汽车排放法规及技术路线

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,日期和版本号,中国,*,中国,目录,排气污染物种类及危害,汽车排放污染物与内燃机总类及运转条件有关。,汽油机,CO,和,HC,排放比柴油机更多，,Nox,持平，而,PM,则少一个数量级,中国,排气污染物种类及危害,不同工况下排气污染物的浓度,日期和版本号,2,中国,排放污染物种类及危害,1.CO,CO,是无色无刺激性气体。对于柴油机来说，,CO,产生原因是由于空气不足，局部缺氧，造成燃烧不充分。,CO,有毒，在含量到达,10ppm,时，人就会慢性中毒，贫血、心脏及呼吸道恶化；含量达到,120ppm,时，人在,1,小时内就会中毒，含量越高，越会造成人员中毒死亡。,2.HC,HC,是由于燃料不完全燃烧和部分被分解造成的。,HC,化合物中的环芳烃是很强的致癌物质；甲醛和丙烯醛等醛类物质刺激眼睛及呼吸器官，同,HC,一起引起光化学烟雾。,HC,吸入人体后会破坏造血机能，造成贫血、神经衰弱等，同时也会致癌。,中国,排放污染物种类及危害,3.Nox,Nox,中的,NO2,是褐色的有刺激性臭味的气体，是在高温富氧的状况下产生的。,NO2,会造成血液中血红蛋白变性，易于,HC,在阳光紫外线的作用下，产生素性很大的光化学烟，浓度达到,0.5ppm,，连续,3,个月以上患支气管炎部位有肺气肿出现；达到,1ppm,以上就会闻到臭味；含量越高，对人类及动植物危害越大；含量在,100-150ppm,时，人在,30min,左右就会因肺水肿而死亡。,4,中国,排放污染物种类及危害,4.PM,PM,颗粒物由原始微粒和二次微粒组成，包括铅化物、碳烟、油雾等。,铅化物：使人贫血、牙齿变黑、神经麻痹，已引发血管病、脑溢血和慢性肾炎等疾病。,碳烟：极小的颗粒（,0.10.5m,）有致癌作用，会,导致慢性病、肺气肿、皮肤病及变态性疾病。,5,中国,排放污染物种类及危害,有害排放物,产生原因,控制措施,CO,1,、,CH,燃料的不完全燃烧；,2,、燃烧过程中高温热分解；,3,、氧气不足，燃烧温度过低；,4,、燃烧室容积过小而使燃烧滞留时间不充分；空气和燃料混合不充分等）,促进混合气的形成，有效控制燃烧温度,HC,1,、燃烧不完全；,2,、燃料供给系统泄漏；,3,、燃烧室内的氧气量不足，燃烧室壁面温度过低；,4,、混合气形成不充分,1,、采用,C,含量少的代用燃料；,2,、采用电控技术改善燃烧；,NOx,1,、混合气氧气含量过高,2,、燃烧温度过高,1,、降低混合气中氧的浓度；,2,、降低燃烧温度；,3,、改善混合气的形成；,PM,燃料的燃烧状态,1,、提高火焰温度；,2,、控制混合气浓度；,3,、提高喷射速率或进行高压喷射，促进喷雾的微粒化；,4,、改进燃烧室结构，有效组织燃烧室内的气流运动,6,中国,国内外排放法规,一：排放法规的发展,早在,20,世纪,40,年代中期，由于洛杉矶市出现严重的石油型空气污染,光化学烟雾促使加利福尼亚州成为世界上第一个实施控制汽车排放法规的地区，也使美国成为世界上最早认识到汽车排放对环境危害的国家，从,20,世纪,60,年代中开始实施汽车排放控制法规。,l970,、,1972,年开始实行欧洲统一的工况试验法。,7,中国,国内外排放法规,第一阶段：,1960,年美国加利福尼亚州政府正式立法汽车排气污染物，,1963,年颁布限制汽车排放的新法规；,1970,年美国联邦又通过了环境保护法案，严格了汽车排放,CO,及的标，,1973,年又对,NOx,提出了限制标准。,欧洲经济委员会于,1970,年颁布实施第一排放法规，控制轻型汽油车排气污染物和曲轴箱物排放，以后限值每,3-4,年修订加严一次；,1975,年前规定只限制,CO,和,HC,排放量；,1976,年起，增加了对,NOx,的限值，从,1975,年开始实施整套,ECE,规。,8,中国,国内外排放法规,第二阶段：,20,世纪,70,年代以后，世界上各大汽车生产国相继颁布了汽车排放控制标准，以欧洲和美国及日本为代表，并逐渐形成三个排放法规体系,。,欧洲在,1972,年起实施,ECE15/03,标准，,20,世纪,80,年代中期加严到,ECE15/04,，,20,世纪,90,年代初欧洲颁布了轻型车排放标准及第一阶段重型车排放标准,(,简称欧,I,标准,),，,20,世纪,90,年代中期实施了加严的轻型车排放标准及第二阶段重型车排放标准,(,简称欧,I,标准）。,9,中国,国内外排放法规,第三阶段,20,世纪,90,年代初，美国加州政府根据其自己的环保目标，制订了一套更为严格的车辆排放标准,低排放车辆法规。该法规将轻型车分为过渡低排放车辆,(TLEV),、低排放车辆,(LEV),、超低排放车辆,(ULEV),和零排放车辆,(ZEV),。,欧盟在,20,世纪,90,年代开始实施了更加严格的排放法规，对汽车废气排放的限制越来越严格，相继制定实施了欧洲,I,号、欧洲,号、欧洲,号标准、欧,和欧,标准及欧,标准。,中国从,0,年代开始着手制定排放法规，,0,世纪末，参照欧盟排放法规，制定自己的排放法规。现已基本推行国四标准。,10,中国,国内外排放法规,二：常见排放标准,11,中国,国内外排放法规,美国,现行,汽车排放标准,：（,1,）美国联邦标准（,2,）加州标准,美国联邦标准,限值与加州标准对比：,12,中国,国内外排放法规,加州LEV标准限值,13,中国,国内外排放法规,欧洲：,2009,年,9,月,1,日起对新车型式认证实行欧,5a,标准，,2011,年,1,月,1,日起对所有新注册的车辆实行欧,5a,标准。欧,5b,的实施日期相应推迟两年。,自,2014,年,9,月,1,日起对新车型式认证实行欧,6b,标准，,2015,年,9,月,1,日起对所有新注册的车辆实行欧,6b,标准。,N1(II,III),和,N2,类车，欧,5/6,标准的实施日期相应推迟,1,年,14,中国,国内外排放法规,欧,标准排放限值,注：,PI=,点燃式,CI=,压燃式,1),应在,4.5mg/km,的限值实施之前引入修订后的测量程序,2),应在该限值实施之前引入新的测量程序,3),点燃式,PM,质量限值仅适用于装直喷发动机的车辆,15,中国,国内外排放法规,欧,标准排放限值,注：,PI=,点燃式,CI=,压燃式,(,4),数量标准在,2014,年,9,月,1,日之前制定,5),应在该限值实施之前引入新的测量程序。,16,中国,国内外排放法规,日本排放法规自成一体，测试循环、计算方法、耐久性要求、分类方法等和欧美不同。,日本现行标准排放限值,17,中国,国内外排放法规,中国排放法规：中国从,0,年代开始着手制定排放法规，,0,世纪末，参照欧盟排放法规，制定自己的排放法规。,GB 17691-2001,车用压燃式发动机排气污染物限值及测量方法,18,中国,国内外排放法规,GB 17691-2005,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）,19,中国,国内外排放法规,GB1835.3-2005,轻型汽车污染物排放限值及测量方法（,中国、阶段）,20,中国,国内外排放法规,GB1835.3-2013,轻型汽车污染物排放限值及测量方法（,中国,阶段,）,21,中国,国内外排放法规,GB14762-2008,重型车用汽油发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法（,中国,、,阶段,）,22,中国,国内外排放法规,地方标准：,DB11/946-2013,轻型汽车（点燃式）污染物排放限值及测量方法（北京,阶段,）,23,中国,排气系统技术路线,柴油机尾气净化难度：,（,1,）四种需要处理的污染物：,HC,、,CO,、,NOx,、,PM,；,（,2,）还原剂,HC,和,CO,偏少，既不利于,NOx,的还原，也不利于尾气温度的提升，还原,Nox,还需要添加其他的还原剂；,（,3,）尾气温度低，造成三个困难：,NOx,处理困难、,PM,净化困难、,DPF,和催化剂的硫酸盐堵塞问题；,（,4,）排气中氧气过量，,6-15%,，,NOx,还原困难。,2014,年国家强制实行国四标准，为了达到国四标准，排气系统技术路线必须升级。现重点介绍柴油机排气系统技术路线。,相对于国三排放限值，国四国五排放限值降低，原先技术路线难以达到要求,24,中国,排气系统技术路线,目前国内排放标准从国三过渡到国四，排气标准限值降低。目前技术方案有：,25,中国,排气系统技术路线,从国家标准看出对排气污染物的限值越来越严格，为了能达到这一要求，现阶段排气后处理常用的排气系统技术路线：,26,中国,排气系统技术路线,EGR,：,冷却型废气再循环,（,Exhaust Gas Recirculation,）,采用冷却,EGR,技术，通过电控,EGR,阀，定时定量地将废气引入到进气管，与新鲜空气混合进入燃烧室参与燃烧，降低气缸充量的含氧量，延缓燃烧过程，降低燃烧速度，从而使燃烧室中的压力形成过程变慢，因此,NOx,生成的主要条件（高氧、高温高压）减弱，降低了,NOx,排放。另外，提高废气再循环率会使总的废气排出流量减少，因此废气排放中的总污染物输出将会相对减少。,作用,：,（,1,）降低,Nox,的排放；,（,2,）相对降低总污染物的输出。,27,中国,排气系统技术路线,DOC,：,柴油,催化氧化器（,Diesel Oxidation Catalyst,）,DOC,是一种氧化催化后处理装置，该装置以多孔载体作废气通道，多数,DOC,以贵金属为涂层作为氧化催化剂，可降低尾气中不完全燃烧物发生化学反应的温度，通过,DOC,后，废气中,90%,的,SOF,、,HC,以及,CO,便可转化为,H2O,和,CO2,，同时部分,C,颗粒也可在贵金属催化下与尾气中的氧反应生成,CO2,，这样就可大幅度地减少发动机尾气中的不完全燃烧物。此外在,DOC,作用下还将部分,NO,氧化成,NO2,，为后续的,POC,的再生提供了有利条件。,作用：,（,1,）有效降低,HC,和,CO,；,（,2,）去除,PM,中的,SOF,、,VOF,；,（,3,）降低,PM,的效率可达,10-30%,。,28,中国,排气系统技术路线,POC,：颗粒催化氧化器（,Particle Oxidation Catalyst,）,POC,是一种全新的柴油机后处理设计理念，其结构是使废气通过一个特殊结构数据的通道，工作原理上最大程度地避免了高硫含量环境对催化器的不利影响；,POC,将颗粒物中的碳颗粒吸附在表面，利用前级,DOC,氧化生成的,NO2,，去催化,POC,表面捕集的碳颗粒，以此恢复,POC,的捕集功能，废气通过,POC,后，有,40%-60%,左右的,C,颗粒被吸附掉。,POC,的功能：降低,PM,的排放，过滤效率,50%,作用：,（,1,）降低,PM,的效率可达,30-80%,；,（,2,）没有明显的排气背压升高。,29,中国,排气系统技术路线,DPF,：柴油颗粒过滤捕捉器（,Diesel Particle Filter,）,DPF,工作原理是排气通过时微粒经过扩散、截流、惯性碰撞和重力沉降等原理被过滤体捕集。随着工作时间的增加，过滤体内堆积的微粒增多，发动机的背压上升，会影响柴油机的正常工作，需用燃烧等方法将这些微粒除去，即过滤体的再生。,作用：,（,1,）,减少,HC,排放,；,（,2,）,减少,CO,排放,；,（,3,）降低,PM,排放,的效率最高可达,90%,30,中国,排气系统技术路线,SCR,：选择性催化还原器,（,Selective Catalytic Reduction,）,SCR,工作原理是将还原剂喷入排气管，排气中的氮氧化合物在催化器的作用下与还原剂反应被还原成氮气和水，,SCR,系统目前采用的还原剂是尿素。尿素,NH2CONH2,加,H2O,后在高温下分解成,NH3,和,CO2,；,NH3,和排气中的,NO,和,NO2,反应产生氮气和水,。化 学方程式,：,1,）