet 汽油车: 0.25~0.3 柴油车: 0.3~0.45
Ignition点火
Engine Cylinder
ε= Va/Vc
汽油机ε=6~10，而 柴油机ε=16~24
Actual Combustion
尾气管排放物 Lead Hy Nhomakorabearocarbons Carbon Monoxide Oxides of Nitrogen Carbon Dioxide Particulates Other pollutants Water Vapor Ambient Air Real Fuel
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 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)
污染物
年份
汽车污染物产生来源
油箱和化油器蒸发 HC的15%
曲轴箱 HC 的 20%
排气管 所有的CO、NOX、Pb和 HC的 60%
Section 2
Spark Ignition Engines
汽车动力系统 Theoretical Combustion
Carbon Dioxide Water Vapor
--------------除了汽车, 还需要配套条件和适用性
Turbo-charge and Emission
Inter-cooler
Oxidation catalyst
Particulate Trap
Section 4
Advanced Technology
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 前级催化剂 电加热催化剂
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
2. 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: 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)
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
行驶工况的影响 (IM240)
汽油车行驶工况与排放
1. 怠速, 减速时CO, HC排放高, 浓度约为: CO: 1.0%～6%; HC: 400～3000ppm NOx: 10～100ppm
车载诊断技术(OBD)
自动检测诊断车辆排放系统状况 自动提示故障 存储信息有利于维修
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
讨论4: 未来控制技术
传统汽车技术还有哪些不足?
现代汽车排放控制技术的难点? 将来的汽车革命可能是什么?