商用車發(fā)動機污染排放控制和測試技術(shù)_圖文

1、國家機動車產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心上海國家機動車產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心(上海 上海機動車檢測中心商用車發(fā)動機污染物排放控制及測試技術(shù)蔣長龍上海主要內(nèi)容前言一、商用車發(fā)動機污染物排放控制技術(shù)二、商用車發(fā)動機排放標(biāo)準(zhǔn)三、商用車發(fā)動機污染物排放測試技術(shù)前言從2005年開始,我國汽車行業(yè)車型統(tǒng)計分類啟用新分類,汽車被分為商用車和乘用車兩大類。在汽車車型新分類中,對商用車(commercial vehicle是這樣定義的:商用車在設(shè)計和技術(shù)特征上是用于運送人員和貨物的汽車,并且可以牽引掛車。在新分類中將底盤單獨列出,商用車分為客車、貨車、半掛牽引車、客車非完整車輛和貨車非完整車輛,共五類。與國三相比,絕大部分

2、國四機型都采用了機外排放控制技術(shù),即采用了后處理裝置來降低排氣中的污染物。一、商用車發(fā)動機污染物排放控制技術(shù)1. 污染物排放控制裝置的主要種類氧化型催化轉(zhuǎn)換器(DOC廢氣再循環(huán)(EGR顆粒捕集器(DPF、POC選擇性催化還原(SCR一、商用車發(fā)動機污染物排放控制技術(shù)污染物控制裝置優(yōu)點缺點選擇性催化還原(SCR有效降低NOx 對于燃油噴射壓力和燃燒要求較高氧化型催化轉(zhuǎn)換器有效降低HC和CO降顆粒物效果較差(DOC降低顆粒物中的SOF顆粒捕集器(DPF有效降低顆粒物(大于90%成本高,對硫敏感顆粒捕集器(POC制造成本低降顆粒物效果較差,對供油和燃燒系統(tǒng)要求高廢氣再循環(huán)(EGR降低NOx排放制造成

3、本低散熱要求高,油耗增大;開發(fā)成本高,對潤滑要求高一、商用車發(fā)動機污染物排放控制技術(shù)2. 目前國內(nèi)機型的主要技術(shù)路線(SCR或EGRSCREGR+DPFEGR+DOCEGR+DOC+DPFEGR+DOC+POC一、商用車發(fā)動機污染物排放控制技術(shù)2. 目前國內(nèi)機型的主要技術(shù)路線(SCR或EGR2.1 SCRSCR過程是利用氨作為還原劑注入含NOx的排氣系統(tǒng)中, NOx在以貴金屬、堿金屬氧化物或沸石等催化劑的作用下被還原為N2分子和水,反應(yīng)適宜的溫度為285400。催化劑的組成和活性對SCR方法的處理效率影響很大。NOx的選擇性催化還原反應(yīng)可表示為4NO+4NH3+O2 4N2+6H2O6NO+8

4、NH3 7N2+12H2O同時也有可能發(fā)生氨的氧化反應(yīng)4NH3+8O2 4NO+6H2O4NH3+3O22N2+6H2O一、商用車發(fā)動機污染物排放控制技術(shù)2. 目前國內(nèi)機型的主要技術(shù)路線(SCR或EGR 2.1 SCR 一、商用車發(fā)動機污染物排放控制技術(shù)2. 目前國內(nèi)機型的主要技術(shù)路線(SCR或EGR2.1 SCR明顯降低NOx排放機內(nèi)顆粒物控制必須標(biāo)定供油系統(tǒng)和燃燒系統(tǒng)來控制顆粒物排放無需其他改進一、商用車發(fā)動機污染物排放控制技術(shù)2. 目前國內(nèi)機型的主要技術(shù)路線(SCR或EGR 2.1 SCR可能的發(fā)展方向(非針對歐VIDOC+SCR在SCR前段增加DOC,可以提高反應(yīng)速率,從而減小SCR體

5、積,節(jié)約尿素消耗4NH3+ 2NO + 2NO2 4N2+ 6H2ONO和NO2的比例為1:1時,低溫條件下反應(yīng)速率為標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)的17倍.電加熱SCR在SCR系統(tǒng)前增加電加熱系統(tǒng),可以解決由于溫度過低造成的SCR系統(tǒng)不起作用的問題,如城市公交一、商用車發(fā)動機污染物排放控制技術(shù)2. 目前國內(nèi)機型的主要技術(shù)路線(SCR或EGR 2.2 EGREGR的作用是將發(fā)動機產(chǎn)生廢氣的一小部分再送回氣缸,因其不可燃,吸收燃燒產(chǎn)生的部分熱量,從而延緩燃燒過程,導(dǎo)致燃燒室中的溫度和壓力降低,遏制氮氧化合物的生成。第一步:降低絕對排放量第二步:遏制污染物產(chǎn)生一、商用車發(fā)動機污染物排放控制技術(shù)2. 目前國內(nèi)機型的主要技

6、術(shù)路線(SCR或EGR 2.2 EGR 一、商用車發(fā)動機污染物排放控制技術(shù)2. 目前國內(nèi)機型的主要技術(shù)路線(SCR或EGR2.2 EGR降低NOx排放車輛總體制造成本低可能會造成發(fā)動機磨損增加油耗冷卻器要求高為控制壓差,需要采用可變幾何渦輪增壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高、效率低一、商用車發(fā)動機污染物排放控制技術(shù)2. 目前國內(nèi)機型的主要技術(shù)路線(SCR或EGR2.3 SCR 與EGR 比較種類優(yōu)點缺點SCR 散熱量小對硫不敏感x 需車載尿素x 需基礎(chǔ)設(shè)施油耗低保養(yǎng)間隔時間長(較國三延長一倍發(fā)動機簡化(升級少x 成本增加x 體積較大,需車輛整合EGR發(fā)動機一體化無車載尿素x 油耗增加x 要求低硫燃油x 散

7、熱量增加x 需要顆粒物捕集器一、商用車發(fā)動機污染物排放控制技術(shù)2. 目前國內(nèi)機型的主要技術(shù)路線(SCR或EGR 2.4 DOC能夠降低HC和CO顆粒物降低效率在20%左右適合中國發(fā)動機技術(shù)水平高硫燃油會造成顆粒物中SOF增加一、商用車發(fā)動機污染物排放控制技術(shù)2. 目前國內(nèi)機型的主要技術(shù)路線(SCR或EGR 2.5 DPF 一、商用車發(fā)動機污染物排放控制技術(shù)2. 目前國內(nèi)機型的主要技術(shù)路線(SCR或EGR 2.5 DPF顆粒物降低效率達(dá)90%以上結(jié)構(gòu)復(fù)雜,制造成本高對硫敏感,容易硫中毒分捕捉階段和再生階段排氣阻力隨著工作時間逐漸增大,需要再生一、商用車發(fā)動機污染物排放控制技術(shù)2. 目前國內(nèi)機型的

8、主要技術(shù)路線(SCR或EGR 2.5 DPF再生的方法主動再生和被動再生再生方法利用外部能源再生(主動再生降低顆粒物活性再生(被動再生利用發(fā)動機熱能再生(主動再生噴油助燃再生電加熱再生微波加熱再生催化再生連續(xù)再生添加劑再生進氣節(jié)流再生排氣節(jié)流再生后燃再生非加熱機械式再生(主動再生逆流噴氣再生機械振動再生一、商用車發(fā)動機污染物排放控制技術(shù)2. 目前國內(nèi)機型的主要技術(shù)路線(SCR或EGR2.6 POCPOC一般與DOC配合使用,主要有兩種:含貴金屬,前端DOC產(chǎn)生的NO不足以氧化尾氣中的顆2粒物,采用貴金屬催化氧化尾氣中的顆粒物C+NO2NO+CO2C+O2CO2不含貴金屬C+NO2NO+CO2一

9、、商用車發(fā)動機污染物排放控制技術(shù)2. 目前國內(nèi)機型的主要技術(shù)路線(SCR或EGR2.7 DPF與POC比較內(nèi)容DPF POC成本很高低過濾效率很高,90%以上一般,30%70%維護要求可能會堵塞不會堵塞再生方法主動再生、被動再生僅僅被動再生油品要求硫含量必須低于50ppm硫含量建議低于50ppm二、商用車發(fā)動機排放標(biāo)準(zhǔn)1. 現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)重型車類別標(biāo)準(zhǔn)號標(biāo)準(zhǔn)名稱GB17691-2005車用壓燃式、氣體燃料點燃式發(fā)動機與汽車排氣污染物排放限值及測量方法(中國階段車用壓燃式、氣體燃料點燃式發(fā)動機與汽車車載診斷(OBD裝用壓燃式發(fā)動機的重型車HJ437-2008系統(tǒng)技術(shù)要求HJ438-2008車用壓燃

10、式、氣體燃料點燃式發(fā)動機與汽車排放控制系統(tǒng)耐久性技術(shù)要求HJ439-2008車用壓燃式、氣體燃料點燃式發(fā)動機與汽車在用符合性技術(shù)要求GB3847-2005車用壓燃式發(fā)動機和壓燃式發(fā)動機汽車排氣煙度排放限值及測量方法GB1495-2002汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法(第二階段二、商用車發(fā)動機排放標(biāo)準(zhǔn)1. 現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)重型車類別標(biāo)準(zhǔn)號標(biāo)準(zhǔn)名稱GB17691-2005車用壓燃式、氣體燃料點燃式發(fā)動機與汽車排氣污染物排放限值裝用壓燃式發(fā)動機的重型車及測量方法(中國階段GB3847-2005車用壓燃式發(fā)動機和壓燃式發(fā)動機汽車排氣煙度排放限值及測量方法GB20890-2007重型汽車排氣污染物排放控

11、制系統(tǒng)耐久性要求及試驗方法GB1495-2002汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法(第二階段二、商用車發(fā)動機排放標(biāo)準(zhǔn)1. 現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)重型車類別標(biāo)準(zhǔn)號標(biāo)準(zhǔn)名稱GB17691-2005車用壓燃式、氣體燃料點燃式發(fā)動機與汽車排氣污染物排放限值及測量方法(中國III、IV、V階段裝用氣體燃料點燃式發(fā)動機的重型車GB20890-2007重型汽車排氣污染物排放控制系統(tǒng)耐久性要求及試驗方法GB11340-2005裝用點燃式發(fā)動機重型汽車曲軸箱污染物排放限值及測量方法GB18285-2005點燃式發(fā)動機汽車排氣污染物排放限值及測量方法(雙怠速法及簡易工況法GB1495-2002汽車加速行駛車外噪聲限值及測量

12、方法(第二階段二、商用車發(fā)動機排放標(biāo)準(zhǔn)2. 現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)輕型車類別標(biāo)準(zhǔn)號標(biāo)準(zhǔn)名稱輕型汽油GB18352.3-2005輕型汽車污染物排放限值及測量方法(中國、階段車(含雙燃料GB18285-2005點燃式發(fā)動機汽車排氣污染物排放限值及測量方法(雙怠速法及簡易工況法GB1495-2002汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法(第二階段GB/T19233-2008輕型汽車燃料消耗量試驗方法二、商用車發(fā)動機排放標(biāo)準(zhǔn)2. 現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)輕型車類別標(biāo)準(zhǔn)號標(biāo)準(zhǔn)名稱GB18352.3-2005輕型汽車污染物排放限值及測量方法(中國、階段輕型柴油車GB3847-2005車用壓燃式發(fā)動機和壓燃式發(fā)動機汽車排氣煙度排放限

13、值及測量方法GB1495-2002汽車加速行駛車外噪聲限值及測量方法(第二階段GB/T19233-2008輕型汽車燃料消耗量試驗方法二、商用車發(fā)動機排放標(biāo)準(zhǔn)3. 歐洲排放標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展 二、商用車發(fā)動機排放標(biāo)準(zhǔn)4. 中國與歐洲汽車排放標(biāo)準(zhǔn)實施日期比較標(biāo)準(zhǔn)中國實施年份歐洲實施年份相差時間(年國I前(歐01990197317國I(歐I200019928國II(歐II200419968國III(歐III200720007國IV(歐IV201020055二、商用車發(fā)動機排放標(biāo)準(zhǔn)5. 歐洲標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展重型車歐六標(biāo)準(zhǔn) 導(dǎo)入日期:2012年12月31日排放限值工況COmg/kWhHCmg/kWhNOxmg/kWh

14、NO2mg/kWhNH3ppmPMmg/kWhPN# /kWhESCETC尚未提出NO2的限值、PN包括主動再生二、商用車發(fā)動機排放標(biāo)準(zhǔn)5. 歐洲標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展重型車歐六標(biāo)準(zhǔn)試驗循環(huán)采用瞬態(tài)試驗循環(huán)WHTC(一個冷起動循環(huán)+一個熱起動循環(huán)和穩(wěn)態(tài)試驗循環(huán)WHSC(熱起動需測量整個排放循環(huán)中的CO和燃油消耗率2相對于燃油經(jīng)濟性(FE,更關(guān)注CO2提高NO/NOx比例2歐六基準(zhǔn)燃油中含57%生物燃料耐久性要求提高(16萬、30萬、70萬公里增加PN測量二、商用車發(fā)動機排放標(biāo)準(zhǔn)5. 歐洲標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展重型車歐六標(biāo)準(zhǔn),WHTC循環(huán) 二、商用車發(fā)動機排放標(biāo)準(zhǔn)5. 歐洲標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展重型車歐六標(biāo)準(zhǔn),WHSC循 環(huán) 三、

15、商用車發(fā)動機污染物排放測試技術(shù)1.發(fā)動機臺架試驗 三、商用車發(fā)動機污染物排放測試技術(shù)1.發(fā)動機臺架試驗主要設(shè)備:發(fā)動機試驗臺架尾氣采樣系統(tǒng)尾氣分析系統(tǒng)溫度壓力測量系統(tǒng)燃料消耗量測量系統(tǒng)三、商用車發(fā)動機污染物排放測試技術(shù)2.底盤轉(zhuǎn)鼓試驗 三、商用車發(fā)動機污染物排放測試技術(shù)2.底盤轉(zhuǎn)鼓試驗主要設(shè)備:汽車底盤測功試驗系統(tǒng)尾氣采樣系統(tǒng)尾氣分析系統(tǒng)及測試技術(shù)商用車發(fā)動機污染物排放控制及商用車發(fā)動機污染物排放控制三、商用車發(fā)動機污染物排放測試技術(shù)3.特別引入PN測量方法 1.旋風(fēng)分離器:去除2.5微米以上的顆粒(法規(guī)只要求測2.5微米以下的顆粒數(shù)量2.一級加熱稀釋:將尾氣加熱到150度,去除不穩(wěn)定的顆粒3

16、.蒸發(fā)通道:將氣體溫度加熱到300-400度。去除不穩(wěn)定顆粒及除水4.二級冷卻稀釋:將尾氣冷卻到25度,冷卻后的固體顆粒就是5.顆粒計數(shù)單元要測量的顆粒。三、商用車發(fā)動機污染物排放測試技術(shù)4.重型轉(zhuǎn)鼓試驗燃油消耗重型商用車輛燃料消耗量測量方法的即將頒布實施,重型轉(zhuǎn)鼓試驗受到越來越多的關(guān)注。范圍:最大設(shè)計重量大于3.5噸的燃用汽油和柴油的商用車輛 預(yù)計實施時間:2011年下半年三、商用車發(fā)動機污染物排放測試技術(shù)4.重型轉(zhuǎn)鼓試驗燃油消耗 三、商用車發(fā)動機污染物排放測試技術(shù)4.重型轉(zhuǎn)鼓試驗燃油消耗不需要環(huán)境控制可采用油耗儀(容積式、質(zhì)量式可采用排放測量系統(tǒng),通過碳平衡法計算 不是重型車排放推薦的測量

17、方法商用車發(fā)動機污染物排放控制及 商用車發(fā)動機污染物排放控制 及測試技術(shù) 三、商用車發(fā)動機污染物排放測試技術(shù) 5. 便攜式車載排放測試系統(tǒng)（PEMS） 商用車發(fā)動機污染物排放控制及 商用車發(fā)動機污染物排放控制 及測試技術(shù) 三、商用車發(fā)動機污染物排放測試技術(shù) 5. 便攜式車載排放測試系統(tǒng)（PEMS） Ø可反應(yīng)真實交通流對機動車排放的影響 Ø測量THC、CO、NOx、PM Ø氣態(tài)污染物測量技術(shù)比較成熟，但顆粒物測量尚存在缺陷 Ø與臺架試驗結(jié)果存在明顯的差距，但可以互補 商用車發(fā)動機污染物排放控制及 商用車發(fā)動機污染物排放控制 及測試技術(shù) 三、商用車發(fā)動機污染物排放測試技術(shù) 5. 便攜式車載排放測試系統(tǒng)（PEMS） P