汽车环保技术进展PPT课件.ppt

1 汽车环保技术进展 2 汽车行业概况汽车的环境危害汽车面临的主要环境问题汽车环境问题的主要对策简介总结 3 1 汽车行业概况1 1汽车的社会角色代步和运输工具流动办公室和家文化生活的一部分国家或地区的现代化程度标志 4 1 2汽车工业的特点支柱产业资金和技术密集规模效益明显产业关联度大 5 上游产业 钢铁 有色金属 电力 塑料 橡胶 纺织 皮革 化工 电子 电器 机床等 下游产业 筑路 运输 石油 汽车维修和营销 保险 加油站 停车场等服务行业 汽车制造业每增值1元钱 上游产业增值0 6元 下游增值2 67元 产业关联度大 零件数2 3万 6 支柱产业 1999年全球500强 中 汽车业占据23席 在排名的前10位中 汽车公司占4位 前1至3名均是汽车公司 2007年度全球500强企业 前十名中 通用位居第五名 丰田居第六名 上汽集团第402 一汽集团 第385位 国家发展改革委 2007 9 22 宣布 中国与汽车相关产业的就业人数 已经占到了社会就业总人数的1 62007年 我国汽车产量达888万辆 占全世界份额的1 8 汽车工业总产值已经超过了2万亿元 2007年全年中国GDP为24 6619万亿元 7 8 高新技术载体2000年 汽车平均CPU数量35个 CPU逐渐发展到32位机汽车上已装有上百个各类传感器汽车电子产品的成本在整个汽车制造成本中所占的比例平均已达到30 左右某些高档汽车上使用的CPU个数甚至上百个 占整个汽车制造成本的比例达70 左右 9 1 3汽车的产量及保有量的有关数据 2006年世界汽车产量6834 03万辆 保有量2006年底8 5亿辆保有量大国 美国 25141 5万辆 日本7923 6万辆几个汽车大国的产量 日本1148万辆 美国1126万辆 中国728万辆 德国540万辆中国 2007年汽车产 销量 888 2 879 2万辆汽车保有量为5696万辆 仅占世界保有总量的6 7 我国每10人拥有汽车约0 44辆 全球平均约1 35辆 0 135 13 1 755 2008年汽车产 销量 934 51 938 05万辆汽车保有量6467 21万辆 10 有害排放 CO HC NOX PM交通噪声电波公害水质 土壤等污染CO2 氟氯烃等温室气体 2汽车的环境危害 11 2 1对大气环境的主要危害 温室效应 臭氧层破坏和酸雨主要由汽车排放的CO2 硫化物SOx 指一氧化硫和二氧化硫 氮氧化物NOx 指一氧化氮和二氧化氮 氟氯烃等产生 12 2 2柴油车的微粒PMPM 可溶性组分 SOF 不可溶性组分 IOF SAE2000 01 0473 13 微粒物中PAHs的排放量 9 g kW h 14 2 3光化学烟雾 photochemicalsmog 光化学烟雾 指HC和NOx在太阳紫外线作用下产生的一种具有刺激性的浅蓝色烟雾 它包含有臭氧 O3 醛类 硝酸酯类 PAN 等多种复杂化合物 发生条件 逆温层 低风速 空气接近停滞状态 阳光充足光化学烟雾的主要危害第一 甲醛 过氧化苯甲醛酰硝酸酯 PBzN PAN和丙烯醛刺激眼睛第二 损害有机物和植物等 如橡胶 棉布 尼龙和聚酯等 第三 影响呼吸系统 使哮喘病增多 第四 臭氧引起的胸部压缩 刺激粘膜 头痛 咳嗽 疲倦等症状 15 例如 C3H6 或 光化学烟雾的主要化学反应 16 噪声危害 引起人体的生理改变和损伤 对心理 生活和工作产生不利影响 使人听力减弱 视觉功能下降 神经衰弱 血压变化和产生胃肠道消化功能障碍 影响人的睡眠 谈话 学习 工作和情绪等 车辆噪声的特点 中等强度 移动性 影响范围大 干扰时间长 受害人员多大约为60 90dB decibel 公共汽车为80dB左右 摩托车90dB左右 实例 北京市2000年对303条 总长485 36公里道路的监测结果表明 交通噪声平均值为71 0dB 其中城区 近郊区分别为68 1和72 6dB 2 4交通噪声问题 17 3 汽车面临的主要环境问题节能减排呼声日益高涨新环境保护法规不断出台汽车排放标准逐步加严能源 资源枯竭 威胁人类的可持续发展 18 Seong HyonPark HyundaiKiaMotors HMC sStrategyforFuturePowertrainwithRefinedandConfidentInnovation 20056002 The18thInternalCombustionEngineSymposiumProceedings 如 欧盟 日本和韩国的乘用车CO2限值 3 1新的环境保护法规不断出台 19 自2007年1月1日起 欧盟各成员国政府将全面执行报废车辆回收指令 汽车制造厂商在欧盟国家上市新车时必须出具证明 证明其投入市场的新款汽车的材料回收率至少要占重量的85 可利用率至少为95 才能获得市场准入许可证 回收利用报废汽车的要求更为严格 3R Reduce Reuse Recycle 技术 20 汽车厂商及进口商对氟利昂 安全气囊 ASR 粉碎渣 必须进行回收 循环利用和正确处理 到2015年将ASR的回收再利用率提高到70 以上 回收再利用率有望从法律施行前的80 提高到95 以上 利用电子清单对报废车从回收到循环利用的整个流程进行管理 2005 1 1日本开始执行 汽车回收再利用法 21 2006 2 26国家发展改革委 科学技术部和国家环保总局发布了 汽车产品回收利用技术政策 2010年起 所有国产及进口的M2类和M3类 N2类和N3类车辆的可回收利用率要达到85 左右 其中材料的再利用率不低于80 所有国产及进口的M1类 N1类车辆的可回收利用率要达到80 其中材料再利用率不低于75 2012年起 所有国产及进口 类和 类车辆的可回收利用率要达到90 左右 其中材料的再利用率不低于80 2017年起 所有国产及进口 类和 类车辆的可回收利用率要达到95 左右 其中材料的再利用率不低于85 我国汽车产品回收利用的三个阶段性目标 22 我国 国 实施时间依次为00 04 07 10 12年 EUEmissionStandardsforPassengerCars CategoryM1 g km 3 2汽车排放标准逐步加严 23 EUEmissionStandardsforPassengerCars CategoryM1 g km 24 燃料电池汽车的Pt消耗量降低趋势 10 一般汽车催化器贵金属的用量为每升载体1g Pt Rh比为5 1左右 1 贵金属的供求矛盾 3 3资源问题 2 汽车材料与土地资源 中国金属资讯网贵金属现货报价元 克2009 2 12铂 248 0 250 0 钯 55 0 57 0 铑粉 310 0 340 02008 3 17 铂 500 0 502 0 钯 127 0 129 0 铑粉 2410 0 2440 02007 1 08 铂 290 5 292 5 钯 93 0 94 0 铑粉 1615 0 1645 02005 9 01铂 240 5 242 5 钯 56 0 57 5 铑粉 639 0 660 0 25 世界主要化石燃料可开采年限预测 铀为2001年数据 其余为2002年 3 4能源枯竭问题 26 13 6 5 95l 100km 7 35l 100km 27 总资源 理论地质储量 约1021亿t 全球4138 38亿吨 至2005年底 可采储藏量40亿t 发现560个油田 建成25个2007年 生产原油1 87亿t 可开采年限 40 1 87 21 42006 2007年石油表观消费量 产量加上净进口量 分别为3 4655 3 70167亿吨 对外依存度47 0 和46 05 3 4 1我国面临的能源形势 石油 28 3 4 2我国面对的能源形势 天然气与煤 天然气总资源量为47 04万亿m3 世界438 85万亿m3 2006年 累计探明天然气可采储量3 84万亿m3 剩余可采储量约为3 09万亿m3 已发现193个气田 建成25个基地 2006 2007 2008年全国天然气产量585 51亿m3 693 1亿m3 比06年增长23 1 和760 82亿m3 比07年相比增长12 3 可开采年限 3 09 0 058551 52 7我国煤储藏量 6000亿t 世界可采资源量 48400亿t标准煤 截至2006年底煤炭探明可采储量1145亿t2006 2007 2008年原煤产量分别为23 25 25 23亿t和27 16亿t可开采年限 1145 25 23 45 4 29 4 汽车环境问题的对策 30 日本 2005年以降 自動車排出 規制 対策技術10JAMADeteriorationpurification 4 1传统汽油车的排放对策 31 32 12 cylinderAudiA8L November25 2003 33 金属载体催化器 汽油机的三效催化器 蜂窝陶瓷载体催化器 34 三效催化器的 窗口 宽域与普通空燃比传感器的控制精度比较 双氧传感器系统 35 优势分层 稀混燃烧 油耗低 燃烧完全 有害排放少混合气温度低 抗爆性及充气效率高 无进气道燃料粘附 过渡反应性能良好 稀混合气燃烧技术 GDI汽油机 主要不足所有工况下分层燃烧混控制困难 大负荷时 容易产生碳烟 分层燃烧区域NOx排放高 喷油器易产生沉积物 机油会被稀释 发动机结构复杂化 三种混合气引导方式 36 吸附还原型催化器的原理 NO的控制方法 37 实例 源头控制和后处理并用本田公司ZLEV ZeroLevelEmissionVehicle 排放控制系 1998年 本田公司的3阶段排放控制系统 绝热层的低热惯量金属板冲压排气管 并且紧接其后安装了1200孔 in2的Pd型紧凑型催化器 具有HC吸附功能和三效效催化功能的复合式主催化净化催化器以及电加热催化器EHC ElectricalHeatedCatalyst 高精度EFI系统及空燃比分缸控制技术 可变气门相位和升程装置及改善冷起动时燃烧过程的燃烧系统 38 SAE 2006 01 0030 DieselEmissionControl SAITO20060822WorldTrendofExhaustEmission 4 2传统柴油车的排放对策 2020 2 5 39 40 41 着火点当量比4附近碳烟生成于喷雾之中NO产生于雾注外壳 柴油机的喷雾燃烧与排放 42 喷油压力对柴油机烟度排放的影响 43 44 共轨燃油系统的多次喷射技术超前预喷射 pilotinjection 和前喷射 pre injection 减少噪声 高压初期喷射的目的 减少噪声和NOx排放 高压喷射过程 用于控制PM的生成和改善燃烧 后喷射的目的 减少PM和控制PDF装置 后补喷射 postinjection 的目的 控制NOx的催化净化 45 颗粒过滤器DPF的过滤效率 车辆行驶每单位里程或单位时间在过滤器中收集到的颗粒质量与车辆行驶每单位里程或单位时间进入过滤器的颗粒质量之比 DPF的过滤效率一般应不低于50 80 46 PM在NO2和O2氛围中的燃烧特性 47 四效催化器 DPNR DieselParticulate NOxReductionSystem 48 四效催化净化器 49 http www shokubai org topics 93 2 pdf search E3 83 88 E3 83 A8 E3 82 BF 20DPNR 放大图 50 NOx吸附净化原理 Catalys BasedDieselParticulateFiltersandNOxAdsorbers 51 4 3汽车的代用燃料天然气NG CNG LNG ANG NGH GTL GasToLiquid 重庆压缩天然气 CNG 汽车保有量目前已达4万辆 全国共有CNG 压缩天然气 公交车20万台 LNG公交车700台液化石油气LPG LiquefiedPetroleumGas 广州市6400台LPG公交车和1 6万台LPG出租车醇类燃料 包括甲醇 乙醇等 汽油醇生物燃料 BioFuels 植物油脂 乙醇等煤及煤基油CTL CoalToLiquid 二甲醚氢气 52 TOYOTAPrius 混合动力电动气车HEV HybridElectricVehicle 4 4电动汽车 1 控制装置总成2 5 ECVT动力分配系统总成 无级变速 3 镍氢电池组4 1NZ FXE发动机 53 2005年前世界混合动力电动气车的销售情况 12 美国2002年车型2种 销量约10000辆 2005年车型11种 销量约212000辆 预测2012年销量约780000辆 2005年世界HEV市场百分比分布 12 54 TOYOTAPrius混合动力车销售情况 千辆 55 纯电动汽车普及的困难 56 纯电动汽车 EVERYLE DA62V 购入后必须的设施和5年内的维护费用举例 http www env go jp air car vehicles2003 htm ele002 htm 300 20 79 79 2 2 2 91 3 5 3 57 FCEV组成示例 34 燃料电池电动汽车FCEV FuelCellElectricVehicle 燃料电池系统 驱动电机 氢气瓶 二次电池 58 部分汽车制造商发布的FCV限定销售和市场销售预定时间 2003年年末 59 日本国内FCV限定租赁销售情况 2002 12 2004 3 10 本田公司2008年推出的 上市版 燃料电池车FCXClarity首批100辆在美国加利福尼亚州以租赁形式投放市场 60 HONDAFCXClarity 61 2007 62 4 5汽车使用中排气污染的控制措施4 5 1环境友好的汽车使用方法示例提高驾驶技巧 经济车速 避免急加速和急速停止无用的怠速节制使用汽车空调 不妨把空调设定温度提高1 保持良好的汽车技术状况 如胎压等 安排好出行计划 避免无用空驶不加满燃油 不加入过量机油不装载不必要行李 减重10 可节油8 63 4 5 2停止无用的怠速 自动停止怠速和起动 automaticstopidlingandstartsystem 的概念 指汽车在驻车 等待交通信号 乘客上下车 塞车等情况下 使汽车在停止 车速为零 时发动机也停止运转 并且 当汽车重新起步时又能正常起动的一种自动装置 作用 减少汽车怠速时的燃料消耗 产生噪声和有害气体 包括CO2 普通汽车怠速1分钟 要消耗1 毫升的燃料 排出33gCO2 64 ISS的燃油 CO2 经济性的改善率和CO NOx HC的减少率 丰田公司试验结果 汽车燃油经济性提高了7 五十铃公司试验结果 汽车燃油经济性提高14 65 4 6汽车噪声的控制方法举例 镶嵌隔音材料的发动机底盖 吸声材料 排气系统的消声器 66 排水性道路降低汽车噪声的机理 普通路面声音被反射 高性能路面部分声音被吸收 空气进入缝隙 难以产生噪声减少 改进道路性能 设立隔 吸声屏及林带等 夹在轮胎沟槽和路面间的空气无处可逃 产生噪声 67 4 7HCCI技术 节能排放的新希望HomogeneousChargeCompressionIgnition 发动机的燃烧方式 符号的意义 差 较好 好 68 HCCI内燃机的燃烧特点 69 3Kamimoto T andBae M H Hightemperatureforthereductionofparticulateindieselengines SAEPaper880423 1988 4Akihama K Takatori Y Inagaki K Sasaki S andDean A M Mechanismofthesmokelessrichdieselcombustionbyreducingtemperature SAEPaper2001 01 0655 2001 5Ryan T W andCallahanT J Homogeneouschargecompressionignitionofdieselfuel SAEPaper961160 1996 6Hashizume T Miyamoto T Asaumi Y andAoyagi Y Lowsmokecombustionusingstratifiedchargecompressionignition inJapanesewithEnglishabstract JSAETrans 2000 31 3 17 23 Paper20004340 7Kimura S Aoki O Kitahara Y andAiyoshizawa E Ultra cleancombustiontechnologycombiningalowtemperatureandpremixedcombustionconceptformeetingfutureemissionsstandards SAEPaper2001 01 200 2001 70 NOx生成少 一是稀燃 火焰温度低 难以生成NOx 二是多点同时着火 燃烧期短 PM生成少 原因是燃料和空气混合非常均匀 燃烧过程中不存在产生