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1、交通污染排放形式与控制第1页，本讲稿共14页一、汽油及柴油概述二、汽车发电机基本原理三、汽车污染物及排放形式四、汽车污染物控制技术五、汽车污染物排放标准第2页，本讲稿共14页汽油 概述汽油（汽油（ULP），外观为透明液体，主要成分为），外观为透明液体，主要成分为C4C12脂肪烃和环烃类，并含少量芳香烃和脂肪烃和环烃类，并含少量芳香烃和硫化物。按研究法辛烷值分为硫化物。按研究法辛烷值分为90号（已很少使号（已很少使用）、用）、93号、号、97号、号、98号四个牌号。号四个牌号。具有较高的具有较高的辛烷值辛烷值和和优良的抗爆性优良的抗爆性，用于高压，用于高压缩比的汽化器式汽油发动机上，可提高发动机
2、缩比的汽化器式汽油发动机上，可提高发动机的功率，减少燃料消耗量；具有良好的蒸发性的功率，减少燃料消耗量；具有良好的蒸发性和燃烧性，能保证发动机运转平稳、燃烧完全、和燃烧性，能保证发动机运转平稳、燃烧完全、积炭少；具有较好的安定性，在贮运和使用过积炭少；具有较好的安定性，在贮运和使用过程中不易出现早期氧化变质，对发动机部件及程中不易出现早期氧化变质，对发动机部件及储油容器无腐蚀性。储油容器无腐蚀性。第3页，本讲稿共14页柴油 概述柴油（柴油（Diesel）又称油渣，是石油提炼后的一种油质的产物。它由不同的碳氢）又称油渣，是石油提炼后的一种油质的产物。它由不同的碳氢化合物混合组成。它的主要成分是含
3、化合物混合组成。它的主要成分是含10到到22个碳原子的链烷、环烷或芳烃。个碳原子的链烷、环烷或芳烃。它的化学和物理特性位于汽油和重油之间，沸点在它的化学和物理特性位于汽油和重油之间，沸点在170至至390间，比重为间，比重为0.820.845kg/l。柴油可以被用来作为汽车、坦克、飞机、拖拉机、铁路车辆等运载工具或其它机柴油可以被用来作为汽车、坦克、飞机、拖拉机、铁路车辆等运载工具或其它机械用的燃料，也可用来发电、取暖等。械用的燃料，也可用来发电、取暖等。柴油按凝点分级，轻柴油有柴油按凝点分级，轻柴油有10、0、-10、-20、-35五个牌号，重柴油有五个牌号，重柴油有10、20、30三个牌号
4、。三个牌号。柴油机的效率较高，如果大量取代汽油柴油机的效率较高，如果大量取代汽油机，可以显著降低石油消耗速度及二氧化碳的排放量。机，可以显著降低石油消耗速度及二氧化碳的排放量。但是比起汽油来，柴油含更多的杂质，但是比起汽油来，柴油含更多的杂质，它燃烧时也更容易产生烟尘，造成空气污染它燃烧时也更容易产生烟尘，造成空气污染。但柴。但柴油不像汽油般会产生有毒气体，所以比汽油更环保和健康。为了减少因为烟尘所造成油不像汽油般会产生有毒气体，所以比汽油更环保和健康。为了减少因为烟尘所造成的污染，因此近年中在西欧各国包括汽车在内燃烧柴油的机器必须装滤尘器才可使用，的污染，因此近年中在西欧各国包括汽车在内燃烧
5、柴油的机器必须装滤尘器才可使用，而其硫氧化合物（而其硫氧化合物（SOx）污染也是一个问题。因此各汽车公司都在发展降低污染的技术：）污染也是一个问题。因此各汽车公司都在发展降低污染的技术：为了减低污染，柴油的含硫量也是关注的重点。为了减低污染，柴油的含硫量也是关注的重点。第4页，本讲稿共14页汽车 发动机基本原理一一基本理论。基本理论。汽油发动机将汽油的能量转化为动能来驱动汽车，汽油发动机将汽油的能量转化为动能来驱动汽车，最简单的办法是通过在发动机内部燃烧汽油来获得动能。因此，最简单的办法是通过在发动机内部燃烧汽油来获得动能。因此，汽车发动机是内燃机汽车发动机是内燃机-燃烧在发动机内部发生。燃烧
6、在发动机内部发生。二二燃烧燃烧是关键汽车的发动机一般都采用是关键汽车的发动机一般都采用4冲程。冲程。4冲冲程分别是：进气、压缩、燃烧、排气。完成这程分别是：进气、压缩、燃烧、排气。完成这4个过程，个过程，发动机运转两周。发动机运转两周。三三汽缸数。汽缸数。发动机的核心部件是汽缸，发动机的核心部件是汽缸，活塞在汽缸内进行往复运动，上面所描述的是单汽缸活塞在汽缸内进行往复运动，上面所描述的是单汽缸的运动过程，而实际应用中的发动机都是有多个汽缸的运动过程，而实际应用中的发动机都是有多个汽缸的（的（4缸、缸、6缸、缸、8缸比较常见）。缸比较常见）。四四.排量。排量。混合气的压缩和燃烧在燃烧室里进行，活
7、塞往复运混合气的压缩和燃烧在燃烧室里进行，活塞往复运动，燃烧室容积会发生变化，最大值和最小值的差值就是排量。动，燃烧室容积会发生变化，最大值和最小值的差值就是排量。汽车的排量一般在汽车的排量一般在1.5L 4.0L之间。每缸排量之间。每缸排量0.5L，4缸的排量为缸的排量为2.0L，如果，如果V型排列的型排列的6汽缸，那就是汽缸，那就是V6 3.0升。一般来说，排量升。一般来说，排量表示发动机动力的大小。所以增加汽缸数量或增加每个汽缸燃烧表示发动机动力的大小。所以增加汽缸数量或增加每个汽缸燃烧室的容积可以获得更多的动力。室的容积可以获得更多的动力。第5页，本讲稿共14页汽车 污染物汽车在给人们
8、带来方便的同时汽车在给人们带来方便的同时,也带来了一系列问题也带来了一系列问题,环境污染就是其中之一。环境污染就是其中之一。发动机正常燃烧时发动机正常燃烧时,发动机在汽车所排出的废气中发动机在汽车所排出的废气中,氮气约占氮气约占71%,二氧化碳占二氧化碳占18.1%,水蒸水蒸气占气占9.2%,氧气和其他惰性气体占氧气和其他惰性气体占0.7%,真正的有害物质只占真正的有害物质只占1%左右左右,主要包括主要包括:一氧化一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物及其他固体颗粒物碳、碳氢化合物、氮氧化物及其他固体颗粒物。压燃式发动机（。压燃式发动机（CI，即柴油机）和火花，即柴油机）和火花点火发动机（点火发动机（
9、SI，即汽油机），每年排放的氮氧化合物（，即汽油机），每年排放的氮氧化合物（NOx）、一氧化碳（）、一氧化碳（CO）、碳氢化）、碳氢化合物（合物（HC）和颗粒物（）和颗粒物（PM）等有害物质的总量几乎相当于公路用车辆发动机的年）等有害物质的总量几乎相当于公路用车辆发动机的年排放总量（以美国为例）。排放总量（以美国为例）。由于柴油发动机具有很高的热效率，因而被广泛使用。在非公路柴油机排放中，由于柴油发动机具有很高的热效率，因而被广泛使用。在非公路柴油机排放中，NOx和和PM的排放量最为严重，分别约占的排放量最为严重，分别约占NOx和和PM排放总量的排放总量的20%和和36%。而在柴油机的排。而在
10、柴油机的排放成分中，除放成分中，除99.7%（75.7%的的N2、10%的的CO2、8%的水蒸气和的水蒸气和6%的的O2）对人类无害）对人类无害外，其余外，其余0.3%（0.2%的的NO、0.01%的的NO2、0.03%的的HC、0.05%的的CO、0.01%的的SO2和小于和小于0.01%的的PM）都是有害物质，它是形成酸雨和破坏臭氧层的罪魁祸首。）都是有害物质，它是形成酸雨和破坏臭氧层的罪魁祸首。第6页，本讲稿共14页汽车 污染物随着人类对环境的日益重视，消除柴油机的尾气污染也成了大家所关注的重大话题。因此，发达国家已将柴油机随着人类对环境的日益重视，消除柴油机的尾气污染也成了大家所关注的
11、重大话题。因此，发达国家已将柴油机污染排放作为环境治理的重要内容之一，并制定了相应的公路用机动设备控制排放标准。污染排放作为环境治理的重要内容之一，并制定了相应的公路用机动设备控制排放标准。硫化物硫化物：形成悬浮颗粒物，又称气溶胶：形成悬浮颗粒物，又称气溶胶,随着人的呼吸进入肺部随着人的呼吸进入肺部,对肺有直接损伤作用。对肺有直接损伤作用。碳氢化合物碳氢化合物：许多都是有毒的，其中一些碳氢化合物甚至是潜在的致癌物。此外，在强烈阳：许多都是有毒的，其中一些碳氢化合物甚至是潜在的致癌物。此外，在强烈阳光照射下，伴随着氮氧化物的存在时，碳氢化合物会发生反应，在近地面生成臭氧，有可能光照射下，伴随着氮
12、氧化物的存在时，碳氢化合物会发生反应，在近地面生成臭氧，有可能导致光化学烟雾污染。导致光化学烟雾污染。氮氧化物氮氧化物：可以和空气中的水分、氨以及其他化合物反应，生成含硝酸的细微颗粒物，影响呼吸系统，损害肺组：可以和空气中的水分、氨以及其他化合物反应，生成含硝酸的细微颗粒物，影响呼吸系统，损害肺组织。织。一氧化碳一氧化碳：与人体血液中血红素的亲和力是氧气的：与人体血液中血红素的亲和力是氧气的210倍，而血红素担负着向人体器官和组织倍，而血红素担负着向人体器官和组织输送氧气的重任。血红素和一氧化碳结合生成一氧化碳血红素即丧失了输送氧气的功能，从输送氧气的重任。血红素和一氧化碳结合生成一氧化碳血红
13、素即丧失了输送氧气的功能，从而使人体器官和组织的供氧量不足，对心脏病和呼吸系统疾病患者特别有害。而使人体器官和组织的供氧量不足，对心脏病和呼吸系统疾病患者特别有害。颗粒物颗粒物：根据其直径大小不同，有总悬浮颗粒物（：根据其直径大小不同，有总悬浮颗粒物（TSP）、）、PM10（直径小于（直径小于10微米）和微米）和PM2.5（直径小（直径小于于2.5微米）之分，后二者也统称为可吸入颗粒物，因为它们可以进入人的呼吸系统，甚至是进入肺脏的微米）之分，后二者也统称为可吸入颗粒物，因为它们可以进入人的呼吸系统，甚至是进入肺脏的最深部，引起或加重哮喘病，急性呼吸系统症状如咳嗽、呼吸困难或呼吸疼痛，以及慢性
14、支气管炎。国最深部，引起或加重哮喘病，急性呼吸系统症状如咳嗽、呼吸困难或呼吸疼痛，以及慢性支气管炎。国内外大量流行病学研究结果表明，大气内外大量流行病学研究结果表明，大气PM10浓度每升高浓度每升高10微克微克/立方米，可能与人群总死亡率升高约立方米，可能与人群总死亡率升高约0.5相关；大气二氧化氮浓度每升高相关；大气二氧化氮浓度每升高10微克微克/立方米，可能与人群总死亡率升高约立方米，可能与人群总死亡率升高约1相关。相关。第7页，本讲稿共14页第8页，本讲稿共14页汽车 污染 就在身边第9页，本讲稿共14页目前控制汽车污染物排放的技术可以分为两类：降低污染物生成量的技术，又称为目前控制汽车
15、污染物排放的技术可以分为两类：降低污染物生成量的技术，又称为机机内净化技术内净化技术；净化或处理发动机排出后污染物的技术，又称为；净化或处理发动机排出后污染物的技术，又称为机外净化技术机外净化技术。随。随着发动机技术的进步和发展，目前车辆排放控制的机内、机外净化技术都达到了比较着发动机技术的进步和发展，目前车辆排放控制的机内、机外净化技术都达到了比较完善的地步。完善的地步。汽车污染 控制措施尾气排放控制系统尾气排放控制系统柴油机尾气净化器柴油机尾气净化器尾气排放控制系统尾气排放控制系统第10页，本讲稿共14页汽车污染 机内控制技术1、选用、选用清洁汽油清洁汽油，汽油中的组分，尤其是硫含量，会对
16、三元催化器产生毒，汽油中的组分，尤其是硫含量，会对三元催化器产生毒 害害作用，会急剧降低催化效率。在追求高质量燃油的基础上，还应当进行作用，会急剧降低催化效率。在追求高质量燃油的基础上，还应当进行“燃燃油调质油调质”处理，如美国环保局将汽油最大含铅量限制在处理，如美国环保局将汽油最大含铅量限制在 0.0264kg/m3，以降，以降低铅和添加剂二溴乙烷、二氯乙烷的排放，提高催化剂的转化率和使用寿命。低铅和添加剂二溴乙烷、二氯乙烷的排放，提高催化剂的转化率和使用寿命。因此，应当全面提高燃油质量，在研制清洁油品、加强监管体系和进行燃油因此，应当全面提高燃油质量，在研制清洁油品、加强监管体系和进行燃油
17、调质的基础上，有效控制尾气污染。调质的基础上，有效控制尾气污染。2、提高、提高燃烧效率燃烧效率，采用合适的过量空气系数（空气过少则燃烧不完全，碳氢和一氧，采用合适的过量空气系数（空气过少则燃烧不完全，碳氢和一氧化碳排放会很高，空气过多，氮氧化合物排放会增多）。化碳排放会很高，空气过多，氮氧化合物排放会增多）。3、适当的、适当的EGR（废气再循环）可以直接降低废气量，并时发动机缸内温度下降，减少（废气再循环）可以直接降低废气量，并时发动机缸内温度下降，减少氮氧化合物排放。氮氧化合物排放。4、碳罐碳罐可以将蒸发的汽油吸附，并在发动机启动时使被吸附的汽油进入发动机内燃烧。可以将蒸发的汽油吸附，并在发
18、动机启动时使被吸附的汽油进入发动机内燃烧。5、曲轴箱通风系统曲轴箱通风系统可以把曲轴箱内的可燃气体送进发动机内燃烧，避免这些可以把曲轴箱内的可燃气体送进发动机内燃烧，避免这些气体从曲轴箱逸出造成污染。气体从曲轴箱逸出造成污染。第11页，本讲稿共14页汽车污染 机外控制技术尾气污染治理是采用在汽车排气口增加尾气净化器的方式，对汽车产生的进行净化以减尾气污染治理是采用在汽车排气口增加尾气净化器的方式，对汽车产生的进行净化以减少污染，此方法虽然不能达到少污染，此方法虽然不能达到“零污染零污染”，但可以采用物理、化学的方法减少汽车尾气，但可以采用物理、化学的方法减少汽车尾气中的污染物。中的污染物。对于
19、汽车尾气的治理，现实中比较常用的方法有：对于汽车尾气的治理，现实中比较常用的方法有：（1）安装汽车曲轴箱强制通风装置，可以减少曲轴泄漏，削减汽车）安装汽车曲轴箱强制通风装置，可以减少曲轴泄漏，削减汽车HC总排放总排放量的量的20%25%，削减汽车，削减汽车CO总排放量的总排放量的1%2%；（2）安装汽油车燃油蒸发污染控制装置，可以减少汽油蒸发污染物，削减）安装汽油车燃油蒸发污染控制装置，可以减少汽油蒸发污染物，削减汽车汽车HC总排放量的总排放量的15%20%；（3）安装汽车电子点火器，可以削减汽车尾气中）安装汽车电子点火器，可以削减汽车尾气中 HC和和CO总量的总量的10；（4）安装汽车磁化净
20、化器，可以削减汽车尾气中）安装汽车磁化净化器，可以削减汽车尾气中 HC和和CO的的20；第12页，本讲稿共14页汽车污染物 控制与排放标准GB14761.1-14761.7-93汽车大气污染排放标准汽车大气污染排放标准轻型汽车污染物排放标准轻型汽车污染物排放标准-GWPB1-1999GB 18352¸2-2001轻型汽车污染物排轻型汽车污染物排2000年起全国实施年起全国实施GB149611999汽车排放污染物限值及测试方法汽车排放污染物限值及测试方法（等效于（等效于91/441/1EEC标准）标准）压燃式发动机和装用压燃式发动机的车辆排气污染物限值及测试方法压燃式发动机和装用压燃式发动机的车辆排气污染物限值及测试方法北京、上海、福建等省市还参照北京、上海、福建等省市还参照ISO3929中双怠速排放测量方法分别制订了中双怠速排放测量方法分别制订了汽油车双怠速污染物排汽油车双怠速污染物排放标准放标准地方法规，这一条例标准的制订和出台，使我国汽车尾气排放标准达到国外九十年代初的水地方法规，这一条例标准的制订和出台，使我国汽车尾气排放标准达到国外九十年代初的水平。平。第13页，本讲稿共14页谢谢观赏第14页，本讲稿共14页