发动机欧4排放标准.doc

1、中国- 柴油机欧4排放的基本技术路线及相关问题发动机排放污染物主要有 HC（碳氢化合物） 、NOx（氮氧合物） 、CO（一氧化碳） 、PM（微粒）等，它们主要通过车辆排气管排放，将近45%的 HC 和极小数的其它污染物质则由曲轴箱和燃油系统排放。在上述汽车排放污染物中，CO 是燃油不完全燃烧的产物，对人的健康危害较大。HC 主要是燃油蒸发及不完全燃烧的产物，由200多种不同的成份构成，含有致癌物质。NOx 是在燃烧室高温高压条件下，由氮和氧化合而成，排放到大气后变成 NO2（二氧化碳） ，其毒性很强，对人及植物生长均有不良影响，是形成酸雨及光化学烟雾的主要物质之一。PM 主要成份是碳烟，上面附

2、有大量化学物质，包含致癌物质，吸入人体后会在肺部长期停留。对于大功率柴油机而言: 基本上有两条路线1 通过 EGR 把 NOX 降下来, 然后通过颗粒捕集器或颗粒氧化器等后处理技术把 PM 降到欧4 水平;2 通过燃烧系统优化 (主要采用高压喷射+合理的燃烧组织 )把颗粒降下来, 但同时允许 NOX 升高,然后,在排气后处理系统中,通过 SCR 催化器把 NOX 降到欧4水平.但在现在的中国,使用 DPF 以及 SCR 都存在很多客观限制因素,比如油品 基础设施等问题.对于小功率柴油机而言:比较现实的技术方案是: 直喷+增压中冷+ 冷却 EGR+氧化催化器+电控燃油喷射系统(最好是共轨);目前

3、存在的问题1、SCR ：在商用车上应用的难点是加尿素问题，除非在国家政策的支持下加尿素站就像加油站一样普遍。在乘用车上应用还有安装空间问题，以及乘用车大部分使用工况排气温度对于 SCR 来说过低。低温结晶如何解决，在东北根本不能用，-11度就结晶；成本非常高，在国外一套合格的 SCR 系统要6000美圆，要防止 NH3的逸出，需要进行精确的标定匹配，要加装氧化催化器以除去NH3，但有氧化催化器对硫又很敏感。2、DPF：燃油的含硫量是应用的大问题，如果中国生产不了50ppm 的柴油，DPF 的应用是空谈。DPF 在中国的应用还存在发动机生产一致性问题，因为DPF 再生标定还不能完全闭环，如果发动

4、机一致性差异大可能会发生堵塞或烧毁。当然发动机只采用 EGR+DOC 也有达到国4 排放的可能的，方法是降低发动机功率和扭矩（商用车发动机）或配较轻的车（乘用车发动机） ，目的是使发动机的测试运行区域落在中小负荷，减少炭烟生成，而 EGR 可以控制 NOx，DOC可以氧化 HC 和 CO 以及部分颗粒。我国发动机要达到更高排放的另一个重大工作是须尽可能地降低机油耗和曲轴箱窜气。DOC 装置可以将总微粒(TPM)中的可溶性有机组分(SOF)氧化成 CO2和水。还能将排气中的 CO 和 HC 氧化成 CO2和水。与控制 TPM、HC 和 CO 排放不同，NOx 需要被还原成氮(N2)和水。为满足欧

5、4和欧5标准，发动机制造商将必须采取发动机改进、使用含硫量极低的燃油以及排放控制系统等技术措施。欧4和欧5标准要求柴油含硫量不超过50X10-6，而美国2007年和2010年法规则要求将柴油含硫量降低至1510-6。其理由：(1)发动机排放的 SO3遇水会生成硫酸，它是 TPM 的 部分；(2)硫极易被大多数排放控制系统采用的铂催化剂从 SO2氧化为 SO3；(3)硫会使稀NOx 捕集器(LNT)和含钯等催化剂中毒失效。需要采用一种能氧化 CO 与 HC、而又不会使 SO2氧化的技术。一种硫酸盐抑制剂可改变铂的选择性。降低 SO2的活性。采用一些方法克服 TPM 的低反应活性：(1)使 TPM

6、 中的 SOF 组分氧化；(2)将颗粒捕集到过滤器中并在高温下使它氧化；(3)通过 NO 氧化成 NO2，使之产生一种更具反应活性的氧化物形式。利用过滤器捕集 TPM 并定期在高温下使过滤器再生的方法已在美国2007年所有重型柴油车和欧洲大多数柴油客车上投入商业化应用。在需要降低颗粒排放及使用铂的场合，几乎全部都采用 NO2来氧化碳烟。在不需要完全过滤 TPM 的某些场合，采用一种分流式过滤器或者采用一种通过载体的标准气流就足以满足需要。一套 DOC 装置可以去除废气中20%-60%的颗粒。去除 NOx 的第一种技术是稀 NOx 催化(LNC)。这项技术已在要求将NOx 排放降低5%-10%的

7、场合应用于轻型柴油车。在排气中添加额外 HC 可使 NOx的降幅扩大至10%-20%。主要的缺点：在150-200之间大多数 LNC 催化剂会生成大量 N2O。柴油机LNT 在稀气条件下使 NOx 吸收在 LNT 中直到 NOx 的数量达到 LNT 的容量为止。当 NOx 达到峰值时开始脱附并与 CO 和 HC 反应生成 N2和水。这项技术最初应用于美国的乘用车和中型载货车。但燃油中的硫会对 LNT 的性能和耐久性产生很大影响。第三种技术是 SCR，使用的还原剂并非 CO 和 HC，而是氨。汽车选用的 SCR 还原剂通常为32.5%(质量百分比)的液态尿素溶液。目前有几种商用 SCR 催化装置

8、可供选用，包括钒氧化物、低温沸石和高温沸石。钒基SCR 装置适于在200-550温度范围内工作，但当它暴露在600以上的环境时会很快失去活性。低温沸石装置起作用的温度为150-450，正准备用于轻型柴油乘用车。高温沸石起作用的温度为250-700(在 SCR 装置前安装 DOC 装置有可能使其作用的温度下限降低到200)。高温沸石装置将主要用于美国2010年发动机和欧4发动机的 NOx 还原，该过滤装置需要在600以上进行有源再生、发动机制造商面临设计上的选择：发动机 NOx 排放控制与 TPM 排放控制系统相结合，或发动机 TPM 排放控制与 NOx 排放控制系统相结合。欧洲有两家发动机制造

9、商选择了前者，但大多发动机制造商都选择了 SCR，这是因为它允许发动机针对低颗粒、高 NOx 及最大燃油经济性进行优化。另外，欧洲现有的 SCR 排放控制系统有能力在改动最小的情况下(提供更高的尿素喷射率等方法)达到欧5排放标准。欧洲重型柴油车都选择钒基SCR 系统是因为它具有最佳的成本 效益比。在不采用 DOC 装置的情况下达到欧4标准要求的、60%-70%的 NOx 转换率也是有可能的。这一方法有利于在无法供应低硫燃油的地区使用。1、为什么上海市要提前实施机动车“ 国四标准”？近年来，上海市不断加强大气环境保护和治理工作，该市环境空气质量得到逐步改善，但与发达国家城市相比还存在一定差距，特

10、别是与机动车排放相关的大气污染指标和大气环境中的臭氧超标现象逐步显现。研究表明，机动车排放的氮氧化物、挥发性有机物和颗粒物在该市中心城区所有污染源中的“贡献”比例达到66% 、90% 和26%，机动车排放已经成为影响城区环境空气质量和居民健康水平的主要污染源。为进一步提高机动车排放水平，改善该市环境空气质量，演绎世博“城市，让生活更美好” 的主题，该市需要不断地加强从源头控制机动车污染。实施国家第四阶段排放标准后，轻型汽车单车污染物排放将进一步降低50%左右，重型汽车单车排放可进一步降低30%，颗粒物排放更可降低80%以上，对全市的机动车污染减排可起到积极的作用。2、什么叫 “国四标准”？“国

11、四标准 ”的全称为：国家第四阶段机动车排放标准，它等效于欧洲的“欧标准”。相比于 “国三标准 ”， “国四标准”对机动车排放控制更趋严格，需要在满足“国三标准 ”基础上再进一步降低 3050的污染物才能达标，按标准规定全国范围内最晚于2011年实施“国四标准”。由于排放控制技术的进步和标准的不断加严，从实施“国一标准” 到“国四标准”，机动车单车排放累计降低了97以上，大大推进了机动车污染控制工作的进程。3、什么是机动车车载诊断系统（OBD ）？机动车车载诊断系统（OBD）是指车辆在出厂时就已经装配了能自动实时监控车辆排放情况的电脑系统。根据国家发布的“国三标准” 规定，轻型汽油车最晚在200

12、9年7月1日必须配置 OBD 系统，柴油车在实施“国四标准” 时必须配置 OBD 系统。柴油车的 OBD 系统能重点监控 NOx 的排放，发现 NOx 超标时会自动亮起警告灯，车辆会自动降低发动机扭矩，直至车辆进入维修站进行维修并解除报警以后才能恢复正常行驶。4、该市提前实施 “国四标准 ”具体针对哪些车型？根据国家有关部门的批复意见，该市提前实施“国四标准” 具体针对以下车型：（一） 最大总质量3500 公斤的轻型点燃式发动机汽车（即轻型汽油车） ；（二） 采用重型压燃式发动机和重型气体燃料点燃式发动机（即柴油和天然气发动机）的公交、邮政、环卫、市政建设车辆。5、为什么轻型柴油车等其他车辆未

13、同步实施“ 国四标准 ”？实施“国四标准 ”不仅对车辆提出了更高的排放控制要求，同时对机动车的燃油也提出了更严格的要求，即达到“国四标准” 的发动机还必须使用相适应的车用燃油，因此我市还将颁布相应的成品油地方标准，以保障车辆稳定达标排放。对于轻型柴油车及经常需要出埠营运的货运、长途巴士等柴油车辆，外省市短期内还没有条件供应与该市等同规格的车用燃油，现有的成品油会影响车辆自身的排放控制装置，降低污染物净化效率，因此这部分车辆基于技术原因暂不提前实施“ 国四标准”，新标准主要针对在该市使用的公交、邮政、环卫、市政建设等车辆。6、进口车达到 “欧标准 ”是否在该市可以直接上牌？根据国家有关规定，进口

14、机动车的排放也纳入国家环保部的车型型式核准公告范围，因此达到“ 欧四标准 ”的外国进口机动车也必须向环保部进行车型 “国四标准”达标核准申请，核准公告发布后方可申请上牌。7、 “国四标准”实施以前购买的车辆，是不是需要改装成达到“国四标准” 的汽车？该市实施“ 国四标准”，并不意味着已经办理了车辆注册登记的 “国三标准”机动车就此淘汰，而是遵循“新车新标准、老车老标准” 的管理要求，因此新标准实施后对现有的在用车的使用没有限制，也没有必要对车辆进行改装。8、2009年11月1 日以前购进的排放达到 “国三标准”的机动车，因为未及时拍卖到上牌额度，在11月 1日以后还能不能上牌？外省市转籍车辆怎

15、么办？新标准实施后凡不符合“国四标准” 的机动车，该市将一律不予办理上牌手续，在此建议车主朋友在取得上牌额度后再决定购买哪一级排放水平的车辆，否则将有可能比较被动。届时外省市转籍车辆也必须达到“国四标准” 才能办理上牌手续。节能减排：应该成立超高压科技项目发展的必然趋势论柴油机的欧 4 排放标准国家环保总局的数据表明，我国城市 80%以上的一氧化碳和 40%以上的氮氧化物来自于机动车的排放，颗粒物污染中 20%30%也来自于机动车的排放。据北京市环保局透露，08 年年底实施欧四燃油标准，明年初计划提前实施欧四排放标准。与此同时，通过淘汰更新，明年 6 月，北京出租车和公交车的尾气排放都将达到欧

16、三以上排放标准。这无疑为北京的绿色奥运创造了条件，然而相关企业都准备好了吗？排放标准日趋严格，在 1997 年，北京市场消灭了 70 号汽油和加铅汽油，在全国率先实现了汽油无铅化。2000 年，北京与上海、广州一起执行相当于欧二标准的 GB179301999 汽油标准。2000 年 3 月 22 日，新国标汽油在北京市场使用，比国家规定的日期提前 4 个月。2004 年北京市又拿出一个更严格的油品地方标准-京标 A。2005 年，北京油品再度升级为相当于欧三排放标准的京标 B。有数据显示，实行欧三排放后，北京市汽车尾气向大气中排放的二氧化硫大大减少。按照 2005 年北京市场车用汽油耗量 26

17、0 万吨、柴油耗量 220 万吨测算，北京机动车尾气中二氧化硫的排放量与欧二标准相比每年可减少 2480 吨。“如果实行欧四标准，每年可再减少 1840 吨。 ”中石化北京燕山分公司总工程师华炜对记者说。按照计划，本市将在 2008 年奥运会前，在全国率先执行相当于欧四排放标准的国家第四阶段机动车排放标准。从含铅汽油到清洁汽油，从没有标准到欧二排放标准、欧三排放标准北京成品油不断提升品质，用 10 年时间就走完了发达国家 20 年的油品升级路。北京地区惟一的大型石油化工企业-燕化公司负责人近日表示，今年 7 月底，燕化就将具备生产欧四排放标准汽、柴油的能力，这是燕化为绿色奥运做出的新贡献。各方

18、应对尚存尴尬节能环保，建设环境友好型社会，欧四排放标准责无旁贷。但面对即将实施的欧四排放标准，尚有不少尴尬。首先从油品来说，购买欧四车虽然可以达到政府所规定的环保要求，但是由于欧四标准目前只在北京市执行，油品质量在北京市还可以得到保证，如果开出北京市以外的地区没有欧四标准的燃油将如何是好？现在如果你驾车外出就会发现除了在高速公路服务区内及大城市的加油站外，很少能够购买到 97 号的燃油，而且在有些偏远的地方连 93 号燃油都无法购买到。也就是说，在全国统一实施前，欧四车辆将会受到油品的限制。诚然，欧四专用燃油要比目前的普通燃油更加清洁、更加环保，但是其价格是否会有较大的提高呢？欧四专用油在提炼

19、上的成本肯定要大于普通燃油，所以价格上调的因素是存在的，如果价格真的提升了，对于购买欧四排量的消费者而言，就无形中加大了用车的成本。而对汽车生产企业来说，虽然汽车尾气排放标准的提高只是针对新车，实行新车新标准，老车老标准，但是，如果按照出厂时间划分，1996 年以前出厂的国产车和 1998 年以前出厂的进口车多数为“黄标” 范畴，对这种车如果不改造也很难再行驶。有人将“ 化油器车 ”与“黄标车”画上等号，专家认为不尽然， “化油器车”并非绝对不能达到欧一排放标准，部分有条件加装三元催化器的“ 化油器车”也能拿到 “绿标”。国家发改委曾经禁止非电控共轨系统的柴油机销售，至今效果不大，但是相信不久

20、肯定全面实行！尤其是轿车用柴油机的环境保护问题，没有达到欧 4的排放标准，只是在燃油上提高也不全面完善。那么柴油机企业将面临什么样的后果？对于生产新车而言，就要求整个生产零部件企业要产业升级，生产出能够适应新油品排放的零件。然而整车厂很难控制零部件的质量，这也是整车厂不得不面对的尴尬。生产零部件企业要产业升级，设备、工艺都要随之升级，资金、技术投入不可避免。有关专家认为，北京汽车尾气排放新标准的推出虽然为相关企业带来暂时的困难，但也为汽车、能源和化工业的发展提供了新的机会，它们将投入更多的人力、物力和财力，研究利用生化、植物及可再生资源转化燃料的新途径，以便从根本上解决汽车尾气排放对大气的污染

21、问题。一旦汽车新燃料研发取得突破，必将产生巨大的经济和环保效益。 上文的中心是由改进燃油来达到欧 4 的排放标准，柴油机在日本，早就有了通过超高压来再降低污染排放的测试论文，而且有了实验结果，实际应用还在设计中。说明超高压喷油泵是直接用物理的方法改进了柴油机喷油泵的雾化压燃尽度。柴油机欧 3 标准是 130mpa 的压力，德国（BOSCH 泵 Pmax=130Mpa / 1325kg/ cm2）只是在欧 3 标准的范围以内 0.064，目前世界上都在设法把压力再提高，都没有达到、而我们，江苏无锡民间科技小组的设计成果，成功地超过了 1600公斤的压力，也是去硫的关键。所以说，在该压力泵的压燃下

22、，一致性排放限值基本达到 0.01250.023（理论数据）目前是世界空白！由于提高了压力，使柴油机作功时的燃烧提尽，可以说排放已经超过了欧 4 的：0.025 的限值标准。欧型式认证和生产一致性排放限值车辆类别 基准质量（RM）kg 限值 g/kmCO HC NOx HCNOx PM汽油机 柴油机 汽油机 汽油机 柴油机 柴油机 柴油机第一类车 _ 全部 1.00 0.50 0.10 0.08 0.25 0.30 0.025第二类车 1 级 RM1305 1.00 0.50 0.10 0.08 0.25 0.30 0.025欧 4 排放是比欧 3 排放好很多.汽车排放是指从废气中排出的 CO

23、（一氧化碳） 、HCNOx（碳氢化合物和氮氧化物） 、PM（微粒，碳烟）等有害气体。它们都是发动机在燃烧作功过程中产生的有害气体。这些有害气体产生的原因各异，CO 是燃油氧化不完全的中间产物，当氧气不充足时会产生 CO，混合气浓度大及混合气不均匀都会使排气中的 CO 增加。HC 是燃料中未燃烧的物质，由于混合气不均匀、燃烧室壁冷等原因造成部分燃油未来得及燃烧就被排放出去。NOx 是燃料（汽油）在燃烧过程中产生的一种物质。PM 也是燃油燃烧时缺氧产生的一种物质，其中以柴油机最明显。因为柴油机采用压燃方式，柴油在高温高压下裂解更容易产生大量肉眼看得见的碳烟。为了抑制这些有害气体的产生，促使汽车生产

24、厂家改进产品以降低这些有害气体的产生源头，欧洲和美国都制定了相关的汽车排放标准。其中欧洲标准是我国借鉴的汽车排放标准，目前国产新车都会标明发动机废气排放达到的欧洲标准。欧洲标准是由欧洲经济委员会（ECE）的排放法规和欧共体（EEC）的排放指令共同加以实现的，欧共体（EEC）即是现在的欧盟（EU） 。排放法规由 ECE参与国自愿认可，排放指令是 EEC 或 EU 参与国强制实施的。汽车排放的欧洲法规（指令）标准 1992 年前巳实施若干阶段，欧洲从 1992 年起开始实施欧（欧型式认证排放限值） 、1996 年起开始实施欧（欧型式认证和生产一致性排放限值） 、2000 年起开始实施欧（欧型式认证

25、和生产一致性排放限值） 、2005 年起开始实施欧（欧型式认证和生产一致性排放限值） 。目前在我国新车常用的欧和欧标准等术语，是指当年 EEC 颁发的排放指令。例如适用于重型柴油车（质量大于 3.5 吨）的指令“EEC88/77”分为两个阶段实施，阶段 A（即欧）适用于 1993 年 10 月以后注册的车辆；阶段 B（欧）适用于 1995 年 10 月以后注册的车辆。汽车排放的欧洲法规（指令）标准的内容包括新开发车的型式认证试验和现生产车的生产一致性检查试验，从欧开始又增加了在用车的生产一致性检查。汽车排放的欧洲法规（指令）标准的计量是以汽车发动机单位行驶距离的排污量（g/km）计算，因为这对

26、研究汽车对环境的污染程度比较合理。同时，欧洲排放标准将汽车分为总质量不超过 3500 公斤（轻型车）和总质量超过 3500 公斤（重型车）两类。轻型车不管是汽油机或柴油机车，整车均在底盘测功机上进行试验。重型机由于车重，则用所装发动机在发动机台架上进行试验。欧型式认证排放限值车辆类别 基准质量（RM）kg 限值 g/kmCO HCNOx PM第一类车 全部 2.72 0.97（1.36） 0.14（0.20）第二类车 1 级 RM1250 2.72 0.97（1.36） 0.14（0.20）2 级 1250RM1700 5.17 1.40（1.96） 0.19（0.27）3 级 RM1700

27、6.90 1.70（2.38） 0.25（0.35）欧型式认证和生产一致性排放限值车辆类别 基准质量（RM）kg 限值 g/kmCO HCNOx PM汽油机 柴油机 汽油机 非直喷柴油机 直喷柴油机 非直喷柴油机 直喷柴油机一类车全部 2.2 1.0 0.5 0.7 0.9 0.08 0.10二类车 1 级 RM1250 2.2 1.0 0.5 0.7 0.9 0.08 0.102 级 1250RM1700 4.0 1.25 0.6 1.0 1.3 0.12 0.143 级 1700RM 5.0 1.5 0.7 1.2 1.6 0.17 0.20欧型式认证和生产一致性排放限值车辆类别 基准质量

28、（RM）kg 限值 g/kmCO HC NOx HCNOx PM汽油机 柴油机 汽油机 汽油机 柴油机 柴油机 柴油机第一类车 全部 2.3 0.64 0.2 0.15 0.50 0.56 0.05第二类车 1 级 RM1305 2.3 0.64 0.2 0.15 0.50 0.56 0.052 级 1305RM1760 4.17 0.80 0.25 0.18 0.65 0.72 0.073 级 1760RM 5.22 0.95 0.29 0.21 0.78 0.86 0.欧型式认证和生产一致性排放限值车辆类别 基准质量（RM）kg 限值 g/kmCO HC NOx HCNOx PM汽油机 柴

29、油机 汽油机 汽油机 柴油机 柴油机 柴油机第一类车 _ 全部 1.00 0.50 0.10 0.08 0.25 0.30 0.025第二类车 1 级 RM1305 1.00 0.50 0.10 0.08 0.25 0.30 0.0252 级 1305RM1760 1.81 0.63 0.13 0.10 0.33 0.39 0.043 级 1760RM 2.27 0.74 0.16 0.11 0.39 0.46 0.06按照以上欧 1- 欧 4 的限值，都是以每降 50%就提高一标准，那么 1600 公斤压燃下的限值完全可以低于 0.025，正确数据需要生产测试后才能够得出。事实上，我们的超高压已经可以达到 1780 公斤，1600 是最基本的保守数。在日本筑布创立能源科技院得到论证！目前该项目正在寻资金合作，以尽早实现技术转化。在百度中查柴油机动力欧 4 标准超高压喷油泵系统有具体介绍。