摘要:随着全国范围内雾霾现象已成为普遍现象,国家对排放污染管控日益加严,各地相继出台相关政策治理环境污染,其中对于车辆排放国家出台了《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(中国第六阶段)》等相关法律,要求对车辆排放NOx和PM、PN值进一步降低。中国的排放标准,基本上可以归为欧洲体系。到欧VI以后,北美标准和欧洲标准的限值已经基本趋于一致,国六技术路线可参考欧洲技术方案来实现第六阶段排放。
1 机动车排放限值标准介绍
(均公路柴油机美国和欧洲排放标准:中国的排放标准,基本上可以归为欧洲体系。到欧六以后,北美标准和欧洲标准的限值已经基本趋于一致。
(2)欧洲排放法规排放限值的演变:从欧V到欧VI,颗粒物PM和NOX的限值要求下降比例都非常大(图1)。
(3)中国排放限值标准—国三至国五:根据国家相关排放标准,难点和重点是控制NOx和PM污染物(图2)。
(4)中国排放限值与欧洲排放限值对比:从污染物限值来看,我国的限值基本是直接采用欧洲的限值标准。因此,预测国六排放限值和测试循环也是参照欧六排放限值标准来确定。征求意见稿,预计2020年在全国范围进行逐步推广实施。
2 国六排放实施时间分析
排放标准越高,变动越复杂,切换过渡所需时间越长。目前国五已经处于逐步实施阶段。重型汽车国六法规预计2016年底发布征求意见稿,预计2020年在全国范围进行逐步推广实施。
3 国六排放技术路线分析
3.1欧VI开发难点
基础机型开发,排放与经济性的平衡,生产一致性控制,耐久性要求,OBD车载监控要求,EGR对冷却性能要求(预计提高15%~20%),排放标定。
欧VI产品的开发,不仅需要产品的升级,同时需要发动机生产企业对制造工艺、质量控制、生产过程管理等全方位的提升。
3.2欧VI技术路线选择分析
(1)目前主要的后处理技术
DOC: Diesel Oxidation Catalyst氧化型催化转化器。
DPF: Diesel Particulate Filter颗粒捕集器。
SCR: Selective Catalytic Reduction选择性催化还原。
EGR:Exhaust Gas Recirculation排气再循环。
(2)各种后处理技术削减潜力
DOC: 25%~50%PM。
DPF: 90%PM,>90% HC(尤其是含碳颗粒)
SCR: 90%NOX, 50%~90%HC, 30%~50%PM。
EGR:40%NOx。
(3)技术路线:中高度EGR+DOC+DPF+SCR。
技术特点:冷却能力要求高,开发难度大,经济性差,非最优方案。
(4)技术路线:低EGR+DOC+DPF+SCR。
技术特点:开发难度适中,经济性较好,目前国外主流方案。
(5)技术路线:DOC+DPF+Hi_ SCR。
技术特点:开发难度相对较低,经济性好,但对后处理要求较高,依维柯等采用。
3.3再生技术采用方案主动再生
(1)主动再生是周期性再生,由碳载荷量和时间来触发,在DPF捕捉颗粒导致排气背压达到条件下,发动机ECM自动控制控制后处理系统进行DPF再生。
(2)案例1,标定当碳载荷达到6 g/L时,DPF开始再生,直到碳载荷达到1.8 g/L时再生停止。
(3)案例2,标定当发动机工作到15或X小时,相当碳累计达到6 g/L的要求。
(4)通过后喷和切换燃烧参数来提高DOC出口温度575℃,处理DPF的碳量。
被动再生
(1)当碳的氧化速率大于碳的生成速率,被动连续再生是不需要控制。满足标定条件(DPF进口温度)再生就会发生。同时保证DPF再生效率,也会按照条件进行主动再生。
(2)后处理热管理系统设计完善。
被动连续再生需要25℃,主动再生575℃。