汽车排放法规及技术路线

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国内外排放法规
二：常见排放标准
内部文件，注意保密
加州标准
美国 联邦标准 欧洲
排放标准
日本 国家标准 中国
地方标准
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国内外排放法规
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
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排放污染物种类及危害
有害排放物 CO 产生原因
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） 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
（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
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国内外排放法规
内部文件，注意保密
第二阶段： 20世纪70年代以后，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
目录
排气污染物种类及危害
内部文件，注意保密
国内外排放法规
排气技术路线
NOx与PM关系
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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。
内部文件，注意保密
CO
柴油机
排气管尾气
HC NOx
PM
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
排气污染物种类及危害
不同工况下排气污染物的浓度
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。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。
（1）降低Nox的排放；
（2）相对降低总污染物的输出。
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排气系统技术路线
DOC：柴油催化氧化器（Diesel Oxidation Catalyst）
内部文件，注意保密
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
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Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段）》
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国内外排放法规
内部文件，注意保密
GB1835.3-2005《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ阶段）》
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内部文件，注意保密
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排放污染物种类及危害
内部文件，注意保密
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。
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国内外排放法规
加州LEV标准限值
内部文件，注意保密
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国内外排放法规
内部文件，注意保密
欧洲： 2009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。
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。
N1(II,III)和N2类车，欧5/6标准的实施日期相应推迟1年
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国内外排放法规
欧Ⅴ标准排放限值
内部文件，注意保密
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
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国内外排放法规
内部文件，注意保密
中国排放法规：中国从８0年代开始着手制定排放法规，２0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》
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国内外排放法规
内部文件，注意保密
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Ⅱ号、欧洲Ⅲ
号标准、欧Ⅳ和欧Ⅴ标准及欧Ⅵ标准。
中国从８0年代开始着手制定排放法规，２0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。
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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）。
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国内外排放法规
第三阶段
内部文件，注意保密
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 渡低排放车辆(TLEV)、低排放车辆(LEV)、超低排放车辆(ULEV)和零排
NO2，去催化 POC表面捕集的碳颗粒，以此恢复 POC 的捕集功能，废气通过
POC 后，有 40%-60%左右的 C 颗粒被吸附掉。POC的功能：降低PM的排放， 过滤效率50%
作用：
（1）降低PM的效率可达30-80%； （2）没有明显的排气背压升高。
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排气系统技术路线
内部文件，注意保密
控制措施
促进混合气的形成，有效控制燃烧 温度
HC
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； 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
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国内外排放法规
欧Ⅵ标准排放限值
内部文件，注意保密
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。
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国内外排放法规
内部文件，注意保密
日本排放法规自成一体，测试循环、计算方法、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
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国内外排放法规
内部文件，注意保密
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。
国内外排放法规
内部文件，注意保密
GB1835.3-2013《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国Ⅴ阶段）》
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国内外排放法规
内部文件，注意保密
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Ⅲ、Ⅳ阶段）》
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国内外排放法规
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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 Ⅴ阶段）》
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排气系统技术路线
柴油机尾气净化难度：
内部文件，注意保密
（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；
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。
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排放污染物种类及危害 3.Nox
内部文件，注意保密
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排放污染物种类及危害
内部文件，注意保密
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（0.1~0.5μ m）有致癌作用，会
导致慢性病、肺气肿、皮肤病及变态性疾病。
对排气进行处理
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排气系统技术路线
内部文件，注意保密
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：
EGR+DOC+POC
技术路线
EGR+DOC+DPF
SCR
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排气系统技术路线
EGR：冷却型废气再循环（Exhaust Gas Recirculation）
内部文件，注意保密
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：
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排气系统技术路线
POC：颗粒催化氧化器（Particle Oxidation Catalyst）
内部文件，注意保密
POC是一种全新的柴油机后处理设计理念，其结构是使废气通过一个特殊
结构数据的通道，工作原理上最大程度地避免了高硫含量环境对催化器的不 利影响；POC 将颗粒物中的碳颗粒吸附在表面，利用前级 DOC 氧化生成的
DPF：柴油颗粒过滤捕捉器（Diesel Particle Filter）
内部文件，注意保密
DPF工作原理是排气通过时微粒经过扩散、截流、惯性碰撞和重力沉降等 原理被过滤体捕集。随着工作时间的增加，过滤体内堆积的微粒增多，发动
求
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排气系统技术路线
内部文件，注意保密
目前国内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：
机前处理
改进燃油品质，降低 硫含量
降低PM（微粒） 等的排放
技术方案
机内净化
优化燃烧，改ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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
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；
（3）降低PM的效率可达10-30%。
l970、1972年开始实行欧洲统一的工况试验法。
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国内外排放法规
第一阶段：
内部文件，注意保密
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。