第11章 城市機(jī)動(dòng)車(chē)污染控制

城市機(jī)動(dòng)車(chē)污染控制世界機(jī)動(dòng)車(chē)增長(zhǎng)趨勢(shì)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)保持迅速增加據(jù)公安部的最新統(tǒng)計(jì)顯示，截至09年8月底，中國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量已經(jīng)超過(guò)了180,000,000輛，而且保有量仍將以年均9%的速度增長(zhǎng)。中國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)保有量增長(zhǎng)情況城市機(jī)動(dòng)車(chē)污染現(xiàn)狀我國(guó)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。中美機(jī)動(dòng)車(chē)排放因子比較機(jī)動(dòng)車(chē)排放因子是指單車(chē)行駛單位里程所排放的某種污染物的重量，單位：克/公里.輛北京市機(jī)動(dòng)車(chē)排放污染分擔(dān)率汽車(chē)污染分擔(dān)率分為排放分擔(dān)率和濃度分擔(dān)率（或質(zhì)量分擔(dān)率）兩類(lèi)。排放分擔(dān)率定義為汽車(chē)排放某種污染物占該污染物總排放量的比例。濃度分擔(dān)率則表示在一定范圍的空氣污染濃度中，有多少比例是源自于汽車(chē)排放。PbHydrocarbonsCarbonMonoxideOxidesofNitrogenCarbonDioxideParticulatesOtherpollutantsWaterVaporAmbientAirFuelEngine尾氣管排放物Pb：嚴(yán)重的中樞神經(jīng)系統(tǒng)病變，如癲癇、運(yùn)動(dòng)過(guò)度、攻擊性、語(yǔ)言功能發(fā)育遲滯以至喪失、智力低下等1.進(jìn)氣門(mén)2.火花塞3.排氣門(mén)4.缸體5.活塞6.活塞銷(xiāo)7.連桿8.曲軸箱9.曲軸10.曲軸柄汽車(chē)污染物產(chǎn)生來(lái)源

（表11-2）

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)動(dòng)力系統(tǒng)汽車(chē)產(chǎn)生空氣污染的根源，在于驅(qū)動(dòng)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)的能量產(chǎn)生過(guò)程。雖然每升汽油約含有3.5×107J的能量，但最終傳遞到汽車(chē)輪胎上的動(dòng)力，卻只有其中很小的一部分，60%~70%的能量轉(zhuǎn)化為熱能而浪費(fèi)了。汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)Fuel+OxygenCarbonDioxideEnergy動(dòng)能、熱能IgnitionWaterVapor汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)機(jī)械效率ηet

汽油車(chē):0.25~0.3柴油車(chē):0.3~0.45（表11-3）汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)因此，通過(guò)提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率或者其他減少汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)燃料消耗的方法(例如減少車(chē)輛自重)，對(duì)于減少汽車(chē)污染物排放總量是很重要的。污染物的形成CO:α＜1不完全燃燒產(chǎn)生α＞1理論上沒(méi)有，但是：局部不均勻高溫?zé)犭x解殘余HC氧化HC:不完全燃燒壁面猝滅油膜吸附污染物的形成NOx:ThermalNOPromptNO少？FuelNO少污染物的形成汽油車(chē)OtherEmissionsEvaporativeEmissions

diurnal,runninglosses,hotsoakCrankcaseLossesdueto"blow-by"RefuelingLossesdisplacedvaporsOtherEmissionsbrakelinings,tirewear,fluidleaks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NewCarsAreCleaner

andMoreEfficient-85%-70%+100%HC-85%MPGNOxCOPercentchangecomparedtonewcarsofthe1970ModelYear注:MPG:英里/加侖汽油車(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

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)改進(jìn)點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火提前角：從點(diǎn)火時(shí)刻起到活塞到達(dá)壓縮上止點(diǎn)，這段時(shí)間內(nèi)曲軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度稱(chēng)為點(diǎn)火提前角?；旌蠚鈴狞c(diǎn)燃、燃燒到燒完有一個(gè)時(shí)間過(guò)程，最佳點(diǎn)火提前角的作用就是在各種不同工況下使氣體膨脹趨勢(shì)最大段處于活塞做功下降行程。這樣效率最高，振動(dòng)最小，溫升最低。影響點(diǎn)火提前量最大的因素是轉(zhuǎn)速。隨著轉(zhuǎn)速的上升，轉(zhuǎn)過(guò)同樣角度的時(shí)間變短，只有更大的提前角才能得到相應(yīng)的提前時(shí)間。

理論上最小點(diǎn)火提前角為0度，但為了防止在進(jìn)氣行程點(diǎn)燃進(jìn)氣，往往設(shè)為5度以上，這也是啟動(dòng)轉(zhuǎn)速所需要的角度。最大點(diǎn)火提前角也不能太大，一般不能超過(guò)60度，否則振動(dòng)和溫升問(wèn)題將凸顯，效率也將下降。實(shí)際上曲軸結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)速是受限的。點(diǎn)火過(guò)早，會(huì)造成爆震，活塞上行受阻，效率降低，磨損加劇，這是應(yīng)該防止的。點(diǎn)火過(guò)遲，氣體做功效率低，排氣聲大。不論點(diǎn)火過(guò)早或過(guò)遲，都會(huì)影響轉(zhuǎn)速的提升。最佳點(diǎn)火角受很多因素影響，如果要愛(ài)車(chē)工作在理想狀態(tài)下，以下因素必須考慮：

1、缸溫缸壓。越高燃燒越快，點(diǎn)火提前角要越小。影響缸溫缸壓的因素有：發(fā)動(dòng)機(jī)壓縮比、氣溫、缸溫、負(fù)荷。大家的車(chē)在氣溫變化的季節(jié)有不同表現(xiàn)正緣于此。

2、汽油辛烷值。也就是汽油牌號(hào)，越高抗爆震能力越強(qiáng)，相應(yīng)允許更大的點(diǎn)火提前角。

3、燃?xì)饣旌媳取＿^(guò)濃過(guò)稀燃燒速度皆慢，需增加點(diǎn)火提前角。這個(gè)主要看節(jié)氣門(mén)開(kāi)度、海拔高度。對(duì)于難以預(yù)料的情況，有些車(chē)還加裝了爆震傳感器，發(fā)生爆震時(shí)自動(dòng)降低點(diǎn)火提前角。顯然，要完成如此復(fù)雜的調(diào)制，靠傳統(tǒng)的模擬點(diǎn)火器是難以勝任的。只有單片機(jī)點(diǎn)火器，才能高速、精確、穩(wěn)定地實(shí)現(xiàn)最佳點(diǎn)火提前角。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(crank