汽车排放法规及技术路线讲解

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1、内部文件，注意保密 2015.3.5-V001 中国 目录 排气污染物种类及危害 国内外排放法规 排气技术路线 NOx与PM关系 内部文件，注意保密 排气污染物种类及危害 汽车排放污染物与内燃机总类及运转条件有关。 汽油机CO和HC排放比柴油机更多，Nox持平，而PM则少一个数量级 2015.3.5-V001中国 柴油机排气管尾气 CO HC NOx PM 内部文件，注意保密 2中国2015.3.5-V001 排气污染物种类及危害 不同工况下排气污染物的浓度 内部文件，注意保密 排放污染物种类及危害 1.CO CO是无色无刺激性气体。对于柴油机来说，CO产生原因是由于空气 不足，局部缺氧，造成

2、燃烧不充分。CO有毒，在含量到达10ppm时，人 就会慢性中毒，贫血、心脏及呼吸道恶化；含量达到120ppm时，人在1 小时内就会中毒，含量越高，越会造成人员中毒死亡。 2.HC HC是由于燃料不完全燃烧和部分被分解造成的。HC化合物中的环芳 烃是很强的致癌物质；甲醛和丙烯醛等醛类物质刺激眼睛及呼吸器官， 同HC一起引起光化学烟雾。HC吸入人体后会破坏造血机能，造成贫 血、神经衰弱等，同时也会致癌。 2015.3.5-V001中国 内部文件，注意保密 2015.3.5-V001 中国4 排放污染物种类及危害 3.Nox Nox中的NO2是褐色的有刺激性臭味的气体，是在高温富氧的状况下 产生的。

3、NO2会造成血液中血红蛋白变性，易于HC在阳光紫外线的作 用下，产生素性很大的光化学烟，浓度达到0.5ppm，连续3个月以上患 支气管炎部位有肺气肿出现；达到1ppm以上就会闻到臭味；含量越高 ，对人类及动植物危害越大；含量在100-150ppm时，人在30min左右 就会因肺水肿而死亡。 内部文件，注意保密 2015.3.5-V001 中国5 排放污染物种类及危害 4.PM PM颗粒物由原始微粒和二次微粒组成，包括铅化物、碳烟、油雾 等。 铅化物：使人贫血、牙齿变黑、神经麻痹，已引发血管病、脑溢血和慢 性肾炎等疾病。 碳烟：极小的颗粒（0.10.5m）有致癌作用，会 导致慢性病、肺气肿、皮肤

4、病及变态性疾病。 内部文件，注意保密 2015.3.5-V001 中国6 排放污染物种类及危害 有害排放物产生原因控制措施 CO 1、CH燃料的不完全燃烧； 2、燃烧过程中高温热分解； 3、氧气不足，燃烧温度过低； 4、燃烧室容积过小而使燃烧滞留时间不充分；空气 和燃料混合不充分等） 促进混合气的形成，有效控制燃烧 温度 HC 1、燃烧不完全； 2、燃料供给系统泄漏； 3、燃烧室内的氧气量不足，燃烧室壁面温度过低； 4、混合气形成不充分 1、采用C含量少的代用燃料； 2、 采用电控技术改善燃烧； NOx 1、混合气氧气含量过高 2、燃烧温度过高 1、降低混合气中氧的浓度； 2、降 低燃烧温度；

5、 3、改善混合气的形 成； PM 燃料的燃烧状态 1、提高火焰温度； 2、控制混合气浓度； 3、提高喷射速率或进行高压喷射， 促进喷雾的微粒化； 4、改进燃烧室结构，有效组织燃烧 室内的气流运动 内部文件，注意保密 2015.3.5-V001 中国7 国内外排放法规 一：排放法规的发展 早在20世纪40年代中期，由于洛杉矶市出现严重的石油型空气污染 光化学烟雾促使加利福尼亚州成为世界上第一个实施控制汽车排 放法规的地区，也使美国成为世界上最早认识到汽车排放对环境危害的 国家，从20世纪60年代中开始实施汽车排放控制法规。 l970、1972年开始实行欧洲统一的工况试验法。 内部文件，注意保密

6、2015.3.5-V001 中国8 国内外排放法规 第一阶段： 1960年美国加利福尼亚州政府正式立法汽车排气污染物，1963年颁布 限制汽车排放的新法规； 1970年美国联邦又通过了环境保护法案，严格了汽车排放CO及的标， 1973年又对NOx提出了限制标准。 欧洲经济委员会于1970年颁布实施第一排放法规，控制轻型汽油车排 气污染物和曲轴箱物排放，以后限值每3-4年修订加严一次； 1975年前规定只限制CO和HC排放量； 1976年起，增加了对NOx的限值，从1975年开始实施整套ECE规。 内部文件，注意保密 2015.3.5-V001 中国9 国内外排放法规 第二阶段： 20世纪70年

7、代以后，世界上各大汽车生产国相继颁布了汽车排放控制标 准，以欧洲和美国及日本为代表，并逐渐形成三个排放法规体系。欧洲 在1972年起实施ECE15/03标准，20世纪80年代中期加严到ECE15/04， 20世纪90年代初欧洲颁布了轻型车排放标准及第一阶段重型车排放标准( 简称欧I标准)，20世纪90年代中期实施了加严的轻型车排放标准及第二阶 段重型车排放标准(简称欧I标准）。 内部文件，注意保密 2015.3.5-V001 中国10 国内外排放法规 第三阶段 20世纪90年代初，美国加州政府根据其自己的环保目标，制订了一 套更为严格的车辆排放标准低排放车辆法规。该法规将轻型车分为过 渡低排放

8、车辆(TLEV)、低排放车辆(LEV)、超低排放车辆(ULEV)和零排 放车辆(ZEV)。 欧盟在20世纪90年代开始实施了更加严格的排放法规，对汽车废 气排放的限制越来越严格，相继制定实施了欧洲I号、欧洲号、欧洲 号标准、欧和欧标准及欧标准。 中国从0年代开始着手制定排放法规，0世纪末，参照欧盟排 放法规，制定自己的排放法规。现已基本推行国四标准。 内部文件，注意保密 2015.3.5-V001 中国11 国内外排放法规 二：常见排放标准 排放标 准 美国 加州标 准 联邦标 准 欧洲 日本 中国 国家标 准 地方标 准 内部文件，注意保密 2015.3.5-V001 中国12 国内外排放法

9、规 美国现行汽车排放标准：（1）美国联邦标准（2）加州标准 美国联邦标准限值与加州标准对比： 内部文件，注意保密 2015.3.5-V001 中国13 国内外排放法规 加州LEV标准限值 内部文件，注意保密 2015.3.5-V001 中国14 国内外排放法规 欧洲： n2009年9月1日起对新车型式认证实行欧5a标准，2011年1月1日起 对所有新注册的车辆实行欧5a标准。欧5b的实施日期相应推迟两 年。 n自2014年9月1日起对新车型式认证实行欧6b标准，2015年9月1日 起对所有新注册的车辆实行欧6b标准。 nN1(II,III)和N2类车，欧5/6标准的实施日期相应推迟1年 内部文

10、件，注意保密 2015.3.5-V001 中国15 国内外排放法规 欧标准排放限值 注：PI=点燃式 CI=压燃式 1) 应在4.5mg/km的限值实施之前引入修订后的测量程序 2) 应在该限值实施之前引入新的测量程序 3) 点燃式PM质量限值仅适用于装直喷发动机的车辆 内部文件，注意保密 2015.3.5-V001 中国16 国内外排放法规 欧标准排放限值 注：PI=点燃式 CI=压燃式 (4) 数量标准在2014年9月1日之前制定 5) 应在该限值实施之前引入新的测量程序。 内部文件，注意保密 2015.3.5-V001 中国17 国内外排放法规 日本排放法规自成一体，测试循环、计算方法、

11、耐久性要求、分类方法 等和欧美不同。 日本现行标准排放限值 内部文件，注意保密 2015.3.5-V001 中国18 国内外排放法规 中国排放法规：中国从0年代开始着手制定排放法规，0世纪末，参照欧盟 排放法规，制定自己的排放法规。 GB 17691-2001车用压燃式发动机排气污染物限值及测量方法 内部文件，注意保密 2015.3.5-V001 中国19 国内外排放法规 GB 17691-2005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、阶段） 内部文件，注意保密 2015.3.5-V001 中国20 国内外排放法规 GB1835.3-2005轻型汽车污染物

12、排放限值及测量方法（中国、阶段） 内部文件，注意保密 2015.3.5-V001 中国21 国内外排放法规 GB1835.3-2013轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国阶段） 内部文件，注意保密 2015.3.5-V001 中国22 国内外排放法规 GB14762-2008重型车用汽油发动机与汽车排气污染物排放限值及测 量方法（中国、阶段） 内部文件，注意保密 2015.3.5-V001 中国23 国内外排放法规 地方标准： DB11/946-2013轻型汽车（点燃式）污染物排放限值及测量方法（北 京阶段） 内部文件，注意保密 2015.3.5-V001 中国24 排气系统技术路线 柴油机

13、尾气净化难度： （1）四种需要处理的污染物：HC、CO、NOx、PM； （2）还原剂HC和CO偏少，既不利于NOx的还原，也不利于尾气温度的提升 ，还原Nox还需要添加其他的还原剂； （3）尾气温度低，造成三个困难：NOx处理困难、PM净化困难、DPF和催 化剂的硫酸盐堵塞问题； （4）排气中氧气过量，6-15%，NOx还原困难。 2014年国家强制实行国四标准，为了达到国四标准，排气系统技术路线必 须升级。现重点介绍柴油机排气系统技术路线。 相对于国三排放限值，国四国五排放限值降低，原先技术路线难以达到要求 内部文件，注意保密 2015.3.5-V001 中国25 排气系统技术路线 目前国内

14、排放标准从国三过渡到国四，排气标准限值降低。目前技术方案有： 技术方案 机前处理 改进燃油品质，降低 硫含量 降低PM（微粒） 等的排放 机内净化 优化燃烧，改善进气 以及采用电控喷射 减少NOx和PM等 的生成 排气后处理 采用各种过滤净 化装 置或催化转化器 对排气进行处理 内部文件，注意保密 2015.3.5-V001 中国26 排气系统技术路线 从国家标准看出对排气污染物的限值越来越严格，为了能达到这一要求 ，现阶段排气后处理常用的排气系统技术路线： 技术路线 EGR+DOC+POC EGR+DOC+DPF SCR 内部文件，注意保密 2015.3.5-V001 中国27 排气系统技术

15、路线 EGR：冷却型废气再循环（Exhaust Gas Recirculation） 采用冷却EGR技术，通过电控EGR阀，定时定量地将废气引入到进气管， 与新鲜空气混合进入燃烧室参与燃烧，降低气缸充量的含氧量，延缓燃烧过 程，降低燃烧速度，从而使燃烧室中的压力形成过程变慢，因此NOx生成的 主要条件（高氧、高温高压）减弱，降低了NOx排放。另外，提高废气再循 环率会使总的废气排出流量减少，因此废气排放中的总污染物输出将会相对 减少。 作用： （1）降低Nox的排放； （2）相对降低总污染物的输出。 内部文件，注意保密 2015.3.5-V001 中国28 排气系统技术路线 DOC：柴油催化氧化器（Diesel Oxidation Catalyst） DOC 是一种氧化催化后处理装置，该装置以多孔载体作废气通道，多数 DOC 以贵金属为涂层作为氧化催化剂，可降低尾气中不完全燃烧物发生化学 反应的温度，通过 DOC 后，废气中 90%的 SOF、HC 以及 CO 便可转化为 H2O 和 CO2，同时部分 C 颗粒也可在贵金属催化下与尾气中的氧反应生成 CO2，这样就可大幅度地减少发动机尾气中的不完全燃烧物。此外在 DOC 作 用下还将部分 NO 氧化成NO2，为后续的 POC 的再生提供了有利条件。 作用： （1）有效降低HC和CO； （2）去除PM中的SOF、VOF；