柴油车后处理装置评价试验方法概述_看图王
柴油机排气后处理装置试验评价方法
.
,
试主 暑 一。 马 j 。 一 一
中国汽 车技 术 研究 中心于20年起组 织行 业有关 O5
,
面对上述情况
单位共同编制 了 ( ( 国家环保 产品技 术要 求 柴油 机排 气后 处理 装置 》 ( 报批稿 ) 该项 目得到 了美国西 南研 究院等机构 的技术支持
个重要原因是 ,柴油车的颗粒物
(M)排放和氮氧化物 ( P NO )排
放较高 ,而 这两种排放 污染物恰恰
开发一与目 标发动机的匹配一装车匹配”几大步骤,测试与评价也可相应
地分为 :
是北京等大城市的首要污染物。
()针对后处理装置本身性能和耐久性的测试评价。 1
.
:
.
复
形成一个共性 的测试规 范 ,用于产 品性能的评价 、改进和提 高 。而一
些新进入本领域 的内资企业则完全
2D F .P 试验
( )热循环试 验 1 热循 环
如 庄信 万丰 、优 美科 、康 宁 公 司、N K等 ,以及 国外 某些第 G 三 方试 验研 究 机构 如 美 国西南
不掌握相关试验评价 方法 ,仍处于 不能准确 了解 自身产 品性 能的尴尬 境地。
在 2 世 纪七 八十 年 代 ,国外 开 0
数柴油车排气后处理 装置领域的跨 国公 司在华设有独 资企 业 ,依据其 技术母体提供 的试 验评价方法 。国
内的柴油车排 气后 处理技术经过多
性指标和转化效率指标。起燃温
度特性试 验是 在不同转速下逐渐 增加 负荷 来提 高排温下完成的 ,
试验是测试颗粒过滤器载体的热
力学性能 、催化剂涂 层的热稳定 性 。热循环试验是模拟过滤 器再 生过程 中,载体 内部的颗粒被氧 化燃烧并瞬时释放 出大量热量的 情形 。因此 ,热循环是评价颗粒 过滤器的重要指标 之一 。 ()压降特性试 验 虽然 2
柴油发动机SCR排气后处理装置技术要求和试验方法
× 100%
3.10 颗粒物过滤器的加载水平 DPF Loading Level 颗粒物过滤器(DPF)加载后和加载前的重量增加量定义为颗粒物过滤器(DPF)的颗粒物(PM)
加载水平。 颗粒物过滤器(DPF)加载水平=颗粒物过滤器(DPF)加载后的重量-颗粒物过滤器(DPF)加
载前的重量。 3.11
× 100%
3.6
柴油氧化型催化转化器的起燃温度 DOC Light-off Temperature
催化转化器对气相组分的 CO、THC 的转化效率达到 50%时所对应的催化转化器入口的排气温度。
3.7 空速 Space Velocity 在温度为 25℃和压力为 100kPa 的标准状态下,排气容积流量(L/h)与催化剂载体容积(L)
4 技术要求
4.1 一般要求 4.1.1 后处理装置应使用永久性的标记标明生产厂家名称、商标、装置型号以及排气进出流向。 4.1.2 后处理装置的设计、制造和安装应合理防止车辆使用中可能发生的腐蚀、振动现象。 4.1.3 后处理装置应采用隔热防护措施,确保使用安全。 4.1.4 选择性还原催化器(SCR)使用的 NH3 等气体不得泄露,其本身及附带产生的排放,须符合 标准的规定,所用的容器应符合国家有关法规和标准的要求。 4.1.5 使用外加添加物(如柴油中的助燃物),来降低颗粒排放,其本身及附带产生的排放,须符 合标准的规定。 4.1.6 后处理装置应按照 7.1 进行机械性能试验、性能指标应满足 GB/T 18377-2001 中的有关要求。 4.2 柴油氧化型催化转化器(DOC)的性能试验技术要求 4.2.1 应根据制造厂的要求或参考 7.3.1 方法进行柴油氧化型催化转化器(DOC)起燃温度试验,
QC
中华人民共和国汽车行业标准
柴油机尾气后处理技术基础介绍
柴油机尾气后处理技术基础开发室性能组李兴民 2009.4内容尾气后处理技术简介 柴油机尾气的组成 后处理基础知识 典型后处理布置方案DEUTZ (DALIAN) ENGINE CO.,LTD尾气后处理技术简介为什么要采用尾气后处理技术? 为了满足越来越苛刻的环保法 规要求,仅仅依靠发动机本体 的技术措施已经不能满足法规 的要求,专门针对发动机尾气 采用物理、化学方法进行净化 处理的方法叫做发动机尾气后 处理技术DEUTZ (DALIAN) ENGINE CO.,LTD排放法规2 (8%)cu rve8 (9%) 10 (8%)TorqueFu ll l oa d6 (5%)4 (10%) 75% load12 (5%)5 (5%)3 (10%) 50% lo ad13 (5%)7 (5%)9 (10%)25% load11 (5%)1 (15%) idle250ABCEngine speed100 Torque [%]200501500Engine speed [%]100-5050-1000 0Urban600Rural Time [sec]-150 1200 Motorway 1800DEUTZ (DALIAN) ENGINE CO.,LTD尾气后处理主要技术路线DEUTZ (DALIAN) ENGINE CO.,LTDDOC (Diesel Oxidation Catalyst)DOC的功能 1、降低HC和CO 效率达到85%; 2、去除PM中的部分SOF ,降低PM效率可达10-30%; 3、将NO氧化为NO2 DOC的应用 1、乘用车单独应用,降低HC和CO; 2、与DPF或POC连用,提升再生温度,NO2氧化C颗粒; 3、作为SCR系统前级,调整NO和NO2比例DEUTZ (DALIAN) ENGINE CO.,LTDPOC (Particulate Oxidation Catalyst) POC的功能 降低PM排放,过滤效率50% POC的优点 1、没有堵塞的风险 2、完全被动再生(CRT),不 需要ECU控制,不需要额外 设备 3、装车尺寸小,易于布置 POC的缺点 1、要求低含硫燃油 2、相对于DPF转化效率低DEUTZ (DALIAN) ENGINE CO.,LTDDPF (Diesel Particulate Filter)DPF的功能 降低PM排放,过滤效率90% DPF技术的难点在于再生技术 主动再生: 燃烧器再生 HC+DOC再生 电加热再生(应用工程机械) 被动再生 CRT再生技术DEUTZ (DALIAN) ENGINE CO.,LTDSCR (Selective Catalytic Reaction)在排气管中喷入尿素作为还原剂 催化器保证化学反应速度及还原反 应的选择性 有利于改善油耗 欧洲卡车欧4的主流技术DEUTZ (DALIAN) ENGINE CO.,LTD柴油机尾气的组成21% 78%DEUTZ (DALIAN) ENGINE CO.,LTD典型柴油机颗粒的来源可溶性有机物39%SOF (soluble organic fraction)颗粒物柴油(66%)润滑油(34%)可溶润滑油(29%)不可溶润滑油(10%)干碳烟soot (43%)硫酸盐SO4.nH2O (13%)可溶燃油(10%)柴油机颗粒的组成柴油机颗粒是由固体碳烟,在碳的外面吸收了一层可溶于有机物的碳氢化合物和可溶于水的硫酸盐三部分组成颗粒物大小分布典型发动机不同转速负荷颗粒物组成碳氢化合物的蒸发特性蒸发温度分子中碳原子数碳氢化合物的蒸发特性主要取决于碳原子数注意的问题在排气管道中SOF成分通常为气态,在测量时需要冷却到52 ℃,只有碳原子数小于5的有机物为气态,其余成分为液态附着在碳粒表面。
柴油车后处理装置评价试验方法概述
柴油车后处理装置评价试验方法概述任美林1,李军1,方茂东2,李孟良2,胡毅2,陈虎1 1天津索克汽车试验有限公司,2中国汽车技术研究中心[摘要]本文对于柴油车后处理装置评价试验方法进行了综述,结合国内的实际情况重点讨论了对柴油车后处理单元DOC 、DPF 和SCR 的评价试验方法。
本文添补了我国在柴油车排气后处理装置试验评价领域的技术空白,为柴油车排气后处理装置的认定提供了一种可供选择、相对省时省力的方法,同时也为相关技术和产品的研发提供了技术支撑。
关键词:柴油车,后处理,DOC ,DPF ,SCROverview of Measurement Methods for Diesel AftertreatmentDevicesRen Meilin 1,Li Jun 1,Fang Maodong 2,Li Mengliang 2,Hu Yi 2,Chen Hu 11Tianjin SwARC Automotive Research Laboratory ,2China Automotive Technology andResearch Center[Abstract] The paper is overview of measurement methods for diesel aftertreatment devices. It focuses on measurement methods for diesel aftertreatment devices meet to china’s stage IV and V emission. And there will be greater market demand for the after-treatment devices.Key words :Diesel vehicle ,Aftertreatment ,DOC ,DPF ,SCR 1引言根据中国排放法规进展规划,我国可能在2010年在全国范围内对轻、重型柴油车实施四阶段排放法规。
船用柴油机尾气后处理装置应用效果评估
船用柴油机尾气后处理装置应用效果评估船用柴油机尾气后处理装置应用效果评估船用柴油机尾气后处理装置是为了减少船舶运行中排放的有害气体和颗粒物而设计的设备。
以下是一篇关于船用柴油机尾气后处理装置应用效果评估的文章:第一步:介绍船用柴油机尾气后处理装置船用柴油机尾气后处理装置是一种通过化学反应、物理过滤或催化转化等方式来净化船用柴油机尾气排放的设备。
它可以有效地降低氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)和颗粒物排放量,提高船舶的环境友好性。
第二步:评估氮氧化物(NOx)的减排效果船用柴油机尾气后处理装置可以通过选择性催化还原(SCR)技术来降低氮氧化物排放。
该技术利用催化剂将尾气中的氮氧化物转化为无害的氮气和水蒸气。
通过对装置进行实验室和实际船舶试验,可以评估装置对NOx排放的减少效果。
第三步:评估硫氧化物(SOx)的减排效果船用柴油机尾气后处理装置可以通过脱硫反应或物理吸附技术来降低硫氧化物排放。
脱硫反应利用催化剂将尾气中的硫氧化物转化为硫化物,而物理吸附则利用吸附剂吸附尾气中的硫氧化物。
通过在实验室和实际船舶环境中测试装置的性能,可以评估其对SOx排放的减少效果。
第四步:评估颗粒物排放的减少效果船用柴油机尾气后处理装置可以通过颗粒物捕集器、静电沉积器或滤芯等技术来减少颗粒物排放。
这些技术可以有效地捕集和去除尾气中的颗粒物,从而降低船舶排放对大气环境的影响。
通过进行颗粒物排放测试和使用颗粒物计数器等设备来评估装置对颗粒物排放的减少效果。
第五步:综合评估船用柴油机尾气后处理装置应用效果通过对船用柴油机尾气后处理装置应用效果的评估,可以得出结论:该装置能够显著降低船舶排放的氮氧化物、硫氧化物和颗粒物,从而改善船舶运行对环境的影响。
此外,该装置的稳定性、耐久性和维护成本等因素也需要综合考虑。
总结:船用柴油机尾气后处理装置是一种有效的减少船舶排放的设备。
通过评估其对氮氧化物、硫氧化物和颗粒物排放的减少效果,可以验证其应用效果。
XXX-200X柴油车排气后处理装置技术要求和试验方法
QC/T XXX-200X《柴油车排气后处理装置技术要求和试验方法》标准编制说明(征求意见稿)1. 标准制定工作概况1.1 任务来源国家标准《柴油车排气后处理装置技术要求和试验方法》的制定任务,来源于国家发展和改革委员会办公厅文件(发改办工业[2005]739号)“国家发改委办公厅关于印发2005年行业标准项目计划的通知”(2005年4月15日)。
由中国汽车技术研究中心承担本标准的主要起草编制任务。
1.2 目的为贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》,防治机动车污染物排放对环境的污染,改善环境空气质量,制定本标准。
柴油车以其优良的动力性、经济性和可靠性等优点,使得柴油车在我国具有很大的发展潜力和非常可观的市场发展前景而日益受到社会的关注。
同时,柴油车NOx和PM的高排放限制了柴油车在国内一些大中城市的推广。
在世界能源日益紧张的今天,我国政府部门积极倡导构建节约型社会,提出以人为本,和谐发展的社会理念,因此,在我国大中城市发展柴油车将符合节能环保的宗旨。
根据我国柴油车的实际发展状况以及排放污染控制的实际需要,为了尽早结束要达到国Ⅱ、国Ⅲ、国Ⅳ以及国Ⅴ柴油车排放阶段标准而采用了排气后处理装置,但无排气后处理装置评价方法标准的状况,使我国柴油车排气后处理装置评价要求有据可依。
本标准对加装了排气后处理装置的柴油车,提出了排气后处理装置的技术要求并规定了试验方法,以限制不符合要求的排气后处理系统装车使用,旨在提高我国柴油车污染物排放控制的技术水平,降低柴油车排气污染,保护环境。
1.3 必要性我国自2003年9月1日开始实施重型柴油机第二阶段排气污染物排放标准型式核准以来,我国绝大部分重型柴油车采用了提高喷射压力,采用增压、中冷等技术相结合的技术路线,以满足国家第Ⅱ阶段排放标准的要求。
同时,国内少数生产企业在申请国家第Ⅱ阶段排放型式核准的柴油车中,采用了氧化型催化转化器和颗粒过滤器等排气后处理装置。
HW:柴油机后处理技术概述
当下常用柴油机后处理技术:1 SCR (Selective Catalytic Reduction选择性催化还原技术)1.1NH 3- SCR 1.1.1 反应原理使用尿素水溶液作为氨气来源,这种溶液尿素质量分数为 32.5%,符合DIN V70070 国际标准,市场上也称之为“ AdBlue ”溶液。
当尿素水溶液被喷射到排气管中后,与高温的废气混合,尿素水溶 液经过气化、热解和水解等一系列复杂的化学反应生成氨气和二氧化碳,简单可以分为两步。
第一步:热解反应CO (NH 2)27加热T NH 3+ HNCO第二步:水解反应HNCO+H 2O T 催化剂 T NH 3+CO 2尿素分解释放出的氨气与废气中的NO x 发生化学反应,具体反应方程式如下4NH 3+4NO+O 2T 4N 2+6H 2O 4NH 3+2NO+2NO 2T 4N 2+6H 2O 8NH 3+6NO 2T 7N 2+12H 2O 1.1.2 控制方法尿素SCR 系统主要由后处理控制单元 (DCU )、尿素泵(SM )、喷嘴(DM )、尿素罐、 相应液力管路和电气线束构成,如下图所示。
廉倉我力和置 ------- 通讯信号DCU 为主控制单元,处理传感器信号、计算尿素喷射量并对各种执行器进行控制。
SCR 系统开始工作时,DCU 首先确认系统是否处于正常状态,然后发出指令使尿素泵开始加压,压力使尿素水溶液开始流动。
控制单元通过 CAN 总线与发动机的ECU 进行通讯,获得发动机的运行参数,再加上 催化器上游温度信号,计算出尿素喷射量,驱动喷嘴将适量的尿素水溶液喷射到排气管内,按反应 机理还原尾气中的 NO x ,多余的尿素被送回到尿素罐内。
1.1.3 存在的问题1.1.3.1低温工况下NO x 转化率低SCR 催化器及I ------ 1 --------- 5砸嚥iiB 度传感猛J上游 卜游--------------尿素在废气温度为160 C左右时,开始发生热解反应产生异氰酸(HNCO)和一部分氨气。
柴油机尾气后处理技术
DPF
DOC
DPF
P-DPF
P-DPF
a ter S ulfate& W
ASH
DOC
Soot
DOC
SO F
7. 发动机台架性能评价(3)
试验方法及次数 ECE R49(35次) ETC (4次) 其他测试项目 发动机外特性测试: GB 17692 排气烟度测试: GB 3847-2005
7. 发动机台架性能评价(2)
产品名称
PM, CO, HC, NO x
结构
原理 以壁流方式式将煤烟 捕集到DPF的同时,利 用燃烧或者连续催化 方式去PM、CO、HC 的装置 以直流(Flow-through) 方式捕集一定量的煤 烟后,利用燃烧或者 连续催化方式去除P M、CO、HC 的装置 以DOC催化净化PM 中 的溶解性有机物质和 CO、HC 等的装置
在欧洲(2000)死亡原因的6%是PM10。 在奥地利、法国、瑞士每年约4万人死亡。 PM10 发生源的一半是汽车。 城市居住者的寿命减少约18个月。 GDP的约1.7%会用于与汽车污染有关的医疗费。 交通事故死亡率的2倍
3. 国际柴油车改造经验
国际上目前针对在用车的改造聚焦在重型柴油车
日本:以东京都为代表,鼓励安装PM降低装置 (DPF或DOC)对安装装置给予补 助,更换为最新标准柴油车时,提供融资。 : DPF(40万日元 (GVW>8t) ~ 30 万日元 (3.5≤GVW<8t),DOC(20万日元 (GVW>8t) ~ 10万日元 (3.5≤GVW<8t) 韩国:计划到2014年为止,改造全国境内的全部老旧柴油车共797,382辆,政 府预算补贴为USD15亿 香港:于2001年开始实施香港柴油车改造计划,出资14亿港币改造了8万余量 柴油车 欧洲:以德国,法国,瑞士为代表的柴油车改造项目覆盖了道路用车和非道 路用车整体领域。瑞士颁布了最为严格的DPF认证程序。 美国:以加州为代表的柴油车改造项目正在引起其他州的关注。美国EPA和加 州CARB都颁布了严格的DPF认证程序。
柴油车排气后处理装置性能试验研究
2010年(第32卷)第5期汽 车 工 程A utomo ti ve Eng i nee ri ng2010(V o.l 32)N o .52010094柴油车排气后处理装置性能试验研究原稿收到日期为2009年6月24日,修改稿收到日期为2009年8月20日。
胡 毅,李孟良,李 军,方茂东,任美林(中国汽车技术研究中心,天津 300162)[摘要] 对氧化催化转化器(DO C)和柴油机颗粒过滤器(DPF )进行了性能试验研究。
分析了DO C 对柴油车排放的影响规律;对DPF 的压降特性和过滤性能进行了试验。
最后还讨论了DPF 再生过程中的安全问题。
关键词:柴油机氧化催化转化器;柴油机颗粒过滤器A n Experi m enta l St udy on the Perfor m ance o f ExhaustA ftertreat m ent D ev ices i n D iesel V ehicleHu Y,i L iM engliang ,L i Jun ,FangM aodong&R enM eilinCh i na Au t o m otive T ec hnology and R esearc h C e n ter ,T i anjin 300162[A bstract] An experi m enta l study on the perfor m ances o f diesel ox i d ati o n catalyst (DOC )and diesel partic u late filter (DPF)is conducted .The r u le of the e ffects of DOC on diese l e m issi o n is ana l y zed ,and the pressure drop character i s tic and filtration perfor m ance of DPF is tested .F i n ally the safety proble m s in DPF regenera ti o nprocess are also d iscussed .K eyw ords :diese l oxidation catalyst ;diese l particulate filt er前言柴油机的主要污染物包括P M 和NO x[1]。
柴油国四发动机后处理系统
SCR喷射系统 一、空气供部分
空气供给部分的作用是:在SCR喷射系统喷射时, 为了使喷入尾管中的尿素溶液更好的雾化及达到更 远的喷射距离。 组成:车辆储气罐、压缩空气滤清器、压缩空气电 磁阀、 主要参数
供给电压24V 气体压力为6~10bar 最低压力不能小于4bar
技术路线 5、减少NOX方法
ØSCR喷射系统是将尿素溶液喷射到尾管中,在尾管高温气体作用下, 把尿素与水分解为NH3,然后NH3与NO在催化器中的催化剂作用下,发 生反就生成N2和H2O。
尿素水解:(NH2)2CO+H2O→2NH3+CO2
NOX还原:NO+NO2+2NH3→2N2+3H2O NH3氧化:4NH3+302→2N2+6H2O
SCR系统组成及作用
2.4 尿素系统构成
尿素液泵
尿素液回流及加热管路
尿素液供给及加热管路
尿素液温度信号 尿素液位信号
控制信号
喷
嘴
尿素液供给
冷
及加热管路
尿素液箱
ECU
却
管
路
控制信号
尿素液喷嘴
排气温度信号 NOx信号
后处理器
作用:是用SCR系统降低NOX和PM值排放的方 法来满足国四排放法规对碳烟和NOX的限制。
u 技术路线 1、SCR与EGR原理不同
Ø先给大家简单介绍一下两者的原理吧。由于NOX和PM是可 以产生互逆反应,在一定的条件下可以相互转换,EGR和 SCR两者之间也可以从它们处理这两种物质的方法上看出区 别来。
ØEGR的工作原理是让一少部 分废气经EGR阀进入进气系 统,将一部分废气与进管中的 新鲜空气混合后进入汽缸燃 烧,废气的CO2可以增加混合 气的热容量,降低燃烧时的最 高温度,抑制NOX的生成,从 而降低了废气中的NOX的含 量,同时,对于产生的PM (固体微粒)则通过PCO(微 粒蒱集器)过滤掉。
加油站油气处理装置检测方法
油气处理装置检测方法1 适用范围本附录适用于油气处理装置油气排放浓度的检测。
特别注意:检测时应严格执行加油站有关安全生产的规定。
2 检测条件2.1 油气处理装置出口应设置采样位置和操作平台。
2.2 采样位置应优先选择在垂直或水平管段上,采样位置距上下游的弯头、阀门、变径管距离不应小于 3 倍管道直径。
2.3 在选定的采样位置上应开设带法兰的采样孔,采样孔的设置参照GB/T 16157、HJ/T 397 执行。
2.4 操作平台面积应不小于1.5 m2,并设有1.1 m 高的护栏,采样孔距平台地面高度1.2~1.3 m。
如果采样位置距地平面高度低于1.5 m,可不设置监测操作平台和护栏。
2.5 采样孔和操作平台的安装应与油气回收处理工程同时完成和验收。
3 检测方法3.1 油气处理装置排放浓度的检测可在加油相对集中的时段进行。
3.2 每台油气处理装置都应进行检测,每台油气处理装置的采样时间不少于1h,可连续采样或等时间间隔采样,等时间间隔采集的样品数不少于 3 个,取平均值作为检测结果。
3.3 采样的其他要求按GB/T 16157、HJ/T 397 的规定执行。
3.4 分析方法按HJ 38 执行。
4 检测设备4.1 采样接头。
应备有与油气处理装置出口采样孔连接的通用采样接头,采样接头与采样孔的连接方式可根据不同的采样方法自行设计,但采样接头上置入采样孔管内的采样管长度应不少于56mm,样品途经采样管和其他部件进入收集器的距离不宜超过300mm,采样管内径均为5mm。
4.2 用针筒采样可参考下面的采样接头。
采样接头为一法兰盖板,尺寸与采样孔法兰一致。
在法兰盖板中心位置穿过法兰盖板密封焊接一段采样管,置入采样孔管的采样管长度56mm,另一侧长度20mm,采样管内径均为5mm。
4.3 采样接头材质。
采样接头宜选用铜、铝或其他不发生火花、静电的材料。
5 检测记录(略)1。
柴油车排气后处理装置产品手册
柴油车排气后处理装置产品使用手册系统介绍介绍说明此说明书所包含的说明以及建议是正确安装和使用以及维护本系统的过程中必不可少的,其更新时间见公司网站公告。
请在安装之前,仔细阅读整个手册,并完全理解。
如果你不会安装本装置的,请联系深圳车佳科技有限公司当地经销商,具体联系方式见公司网站()或致电24小时服务热线:400-7777-266。
安装和维修产品,以及进行任何操作,只能由进行过必要技能培训并合格的人员来执行这些操作。
安装和维修时需使用正确的工具,并完全遵守本手册的说明、建议以及安全规定和措施。
本产品的安装、使用、维护以及任何超出本手册的人为干预,责任归于操作者,本公司不承担任何责任。
安全性大多数发生在使用、维护及修理本产品过程中的事故是由于不遵守基础的安全条例引起的。
事先预知潜在的危险能有效避免事故发生。
操作者在进行安装前必须经过相关技能培训并达到合格要求,在安装时需要正确使用工具,并且时刻保持警惕。
在完全理解本手册所包含的所有信息之前,请不要开始安装本产品。
由于无法预测所有的情况和潜在的危险,本产品的说明书不可能包含所有可能发生的情况。
如在安装过程中所选择的程序、工具、方法是没有专门提及的,在此过程中请注意自身以及他人的安全。
安装人员必须确认被改造的发动机或是车辆完好无损能够达到改装要求,且不会因为您所选择的产品型号以及安装程序发送故障。
系统工作原理CJET型柴油机排气后处理装置。
主要由低温升温器、氧化型催化器、微粒过滤器、自动添加系统、混合器、催化消声器、尿素罐、尿素泵、喷嘴、电子控制检测系统等组成。
柴油机的排气污染物主要由一氧化碳、HC(碳氢化合物)、氮氧化物、颗粒物,当柴油机的排气经排气管进入装置后,首先由氧化型催化器即DOC,对排气中的CO(一氧化碳)和HC(碳氧化合物)通过氧化作用转化为水和二氧化碳。
之后,排气通过DPF(颗粒物过滤器),又去碰撞、沉积等物理作用,排气中的颗粒物被DPF捕集和过滤。
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柴油车后处理装置评价试验方法概述任美林1,李军1,方茂东2,李孟良2,胡毅2,陈虎1 1天津索克汽车试验有限公司,2中国汽车技术研究中心[摘要]本文对于柴油车后处理装置评价试验方法进行了综述,结合国内的实际情况重点讨论了对柴油车后处理单元DOC 、DPF 和SCR 的评价试验方法。
本文添补了我国在柴油车排气后处理装置试验评价领域的技术空白,为柴油车排气后处理装置的认定提供了一种可供选择、相对省时省力的方法,同时也为相关技术和产品的研发提供了技术支撑。
关键词:柴油车,后处理,DOC ,DPF ,SCROverview of Measurement Methods for Diesel AftertreatmentDevicesRen Meilin 1,Li Jun 1,Fang Maodong 2,Li Mengliang 2,Hu Yi 2,Chen Hu 11Tianjin SwARC Automotive Research Laboratory ,2China Automotive Technology andResearch Center[Abstract] The paper is overview of measurement methods for diesel aftertreatment devices. It focuses on measurement methods for diesel aftertreatment devices meet to china’s stage IV and V emission. And there will be greater market demand for the after-treatment devices.Key words :Diesel vehicle ,Aftertreatment ,DOC ,DPF ,SCR 1引言根据中国排放法规进展规划,我国可能在2010年在全国范围内对轻、重型柴油车实施四阶段排放法规。
可以预见,在不远的将来,柴油车排放后处理装置将越来越普遍地得到应用。
世界范围内,柴油后处理装置被广泛用于车辆的NO x 和PM 的排放控制。
图1是目前常见的控制柴油机排放水平的后处理技术。
图1常见的控制柴油机排放水平的尾气后处理技术与汽油车相比,柴油车具有更好的燃料经济性,其噪声大、重量大等缺点也随着技术的进步而得到了较好的解决,我国已经将清洁柴油机作为汽车技术的重要发展方向。
目前,影响柴油车推广应用的一个重要原因是,柴油车的颗粒物(PM )排放和氮氧化物(NOx )排放较高,而这两种排放污染物恰恰是北京等大城市的首要物染物。
汽车发动机排放污染物治理通过依靠机内净化解决,即通过改善发动机工作过程,使化学能充分转化为机械能,碳氢化合物类燃料充分燃烧并形成无害的水和CO 2。
柴油车排气后处理装置主要包括氧化型催化器(DOC )、颗粒过滤器(DPF )和选择性催化还原(SCR ),这些装置在我国尚处于应用的初期,现生产和涉足本领域的企业众多,产品质量良莠不齐。
另外,柴油PMLNC NO LNTSCRCombinationSOFSolidCO 、HCDOCDPFActive passive车排气后处理技术仍处于创新初期,表现为设计易变,国际上关于DPF和SCR谁是主流技术路线至今尚无定论,考虑到由以上基本单元衍生出的组合应用,该项技术的复杂性是显而易见的。
2国内外柴油机后处理评价方法概况柴油车排气后处理装置的研究开发和应用,可以划分为“后处理装置开发-与目标发动机的匹配-装车匹配”几大步骤,测试与评价也可相应地分为:1、针对后处理装置本身性能和耐久性的测试评价;2、以后处理装置与发动机及整车匹配为目的的测试评价;3、装车排放测试评价。
上世纪七、八十年代,国外开始了柴油车排气后处理装置的技术研究和产品开发,并就柴油车排气后处理装置本身的性能和耐久性测试评价方法形成了规范(上述第1类测试评价),国外著名的柴油车排气后处理装置开发和生产企业如庄信万丰、优美科、康宁公司、NGK等,以及国外某些第三方试验研究机构如美国西南研究院都开发有这类内部试验评价规范或程序。
以后处理装置与柴油发动机及柴油车整车匹配为目的的测试评价程序(上述第2类测试评价),比较有代表性的有瑞士的认证程序、美国加州的认证程序等。
认证程序主要针对柴油车排气颗粒过滤器(DPF),包括测试程序和技术要求。
测试程序分为匹配性测试(发动机和车辆)和场地测试(自由加速烟度)。
技术要求主要包括对尺寸范围在20-300nm的颗粒过滤效率>95%、不因加装DPF增加CO、HC、NO x以及颗粒物、排气背压<200mbar、发动机寿命>5000h,以及对车载电控报警和数据存储装置、噪声等方面的具体内容。
美国西南研究院等单位也开发有类似试验方法和程序。
目前,我国还没有关于柴油车的排气后处理装置的试验方法和技术要求标准。
现有的GB/T 18377-2001《汽油车用催化转化器的技术要求和试验方法》和HJ/T 331-2006《汽油车用催化转化器》只适用于汽油车排气后处理装置试验评价。
多数柴油车排气后处理装置领域的跨国公司在华设有独资企业,依据其技术母体提供的试验评价方法。
国内的柴油车排气后处理技术经过多年的发展,无论在新生产车配套还是在在用车改造应用方面,已经有一些产品投入市场,取得了一些经验和形成企业测试规范,但是还没有形成一个共性的测试规范,用于产品性能的评价、改进和提高。
特别地,一些新进入本领域的内资企业,完全不掌握相关试验评价方法,仍处于不能准确了解自身产品性能的尴尬境地。
3柴油机后处理试验评价方法3.1 DOC试验DOC性能测试包括起燃特性指标和转化效率指标。
起燃温度特性试验是在不同转速下逐渐增加负荷来提高排温下完成的,这是在发动机经常工作的区域范围内,考核DOC的起燃特性指标。
规定起燃温度不高于230℃。
DOC老化则采用高、低温循环方式运行,即DOC在床温250℃下持续45分钟,然后在床温650℃下持续15分钟,这样交替运行直至100小时老化试验结束。
3.2 DPF试验3.2.1热循环试验热循环试验是测试颗粒过滤器载体的热机械性能、催化剂涂层的热稳定性,该试验分为颗粒过滤器和催化型颗粒过滤器(CDPF)两种情况。
热循环试验是模拟过滤器再生过程中,载体内部的颗粒被氧化燃烧并瞬时释放出大量热量的情形。
因此,热循环是评价颗粒过滤器的重要指标之一。
热循环评价是考核颗粒过滤器承受热冲击的性能,因此只需要能产生热量的发生源即可。
例如,可使用实现温度大幅度变化的燃烧器或常规的发动机作为热量发生源。
DPF 和CDPF的热循环试验的不同之处在于,DPF的温升率约为180℃,远远高于CDPF 规定的50℃的温升率。
这主要是因为CDPF 的载体表面涂有催化剂,如果规定的温升率过高,会使催化剂涂层不稳定并从载体表面脱落,达不到预期的评价效果。
可采用两种方法来评价热循环结束后的效果:第一、用目测法检查载体有无裂纹,并从样品出口端面检查有无泄漏通道;第二、检查样品的涂层和载体之间是否脱离,这需要依靠SEM (电子显微镜扫描法)来完成;第三、如果条件允许,可用超声波来探测样品内部的裂纹。
总的来讲,过滤器的载体出现裂纹或通道泄漏,其过滤颗粒的性能就大大降低了。
3.2.2压降特性试验虽然壁流式过滤器具有比流通式过滤器过滤效率高的特点,但是它产生的背压要比流通式的大,因此,在用户安装了过滤器的情况下应该满足发动机或整车制造厂允许的背压要求。
如果过滤器产生的背压过高会影响柴油车的动力性和经济性。
该试验项目的测试结果可以为发动机制造厂配套选型提供参考依据。
显然,DPF的压降一般是随着载体内部累积的颗粒物的质量增加而增加,也就是压降与DPF的加载水平有直接关系。
所谓颗粒过滤器的加载水平是指颗粒过滤器加载前后的质量增加量与颗粒过滤器的载体容积之比值。
压降测试的目的是在不同的DPF 的加载水平下,测试DPF的压降与排气流量的关系以及测试催化剂涂层对颗粒过滤器压降的影响。
任何阻碍排气气流在过滤器内部流动的因素都会增大DPF的压降。
所以,设计按不同排气流量下测试DPF压降的方法。
因为DPF的整个生命周期是伴随着颗粒物的加载和再生两种工作条件而存在的,所以要评价DPF的压降特性必须考虑将其分为再生(或新鲜的)和加载两种情况进行测试。
新鲜的或再生后的过滤器的压降测试该项目首先要保持发动机在低负荷工况下运转,避免DPF发生大量加载颗粒物的情况,然后将发动机从低转速向高转速调整,产生不同的排气流量,以某种参考变量(例如,排气温度、排气流量、时间)为横坐标,压降为纵坐标绘制压降特性曲线。
加载了颗粒物的过滤器的压降测试对DPF加载颗粒物至一定的水平(例如,约4g/L,8g/L),然后调整发动机使DPF 内产生不同的温度和流量,测试出一定加载水平下过滤器的压降特性。
3.2.3过滤效率试验柴油车颗粒过滤器之所以能净化颗粒物,最主要的是依赖于其对颗粒的过滤功能,因此,考核评价过滤器的最重要的指标就是过滤效率。
过滤器的过滤效率与DPF 的状态有关,除了在主动再生颗粒物氧化燃烧时不会发生过滤的情况,在其余的工作条件下,DPF都会对颗粒物起到过滤的作用。
再生后的DPF内部已经基本无颗粒,仅仅依靠载体的内壁孔隙来过滤颗粒;而加载后的DPF内部存有颗粒,只要不造成DPF完全堵塞,DPF内部已累积的颗粒也会加大阻碍气流中的颗粒的作用。
容易理解,已加载的DPF的过滤效率要比干净的DPF要高。
与压降特性评价一样,过滤效率同样分为再生后和已加载的DPF的过滤效率测试。
再生后的过滤器的过滤效率测试首先要确定一个基准的DPF加载水平(例如,6g/L),调整发动机至颗粒过滤器加载工况下运行,为避免DPF内开始累积颗粒物,需要在发动机运转5分钟后对DPF 的入口上游和出口下游取样,从DPF入口和出口处滤纸收集到的颗粒质量变化量来计算DPF的过滤效率。
已加载颗粒物的过滤器的过滤效率测试使发动机在加载工况下运行,直至加载到6g/L的水平,再进行取样分析测试,计算过滤效率。
图2显示了加载过程中DPF 过滤效率和压降的变化曲线。
图2 颗粒过滤器的效率和压降曲线从图中可以看到,在常用的工况下,DPF随着内部累积的颗粒物的增加,其过滤效率从开始的80%逐渐呈线性趋势上升到100%。
因此,在DPF正常的工作范围内,其对颗粒物的过滤效率是随加载水平增加而呈线性增加的。
一般要求过滤效率不低于85%。
3.2.4平衡点温度(BPT)试验对于一些采用被动再生技术的DPF,它们在过滤器载体的表面添加了一定量的催化剂,当柴油车在正常工况的范围内,就可以利用柴油车本身的排气温度实现连续不断地再生。