机动车污染及控制思路讲解

家的摩托车保有量增长率均超过两位数。从2010年后，中国汽车工业也取得了突飞猛进的发展
➢ 汽车排放法规的历 程
交通源对城市空气污染的影响
城市交通运输需要大量的能源。全世界所生产的全部能源中，20%以上
用于交通运输。从1971到1992年，全球交通部门的能源年平均增长率为
2.7%，比工业和其他部门的增长更快。这些能源消耗导致了城市、区域
车交通是造成空气污染的最主要来源：大约CO浓度的90%-95%、NOx和
HC浓度的80%-90%，以及大部分颗粒物来自汽车交通，成为人加 类健康和
城市环境的最大威胁。
。
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世界部分城市机动车所产生的空气污染物的排放 贡献率
6
汽车排放法规的历程
汽车排放控制技术发展最 快，大气质量改善效果最 为明显时期，CO、HC、NOx 的排放限制为实施前的
理Biblioteka Baidu污染源
形成
➢ 降低污染物排 放的发动机技 术
➢ 汽油车尾气排放后处 理技术
汽油机工作原理
李姓名 进气过程
张姓名 压缩过程
进气冲程开始时，活塞位于上止点， 进气门和排气门关闭，
进气门打开，排气门关闭，曲轴旋转 活塞上移，进入燃烧
带动活塞向下移动，燃烧室容积加大， 室的空气和燃料室的
空气和燃料的混合物通过进气门进入 空气和燃被压缩，在
CO的生成机理比较复杂，若以R代表碳氢根，则燃料分子RH在燃烧过程中
生成CO的大致过程如下
RH---Ｒ－－ＲＯ２－－ＲＣＨＣ－－ＲＣＯ－－ＣＯ
ＣＯ的产生量主要手受混合气浓度的影响。在过剩空气系数ａ＜1的
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浓混合气工况时，由于缺氧使燃料中的Ｃ不能完成氧化成ＣＯ2，ＣＯ作为其中 间产物生成。在ａ＞1的稀混合气工况时，理论上不应有ＣＯ产生，但实际燃烧 过程中，由于混合不均匀造成局部区域的ａ＜1条件成立 ，有局部燃烧不完全 产生ＣＯ；另外，在排气过程中，未燃碳氢化合物ＨＣ的不完全的氧化也会产 生少量的ＣＯ。燃烧终了时的ＣＯ浓度一般取决于燃气温度，但由于发动机膨 胀过程中缸内的温度下降很快，以至于温度下降速率远快于气体中各成分建立 新的平衡过程的速率，产生“冻结“现象，使实际的ＣＯ浓度要高于排气温度 相对应的化学平衡浓度。
机动车污染及控制思路
环境工程1401 朱孔伟
机动化交通的环境影响
2 汽油车污染排放的形成与控制
1
目录
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柴油发动机污染 物的形成与控制
3
4 新型动力车
机动化交通的环境影响
1 机动车保有量的持续增长 能源消耗与污染物排放 2
3 汽车排放法规的历程
3
1 机动车保有量的持续增长
➢
全球机动车保有量的增长比人口增长快的多。1950年，全世界只有5000万辆汽车；到1995年，
CO是燃料中碳氢不完全燃烧的产物 ，决定 CO排放量的主要因素是空燃比
、空气和燃料的混合程度、内壁的淬熄效应等。汽油是多种碳氢化合物的
混合物，可以用CxHy来表示。虽然x和y的值随汽油产地和生产季节而异，
它们的典型值为x=8，y=17。燃料完全燃烧的化学方程如下
CxHy+(x+y/4)O2----xCO2+（y/2)H2O
和全球性的空气污染全球因燃烧矿物燃料而产生的CO、HC、NOx的排放
量，将近50%来自汽油机和柴油机。在发达国家的城市中，汽车排放成
为空气污染的最主要的来源。1998年，美国交通排放源是造成78.6%的
CO、53.3%NOx、43.5%挥发性有机化合物（VOCs）以及25.4%的颗粒物
（PM10）排放的原因。在城市中心区域，特别是拥挤的街道两旁，汽
全球汽车总量已经超过6.5亿，平均没100人拥有10辆汽车。据估计，2010年前全世界机动车数
量将超过8亿辆（不包括两轮和三轮机动车）。目前世界上大部分汽车集中在富裕国家和地区，
如OECD（经济合作与发展组织）成员国拥有世界汽车的70%,人均拥有汽车数量很高，而且这些
国家的汽车保有量仍在缓慢上升。同时，发展中国家也呈现出快速机动化的趋势，如亚洲许多国
汽油车污染来源及其相对排放比例
排放源
相对排放比例(占该污染物总排放的比例）/%
尾气管
计划完成：C56O％ 实际完成数目：89208万-99
NOx 98-99
HC 实际完55成-数6目5 ：820万
曲轴管
回款数：6410-万2
1-2
回款数2：5640万
概
蒸发排放
0
0
10-20
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燃烧过程中污染物的形成
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ＨＣ化合物的形成
汽车排放的ＨＣ越有100-200种成分，包括芳香烃、烯烃、烷烃和醛类，它们来自未然的燃 油的润滑油。在以预混火焰形式燃烧的汽油机中，ＨＣ与ＣＯ一样，也是不完全燃烧的产 物，因而与过剩空气系数ａ有密切的关系。但即使在ａ＞＝1的条件下，往往也会产生很高 的ＨＣ排放，这是因为淬熄和吸附等原因也会产生ＨＣ。 （1）不完全的燃烧：汽油机中不完全燃烧的原因主要有：怠速及高负荷工况时，可燃混合 气浓度处于ａ＜1的过浓状态，加之怠速时残余废气系数较大，造成不完全燃烧；失火也是 汽油机ＨＣ排放的重要原因；另外，汽车在加速和减速时，会造成暂时的混合气体过浓或 过稀现象，也会产生不完全燃烧或失火。当然，即使在ａ＞1时，由于油气混合不均匀，也 会因不完全燃烧产生ＨＣ排放。 （2）壁面淬熄效应;所谓壁面淬熄效应是指温度较低的燃烧室壁面对火焰的迅速冷却，使 活化分子的能量被吸收，燃烧链反应中断，在壁面形成厚约0.1－0.2ｍｍ左右的不燃烧或 不完全燃烧的淬熄层，产生大量的ＨＣ （3）缝隙效应：燃烧室中各种狭窄的缝隙，由于面容比（表面积与容积之比）很大，淬熄 效应强烈，火焰无法传入其中继续燃烧；而在膨胀和排气过程中，缸内压力下降，缝隙中 的未燃混合气返回汽缸，并随排气一起排出，虽然缝隙容积较小，但其中气体压力高，温 度低，因而密度较大，ＨＣ的浓度极高。
1/10左右。
第一时期
第二时期
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从控制汽油车曲轴箱排放的HC开 始，到控制怠速排放的CO、HC浓 度，逐步实施控制尾气的CO、HC
和NOx排放量
第三时期
第一阶段限值要 求CO、HC、NOx的 排放量降低30%60%，第二阶段的 限值要求比第一 阶段再降低50%
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2
汽油车污染排放的形成与控制
➢ 汽油机的工作原 ➢ 燃烧过程中污染物的
缸体。活塞到达下至点，进气结束
接近上止点，火花塞
点火，使缸内气体燃
烧
王姓名 做功过程
高压燃料气体推动活 塞下移，对外做功。
李姓名 排气过程
排气门打开，活塞上 升，燃烧后的女气体 从气缸中排出。排气 冲程结束时，活塞位 于上止点，接着进行 下一个循环
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汽油机的污染来源
汽油机排气中的有害物质是燃烧过程产生，主要有CO、NOx 和HC(包括酚、醛、酸、过氧化物等），以及少量的铅、硫、 磷的污染。其中硫氧化物和含铅化合物可以通过降低燃料中的 含硫化合物以及采用无铅汽油 来有效控制。目前排放法规限制 的是CO、HC、NOx和柴油颗粒物4种污染物。