第11章 城市机动车污染控制

城市机动车污染控制世界机动车增长趋势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%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据公安部的最新统计显示，截至09年8月底，中国机动车保有量已经超过了180,000,000辆，而且保有量仍将以年均9%的速度增长。中国机动车保有量增长情况城市机动车污染现状我国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。中美机动车排放因子比较机动车排放因子是指单车行驶单位里程所排放的某种污染物的重量，单位：克/公里.辆北京市机动车排放污染分担率汽车污染分担率分为排放分担率和浓度分担率（或质量分担率）两类。排放分担率定义为汽车排放某种污染物占该污染物总排放量的比例。浓度分担率则表示在一定范围的空气污染浓度中，有多少比例是源自于汽车排放。PbHydrocarbonsCarbonMonoxideOxidesofNitrogenCarbonDioxideParticulatesOtherpollutantsWaterVaporAmbientAirFuelEngine尾气管排放物Pb：严重的中枢神经系统病变，如癫痫、运动过度、攻击性、语言功能发育迟滞以至丧失、智力低下等1.进气门2.火花塞3.排气门4.缸体5.活塞6.活塞销7.连杆8.曲轴箱9.曲轴10.曲轴柄汽车污染物产生来源

（表11-2）

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%汽车动力系统汽车产生空气污染的根源，在于驱动汽车运动的能量产生过程。虽然每升汽油约含有3.5×107J的能量，但最终传递到汽车轮胎上的动力，却只有其中很小的一部分，60%~70%的能量转化为热能而浪费了。汽车动力系统Fuel+OxygenCarbonDioxideEnergy动能、热能IgnitionWaterVapor汽车传动系统机械效率ηet

汽油车:0.25~0.3柴油车:0.3~0.45（表11-3）汽车动力系统因此，通过提高发动机的热效率或者其他减少汽车发动机燃料消耗的方法(例如减少车辆自重)，对于减少汽车污染物排放总量是很重要的。污染物的形成CO:α＜1不完全燃烧产生α＞1理论上没有，但是：局部不均匀高温热离解残余HC氧化HC:不完全燃烧壁面猝灭油膜吸附污染物的形成NOx:ThermalNOPromptNO少？FuelNO少污染物的形成汽油车OtherEmissionsEvaporativeEmissions

diurnal,runninglosses,hotsoakCrankcaseLossesdueto"blow-by"RefuelingLossesdisplacedvaporsOtherEmissionsbrakelinings,tirewear,fluidleaks讨论1:汽车污染产生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NewCarsAreCleaner

andMoreEfficient-85%-70%+100%HC-85%MPGNOxCOPercentchangecomparedtonewcarsofthe1970ModelYear注:MPG:英里/加仑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:400～3000ppmNOx:10～100ppm2.加速,定速时NOx高,浓度约为:

NOx:1000～4000ppmCO:0.5％～3.0%;HC:200～600ppm

加速时,碳烟约为:0.005g/m3

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)改进点火系统点火提前角：从点火时刻起到活塞到达压缩上止点，这段时间内曲轴转过的角度称为点火提前角。混合气从点燃、燃烧到烧完有一个时间过程，最佳点火提前角的作用就是在各种不同工况下使气体膨胀趋势最大段处于活塞做功下降行程。这样效率最高，振动最小，温升最低。影响点火提前量最大的因素是转速。随着转速的上升，转过同样角度的时间变短，只有更大的提前角才能得到相应的提前时间。

理论上最小点火提前角为0度，但为了防止在进气行程点燃进气，往往设为5度以上，这也是启动转速所需要的角度。最大点火提前角也不能太大，一般不能超过60度，否则振动和温升问题将凸显，效率也将下降。实际上曲轴结构的转速是受限的。点火过早，会造成爆震，活塞上行受阻，效率降低，磨损加剧，这是应该防止的。点火过迟，气体做功效率低，排气声大。不论点火过早或过迟，都会影响转速的提升。最佳点火角受很多因素影响，如果要爱车工作在理想状态下，以下因素必须考虑：

1、缸温缸压。越高燃烧越快，点火提前角要越小。影响缸温缸压的因素有：发动机压缩比、气温、缸温、负荷。大家的车在气温变化的季节有不同表现正缘于此。

2、汽油辛烷值。也就是汽油牌号，越高抗爆震能力越强，相应允许更大的点火提前角。

3、燃气混合比。过浓过稀燃烧速度皆慢，需增加点火提前角。这个主要看节气门开度、海拔高度。对于难以预料的情况，有些车还加装了爆震传感器，发生爆震时自动降低点火提前角。显然，要完成如此复杂的调制，靠传统的模拟点火器是难以胜任的。只有单片机点火器，才能高速、精确、稳定地实现最佳点火提前角。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!

曲轴箱(crank