汽车环保技术进展200936北航博士生讲座.ppt
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1、1,汽车环保技术进展 北京航空航天大学 交通科学与工程学院 李兴虎 (E-mail:, Tel:010-82339869) 报告内容 汽车行业概况 汽车的环境危害 汽车面临的主要环境问题 汽车环境问题的主要对策简介 总结,报告时间:2009-3-6(星期五)下午:2:304:30 报告地点:主M102,2,1、 汽车行业概况 1.1 汽车的社会角色 代步和运输工具 流动办公室和家 文化生活的一部分 国家或地区的现代化程度标志,3,1.2 汽车工业的特点 支柱产业 资金和技术密集 规模效益明显 产业关联度大,4,上游产业:钢铁、有色金属、电力、塑料、橡胶、纺织、皮革、化工、电子、电器、机床等;
2、下游产业: 筑路、运输、石油、汽车维修和营销、保险、加油站、停车场等服务行业。 汽车制造业每增值1元钱,上游产业增值0.6元,下游增值2.67元。,产业关联度大(零件数23万),5,支柱产业 “1999年全球500强”中,汽车业占据23席;在排名的前10位 中,汽车公司占4位,前1至3名均是汽车公司。 “2007年度全球500强企业”前十名中,通用位居第五名;丰田 居第六名,上汽集团第402;一汽集团,第385位。 国家发展改革委 (2007.9.22 )宣布:中国与汽车相关产业的就业 人数,已经占到了社会就业总人数的1/6 2007年,我国汽车产量达888万辆,占全世界份额的1/8,汽 车工
3、业总产值已经超过了2万亿元(2007年全年中国GDP为 24.6619万亿元 )。,6,7,高新技术载体 2000年,汽车平均CPU数量 35个;CPU逐渐发展到 32位机 汽车上已装有上百个各类传感器 汽车电子产品的成本在整个汽车制造成本中所占 的比例平均已达到30%左右 某些高档汽车上使用的CPU个数甚至上百个,占整 个汽车制造成本的比例达70%左右,8,1.3 汽车的产量及保有量的有关数据,2006年 世界汽车产量 6834.03万辆, 保有量2006年底8.5亿辆 保有量大国:美国:25141.5万辆, 日本7923.6万辆 几个汽车大国的产量: 日本 1148万辆; 美国 1126万
4、辆; 中国 728万辆; 德国 540万辆 中国: 2007年 汽车产、销量:888.2、879.2万辆 汽车保有量为5696万辆,仅占世界保有总量的6.7%。 我国每10人拥有汽车约0.44辆(全球平均约1.35辆,0.13513=1.755) 2008年 汽车产、销量:934.51、938.05万辆 汽车保有量6467.21万辆,9,有害排放: CO,HC,NOX, PM 交通噪声 电波公害 水质、土壤等污染 CO2、氟氯烃等温室气体,2 汽车的环境危害,10,2.1 对大气环境的主要危害:温室效应、臭氧层破坏和酸雨 主要由汽车排放的CO2、硫化物SOx(指一氧化硫和二氧化硫)、氮氧化物N
5、Ox(指一氧化氮和二氧化氮)、氟氯烃等产生;,11,2.2 柴油车的微粒PM PM 可溶性组分(SOF)不可溶性组分(IOF),SAE2000-01-0473,12,微粒物中PAHs的排放量(9) / g/(kWh),13,2.3 光化学烟雾(photochemical smog) 光化学烟雾:指HC和NOx在太阳紫外线作用下产生的一种具有刺激性的浅蓝色烟雾。它包含有臭氧(O3)、醛类、硝酸酯类(PAN)等多种复杂化合物。 发生条件:逆温层、低风速(空气接近停滞状态)、阳光充足 光化学烟雾的主要危害 第一:甲醛、过氧化苯甲醛酰硝酸酯(PBzN)、PAN和丙烯醛刺激眼睛 第二:损害有机物和植物等
6、(如橡胶、棉布、尼龙和聚酯等)。 第三,影响呼吸系统,使哮喘病增多。 第四,臭氧引起的胸部压缩、刺激粘膜、头痛、咳嗽、疲倦等症状,14,例如:C3H6,或, 光化学烟雾的主要化学反应,15,噪声危害: 引起人体的生理改变和损伤,对心理、生活和工作产生不利影响。使人听力减弱、视觉功能下降、神经衰弱、血压变化和产生胃肠道消化功能障碍,影响人的睡眠、谈话、学习、工作和情绪等。 车辆噪声的特点: 中等强度,移动性, 影响范围大,干扰时间长,受害人员多 大约为6090dB(decibel)。公共汽车为80dB左右,摩托车90dB左右。 实例:北京市2000年对303条, 总长485.36公里道路的监测结
7、果表明, 交通噪声平均值为71.0dB, 其中城区、近郊区分别为68.1和72.6dB.,2.4 交通噪声问题,16,3. 汽车面临的主要环境问题 节能减排呼声日益高涨 新环境保护法规不断出台 汽车排放标准逐步加严 能源、资源枯竭,威胁人类的可持续发展,17,Seong-Hyon Park(Hyundai Kia Motors).HMCs Strategy for Future Powertrain with Refined and Confident Innovation. 20056002。The 18th Internal Combustion Engine Symposium Proc
8、eedings,如: 欧盟、日本和韩国的乘用车CO2限值,3.1 新的环境保护法规不断出台,18,自2007年1月1日起,欧盟各成员国政府将全面执 行报废车辆回收指令。 汽车制造厂商在欧盟国家上市新车时必须出具证 明,证明其投入市场的新款汽车的材料回收率至 少要占重量的85 可利用率至少为95,才能获得市场准入许可 证。,回收利用报废汽车的要求更为严格,3R (Reduce,Reuse,Recycle)技术,19,汽车厂商及进口商对氟利昂、安全气囊、ASR(粉 碎渣)必须进行回收、循环利用和正确处理。 到2015年将ASR的回收再利用率提高到70%以上, 回收再利用率有望从法律施行前的80%提
9、高到95% 以上。 利用电子清单对报废车从回收到循环利用的整个流 程进行管理。,2005.1.1日本开始执行汽车回收再利用法,20,2006.2.26国家发展改革委、 科学技术部和国家环保总局 发布了汽车产品回收利用技术政策 2010年起,所有国产及进口的M2类和M3类、N2类和N3类车辆的可回收利用率要达到85左右,其中材料的再利用率不低于80;所有国产及进口的M1类、N1类车辆的可回收利用率要达到80,其中材料再利用率不低于75。 2012年起,所有国产及进口类和类车辆的可回收利用率要达到90左右,其中材料的再利用率不低于80。 2017年起,所有国产及进口类和类车辆的可回收利用率要达到9
10、5左右,其中材料的再利用率不低于85,我国汽车产品回收利用的三个阶段性目标,21,我国:国、 、 、实施时间依次为 00、04、07、10、12年,EU Emission Standards for Passenger Cars (Category M1*), g/km,3.2 汽车排放标准逐步加严,22,EU Emission Standards for Passenger Cars (Category M1*), g/km,http:/ Pt/Rh比为5:1左右,(1). 贵金属的供求矛盾,3.3 资源问题,(2). 汽车材料与土地资源,中国金属资讯网贵金属现货报价 元/克 2009.2.
11、12 铂: 248.0/250.0;钯: 55.0/57.0; 铑粉: 310.0/340.0 2008.3.17:铂:500.0/502.0;钯:127.0/129.0; 铑粉: 2410.0/2440.0 2007.1.08:铂:290.5/292.5;钯: 93.0/94.0; 铑粉:1615.0/1645.0 2005.9.01 铂:240.5/242.5;钯: 56.0/57.5; 铑粉: 639.0/660.0,24,世界主要化石燃料可开采年限预测,铀为2001年数据,其余为2002年),3.4 能源枯竭问题,25,http:/ ) 至2005年底,可采储藏量40亿t;发现560个
12、油田,建成 25个 2007年,生产原油1.87亿t,可开采年限40/1.87=21.4 2006、 2007年石油表观消费量(产量加上净进口量 )分别 为 3.4655、 3.70167亿吨;对外依存度 47.0和46.05,3.4.1 我国面临的能源形势-石油,27,3.4.2 我国面对的能源形势-天然气与煤,天然气总资源量为47.04万亿m3(世界438.85万亿m3) 2006年, 累计探明天然气可采储量3.84万亿m3, 剩余可采储量约为3.09万亿m3 . 已发现193个气田,建成25个基地。 2006 、2007 、 2008年全国天然气产量585.51亿m3 、693.1亿m3
13、 ,(比06年增长23.1%)和760.82亿m3(比07年相比增长12.3%)。 可开采年限 3.09/0.058551=52.7 我国煤储藏量:6000亿t(世界可采资源量:48400亿t标准煤) 截至2006年底煤炭探明可采储量1145亿t 2006、 2007、2008年原煤产量分别为23.25、25.23亿t和27.16亿t 可开采年限 1145/25.23=45.4,28,4. 汽车环境问题的对策,29,日本2005年以降自動車排出規制対策技術10JAMA Deterioration purification,4.1 传统汽油车的排放对策,30,31,12-cylinder Aud
14、i A8 L (November 25, 2003),32,金属载体催化器,汽油机的三效催化器,蜂窝陶瓷载体催化器,33,三效催化器的“窗口”,宽域与普通空燃比传感器的控制精度比较,双氧传感器系统,34,优势 分层、稀混燃烧,油耗低。 燃烧完全,有害排放少 混合气温度低,抗爆性及充气效率高。 无进气道燃料粘附,过渡反应性能良好,稀混合气燃烧技术 (GDI汽油机),主要不足 所有工况下分层燃烧混控制困难; 大负荷时,容易产生碳烟; 分层燃烧区域NOx排放高; 喷油器易产生沉积物,机油会被稀释; 发动机结构复杂化。,三种混合气引导方式,35,吸附还原型催化器的原理,NO的控制方法,36,实例:源头
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