1、1第十一章 城市機動車污染控制一、城市交通趨勢及影響二、汽油發(fā)動機污染物的形成與控制三、柴油發(fā)動機污染物的形成與控制掌握汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機污染物的來源掌握汽油發(fā)動機和柴油發(fā)動機污染物的控制技術(shù) 內(nèi)容提要學習要求第1頁，共32頁。城市交通趨勢及影響一、城市交通趨勢及影響第2頁，共32頁。31. 我國機動車保有量增長情況隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國汽車保有量連年高速增長第3頁，共32頁。41. 我國機動車保有量增長情況隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展，我國汽車保有量連年高速增長第4頁，共32頁。52. 交通源對城市空氣污染的影響 全球因燃燒礦物燃料而產(chǎn)生的CO、HC、NOx的排放量，有50來自于汽油機和柴油機

2、機動車排放是造成鉛污染的主要原因 機動車排放的污染物嚴重影響城市大氣環(huán)境質(zhì)量第5頁，共32頁。第十一章 城市機動車污染控制二、汽油發(fā)動機污染物 的形成與控制第6頁，共32頁。71. 汽油發(fā)動機的工作原理與污染來源汽油機的一個缸體火花塞第7頁，共32頁。8汽油機的污染來源HydrocarbonsCarbon MonoxideOxides of NitrogenCarbon DioxideLeadOther pollutantsWater Vapor尾氣管排放物排放法規(guī)限制的是：CO, HC, NOx第8頁，共32頁。9 2. 燃燒過程中污染物的形成（1）CO的形成（2）HC化合物的形成（3）NO

3、x的形成（4）發(fā)動機的運行條件對污染物排放的影響第9頁，共32頁。10 （1）CO的形成CO是燃料不完全燃燒的產(chǎn)物 影響CO排放量的因素：空燃比空氣和燃料的混合程度內(nèi)壁的猝熄效應RH R RCHO RCO CO CO形成的過程：2. 燃燒過程中污染物的形成【例11-2】第10頁，共32頁。11 （2）HC化合物的形成 不完全燃燒汽車怠速/加速/減速時 壁面的猝熄效應產(chǎn)生的HC占排氣管排放 的HC的3050 油膜和積炭的吸附 表114 0.1-0.2mm2. 燃燒過程中污染物的形成第11頁，共32頁。12 瞬時 NO：富燃料狀態(tài)下（1）容易產(chǎn)生 燃料型 NO：汽油含N量很低（表11-5） 熱力型

4、NO： NOx的主要來源 O2 OO ON2 NON NO2 NOO （3）NOx的形成汽車發(fā)動機燃燒過程產(chǎn)生的NOx主要是NO2. 燃燒過程中污染物的形成第12頁，共32頁。空燃比對污染物的產(chǎn)生量影響很大，圖115怠速、減速時CO、HC排放量高加速、高速時NOx高表116 （4）發(fā)動機運行條件對污染物排放的影響2. 燃燒過程中污染物的形成第13頁，共32頁。3. 主要控制技術(shù)前處理: 無鉛汽油， 低硫汽油和柴油 廢氣再循環(huán)(EGR): 20%循環(huán), 降低NOx約60%, 但油耗增加3%機內(nèi)控制: 發(fā)動機設(shè)計 燃燒室表面積/容積 越小越好; 改善點火系統(tǒng)；提高燃燒過程的壓縮比；采用電子控制技術(shù)

5、; 多氣門技術(shù)機外控制: 熱反應器, 催化反應器(氧化, 還原 三效)第14頁，共32頁。3. 主要控制技術(shù)（1）改進點火系統(tǒng)采用延遲點火可以降低燃燒溫度，降低NOx隨著點火提前角的推遲，NOx和HC同時降低，但燃油耗率增大（2）閉環(huán)電子控制汽油噴射技術(shù)降低污染排放的發(fā)動機技術(shù)第15頁，共32頁。（3）廢氣再循環(huán)(EGR)3. 主要控制技術(shù)將部分燃燒尾氣返流至進氣管再吸入氣缸參加燃燒是減少NOx產(chǎn)生的一種有效方法廢氣循環(huán)量一般在1520第16頁，共32頁。（4）三效催化凈化技術(shù)(three-way catalyst ,TWC)同時凈化3種污染物: CO, HC, NOx只能在很窄的空燃比范圍內(nèi)

6、工作: 空燃比反饋控制系統(tǒng) 3. 主要控制技術(shù)還原催化床氧化催化床凈化前凈化后引入二次空氣第17頁，共32頁。（4）三效催化凈化技術(shù)主要使用貴金屬+陶瓷載體, Pt, Rd, Pd應用三效催化轉(zhuǎn)化器必須使用無鉛汽油 三效催化技術(shù)有哪幾個關(guān)鍵?第18頁，共32頁。19是目前世界上最常用的排氣催化凈化技術(shù)原理組成催化劑、載體、助催化劑影響因素空氣過剩系數(shù)溫度油品質(zhì)量三效催化技術(shù)(TWC, three-way catalyst )第19頁，共32頁。20 曲軸箱泄漏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%汽油機的污染來源第20頁，共32頁。4. 曲

7、軸箱(crankcase)污染物排放控制封閉式曲軸箱強制通風系統(tǒng) PCV閥來源：來自于壓縮和作功沖程中從缸體逸出的氣體竄氣：氣體從活塞與缸壁的接合處的縫隙中逸出組成：85未燃燒的空氣燃料混合氣15燃燒產(chǎn)物控制方法：將竄漏的氣體再循環(huán)進入發(fā)動機的進氣管，然后在氣缸中燒掉采用封閉式曲軸箱通風裝置第21頁，共32頁。225. 最新控制技術(shù)車載診斷技術(shù)(OBD)自動檢測診斷車輛排放系統(tǒng)狀況自動提示故障存儲信息有利于維修冷啟動排放控制催化劑需要一定的起燃溫度前級催化劑增設(shè)電加熱裝置第22頁，共32頁。23三、柴油發(fā)動機污染物的形成與控制 第23頁，共32頁。 1. 汽油、 柴油發(fā)動機的區(qū)別汽油發(fā)動機燃燒

8、為預混火焰, 柴油為擴散火焰柴油發(fā)動機壓縮比高, 熱效率提高30-50%柴油發(fā)動機以噴油霧化方式燃燒, 產(chǎn)生碳煙較多柴油發(fā)動機排放的HC,CO低于汽油發(fā)動機第24頁，共32頁。2. 柴油發(fā)動機中HC的生成機理柴油發(fā)動機為擴散火焰，遠大于汽油發(fā)動機柴油發(fā)動機排放的HC低于汽油發(fā)動機的原因燃燒過程中HC產(chǎn)生的途徑：混合氣過稀、過濃第25頁，共32頁。3. 柴油發(fā)動機顆粒物及碳煙的生成機理顆粒物的成分顆粒物的直徑：0.110um組成:干碳煙、可溶性有機物、硫酸鹽碳煙及顆粒物的生成機理碳煙是烴類燃料在高溫缺氧條件下裂解而成第26頁，共32頁。空氣過剩系數(shù)對有害排放物生成的影響 空氣過剩系數(shù)第27頁，共32頁。5. 顆粒捕集器 利用內(nèi)部空隙微小、能捕獲顆粒物的過濾介質(zhì)來捕集排氣中的微粒過濾介質(zhì)：陶瓷泡沫體，壁流式陶瓷蜂窩體問題：如何有效去除捕集下來的炭粒，使過濾器再生再生方法：間歇加熱再生，連續(xù)催化再生第28頁，共32頁。29Advanced Tec