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,第十二讲城市机动车污染控制,主要内容,1.城市机动车发展趋势及影响2.汽油发动机排放污染物的形成与控制3.柴油发动机排放污染物的形成与控制4.机动车污染排放控制新技术,城市机动车污染控制,2,3,我国汽车产量2009年已达1365万辆，产量首次超过日本，排名全球第1位。2008年我国汽车保有量已达7185.7万辆,预计到2020年将达1.5亿辆。,城市机动车发展趋势及影响,4,汽车保有量与GDP的关系,到2020年中国每千人拥有汽车100辆（按15亿人口计算），基本接近目前世界平均水平，将达到1.5亿辆（目前世界平均每千人拥有100辆汽车）。,城市机动车发展趋势及影响,13JANVIER2006,5,6,进入二十一世纪以来，我国的民用汽车保有量、汽油和交通运输柴油消费量都增长迅猛，给资源和环境都带来很大压力,城市机动车发展趋势及影响,13JANVIER2006,7,城市机动车发展趋势及影响,8,200,300,0,50,100,150,200,250,300,350,400,400,CO2concentration(ppm),600,500,100,0,TodaysCO2concentration,ProjectedconcentrationAfter50moreyearsofunrestrictedfossilfuelburning,Thousandyearsago,城市机动车发展趋势及影响,9,城市机动车发展趋势及影响,我国2009年CO2排放已达63亿吨成为世界第一排放大国,9,63.0（2009）,13JANVIER2006,10,13JANVIER2006,11,13JANVIER2006,12,13,轻微型客车：单车油耗和排放较低，但保有量巨大，总油耗和排放仍占重要比例,重型车：单车油耗和排放高，虽然保有量较小，但总油耗和排放占重要比例,2007年中国民用汽车保有量构成,城市机动车发展趋势及影响,14,汽车排放标准,城市机动车发展趋势及影响,15,城市机动车发展趋势及影响,北京中国一阶段,全国中国一阶段,China5中国五阶段北京：计划2012年实施全国：原计划对重型柴油车2012年执行,中国二阶段,中国三阶段,中国四阶段,中国二阶段,中国三阶段,中国四阶段,新生产机动车排放标准进程,16,城市机动车发展趋势及影响,17,汽车新油耗法规（二氧化碳法规）,气候变化问题导致车辆二氧化碳法规的出台，车辆油耗法规日趋严厉。从2015年起，欧洲新销售汽车平均CO2排放达到130g/km，2020年将达95g/km。,城市机动车发展趋势及影响,18,美国在2007年底通过新法案，在2020年前轿车和卡车平均燃油消耗达到每加仑35英里。2009年5月奥巴马政府颁布的新法规2016年前达到平均每加仑35.5英里。,世界主要国家汽车燃料经济性标准,城市机动车发展趋势及影响,汽车污染物产生来源,曲轴箱HC的20%,排气管所有的CO、NOX、Pb和HC的60%,油箱和化油器蒸发HC的15%,19,汽油发动机污染物的形成与控制,汽车动力系统TheoreticalCombustion,汽油发动机污染物的形成与控制,20,EngineCylinder,汽油机=610，而柴油机=1624,=(Vc+Vd)/Vc,汽油发动机污染物的形成与控制,21,22,汽油发动机污染物的形成与控制,ActualCombustion,LeadHydrocarbonsCarbonMonoxideOxidesofNitrogenCarbonDioxideParticulatesOtherpollutantsWaterVapor,尾气管排放物,汽油发动机污染物的形成与控制,23,汽油(C8H17)理论空燃比:约14.7,CO:局部不均匀残余HC,Stoichiometry等当点,汽油发动机污染物的形成与控制,24,HC:不完全燃烧壁面猝灭油膜吸附,汽油发动机污染物的形成与控制,25,NOx:ThermalNOPromptNOFuelNO,汽油发动机污染物的形成与控制,26,汽油车OtherEmissions,汽油发动机污染物的形成与控制,27,行驶工况的影响(IM240),汽油发动机污染物的形成与控制,28,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:4003000ppmNOx:10100ppm2.加速,定速时NOx高,浓度约为:NOx:10004000ppmCO:0.53.0%;HC:200600ppm加速时,碳烟约为:0.005g/m3,汽油发动机污染物的形成与控制,29,主要控制技术,前处理:无铅汽油(0.013g/L),低硫汽油和柴油(1200ppm50ppm)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),汽油发动机污染物的形成与控制,30,改进点火系统,汽油发动机污染物的形成与控制,31,电控燃油喷射系统,汽油发动机污染物的形成与控制,32,废气再循环(EGR),汽油发动机污染物的形成与控制,33,三效催化净化技术(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,汽油发动机污染物的形成与控制,34,三效催化净化技术(TWC),主要使用贵金属+陶瓷载体,Pt,Rd,Pd寿命要求80000160000km,防中毒很关键!,汽油发动机污染物的形成与控制,35,曲轴箱(crankcase)排放控制,汽油发动机污染物的形成与控制,36,Evaporativeemissioncontrol,汽油发动机污染物的形成与控制,37,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3050%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,柴油发动机污染物的形成与控制,38,FormationpathofSoot,柴油发动机污染物的形成与控制,39,PollutantsandAir-fuelratio,柴油发动机污染物的形成与控制,40,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3070ppm3.加速,定速时NOx高,浓度约为:NOx:8002500ppm此时HC:90200ppm4.加速时碳烟最高,约为0.30g/m3,柴油发动机污染物的形成与控制,41,控制柴油机污染物排放的发动机技术,废气再循环改进供油系统采用增压和中冷技术分隔式燃烧室电控柴油喷射,柴油发动机污染物的形成与控制,42,Oxidationcatalyst,柴油发动机污染物的形成与控制,43,ParticulateTrap,柴油发动机污