第十一章-章城市機(jī)動(dòng)車(chē)污染控制資料課件

第11章城市機(jī)動(dòng)車(chē)污染控制

教學(xué)內(nèi)容:§1城市交通趨勢(shì)及影響§2汽油發(fā)動(dòng)機(jī)污染物的形成與控制§3柴油發(fā)動(dòng)機(jī)污染物的形成與控制§4新型動(dòng)力車(chē)§5交通規(guī)劃與交通管理第11章城市機(jī)動(dòng)車(chē)污染控制

教學(xué)內(nèi)容:1、教學(xué)要求要求了解城市交通趨勢(shì)及影響理解汽（柴）油發(fā)動(dòng)機(jī)污染物的形成與來(lái)源掌握其控制技術(shù)2、教學(xué)重點(diǎn)本章重點(diǎn)介紹汽油發(fā)動(dòng)機(jī)污染物的形成與控制，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)污染物的形成與控制3、教學(xué)難點(diǎn)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)污染物的形成與控制第11章城市機(jī)動(dòng)車(chē)污染控制1、教學(xué)要求第11章城市機(jī)動(dòng)車(chē)污染控制EmissioncontrolofInternalCombustionEnginesEmissioncontrolofInternalCSection1城市交通趨勢(shì)及影響SparkIgnitionEnginesSection1城市交通趨勢(shì)及影響世界機(jī)動(dòng)車(chē)增長(zhǎng)趨勢(shì)世界機(jī)動(dòng)車(chē)增長(zhǎng)趨勢(shì)城市機(jī)動(dòng)車(chē)污染現(xiàn)狀隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)汽車(chē)保有量連年高速增長(zhǎng)汽車(chē)單車(chē)排放因子高機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放總量大，城市機(jī)動(dòng)車(chē)污染分擔(dān)率高嚴(yán)重影響城市大氣環(huán)境質(zhì)量城市機(jī)動(dòng)車(chē)污染現(xiàn)狀隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)汽車(chē)保有量連年高速中國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量增長(zhǎng)情況近10年來(lái)，全國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)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(chē)收入彈性系數(shù)研究表明：收入增長(zhǎng)1%，機(jī)動(dòng)車(chē)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(chē)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(chē)保有量增長(zhǎng)情況近10年來(lái)，全國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量迅速增加中國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量增長(zhǎng)情況中國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量增長(zhǎng)情況中美機(jī)動(dòng)車(chē)排放因子比較中美機(jī)動(dòng)車(chē)排放因子比較北京市機(jī)動(dòng)車(chē)排放污染分擔(dān)率北京市機(jī)動(dòng)車(chē)排放污染分擔(dān)率汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)TheoreticalCombustionFuel+OxygenCarbonDioxideEnergy動(dòng)力Ignition點(diǎn)火WaterVaporηet 汽油車(chē):0.25~0.3柴油車(chē):0.3~0.45汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)TheoreticalCombustionFEngineCylinderε=6~10，而柴油機(jī)ε=16~24ε=(Vc+Vd)/VcEngineCyliActualCombustionLeadHydrocarbonsCarbonMonoxideOxidesofNitrogenCarbonDioxideParticulatesOtherpollutantsWaterVaporAmbientAirRealFuelEngine/EmissionTechnology尾氣管排放物ActualCombustionLeadAmbientAStoichiometry等當(dāng)點(diǎn)汽油(C8H18)理論空燃比:約14.7CO:局部不均勻殘余HCStoichiometry等當(dāng)點(diǎn)汽油(C8H18)理論空燃比HC:不完全燃燒壁面猝滅油膜吸附HC:NOx:ThermalPromptNOFuelNONOx:汽油車(chē)OtherEmissionsEvaporativeEmissions

diurnal,runninglosses,hotsoakCrankcaseLossesdueto"blow-by"RefuelingLossesdisplacedvaporsOtherEmissionsbrakelinings,tirewear,fluidleaks汽油車(chē)OtherEmissionsEvaporative討論1:汽車(chē)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(chē)排放的污染物有哪些?汽油車(chē)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,降低排放討論1:汽車(chē)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?NewCarsAreCleaner

andMoreEfficient-85%-70%+100%HC-85%MPGNOxCOPercentchangecomparedtonewcarsofthe1970ModelYear注:MPG:英里/加侖NewCarsAreCleaner

andMore排放性能的劣化Conventionalcarburetorcar

排放性能的劣化Conventionalcarburet汽車(chē)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%汽車(chē)污染物產(chǎn)生來(lái)源曲軸箱排氣管油箱和化油器蒸發(fā)行駛工況的影響(IM240)行駛工況的影響(IM240)汽油車(chē)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:400-3000ppmNOx: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

汽油車(chē)行駛工況與排放1.怠速,減速時(shí)CO,HC排放高,討論2:影響排放的因素汽車(chē)使用中哪些因素對(duì)排放影響大?如何考慮汽車(chē)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))討論2:影響排放的因素汽車(chē)使用中哪些因素對(duì)排放影響大?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(mén)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)主要控制技術(shù)前處理:無(wú)鉛汽油(0.013g/L),低硫汽改進(jìn)點(diǎn)火系統(tǒng)改進(jìn)點(diǎn)火系統(tǒng)電控燃油噴射系統(tǒng)電控燃油廢氣再循環(huán)(EGR)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)同時(shí)凈化3種污染物:CO,HC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!

三效催化凈化技術(shù)(TWC)主要使用貴金屬+陶瓷載體,Pt,曲軸箱(crankcase)排放控制曲軸箱(crankcase)排放控制EvaporativeemissioncontrolEvaporativeemissioncontrol中國(guó)的機(jī)動(dòng)車(chē)污染控制CleanAirStrategyDevelopedCompleteLeadPhaseOutby2000IntroduceEuro1(1992Vintage,CatalystBased)StandardsforCars&Lt.Trucksin2000(Beijing,Shanghai1999)HeavyTruckStandard,Euro1,alsoin2001(2000inBeijing)I/MPilotBeingDevelopedinShanghai中國(guó)的機(jī)動(dòng)車(chē)污染控制CleanAirStrategyD討論3:控制技術(shù)目前最主流的汽油車(chē)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(chē)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)討論3:控制技術(shù)目前最主流的汽油車(chē)排放控制技術(shù)組合是什么?Section3柴油發(fā)動(dòng)機(jī)污染物的形成與控制CompressedIgnitionEnginesSection3柴油發(fā)動(dòng)機(jī)污染物的形成與控制汽油,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(chē)經(jīng)濟(jì)性好,馬力大,最先實(shí)現(xiàn)3升車(chē)汽油車(chē)加速性好,正在開(kāi)發(fā)缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)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)FormationpathofSoot

FormationpathofSootPollutantsandAir-fuelratio

PollutantsandAir-fuelratio柴油車(chē)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

柴油車(chē)行駛工況與排放1.CO總是很低,約0.1%Turbo-chargeandEmission

(采用增壓和中冷技術(shù))

Inter-coolerTurbo-chargeandEmission

(采用增Oxidationcatalyst

(氧化催化劑)

Oxidationcatalyst

(氧化催化劑)ParticulateTrap

(顆粒補(bǔ)集器)

ParticulateTrap

(顆粒補(bǔ)集器)Section4新型動(dòng)力車(chē)AdvancedTechnologySection4新型動(dòng)力車(chē)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(chē)載診斷技術(shù)(OBD)自動(dòng)檢測(cè)診斷車(chē)輛排放系統(tǒng)狀況自動(dòng)提示故障存儲(chǔ)信息有利于維修最新控制技術(shù)冷啟動(dòng)排放控制未來(lái)汽車(chē)技術(shù)稀燃缸內(nèi)直噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī)柴油車(chē)PM及NOx機(jī)外凈化技術(shù)混合動(dòng)力技術(shù)燃料電池汽車(chē)技術(shù)未來(lái)汽車(chē)技術(shù)稀燃缸內(nèi)直噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī)一、城市交通的綜合規(guī)劃1.城市交通發(fā)展戰(zhàn)略規(guī)劃2.城市交通綜合網(wǎng)規(guī)劃3.城市交通的近期建設(shè)規(guī)劃二、城市交通規(guī)劃方法三、關(guān)鍵的戰(zhàn)略規(guī)劃1.交通需求管理2.改善多方式的交通供應(yīng)3.采取協(xié)調(diào)的綜合政策減少空氣污染的交通管理對(duì)策§5交通規(guī)劃與交通管理一、城市交通的綜合規(guī)劃§5交通規(guī)劃與交通管理第11章城市機(jī)動(dòng)車(chē)污染控制小結(jié)了解城市交通趨勢(shì)及影響掌握汽油發(fā)動(dòng)機(jī)污染物的形成與控制掌握柴油發(fā)動(dòng)機(jī)污染物的形成與控制理解新型動(dòng)力車(chē)?yán)斫饨煌ㄒ?guī)劃與交通管理第11章城市機(jī)動(dòng)車(chē)污染控制小結(jié)了解城市交通趨勢(shì)及影響第11章城市機(jī)動(dòng)車(chē)污染控制

教學(xué)內(nèi)容:§1城市交通趨勢(shì)及影響§2汽油發(fā)動(dòng)機(jī)污染物的形成與控制§3柴油發(fā)動(dòng)機(jī)污染物的形成與控制§4新型動(dòng)力車(chē)§5交通規(guī)劃與交通管理第11章城市機(jī)動(dòng)車(chē)污染控制

教學(xué)內(nèi)容:1、教學(xué)要求要求了解城市交通趨勢(shì)及影響理解汽（柴）油發(fā)動(dòng)機(jī)污染物的形成與來(lái)源掌握其控制技術(shù)2、教學(xué)重點(diǎn)本章重點(diǎn)介紹汽油發(fā)動(dòng)機(jī)污染物的形成與控制，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)污染物的形成與控制3、教學(xué)難點(diǎn)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)污染物的形成與控制第11章城市機(jī)動(dòng)車(chē)污染控制1、教學(xué)要求第11章城市機(jī)動(dòng)車(chē)污染控制EmissioncontrolofInternalCombustionEnginesEmissioncontrolofInternalCSection1城市交通趨勢(shì)及影響SparkIgnitionEnginesSection1城市交通趨勢(shì)及影響世界機(jī)動(dòng)車(chē)增長(zhǎng)趨勢(shì)世界機(jī)動(dòng)車(chē)增長(zhǎng)趨勢(shì)城市機(jī)動(dòng)車(chē)污染現(xiàn)狀隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)汽車(chē)保有量連年高速增長(zhǎng)汽車(chē)單車(chē)排放因子高機(jī)動(dòng)車(chē)污染物排放總量大，城市機(jī)動(dòng)車(chē)污染分擔(dān)率高嚴(yán)重影響城市大氣環(huán)境質(zhì)量城市機(jī)動(dòng)車(chē)污染現(xiàn)狀隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，我國(guó)汽車(chē)保有量連年高速中國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量增長(zhǎng)情況近10年來(lái)，全國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)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(chē)收入彈性系數(shù)研究表明：收入增長(zhǎng)1%，機(jī)動(dòng)車(chē)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(chē)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(chē)保有量增長(zhǎng)情況近10年來(lái)，全國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量迅速增加中國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量增長(zhǎng)情況中國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量增長(zhǎng)情況中美機(jī)動(dòng)車(chē)排放因子比較中美機(jī)動(dòng)車(chē)排放因子比較北京市機(jī)動(dòng)車(chē)排放污染分擔(dān)率北京市機(jī)動(dòng)車(chē)排放污染分擔(dān)率汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)TheoreticalCombustionFuel+OxygenCarbonDioxideEnergy動(dòng)力Ignition點(diǎn)火WaterVaporηet 汽油車(chē):0.25~0.3柴油車(chē):0.3~0.45汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)TheoreticalCombustionFEngineCylinderε=6~10，而柴油機(jī)ε=16~24ε=(Vc+Vd)/VcEngineCyliActualCombustionLeadHydrocarbonsCarbonMonoxideOxidesofNitrogenCarbonDioxideParticulatesOtherpollutantsWaterVaporAmbientAirRealFuelEngine/EmissionTechnology尾氣管排放物ActualCombustionLeadAmbientAStoichiometry等當(dāng)點(diǎn)汽油(C8H18)理論空燃比:約14.7CO:局部不均勻殘余HCStoichiometry等當(dāng)點(diǎn)汽油(C8H18)理論空燃比HC:不完全燃燒壁面猝滅油膜吸附HC:NOx:ThermalPromptNOFuelNONOx:汽油車(chē)OtherEmissionsEvaporativeEmissions

diurnal,runninglosses,hotsoakCrankcaseLossesdueto"blow-by"RefuelingLossesdisplacedvaporsOtherEmissionsbrakelinings,tirewear,fluidleaks汽油車(chē)OtherEmissionsEvaporative討論1:汽車(chē)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(chē)排放的污染物有哪些?汽油車(chē)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,降低排放討論1:汽車(chē)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?NewCarsAreCleaner

andMoreEfficient-85%-70%+100%HC-85%MPGNOxCOPercentchangecomparedtonewcarsofthe1970ModelYear注:MPG:英里/加侖NewCarsAreCleaner

andMore排放性能的劣化Conventionalcarburetorcar

排放性能的劣化Conventionalcarburet汽車(chē)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%汽車(chē)污染物產(chǎn)生來(lái)源曲軸箱排氣管油箱和化油器蒸發(fā)行駛工況的影響(IM240)行駛工況的影響(IM240)汽油車(chē)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:400-3000ppmNOx: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

汽油車(chē)行駛工況與排放1.怠速,減速時(shí)CO,HC排放高,討論2:影響排放的因素汽車(chē)使用中哪些因素對(duì)排放影響大?如何考慮汽車(chē)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))討論2:影響排放的因素汽車(chē)使用中哪些因素對(duì)排放影響大?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(mén)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)主要控制技術(shù)前處理:無(wú)鉛汽油(0.013g/L),低硫汽改進(jìn)點(diǎn)火系統(tǒng)改進(jìn)點(diǎn)火系統(tǒng)電控燃油噴射系統(tǒng)電控燃油廢氣再循環(huán)(EGR)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)同時(shí)凈化3種污染物:CO,HC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!

三效催化凈化技術(shù)(TWC)主要使用貴金屬+陶瓷載體,Pt,曲軸箱(crankcase)排放控制曲軸箱(crankcase)排放控制EvaporativeemissioncontrolEvaporativeemissioncontrol中國(guó)的機(jī)動(dòng)車(chē)污染控制CleanAirStrategyDevelopedCompleteLeadPhaseOutby2000IntroduceEuro1(1992Vintage,CatalystBased)StandardsforCars&Lt.Trucksin2000(Beijing,Shanghai1999)HeavyTruckStandard,Euro1,alsoin2001(2000inBeijing)I/MPilotBeingDevelopedinShanghai中國(guó)的機(jī)動(dòng)車(chē)污染控制CleanAirStrategyD討論3:控制技術(shù)目前最主流的汽油車(chē)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(chē)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)討論3:控制技術(shù)目前最主流的汽油車(chē)排放控制技術(shù)組合是什么?Section3柴油發(fā)動(dòng)機(jī)污染物的形成與控制CompressedIgnitionEnginesSection3柴油發(fā)動(dòng)機(jī)污染物的形成與控制汽油,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(chē)經(jīng)濟(jì)性好,馬力大,最先實(shí)現(xiàn)3升車(chē)汽油車(chē)加速性好,正在開(kāi)發(fā)缸內(nèi)直噴發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)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)FormationpathofSoot

FormationpathofSootPollutantsandAir-fuelratio

Pollutantsand