隨著國(guó)際《京都議定書》的正式生效,歐洲汽車產(chǎn)業(yè)希望借助“歐5”和隨后的“歐6”,利用歐洲柴油車在節(jié)能和限污方面的成熟技術(shù),振興歐洲汽車工業(yè)并使其保持世界領(lǐng)先地位并完全壟斷環(huán)保節(jié)能發(fā)動(dòng)機(jī)的科學(xué)先進(jìn)技術(shù)。我國(guó)是《京都議定書》的簽約國(guó),無(wú)論從政治還是從政績(jī)上考量,中國(guó)政府必須要履行對(duì)全世界的承諾,用二分之一的時(shí)間,走完歐盟(加上美日)從歐州汽車排放標(biāo)準(zhǔn)I號(hào)到V號(hào)或歐VI的二十多年實(shí)施階段時(shí)間,以高度體現(xiàn)中國(guó)發(fā)展速度與政治上極端高度性。
根據(jù)今年年初國(guó)務(wù)院常務(wù)會(huì)議的安排,今年6月底前將發(fā)布第五階段車用柴油標(biāo)準(zhǔn)(硫含量不大于10ppm),今年年底前將發(fā)布第五階段車用汽油標(biāo)準(zhǔn)(硫含量不大于10ppm),過(guò)渡期均至2017年底。第五階段機(jī)動(dòng)車排放標(biāo)準(zhǔn),已經(jīng)走完了所有的程序,很快即將對(duì)外發(fā)布�!杯h(huán)保部官員表示,“標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布之后并不會(huì)即刻實(shí)施,因?yàn)樾聵?biāo)準(zhǔn)的實(shí)施需要一個(gè)準(zhǔn)備實(shí)施期,通常這一準(zhǔn)備期為三五年時(shí)間。”該官員解釋,汽車排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施,必須油品先行。
因此,對(duì)新標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施最為重要的是,油品供應(yīng)企業(yè)必須充分準(zhǔn)備,保證能向用戶提供與排放標(biāo)準(zhǔn)相配套的國(guó)五油品,同時(shí),汽車制造廠家也要研發(fā)生產(chǎn)符合這一新排放標(biāo)準(zhǔn)的汽車,用戶也要等政府的補(bǔ)貼政策才能決定是否淘汰舊車。 今年經(jīng)國(guó)務(wù)院批準(zhǔn),自2013年2月1日起,北京市在全國(guó)率先開始執(zhí)行北京第五階段機(jī)動(dòng)車排放標(biāo)準(zhǔn)。在國(guó)務(wù)院提出的十條措施中,第七條措施為,用法律、標(biāo)準(zhǔn)倒逼產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí),其中包括一項(xiàng)重要內(nèi)容,制定、修訂重點(diǎn)行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)。
A、何為汽車排放標(biāo)準(zhǔn)? 目前,世界汽車排放標(biāo)準(zhǔn)并立,分為歐洲、美國(guó)、日本標(biāo)準(zhǔn)三大體系。歐洲標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試要求相對(duì)而言比較寬泛,是發(fā)展中國(guó)家大都沿用的汽車尾氣排放體系,而日美最為嚴(yán)格。中國(guó)汽車大多數(shù)系從歐洲引進(jìn)生產(chǎn)技術(shù),因此大體上采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)體系,其尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)也是延用歐標(biāo)體系。
汽車排放標(biāo)準(zhǔn),是指從廢氣中排出的CO(一氧化碳)、HC+NOx(碳?xì)浠衔锖偷趸?、PM(微粒,碳煙)等有害氣體。汽車排放是指從廢氣中排出的CO(一氧化碳)、HC+NOx(碳?xì)浠衔锖偷趸铮�、PM(微粒,碳煙)有害氣體。它們都是發(fā)動(dòng)機(jī)在燃燒作功過(guò)程中產(chǎn)生的有害氣體。
這些有害氣體產(chǎn)生的原因各異,CO是燃油氧化不完全的中間產(chǎn)物,當(dāng)氧氣不充足時(shí)會(huì)產(chǎn)生CO,混合氣濃度大及混合氣不均勻都會(huì)使排氣中的CO增加。 HC是燃料中未燃燒的物質(zhì),由于混合氣不均勻、燃燒室壁冷等原因造成部分燃油未來(lái)得及燃燒就被排放出去。NOx是燃料(汽油)在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生的一種物質(zhì)。PM也是燃油燃燒時(shí)缺氧產(chǎn)生的一種物質(zhì),其中以柴油機(jī)最明顯。因?yàn)椴裼蜋C(jī)采用壓燃方式,柴油在高溫高壓下裂解更容易產(chǎn)生大量肉眼看得見的碳煙。
為了抑制這些有害氣體的產(chǎn)生,促使汽車生產(chǎn)廠家改進(jìn)產(chǎn)品以降低這些有害氣體的產(chǎn)生源頭,歐洲和美國(guó)都制定了相關(guān)的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)。其中歐洲標(biāo)準(zhǔn)是我國(guó)借鑒的汽車排放標(biāo)準(zhǔn),目前,國(guó)產(chǎn)新車都會(huì)標(biāo)明發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣排放達(dá)到的歐洲標(biāo)準(zhǔn)。
歐洲標(biāo)準(zhǔn)是由歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)(ECE)的排放法規(guī)和歐共體(EEC)的排放指令共同加以實(shí)現(xiàn)的,歐共體(EEC)即是現(xiàn)在的歐盟(EU)。排放法規(guī)由ECE參與國(guó)自愿認(rèn)可,排放指令是EEC或EU參與國(guó)強(qiáng)制實(shí)施的。汽車排放的歐洲法規(guī)(指令)標(biāo)準(zhǔn)1992年前巳實(shí)施若干階段,歐洲從1992年起開始實(shí)施歐Ⅰ(歐Ⅰ型式認(rèn)證排放限值)、1996年起開始實(shí)施歐Ⅱ(歐Ⅱ型式認(rèn)證和生產(chǎn)一致性排放限值)、2000年起開始實(shí)施歐Ⅲ(歐Ⅲ型式認(rèn)證和生產(chǎn)一致性排放限值)、2005年起開始實(shí)施歐Ⅳ(歐Ⅳ型式認(rèn)證和生產(chǎn)一致性排放限值)。
B、歐IV排放技術(shù) 歐洲排放標(biāo)準(zhǔn):歐0階段:采用純機(jī)械式的供油系統(tǒng)(燃油泵或柴油泵)和自然吸氣技術(shù)。 歐Ⅰ階段:在歐0發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)械供油系統(tǒng)(燃油泵)基礎(chǔ)上,主要輔以廢氣渦輪增壓技術(shù)。
歐Ⅱ階段:在歐Ⅰ發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)上適當(dāng)改進(jìn),主要輔以廢氣渦輪增壓(水空)中冷技術(shù)或廢氣渦輪增壓中冷技術(shù), 供油系統(tǒng)沒(méi)有本質(zhì)變化。
歐Ⅲ階段:對(duì)歐II發(fā)動(dòng)機(jī)平臺(tái)進(jìn)行重大升級(jí),主要是供油系統(tǒng)發(fā)生了本質(zhì)變化,實(shí)現(xiàn)了供油系統(tǒng)由機(jī)械式控制向電子控制的轉(zhuǎn)化,主要技術(shù)路線包括電控泵噴嘴、電控高壓共軌、電控單體泵和電控H泵+EGR。EGR(廢氣再循環(huán))技術(shù)主要是針對(duì)有害氣體(NOx) 設(shè)置的排氣凈化裝置,它將一部分排氣循入進(jìn)氣管與新鮮空氣混合后進(jìn)入氣缸燃燒,以增加混合氣的熱容量,降低燃燒時(shí)的最高溫度,抑制NOx的生成。
歐Ⅳ階段:在該階段,PM與NOx的排放都做了進(jìn)一步限制,其技術(shù)路線是在歐Ⅲ發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上,供油系統(tǒng)沒(méi)有本質(zhì)變化,主要是采取一系列機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)如提高供油系統(tǒng)的控制靈敏性和壓力,燃燒室和進(jìn)氣等進(jìn)一步優(yōu)化,并綜合使用機(jī)外凈化(后處理)技術(shù)。機(jī)外凈化(后處理)技術(shù)目前主要有兩條技術(shù)路線:一種是SCR(選擇性催化還原)技術(shù),通過(guò)機(jī)內(nèi)凈化PM,機(jī)外催化還原;另一種是EGR(廢氣再循環(huán))+DPF(微粒捕集器)+DOC(氧化催化轉(zhuǎn)換器)技術(shù),通過(guò)機(jī)內(nèi)凈化降低NOx,機(jī)外通過(guò)微粒捕捉器過(guò)濾PM。
歐Ⅴ階段:在該階段,對(duì)PM的要求與歐Ⅳ相同,僅對(duì)NOx的排放做了進(jìn)一步限制。其技術(shù)路線在歐Ⅳ發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上,根據(jù)歐Ⅳ階段采取的技術(shù)路線的不同,進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整。采用SCR技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)相對(duì)容易,只需要進(jìn)行部分配件和電控參數(shù)上的局部調(diào)整,而采用EGR技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)則需要在油泵等管路上進(jìn)行重新設(shè)計(jì)。
歐美主要采用了兩條機(jī)外后處理技術(shù)路線:
1、SCR (選擇性催化還原) 技術(shù)路線,通過(guò)優(yōu)化噴油和燃燒過(guò)程,盡量在機(jī)內(nèi)控制微粒的產(chǎn)生,在機(jī)外后處理過(guò)程,采用尿素溶液對(duì)NOx進(jìn)行選擇性催化還原。采用該技術(shù)路線的主要有康明斯、馬克、底特律柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、戴姆勒克萊斯勒、沃爾沃、達(dá)夫、依維柯。
2、EGR+DPF/DOC (廢氣再循環(huán)+微粒捕集器/氧化催化轉(zhuǎn)換器)技術(shù)路線,它以廢氣再循環(huán)為基礎(chǔ),在機(jī)內(nèi)抑制NOx的產(chǎn)生,在機(jī)外后處理過(guò)程中采用微粒捕集器對(duì)微粒進(jìn)行捕捉。目前,采用該技術(shù)路線的主要有康明斯、卡特彼勒、萬(wàn)國(guó)、斯堪尼亞、曼等。
采用SCR方案,對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)不須做進(jìn)一步的強(qiáng)化處理。燃油中的硫含量對(duì)于系統(tǒng)的影響較小,可回避燃油含硫量高的難題。采用SCR方案可通過(guò)調(diào)整噴油特性而節(jié)省燃油消耗約5%,整車需增加一套尿素貯存和轉(zhuǎn)化裝置而使成本增加。采用EGR+ DPF/DOC方案需對(duì)原發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行強(qiáng)化,提高噴油壓力和增壓中冷能力。在歐洲主要以SCR技術(shù)占主流,而在北美卻以EGR+DPF為主流。當(dāng)前,國(guó)內(nèi)主流卡車廠家國(guó)Ⅳ機(jī)型及所采用的技術(shù)路線比較認(rèn)可SCR技術(shù)路線。
C、國(guó)四排放技術(shù) 目前,在我國(guó)常用的歐Ⅰ和歐V標(biāo)準(zhǔn)等術(shù)語(yǔ),是指當(dāng)年EEC頒發(fā)的排放指令。例如適用于重型柴油車(質(zhì)量大于3.5噸)的指令“EEC88/77”分為兩個(gè)階段實(shí)施,階段A(即歐Ⅰ)適用于1993年10月以后注冊(cè)的車輛;階段B(即歐Ⅱ)適用于1995年10月以后注冊(cè)的車輛。汽車排放的歐洲法規(guī)(指令)標(biāo)準(zhǔn)的內(nèi)容包括新開發(fā)車的型式認(rèn)證試驗(yàn)和現(xiàn)生產(chǎn)車的生產(chǎn)一致性檢查試驗(yàn),從歐Ⅲ開始又增加了在用車的生產(chǎn)一致性檢查等等。
查閱有關(guān)資料表明,汽車排放的歐洲法規(guī)(指令)標(biāo)準(zhǔn)的計(jì)量是以汽車發(fā)動(dòng)機(jī)單位行駛距離的排污量(g/km)計(jì)算,因?yàn)檫@對(duì)研究汽車對(duì)環(huán)境的污染程度比較合理。同時(shí),歐洲排放標(biāo)準(zhǔn)將汽車分為總質(zhì)量不超過(guò)3500公斤(輕型車)和總質(zhì)量超過(guò)3500公斤(重型車)兩類。輕型車不管是汽油機(jī)或柴油機(jī)車,整車均在底盤測(cè)功機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)。重型機(jī)由于車重,則用所裝發(fā)動(dòng)機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架上進(jìn)行試驗(yàn)。
當(dāng)前, 國(guó)內(nèi)EGR主要有兩種:外置式EGR與內(nèi)置式EGR。各主流發(fā)動(dòng)機(jī)廠EGR發(fā)動(dòng)機(jī)及其技術(shù)路線。
(1) 外置EGR路線。以電子機(jī)械泵和冷卻式廢氣再循環(huán)技術(shù)為典型特征,以重汽、大柴道依茨為代表,通過(guò)在發(fā)動(dòng)機(jī)殼外安裝電控EGR閥和電控單元,根據(jù)瞬時(shí)工況和廢氣控制電磁閥開度,以達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)。
(2) 內(nèi)置EGR路線。該技術(shù)經(jīng)過(guò)精確測(cè)算,通過(guò)控制發(fā)動(dòng)機(jī)凸輪軸的機(jī)械運(yùn)行,使氣缸排氣門在進(jìn)氣時(shí)保持3%6%的開度,從而達(dá)到溢出廢氣與進(jìn)氣按不同比例混合的效果,使發(fā)動(dòng)機(jī)排放實(shí)現(xiàn)國(guó)Ⅲ。代表性企業(yè)包括一汽錫柴、玉柴和東風(fēng)康明斯。
國(guó)內(nèi)商用車柴油機(jī)實(shí)施的燃油系統(tǒng)技術(shù)路線主要有四種: 電控泵噴嘴(EUI)、高壓共軌(Common Rail)、電控單體泵(EUP)和電控直列泵(EIL)+EGR。
電控泵噴嘴技術(shù)(EUI)被沃爾沃、曼、依維柯、東風(fēng)、陜汽等企業(yè)采用,另外,美國(guó)康明斯的全電控發(fā)動(dòng)機(jī)應(yīng)用的也是電控泵噴嘴技術(shù),目前采用該技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)全球保有量已經(jīng)超過(guò)40萬(wàn)臺(tái),行駛里程達(dá)3000億km,是久經(jīng)考驗(yàn)的成熟產(chǎn)品。
高壓共軌技術(shù)(Common Rail)主要有沃爾沃、奔馳、曼,國(guó)內(nèi)公司有陜汽、解放、歐曼、紅巖等企業(yè),國(guó)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)廠家有濰柴、玉柴、錫柴。高壓共軌技術(shù)成為目前能夠?qū)崿F(xiàn)國(guó)Ⅲ排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)應(yīng)用最廣泛。
電控單體泵技術(shù) (EUP) 用在奔馳、珀金斯、依維柯、道依茨,國(guó)內(nèi)有道依茨一汽大柴、玉柴等。
電控直列泵(EIL) +EGR技術(shù) 中國(guó)重汽,一汽錫柴、玉柴、上柴、濰柴、東、西康明斯等也都提供電控直列泵+EGR發(fā)動(dòng)機(jī)。
D、國(guó)五排放技術(shù)指標(biāo)要求 國(guó)五排放標(biāo)準(zhǔn)基于歐五排放標(biāo)準(zhǔn),其中PM值限制,國(guó)五排放標(biāo)準(zhǔn)是每公里4.5毫克,而歐五排放標(biāo)準(zhǔn)是每公里5毫克,但京五和國(guó)五排放標(biāo)準(zhǔn)要比歐五排放標(biāo)準(zhǔn)要更加嚴(yán)格。
根據(jù)京五排放標(biāo)準(zhǔn)征求意見稿,三種污染物當(dāng)中,CO的排放標(biāo)準(zhǔn)依然是1g/km,HC化合物的排放標(biāo)準(zhǔn)依然為0.1g/Km,而NOx化合物的標(biāo)準(zhǔn),則由國(guó)四的0.08g/km進(jìn)一步加嚴(yán)到0.06g/Km。京五排放標(biāo)準(zhǔn)中HC化合物的限值標(biāo)準(zhǔn)雖然還是0.1g/Km,但是在HC化合物中,將非甲烷基碳?xì)浠衔铮∟MHC)單獨(dú)列了出來(lái),并且限值規(guī)定為0.068g/km。NMHC是指除甲烷以外的所有碳?xì)浠衔铮髿庵械腘MHC超過(guò)一定濃度,除直接對(duì)人體健康有害外,在一定條件下經(jīng)日光照射還能產(chǎn)生光化學(xué)煙霧,對(duì)環(huán)境和人類造成危害。
據(jù)奇瑞汽車發(fā)動(dòng)機(jī)專家予默先生研究,他指出:京五排放標(biāo)準(zhǔn)中對(duì)PM值進(jìn)行了規(guī)定,但僅限于缸內(nèi)直噴式發(fā)動(dòng)機(jī)。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的PM值一般不高,缸內(nèi)直噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的PM值相對(duì)較高。
京五排放標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定,缸內(nèi)直噴汽油發(fā)動(dòng)機(jī)PM值限值為4.5毫克每公里,而歐五排放標(biāo)準(zhǔn)中是5毫克每公里。京五排放標(biāo)準(zhǔn)中的排放合格里程數(shù)提升到16萬(wàn)公里,相比較國(guó)四排放標(biāo)準(zhǔn)的10萬(wàn)公里,提升了60%。
相對(duì)于污染物的限制降低,在歐五標(biāo)準(zhǔn)中,這一里程的升級(jí)當(dāng)時(shí)引起了更多的關(guān)注。因?yàn)槊罉?biāo)中長(zhǎng)期以來(lái)是以10萬(wàn)英里作為期限,所以在歐五中也開始施行更長(zhǎng)的排放有效里程。這一公里里程限值的含義是,合格的汽車產(chǎn)品,必須在16萬(wàn)公里以內(nèi)符合京五三大污染物排放限值的規(guī)定。
京五排放標(biāo)準(zhǔn)中,原則上對(duì)在用車廠家自查進(jìn)行了更加詳細(xì)的規(guī)定:第一年內(nèi)抽檢1.5-3萬(wàn)公里、第二年抽檢3-5萬(wàn)公里、第三年抽檢5-8萬(wàn)公里、第四年抽檢8-10萬(wàn)公里、第五年抽檢10-16萬(wàn)公里的在用車。排放里程的限定變化以及增加的在用車抽檢項(xiàng)目,是國(guó)五、京五相對(duì)于國(guó)四排放標(biāo)準(zhǔn)提升最為嚴(yán)格之處。如果油品達(dá)不到要求,車輛的排放穩(wěn)定性就很難達(dá)到要求,因?yàn)槠椭械牧颉㈠i等會(huì)對(duì)三元催化器產(chǎn)生毒化作用(與貴金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng),降低貴金屬的催化能力),直接降低三元催化器的工作效率。
E、歐標(biāo)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)區(qū)別 為滿足歐VI和歐V標(biāo)準(zhǔn),發(fā)動(dòng)機(jī)制造商將必須采取發(fā)動(dòng)機(jī)改進(jìn)、使用含硫量極低的燃油以及排放控制系統(tǒng)等技術(shù)措施。歐VI和歐V標(biāo)準(zhǔn)要求柴油含硫量不超過(guò)50X10-6,而美國(guó)2007年和2010年法規(guī)則要求將柴油含硫量降低至15×10-6。而歐V和歐VVI標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)顆粒物排放,這給柴油發(fā)動(dòng)機(jī)降低002it}放量帶來(lái)更大的挑戰(zhàn)。
柴油機(jī)作為最廣泛應(yīng)用的動(dòng)力源引擎,其總體技術(shù)結(jié)構(gòu)相近,主要區(qū)別在燃油系統(tǒng)和電控系統(tǒng),即直列式機(jī)械泵、電控共軌系統(tǒng)。目前,代表國(guó)際先進(jìn)水平的是德國(guó)BOSH公司,其共軌燃油系統(tǒng)的排放標(biāo)準(zhǔn)在歐III(國(guó)3)以內(nèi)。它采用曲軸、連桿、十字頭結(jié)構(gòu),泵壓130Mpa。而歐IV標(biāo)準(zhǔn)要求把油泵壓力提高到160Mpa,這種相對(duì)略簡(jiǎn)結(jié)構(gòu)已經(jīng)不適應(yīng)了。首先,柱塞偶配精度高,難以加工;其次,這種設(shè)計(jì)方案采用的是彈簧回力點(diǎn)接觸傳力結(jié)構(gòu),在壓力增高以后,容易出現(xiàn)卡死和傳動(dòng)不平穩(wěn)的缺點(diǎn)。因此,歐V標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品已經(jīng)巔覆了傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)原則,特別是對(duì)油泵設(shè)計(jì)原理,完全是一次推翻傳統(tǒng)理論進(jìn)而重新革命性的再創(chuàng)新過(guò)程。
DOC技術(shù)裝置可以將總微粒(TPM)中的可溶性有機(jī)組分(SOF)氧化成CO2和水。還能將排氣中的CO和HC氧化成CO2和水。與控制TPM、HC和CO排放不同,NOx需要被還原成氮(N2)和水。
其技術(shù)原理:(1)發(fā)動(dòng)機(jī)排放的SO3遇水會(huì)生成硫酸,它是TPM的—部分;(2)硫極易被大多數(shù)排放控制系統(tǒng)采用的鉑催化劑從SO2氧化為SO3;(3)硫會(huì)使稀NOx捕集器(LNT)和含鈀等催化劑中毒失效。需要采用一種能氧化CO與HC、而又不會(huì)使SO2氧化的技術(shù)。一種硫酸鹽抑制劑可改變鉑的選擇性。降低SO2的活性。
采用一些方法克服TPM的低反應(yīng)活性:(1)使TPM中的SOF組分氧化;(2)將顆粒捕集到過(guò)濾器中并在高溫下使它氧化;(3)通過(guò)NO氧化成NO2,使之產(chǎn)生一種更具反應(yīng)活性的氧化物形式。
據(jù)查閱相關(guān)資料表明:利用過(guò)濾器捕集TPM并定期在高溫下使過(guò)濾器再生的方法已在美國(guó)2007年所有重型柴油車和歐洲大多數(shù)柴油客車上投入商業(yè)化應(yīng)用。在需要降低顆粒排放及使用鉑的場(chǎng)合,幾乎全部都采用NO2來(lái)氧化碳煙。在不需要完全過(guò)濾TPM的某些場(chǎng)合,采用一種分流式過(guò)濾器或者采用一種通過(guò)載體的標(biāo)準(zhǔn)氣流就足以滿足需要。一套DOC裝置可以去除廢氣中20%-60%的顆粒。去除NOx的第一種技術(shù)是稀NOx催化(LNC)。這項(xiàng)技術(shù)已在要求將NOx排放降低5%-10%的場(chǎng)合應(yīng)用于輕型柴油車。在排氣中添加額外HC可使NOx的降幅擴(kuò)大至10%-20%。
但其缺點(diǎn)是:在150-200℃之間大多數(shù)LNC催化劑會(huì)生成大量N2O。柴油機(jī)LNT在稀氣條件下使NOx吸收在LNT中直到NOx的數(shù)量達(dá)到LNT的容量為止。當(dāng)NOx達(dá)到峰值時(shí)開始脫附并與CO和HC反應(yīng)生成N2和水。這項(xiàng)技術(shù)最初應(yīng)用于美國(guó)的乘用車和中型載貨車。但燃油中的硫會(huì)對(duì)LNT的性能和耐久性產(chǎn)生很大影響。
SCR技術(shù)使用的還原劑并非CO和HC,而是氨。汽車選用的SCR還原劑通常為32.5%(質(zhì)量百分比)的液態(tài)尿素溶液。目前有幾種商用SCR催化裝置可供選用,包括釩氧化物、低溫沸石和高溫沸石。釩基SCR裝置適于在200-550℃溫度范圍內(nèi)工作,但當(dāng)它暴露在600℃以上的環(huán)境時(shí)會(huì)很快失去活性。低溫沸石裝置起作用的溫度為150-450℃,正準(zhǔn)備用于輕型柴油乘用車。高溫沸石起作用的溫度為250-700℃(在SCR裝置前安裝DOC裝置有可能使其作用的溫度下限降低到200℃)。
高溫沸石裝置將主要用于美國(guó)2010年發(fā)動(dòng)機(jī)和歐IV發(fā)動(dòng)機(jī)的NOx還原,該過(guò)濾裝置需要在600℃以上進(jìn)行有源再生、發(fā)動(dòng)機(jī)制造商面臨設(shè)計(jì)上的選擇:發(fā)動(dòng)機(jī)NOx排放控制與TPM排放控制系統(tǒng)相結(jié)合,或發(fā)動(dòng)機(jī)TPM排放控制與NOx排放控制系統(tǒng)相結(jié)合。歐洲有發(fā)動(dòng)機(jī)制造商選擇了前者,但大多發(fā)動(dòng)機(jī)制造商都選擇了SCR,這是因?yàn)樗试S發(fā)動(dòng)機(jī)針對(duì)低顆粒、高NOx及最大燃油經(jīng)濟(jì)性進(jìn)行優(yōu)化。
此外,歐洲現(xiàn)有的SCR排放控制系統(tǒng)有能力在改動(dòng)最小的情況下(提供更高的尿素噴射率等方法)達(dá)到歐V排放標(biāo)準(zhǔn)。歐洲重型柴油車都選擇釩基SCR系統(tǒng)是因?yàn)樗哂凶罴训某杀尽б姹�。在不采用DOC裝置的情況下達(dá)到歐IV標(biāo)準(zhǔn)要求的、60%-70%的NOx轉(zhuǎn)換率也是有可能的。這一方法有利于在無(wú)法供應(yīng)低硫燃油的地區(qū)使用。
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