商用车发动机污染排放控制和测试技术_图文

1、国家机动车产品质量监督检验中心上海国家机动车产品质量监督检验中心(上海 上海机动车检测中心商用车发动机污染物排放控制及测试技术蒋长龙上海主要内容前言一、商用车发动机污染物排放控制技术二、商用车发动机排放标准三、商用车发动机污染物排放测试技术前言从2005年开始,我国汽车行业车型统计分类启用新分类,汽车被分为商用车和乘用车两大类。在汽车车型新分类中,对商用车(commercial vehicle是这样定义的:商用车在设计和技术特征上是用于运送人员和货物的汽车,并且可以牵引挂车。在新分类中将底盘单独列出,商用车分为客车、货车、半挂牵引车、客车非完整车辆和货车非完整车辆,共五类。与国三相比,绝大部分

2、国四机型都采用了机外排放控制技术,即采用了后处理装置来降低排气中的污染物。一、商用车发动机污染物排放控制技术1. 污染物排放控制装置的主要种类氧化型催化转换器(DOC废气再循环(EGR颗粒捕集器(DPF、POC选择性催化还原(SCR一、商用车发动机污染物排放控制技术污染物控制装置优点缺点选择性催化还原(SCR有效降低NOx 对于燃油喷射压力和燃烧要求较高氧化型催化转换器有效降低HC和CO降颗粒物效果较差(DOC降低颗粒物中的SOF颗粒捕集器(DPF有效降低颗粒物(大于90%成本高,对硫敏感颗粒捕集器(POC制造成本低降颗粒物效果较差,对供油和燃烧系统要求高废气再循环(EGR降低NOx排放制造成

3、本低散热要求高,油耗增大;开发成本高,对润滑要求高一、商用车发动机污染物排放控制技术2. 目前国内机型的主要技术路线(SCR或EGRSCREGR+DPFEGR+DOCEGR+DOC+DPFEGR+DOC+POC一、商用车发动机污染物排放控制技术2. 目前国内机型的主要技术路线(SCR或EGR2.1 SCRSCR过程是利用氨作为还原剂注入含NOx的排气系统中, NOx在以贵金属、碱金属氧化物或沸石等催化剂的作用下被还原为N2分子和水,反应适宜的温度为285400。催化剂的组成和活性对SCR方法的处理效率影响很大。NOx的选择性催化还原反应可表示为4NO+4NH3+O2 4N2+6H2O6NO+8

4、NH3 7N2+12H2O同时也有可能发生氨的氧化反应4NH3+8O2 4NO+6H2O4NH3+3O22N2+6H2O一、商用车发动机污染物排放控制技术2. 目前国内机型的主要技术路线(SCR或EGR 2.1 SCR 一、商用车发动机污染物排放控制技术2. 目前国内机型的主要技术路线(SCR或EGR2.1 SCR明显降低NOx排放机内颗粒物控制必须标定供油系统和燃烧系统来控制颗粒物排放无需其他改进一、商用车发动机污染物排放控制技术2. 目前国内机型的主要技术路线(SCR或EGR 2.1 SCR可能的发展方向(非针对欧VIDOC+SCR在SCR前段增加DOC,可以提高反应速率,从而减小SCR体

5、积,节约尿素消耗4NH3+ 2NO + 2NO2 4N2+ 6H2ONO和NO2的比例为1:1时,低温条件下反应速率为标准反应的17倍.电加热SCR在SCR系统前增加电加热系统,可以解决由于温度过低造成的SCR系统不起作用的问题,如城市公交一、商用车发动机污染物排放控制技术2. 目前国内机型的主要技术路线(SCR或EGR 2.2 EGREGR的作用是将发动机产生废气的一小部分再送回气缸,因其不可燃,吸收燃烧产生的部分热量,从而延缓燃烧过程,导致燃烧室中的温度和压力降低,遏制氮氧化合物的生成。第一步:降低绝对排放量第二步:遏制污染物产生一、商用车发动机污染物排放控制技术2. 目前国内机型的主要技

6、术路线(SCR或EGR 2.2 EGR 一、商用车发动机污染物排放控制技术2. 目前国内机型的主要技术路线(SCR或EGR2.2 EGR降低NOx排放车辆总体制造成本低可能会造成发动机磨损增加油耗冷却器要求高为控制压差,需要采用可变几何涡轮增压器结构复杂、成本高、效率低一、商用车发动机污染物排放控制技术2. 目前国内机型的主要技术路线(SCR或EGR2.3 SCR 与EGR 比较种类优点缺点SCR 散热量小对硫不敏感x 需车载尿素x 需基础设施油耗低保养间隔时间长(较国三延长一倍发动机简化(升级少x 成本增加x 体积较大,需车辆整合EGR发动机一体化无车载尿素x 油耗增加x 要求低硫燃油x 散

7、热量增加x 需要颗粒物捕集器一、商用车发动机污染物排放控制技术2. 目前国内机型的主要技术路线(SCR或EGR 2.4 DOC能够降低HC和CO颗粒物降低效率在20%左右适合中国发动机技术水平高硫燃油会造成颗粒物中SOF增加一、商用车发动机污染物排放控制技术2. 目前国内机型的主要技术路线(SCR或EGR 2.5 DPF 一、商用车发动机污染物排放控制技术2. 目前国内机型的主要技术路线(SCR或EGR 2.5 DPF颗粒物降低效率达90%以上结构复杂,制造成本高对硫敏感,容易硫中毒分捕捉阶段和再生阶段排气阻力随着工作时间逐渐增大,需要再生一、商用车发动机污染物排放控制技术2. 目前国内机型的

8、主要技术路线(SCR或EGR 2.5 DPF再生的方法主动再生和被动再生再生方法利用外部能源再生(主动再生降低颗粒物活性再生(被动再生利用发动机热能再生(主动再生喷油助燃再生电加热再生微波加热再生催化再生连续再生添加剂再生进气节流再生排气节流再生后燃再生非加热机械式再生(主动再生逆流喷气再生机械振动再生一、商用车发动机污染物排放控制技术2. 目前国内机型的主要技术路线(SCR或EGR2.6 POCPOC一般与DOC配合使用,主要有两种:含贵金属,前端DOC产生的NO不足以氧化尾气中的颗2粒物,采用贵金属催化氧化尾气中的颗粒物C+NO2NO+CO2C+O2CO2不含贵金属C+NO2NO+CO2一

9、、商用车发动机污染物排放控制技术2. 目前国内机型的主要技术路线(SCR或EGR2.7 DPF与POC比较内容DPF POC成本很高低过滤效率很高,90%以上一般,30%70%维护要求可能会堵塞不会堵塞再生方法主动再生、被动再生仅仅被动再生油品要求硫含量必须低于50ppm硫含量建议低于50ppm二、商用车发动机排放标准1. 现行国家标准重型车类别标准号标准名称GB17691-2005车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法(中国阶段车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车车载诊断(OBD装用压燃式发动机的重型车HJ437-2008系统技术要求HJ438-2008车用压燃

10、式、气体燃料点燃式发动机与汽车排放控制系统耐久性技术要求HJ439-2008车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车在用符合性技术要求GB3847-2005车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及测量方法GB1495-2002汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法(第二阶段二、商用车发动机排放标准1. 现行国家标准重型车类别标准号标准名称GB17691-2005车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值装用压燃式发动机的重型车及测量方法(中国阶段GB3847-2005车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及测量方法GB20890-2007重型汽车排气污染物排放控

11、制系统耐久性要求及试验方法GB1495-2002汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法(第二阶段二、商用车发动机排放标准1. 现行国家标准重型车类别标准号标准名称GB17691-2005车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法(中国III、IV、V阶段装用气体燃料点燃式发动机的重型车GB20890-2007重型汽车排气污染物排放控制系统耐久性要求及试验方法GB11340-2005装用点燃式发动机重型汽车曲轴箱污染物排放限值及测量方法GB18285-2005点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法(双怠速法及简易工况法GB1495-2002汽车加速行驶车外噪声限值及测量

12、方法(第二阶段二、商用车发动机排放标准2. 现行国家标准轻型车类别标准号标准名称轻型汽油GB18352.3-2005轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国、阶段车(含双燃料GB18285-2005点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法(双怠速法及简易工况法GB1495-2002汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法(第二阶段GB/T19233-2008轻型汽车燃料消耗量试验方法二、商用车发动机排放标准2. 现行国家标准轻型车类别标准号标准名称GB18352.3-2005轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国、阶段轻型柴油车GB3847-2005车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限

13、值及测量方法GB1495-2002汽车加速行驶车外噪声限值及测量方法(第二阶段GB/T19233-2008轻型汽车燃料消耗量试验方法二、商用车发动机排放标准3. 欧洲排放标准的发展 二、商用车发动机排放标准4. 中国与欧洲汽车排放标准实施日期比较标准中国实施年份欧洲实施年份相差时间(年国I前(欧01990197317国I(欧I200019928国II(欧II200419968国III(欧III200720007国IV(欧IV201020055二、商用车发动机排放标准5. 欧洲标准的发展重型车欧六标准 导入日期:2012年12月31日排放限值工况COmg/kWhHCmg/kWhNOxmg/kWh

14、NO2mg/kWhNH3ppmPMmg/kWhPN# /kWhESCETC尚未提出NO2的限值、PN包括主动再生二、商用车发动机排放标准5. 欧洲标准的发展重型车欧六标准试验循环采用瞬态试验循环WHTC(一个冷起动循环+一个热起动循环和稳态试验循环WHSC(热起动需测量整个排放循环中的CO和燃油消耗率2相对于燃油经济性(FE,更关注CO2提高NO/NOx比例2欧六基准燃油中含57%生物燃料耐久性要求提高(16万、30万、70万公里增加PN测量二、商用车发动机排放标准5. 欧洲标准的发展重型车欧六标准,WHTC循环 二、商用车发动机排放标准5. 欧洲标准的发展重型车欧六标准,WHSC循 环 三、

15、商用车发动机污染物排放测试技术1.发动机台架试验 三、商用车发动机污染物排放测试技术1.发动机台架试验主要设备:发动机试验台架尾气采样系统尾气分析系统温度压力测量系统燃料消耗量测量系统三、商用车发动机污染物排放测试技术2.底盘转鼓试验 三、商用车发动机污染物排放测试技术2.底盘转鼓试验主要设备:汽车底盘测功试验系统尾气采样系统尾气分析系统及测试技术商用车发动机污染物排放控制及商用车发动机污染物排放控制三、商用车发动机污染物排放测试技术3.特别引入PN测量方法 1.旋风分离器:去除2.5微米以上的颗粒(法规只要求测2.5微米以下的颗粒数量2.一级加热稀释:将尾气加热到150度,去除不稳定的颗粒3

16、.蒸发通道:将气体温度加热到300-400度。去除不稳定颗粒及除水4.二级冷却稀释:将尾气冷却到25度,冷却后的固体颗粒就是5.颗粒计数单元要测量的颗粒。三、商用车发动机污染物排放测试技术4.重型转鼓试验燃油消耗重型商用车辆燃料消耗量测量方法的即将颁布实施,重型转鼓试验受到越来越多的关注。范围:最大设计重量大于3.5吨的燃用汽油和柴油的商用车辆 预计实施时间:2011年下半年三、商用车发动机污染物排放测试技术4.重型转鼓试验燃油消耗 三、商用车发动机污染物排放测试技术4.重型转鼓试验燃油消耗不需要环境控制可采用油耗仪(容积式、质量式可采用排放测量系统,通过碳平衡法计算 不是重型车排放推荐的测量

17、方法商用车发动机污染物排放控制及 商用车发动机污染物排放控制 及测试技术 三、商用车发动机污染物排放测试技术 5. 便携式车载排放测试系统（PEMS） 商用车发动机污染物排放控制及 商用车发动机污染物排放控制 及测试技术 三、商用车发动机污染物排放测试技术 5. 便携式车载排放测试系统（PEMS） Ø可反应真实交通流对机动车排放的影响 Ø测量THC、CO、NOx、PM Ø气态污染物测量技术比较成熟，但颗粒物测量尚存在缺陷 Ø与台架试验结果存在明显的差距，但可以互补 商用车发动机污染物排放控制及 商用车发动机污染物排放控制 及测试技术 三、商用车发动机污染物排放测试技术 5. 便携式车载排放测试系统（PEMS） P