重型柴油機(jī)達(dá)到歐4和歐5標(biāo)準(zhǔn)的排放控制方案.pdf

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1、2009年第2期國(guó)外內(nèi)燃機(jī)廢氣凈化重型柴油機(jī)達(dá)到歐4和歐5標(biāo)準(zhǔn)的排放控制方案【美】ChatterjeeSWalkerAPBlakemanPG摘要：現(xiàn)代柴油機(jī)是最通用的車輛動(dòng)力之一。柴油機(jī)因較高的燃油經(jīng)濟(jì)性和扭矩得以長(zhǎng)期用于全球重型車輛。此外，如今的渦輪增壓小型高速柴油機(jī)有很高的動(dòng)力性，以及優(yōu)異的驅(qū)動(dòng)性，加上很低的CO。排放，使得柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的輕型車也越來越多。然而，只有當(dāng)柴油車的廢氣排放滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)，它才可能被接受。在美國(guó)，重型柴油車和輕型柴油車要滿足2007年開始生效的嚴(yán)格的排放法規(guī)，必須加裝顆粒過濾器。從2010年起，排放法規(guī)將進(jìn)一步收緊，這些

2、車輛還必須加裝NO控制系統(tǒng)。歐洲與美國(guó)相似，先是歐4、歐5，最終將實(shí)施歐6排放法規(guī)。實(shí)際上，這樣的目標(biāo)意味著NO和顆粒排放要比之前降低多達(dá)9O。評(píng)述了世界范圍內(nèi)重型柴油車為滿足現(xiàn)行以及即將實(shí)施的歐6排放法規(guī)所使用的廢氣排放控制裝置，以及控制策略的發(fā)展，探討了有助于滿足重型車法規(guī)要求的柴油機(jī)氧化催化器、通流式顆粒過濾器以及N控制催化器(選擇性催化還原系統(tǒng))的應(yīng)用，并給出了不同控制方案的比較分析。關(guān)鍵詞：排放控制重型柴油機(jī)柴油機(jī)氧化催化器廢氣再循環(huán)部分過濾器選擇性催化還原系統(tǒng)0前言起新的重型柴油機(jī)要滿足歐4法規(guī)：NO3．5g／(kW·h)；PM0．02g／(k

3、W·h)。緊接著，2008年柴油機(jī)是世界上貨運(yùn)和客運(yùn)的主要?jiǎng)恿ρb置。開始執(zhí)行更嚴(yán)格的歐5法規(guī)：NO2．0g／(kw·h)；例如，重型柴油車只占加利福尼亞州車輛總數(shù)的PM0．02g／(kw·h)。盡管一些亞洲和南美洲國(guó)家2，但卻承擔(dān)著該州貨運(yùn)量的8O_】]。然而，重型執(zhí)行這些法規(guī)初始階段有些延遲，但現(xiàn)正努力追趕柴油機(jī)也是市區(qū)NO和顆粒(PM)排放的主要來歐洲標(biāo)準(zhǔn)，因?yàn)檫@些國(guó)家中有大量重型柴油機(jī)在運(yùn)源。根據(jù)加州空氣資源委員會(huì)(CARB)的報(bào)告，到行中。像印度、中國(guó)以及巴西將以一種分階段的方2010年，柴油機(jī)將是加州NO排放的主要來源：道式，從2010年起開始執(zhí)

4、行歐4排放法規(guī)，并且也鼓路用柴油機(jī)占NO排放的18％，而非道路用柴油機(jī)勵(lì)對(duì)在用車輛進(jìn)行排放控制。占19l_2]。因?yàn)镹O被認(rèn)為是地面臭氧的先兆物，表1概括了美國(guó)重型車用柴油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)的演所以，美國(guó)環(huán)保署(EPA)對(duì)新的重型柴油機(jī)有嚴(yán)格變，表2為歐洲相應(yīng)排放法規(guī)的概要。圖1給出了的NO法規(guī)限制。從2007年開始，新柴油機(jī)的世界范圍重型柴油機(jī)的排放標(biāo)準(zhǔn)及其演變。NO排放將采取分階段實(shí)施的策略逐步降低，到與Nq和PM排放相比，達(dá)到HC和Co排放限2010年，NO排放會(huì)要求降至0．2g／(bhp·h)①。值并不難，因?yàn)檫@些污染物的原始排放已經(jīng)很低。然柴油機(jī)也是市區(qū)

5、PM排放的主要來源之一。根而，為了滿足將來的N和PM排放要求，需要燃燒據(jù)CARB的報(bào)告，2000年，柴油機(jī)PM占所有空氣優(yōu)化與先進(jìn)的排放控制系統(tǒng)相結(jié)合的技術(shù)措施。有毒物質(zhì)的7OI4]。一些衛(wèi)生組織和法規(guī)單位，包表1美國(guó)重型車用柴油機(jī)的排放法規(guī)限值括世界衛(wèi)生組織(WHO)、美國(guó)職業(yè)安全與衛(wèi)生研究(補(bǔ)充排放測(cè)試循環(huán)及美國(guó)重型貨車測(cè)試循環(huán))院(NIOSH)、美國(guó)健康影響研究院(HEI)以及EPA年份HCO0N()rPM已承認(rèn)，柴油機(jī)PM可能使人致癌。由于這個(gè)原因，／(g·(bhp．h))／(g·(bhp．h))／(g·(bhp·h))／(g·(bhp．h))19

6、981．3l5．54．00．1oEPA已對(duì)PM給出了嚴(yán)格的限制：2007年開始的柴20040．515．52．5①o．10油機(jī)PM排放限值為0．01g／(bhp·h)[3]，這比199020070．1415．51．20．01年的標(biāo)準(zhǔn)減少了97。20100．1415．50．20．01相似的嚴(yán)格法規(guī)也已在歐洲建立。從2005年①NO+NMHC的限值，同時(shí)滿足HC限值為0．5。①為了符合原著本意，本文仍沿用原著中的非法定單位——編注。國(guó)外內(nèi)燃機(jī)2009年第2期表2歐洲重型車用柴油機(jī)的排放法規(guī)限值著降低PM的總粒數(shù)。另一方面，DPF在降低總的(歐洲穩(wěn)態(tài)及瞬態(tài)測(cè)試循環(huán)

7、)PM方面特別有效，不管是PM的質(zhì)量，還是粒年份HC∞NOPM數(shù)_8叫。。。典型的例子就是一種被動(dòng)再生的柴油機(jī)顆／(g·(kW·h)一)／(g·(kW．h)一)／(g·(kW．h))／(g·(kW·h)一)粒過濾系統(tǒng)CRT@，它將一個(gè)DOC與一個(gè)無催化劑2000(歐3)0．662．15．00．10的壁流式過濾器相結(jié)合，當(dāng)連續(xù)再生過濾器時(shí)，能清2005除超過909／6的CO、HC和PM。(歐4)0．461．53．50．02在DOC和DPF的PM控制效率之間，有一種2008(歐5)0．251．52．00．02相對(duì)較新的技術(shù)，即通流式或部分過濾器系統(tǒng)(PFT)。

8、PFT將DoC的通流特性與DPF的顆粒捕O．2O集特性結(jié)合起來，用