重型柴油机达到欧4和欧5标准的排放控制方案.pdf

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1、2009年第2期国外内燃机废气净化重型柴油机达到欧4和欧5标准的排放控制方案【美】ChatterjeeSWalkerAPBlakemanPG摘要：现代柴油机是最通用的车辆动力之一。柴油机因较高的燃油经济性和扭矩得以长期用于全球重型车辆。此外，如今的涡轮增压小型高速柴油机有很高的动力性，以及优异的驱动性，加上很低的CO。排放，使得柴油机驱动的轻型车也越来越多。然而，只有当柴油车的废气排放满足日益严格的排放法规，它才可能被接受。在美国，重型柴油车和轻型柴油车要满足2007年开始生效的严格的排放法规，必须加装颗粒过滤器。从2010年起，排放法规将进一步收紧，这些

2、车辆还必须加装NO控制系统。欧洲与美国相似，先是欧4、欧5，最终将实施欧6排放法规。实际上，这样的目标意味着NO和颗粒排放要比之前降低多达9O。评述了世界范围内重型柴油车为满足现行以及即将实施的欧6排放法规所使用的废气排放控制装置，以及控制策略的发展，探讨了有助于满足重型车法规要求的柴油机氧化催化器、通流式颗粒过滤器以及N控制催化器(选择性催化还原系统)的应用，并给出了不同控制方案的比较分析。关键词：排放控制重型柴油机柴油机氧化催化器废气再循环部分过滤器选择性催化还原系统0前言起新的重型柴油机要满足欧4法规：NO3．5g／(kW·h)；PM0．02g／(k

3、W·h)。紧接着，2008年柴油机是世界上货运和客运的主要动力装置。开始执行更严格的欧5法规：NO2．0g／(kw·h)；例如，重型柴油车只占加利福尼亚州车辆总数的PM0．02g／(kw·h)。尽管一些亚洲和南美洲国家2，但却承担着该州货运量的8O_】]。然而，重型执行这些法规初始阶段有些延迟，但现正努力追赶柴油机也是市区NO和颗粒(PM)排放的主要来欧洲标准，因为这些国家中有大量重型柴油机在运源。根据加州空气资源委员会(CARB)的报告，到行中。像印度、中国以及巴西将以一种分阶段的方2010年，柴油机将是加州NO排放的主要来源：道式，从2010年起开始执

4、行欧4排放法规，并且也鼓路用柴油机占NO排放的18％，而非道路用柴油机励对在用车辆进行排放控制。占19l_2]。因为NO被认为是地面臭氧的先兆物，表1概括了美国重型车用柴油机排放标准的演所以，美国环保署(EPA)对新的重型柴油机有严格变，表2为欧洲相应排放法规的概要。图1给出了的NO法规限制。从2007年开始，新柴油机的世界范围重型柴油机的排放标准及其演变。NO排放将采取分阶段实施的策略逐步降低，到与Nq和PM排放相比，达到HC和Co排放限2010年，NO排放会要求降至0．2g／(bhp·h)①。值并不难，因为这些污染物的原始排放已经很低。然柴油机也是市区

5、PM排放的主要来源之一。根而，为了满足将来的N和PM排放要求，需要燃烧据CARB的报告，2000年，柴油机PM占所有空气优化与先进的排放控制系统相结合的技术措施。有毒物质的7OI4]。一些卫生组织和法规单位，包表1美国重型车用柴油机的排放法规限值括世界卫生组织(WHO)、美国职业安全与卫生研究(补充排放测试循环及美国重型货车测试循环)院(NIOSH)、美国健康影响研究院(HEI)以及EPA年份HCO0N()rPM已承认，柴油机PM可能使人致癌。由于这个原因，／(g·(bhp．h))／(g·(bhp．h))／(g·(bhp·h))／(g·(bhp．h))19

6、981．3l5．54．00．1oEPA已对PM给出了严格的限制：2007年开始的柴20040．515．52．5①o．10油机PM排放限值为0．01g／(bhp·h)[3]，这比199020070．1415．51．20．01年的标准减少了97。20100．1415．50．20．01相似的严格法规也已在欧洲建立。从2005年①NO+NMHC的限值，同时满足HC限值为0．5。①为了符合原著本意，本文仍沿用原著中的非法定单位——编注。国外内燃机2009年第2期表2欧洲重型车用柴油机的排放法规限值著降低PM的总粒数。另一方面，DPF在降低总的(欧洲稳态及瞬态测试循环

7、)PM方面特别有效，不管是PM的质量，还是粒年份HC∞NOPM数_8叫。。。典型的例子就是一种被动再生的柴油机颗／(g·(kW·h)一)／(g·(kW．h)一)／(g·(kW．h))／(g·(kW·h)一)粒过滤系统CRT@，它将一个DOC与一个无催化剂2000(欧3)0．662．15．00．10的壁流式过滤器相结合，当连续再生过滤器时，能清2005除超过909／6的CO、HC和PM。(欧4)0．461．53．50．02在DOC和DPF的PM控制效率之间，有一种2008(欧5)0．251．52．00．02相对较新的技术，即通流式或部分过滤器系统(PFT)。

8、PFT将DoC的通流特性与DPF的颗粒捕O．2O集特性结合起来，用