机动车污染防治

0.15 0.08
0.1 0.1 0.05 0.05 0.05 0.09 0.1 0.08 0.05 0.05 0.05
ETC试验检测工况
ESC和ELR试 验排放限值
实施阶段 Ⅲ Ⅳ Ⅴ 一氧化碳 (CO) （g/kW· h) 2.1 1.5 1.5 碳氢化合物(HC) （g/kW· h) 0.66 0.46 0.46 氮氧化物 (NOx) （g/kW· h) 5.0 0.10,0.13 3.5 0.02 2.0 0.02 0.5 0.5 0.8 颗粒物PM（ g/kW· h) 烟度（m-1)
Ⅲ Ⅳ Ⅴ
摩托车排放标准
中国从1985年颁布了第一个摩托车怠速排放标准； 1993年颁布了GB14621-93《摩托车排气污染物排放标准》， 包含两部分： 工况法排放：引自ECE R40-00号法规，测量方法十五工况， 控制CO、HC； 怠速排放：控制CO、HC; 2002年颁布了中国第 Ⅰ 、Ⅱ阶段（相当于欧Ⅰ 、欧 Ⅱ ） 摩托车排放标准； 摩托车：GB14622-2002； 轻便摩托车：GB18176-2002
燃油品质对排放的影响
替代燃料：甲醇、乙醇、叔丁醇，醚类化合物：甲基叔丁基醚 （MTBE）、甲基叔戊基醚（TAME）、乙基叔丁基醚（ETBE）、 二甲醚（DME）、生物柴油等。
乙醇对汽油车排放的影响
燃油品质对排放的影响
使用乙醇汽油对进气阀沉积物的影响（实车试验）
使用乙醇汽油对进气阀沉积物的影响（发动机试验）
年代
19 86 19 88 19 90 19 92 19 94 19 96 19 98 20 00
年代
机动车快速增长
机动车保有量
汽车保有量
20 02 20 04 20 06 20 08 20 10 20 12
机动车污染
机动车污染排放量
2012年机动车污染物排放量
污染物
排放量(万吨)
CO
3471.7
结构特征：部分流通道
柴油车排气净化技术
• 颗粒物过滤器（DPF）
净化对象：PM
材质：堇青石、碳化硅、钛酸铝 净化效率：>90%
柴油车排气净化技术
• DPF再生技术
被动再生：催化、简便、不可靠 主动再生：复杂、高效、高成本 反吹再生、加热再生
柴油车排气净化技术
• 选择性催化还原催化剂（SCR）
燃油品质对排放的影响
芳烃含量对进气阀沉积物的影响（模拟法）
燃油品质对排放的影响
芳烃含量限值（%）
世界燃油规范
第一类 第二类 第三类 第四类 3阶段
中国
4阶段
汽油
50
40
35
35
40
29－35
多环芳烃含量限值（%）
世界燃油规范
第一类 第二类 第三类 第四类
中国
3阶段 4阶段
柴油
－
5
3
2
11
3-6
汽油中芳烃含量采用GB/T11132《液体石油产品烃类测定 法(荧光指示剂吸附法)》检测，柴油中多环芳烃以SH/T0606 《中间馏分烃类组成测定法(质谱法） 》检测。
汽油车
两用燃料车 试验两种燃料 只试验汽油 只试验汽油 只试验汽油 只试验汽油 试验两种燃料
气体燃料车
压燃式发动机 汽车
√
√ √ √ √ √ √
√ √
√
√
√
OBD实验
OBD性能检 测
√
只试验汽油√
√
√
轻型汽车排放标准
• Ⅰ型试验
轻型汽车排放标准
五气分析仪
蒸发排放实验舱
国Ⅰ至国Ⅳ标准
国五标准
耐久性考核运行规范
1 2
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
怠速 中间转速
中间转速 中间转速 中间转速 中间转速 怠速 额定转速 额定转速 额定转速 额定转速 额定转速 怠速
10
25 50 75 100 100 75 50 25 10 -
0.25/3 0.08
0.08 0.08 0.08 0.25 0.25/3 0.10 0.02 0.02 0.02 0.02 0.25/3
净化对象：Nox 所须条件：还原剂（尿素） 缺点：可能造成氨泄漏
SCR系统部件
柴油车排气净化技术
• 四效催化剂
整体式四效催化剂：难度大，不成熟
组合式四效催化剂：结构复杂，已应用
谢 谢！
燃油品质对排放的影响
1、燃油中的硫主要包括噻吩类硫化物、硫醇类、硫 醚类、二硫化物和亚砜类化合物等； 2、燃烧过程中产生SO2和SO3等； 3、硫氧化物在三效催化剂或氧化 催化剂的表面与其它排气成分发生竞 争吸附，阻断正常反应，降低催化剂 的净化效果； 4、与Ce和Al的氧化物反应形成稳定的化合物，造成 催化剂的永久失活。
燃油品质对排放的影响
MMT对发动机排气性能的影响（段鸿杰）
燃油品质对排放的影响
燃油硫含量限值
世界燃油规范
第一类 第二类 第三类 第四类
中国
3阶段 4阶段
硫含量（ppm） 1000
150
30
10
150 350
50
SH/T 0606－2005中间馏分烃类组成测定法（质谱法）》
燃油品质对排放的影响
汽油中主要的含锰物质是MMT（甲基环戊二烯三羰 基锰），作为抗爆剂用于改善汽油的辛烷值； 在燃烧过程中可以形成锰的磷酸盐、硫酸盐和氧化 物，沉积在三效催化剂的表面。
摩托车排放标准
燃油品质对排放的影响
烯烃 AQIRP BP 天津大学 武汉理工 ↓ ↓ ↓ ↓ HC ↑ ↓ ↑ ↓ ↑ ─ CO ─ NOx ↓ ↓ ↑ ↑
烯烃含量对排放的影响（帅石金）
燃油品质对排放的影响
燃油品质对排放的影响
世界燃油规范
第一类 第二类 第三类 第四类
中国
3阶段 4阶段
欧盟
EN228
HC
438.2
NOx
640.0
PM
62.2
机动车排放标准
轻型车排放标准 重型车排放标准 摩托车排放标准 在用车排放标准
轻型车排放标准
• 轻型车指最大总质量小于3.5吨的车辆 我国早在1983年已经制订了GB3842-83 四冲程汽油车怠速排 放污染物，开始以标准进行机动车污染防治。 90年代我国制订了GB14761汽车排放污染物限制及测试方法， 基本等同于欧一标准； 2001年我国发布了GB18352.1-2001轻型汽车污染物排放限值及 测量方法(I)和了GB18352.2-2001轻型汽车污染物排放限值及 测量方法(II)；2005年我国发布了GB18352.3-2005轻型汽车 污染物排放限值及测量方法(中国3、4阶段)；2013年我国发布 了GB18352.3-2005轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国 第五阶段)；
机动车污染防治
城市大气污染现状
保有量(万辆)
10000 15000 20000 25000 5000 16000 14000 12000 10000 8000 6000 4000 2000 0 0
保有量(万辆)
30000
19 78 19 85 19 91 19 93 19 95 19 97 19 99 20 01 20 03 20 05 20 07 20 09 20 11 20 13
生产一致检查试验排放限值（g/kW· h)
实施 阶段 1 2 一氧化碳 (CO) 4.5 4.0 碳氢化合 物(HC) 1.1 1.1 氮氧化物 (NOx) 8.0 7.0 颗粒物(PM) 功率≤85kW 0.61 0.15 功率≥85kW 0.36 0.15
重型柴油机排放检测仪器
排放检测设备
重型汽车排放标准
三效催化剂表面元素分析（解淑霞）
MMT对国4标准轻型车排放性能的影响（张岩）
燃油品质对排放的影响
MMT对发动机排气性能的影响（段鸿杰）
机动车排气净化技术
汽油车排气净化技术
三效催化剂 净化对象：CO、HC、Nox
三效催化剂安装位置与结构
三效催化剂技术
三效催化剂老化与失活
轻型汽车排放标准
国1标准排放限值
国2标准排放限值
轻型汽车排放标准
国3、国4标准排放限值
国5标准排放限值
轻型汽车排放标准
• 测量方法
点燃式发动机汽车 代号
Ⅰ型 Ⅲ型 Ⅳ型 Ⅴ型 Ⅵ型 双怠速实验
实验类型
常温冷启动 曲轴箱排放 蒸发污染排 放 污染控制装 置耐久性 低温启动CO 和HC排放 双怠速实验
摩托车排放标准
2007年4月3日国家环保总局批准发布：
GB 14622-2007《摩托车污染物排放限值及测量方法( 工况法，中国第Ⅲ阶段)》 ； GB 18176-2007 《轻便摩托车污染物排放限值及测量 方法(工况法，中国第Ⅲ阶段)》 2007年7月19日国家环保总局批准发布： GB 20998-2007《摩托车和轻便摩托车燃油蒸发污染物 排放限值及测量方法》； 适用范围：以汽油为燃料的摩托车和轻便摩托车； 参考了轻型汽油车燃油蒸发排放标准，泰国和我国台 湾省的标准；
物理损坏 热老化 化学老化
三效催化剂冷启动技术
紧密耦合催化剂 改进催化剂配方 真空保温催化剂 电加热催化剂
电加热催化剂技术
紧密耦合催化剂
柴油车排气净化技术
• 柴油机氧化催化剂（DOC）
净化对象：CO、HC、SOF
有效成分：贵金属、金属氧化物
• 颗粒物氧化催化剂（POC）
净化对象：CO、HC、PM(部分)
ETC试 验排放限值
实施阶段 一氧化碳 (CO) （g/kW· h) 5.45 4.00 4.00 非甲烷碳氢化合物 (NMHC) （g/kW· h) 0.78 0.55 0.55 甲烷（CH4） （g/kW· h) 1.6 1.1 1.1 氮氧化物 (NOx) （g/kW· h) 5.0 3.5 2.0 颗粒物PM（ g/kW· h) 0.16，0.21 0.03 0.02
国Ⅲ、国Ⅳ和国Ⅴ标准(GB 17691-2005)
ESC试验检测工况
工况号 发动机试验 转速 负荷百 分比 加权系数
ELR试验检测工况
1 2
3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13
怠速 A
B B A A A B B C C C C
100
50 75 50 75 25 100 25 100 25 75 50
重型汽车排放标准
• 国Ⅰ和国Ⅱ标准(GB 17691-2001)
检测工况
工况号 发动机试验 转速 负荷百 分比 加权系数 实施 阶段 1 2 一氧化碳 (CO) 4.5 4.0
型式核准试验排放限值（g/kW· h)
碳氢化合 物(HC) 1.1 1.1 氮氧化物 (NOx) 8.0 7.0 颗粒物(PM) 功率≤85kW 0.61 0.15 功率≥85kW 0.36 0.15
烯烃含量（%）
－
18
10
10
30
10
18
汽油中烯烃含量测定可采用GB/T11132 《液体石油产品烃类测定法(荧光指示剂吸 附法)》和SH/T0741《汽油中烃族组成测定 法（多维气相色谱法）》。结果有争议时， 以GB/T11132 测定结果为准。
燃油品质对排放的影响
汽油中的芳烃主要是C7 到C9 的芳烃, 如苯、甲苯、 二甲苯等结构的芳烃，汽油中的芳烃主要来自重整汽油, 芳烃会使排气中CO、HC 增加，尤其增加苯的排放。不 同结构的二甲苯对沉积物的影响不同,其中对二甲苯沉积 物形成趋势最大，相对于烯烃来说, 芳烃含量对进气阀以 及燃烧室的沉积物影响比较大。 高芳烃含量柴油易产生NOx 和未燃的H C , 增加了 尾气中PM 的含量, 其中三环以上芳烃影响最大。试验表 明, 芳烃含量从40 % 降到20% , NO x 排放量减少15% ; 当多环芳烃含量从7% 降到1% 时, 颗粒物可减少4 % －6 %。