国三国四国五洒水车发动机之技术区别专用车新闻中国汽车网

随着国际 京都议定书 的正式生效 欧洲汽车产业 希望借助 欧 5 和随后的 欧 6 利用欧洲柴油洒水车 在节能和限污方面的成熟技术 振兴欧洲汽车工业并使其 保持世界领先地位并完全垄断环保节能发动机的科学先进 技术 我国是 京都议定书 的签约国 无论从政治还是 从政绩上考量 中国必须要履行对全世界的承诺 用二分 之一的时间 走完欧盟 加上美日 从欧州汽车排放标准 I 号到 V 号或欧 VI 的二十多年实施阶段时间 以高度体现 中国发展速度与政治上极端高度性 2fj0f0c5a 刷卡器 根据今年年初国务院常务会议的安排 今年 6 月底前 将发布第五阶段车用柴油标准 硫含量不大于 10ppm 今 年年底前将发布第五阶段车用汽油标准 硫含量不大于 10ppm 过渡期均至 2017 年底 第五阶段机动车排放标 准 已经走完了所有的程序 很快即将对外发布 环保 部官员表示 标准发布之后并不会即刻实施 因为新标 准的实施需要一个准备实施期 通常这一准备期为三五年 时间 该官员解释 汽车排放标准的实施 必须油品先 行 因此 对新标准实施最为重要的是 油品供应企业必 须充分准备 保证能向用户提供与排放标准相配套的国五 油品 同时 汽车制造厂家也要研发生产符合这一新排放 标准的汽车 用户也要等的补贴政策才能决定是否淘汰旧 车 今年经国务院批准 自 2013 年 2 月 1 日起 北京市 在全国率先开始执行北京第五阶段机动车洒水车排放标准 在国务院提出的十条措施中 第七条措施为 用法律 标 准倒逼产业转型升级 其中包括一项重要内容 制定 修 订重点行业排放标准 何为汽车排放标准 目前 世界汽车排放标准并立 分为欧洲 美国 日 本标准三大体系 欧洲标准测试要求相对而言比较宽泛 是发展中国家大都沿用的汽车尾气排放体系 而日美最为 严格 中国汽车大多数系从欧洲引进生产技术 因此大体 上采用欧洲标准体系 其洒水车尾气排放标准也是延用欧 标体系 汽车排放标准 是指从废气中排出的 CO 一氧化碳 HC NOx 碳氢化合物和氮氧化物 PM 微粒 碳烟 等有 害气体 汽车排放是指从废气中排出的 CO 一氧化碳 HC NOx 碳氢化合物和氮氧化物 PM 微粒 碳烟 等 有害气体 它们都是发动机在燃烧作功过程中产生的有害 气体 这些有害气体产生的原因各异 CO 是燃油氧化不完全 的中间产物 当氧气不充足时会产生 CO 混合气浓度大及 混合气不均匀都会使排气中的 CO 增加 HC 是燃料中未燃 烧的物质 由于混合气不均匀 燃烧室壁冷等原因造成部 分燃油未来得及燃烧就被排放出去 NOx 是燃料 汽油 在燃烧过程中产生的一种物质 PM 也是燃油燃烧时缺氧产 生的一种物质 其中以柴油机最明显 因为柴油机采用压 燃方式 柴油在高温高压下裂解更容易产生大量肉眼看得 见的碳烟 为了抑制这些有害气体的产生 促使汽车生产厂家改 进产品以降低这些有害气体的产生源头 欧洲和美国都制 定了相关的汽车排放标准 其中欧洲标准是我国借鉴的汽 车排放标准 目前 国产新车都会标明发动机废气排放达 到的欧洲标准 欧洲标准是由欧洲经济委员会 ECE 的排放法规和 欧共体 EEC 的排放指令共同加以实现的 欧共体 EEC 即是现在的欧盟 EU 排放法规由 ECE 参与国自 愿认可 排放指令是 EEC 或 EU 参与国强制实施的 洒水车汽车排放的欧洲法规 指令 标准 1992 年前 巳实施若干阶段 欧洲从 1992 年起开始实施欧 欧 型式认证排放限值 1996 年起开始实施欧 欧 型式 认证和生产一致性排放限值 2000 年起开始实施欧 欧 型式认证和生产一致性排放限值 2005 年起开 始实施欧 欧 型式认证和生产一致性排放限值 欧 IV 排放技术 欧洲排放标准 欧 0 阶段 采用纯机械式的供油系统 燃油泵或柴油 泵 和自然吸气技术 欧 阶段 在欧 0 发动机的机械供 油系统 燃油泵 基础上 主要辅以废气涡轮增压技术 欧 阶段 在欧 发动机平台上适当改进 主要辅以 废气涡轮增压 水空 中冷技术或废气涡轮增压中冷技术 供油系统没有本质变化 欧 阶段 对欧 II 发动机平台进行重大升级 主要 是供油系统发生了本质变化 实现了供油系统由机械式控 制向电子控制的转化 主要技术路线包括电控泵喷嘴 电 控高压共轨 电控单体泵和电控 H 泵 EGR EGR 废气再循 环 技术主要是针对有害气体 NOx 设置的排气净化装置 它将一部分排气循入进气管与新鲜空气混合后进入气缸燃 烧 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 欧 阶段 在该阶段 PM 与 NOx 的排放都做了进一步 限制 其技术路线是在欧 发动机基础上 供油系统没有 本质变化 主要是采取一系列机内净化技术如提高供油系 统的控制灵敏性和压力 燃烧室和进气等进一步优化 并 综合使用机外净化 后处理 技术 机外净化 后处理 技术 目前主要有两条技术路线 一种是 SCR 选择性催化还原 技术 通过机内净化 PM 机外催化还原 另一种是 EGR 废气再循环 DPF 微粒捕集器 DOC 氧化催化转换器 技 术 通过机内净化降低 NOx 机外通过微粒捕捉器过滤 PM 欧 阶段 在该阶段 对 PM 的要求与欧 相同 仅 对 NOx 的排放做了进一步限制 其技术路线在欧 发动机 基础上 根据欧 阶段采取的技术路线的不同 进行相应 的调整 采用 SCR 技术的发动机相对容易 只需要进行部 分配件和电控参数上的局部调整 而采用 EGR 技术的发动 机则需要在油泵等管路上进行重新设计 欧美主要采用了两条机外后处理技术路线 1 SCR 选择性催化还原 技术路线 通过优化喷油和 燃烧过程 尽量在机内控制微粒的产生 在机外后处理过 程 采用尿素溶液对 NOx 进行选择性催化还原 采用该技 术路线的主要有康明斯 马克 底特律柴油发动机 戴姆 勒克莱斯勒 沃尔沃 达夫 依维柯 2 EGR DPF DOC 废气再循环 微粒捕集器 氧化催化 转换器 技术路线 它以废气再循环为基础 在机内抑制 NOx 的产生 在机外后处理过程中采用微粒捕集器对微粒 进行捕捉 目前 采用该技术路线的主要有康明斯 卡特 彼勒 万国 斯堪尼亚 曼等 采用 SCR 方案 对发动机不须做进一步的强化处理 燃油中的硫含量对于系统的影响较小 可回避燃油含硫量 高的难题 采用 SCR 方案可通过调整喷油特性而节省燃油 消耗约 5 整车需增加一套尿素贮存和转化装置而使成本 增加 采用 EGR DPF DOC 方案需对原发动机进行强化 提 高喷油压力和增压中冷能力 在欧洲主要以 SCR 技术占主 流 而在北美却以 EGR DPF 为主流 当前 国内主流卡车 厂家国 机型及所采用的技术路线比较认可 SCR 技术路线 欧标发动机技术区别 为满足欧 VI 和欧 V 标准 洒水车发动机制造商将必 须采取发动机改进 使用含硫量极低的燃油以及排放控制 系统等技术措施 欧 VI 和欧 V 标准要求柴油含硫量不超 过 50X10 6 而美国 2007 年和 2010 年法规则要求将柴油 含硫量降低至 15 10 6 而欧 V 和欧 VVI 标准主要针对颗 粒物排放 这给柴油发动机降低 002it 放量带来更大的挑 战 柴油机作为最广泛应用的动力源引擎 其总体技术结 构相近 主要区别在燃油系统和电控系统 即直列式机械 泵 电控共轨系统 目前 代表国际先进水平的是德国 BOSH 其共轨燃油系统的排放标准在欧 III 国 3 以内 它采用曲轴 连杆 十字头结构 泵压 130Mpa 而欧 IV 标准要求把油泵压力提高到 160Mpa 这种相 对略简结构已经不适应了 首先 柱塞偶配精度高 难以 加工 其次 这种设计方案采用的是弹簧回力点接触传力 结构 在压力增高以后 容易出现卡死和传动不平稳的缺 点 因此 欧 V 标准产品已经巅覆了传统发动机的设计原 则 特别是对油泵设计原理 完全是一次推翻传统理论进 而重新革命性的再创新过程 DOC 技术装置可以将总微粒 TPM 中的可溶性有机组分 SOF 氧化成 CO2 和水 还能将排气中的 CO 和 HC 氧化成 CO2 和水 与控制 TPM HC 和 CO 排放不同 NOx 需要被还 原成氮 N2 和水 其技术原理 1 发动机排放的 SO3 遇水会生成硫酸 它是 TPM 的 部分 2 硫极易被大多数排放控制系统采 用的铂催化剂从 SO2 氧化为 SO3 3 硫会使稀 NOx 捕集器 LNT 和含钯等催化剂中毒失效 需要采用一种能氧化 CO 与 HC 而又不会使 SO2 氧化的技术 一种硫酸盐抑制剂可 改变铂的选择性 降低 SO2 的活性 采用一些方法克服 TPM 的低反应活性 1 使 TPM 中 的 SOF 组分氧化 2 将颗粒捕集到过滤器中并在高温下 使它氧化 3 通过 NO 氧化成 NO2 使之产生一种更具反 应活性的氧化物形式 据查阅相关资料表明 利用过滤器捕集 TPM 并定期在 高温下使过滤器再生的方法已在美国 2007 年所有重型柴 油车和欧洲大多数柴油客车上投入商业化应用 在需要降 低颗粒排放及使用铂的场合 几乎全部都采用 NO2 来氧化 碳烟 在不需要完全过滤 TPM 的某些场合 采用一种分流 式过滤器或者采用一种通过载体的标准气流就足以满足需 要 一套 DOC 装置可以去除废气中 20 60 的颗粒 去除 NOx 的第一种技术是稀 NOx 催化 LNC 这项技术已在要求 将 NOx 排放降低 5 10 的场合应用于轻型柴油车 在排气 中添加额外 HC 可使 NOx 的降幅扩大至 10 20 但其缺点是 在 150 200 之间大多数 LNC 催化剂会 生成大量 N2O 柴油机 LNT 在稀气条件下使 NOx 吸收在 LNT 中直到 NOx 的数量达到 LNT 的容量为止 当 NOx 达到 峰值时开始脱附并与 CO 和 HC 反应生成 N2 和水 这项技 术最初应用于美国的乘用车和中型载货车 但燃油中的硫 会对 LNT 的性能和耐久性产生很大影响 SCR 技术使用的还原剂并非 CO 和 HC 而是氨 汽车 选用的 SCR 还原剂通常为 32 5 质量百分比 的液态尿素 溶液 目前有几种商用 SCR 催化装置可供选用 包括钒氧 化物 低温沸石和高温沸石 钒基 SCR 装置适于在 200 550 温度范围内工作 但当它暴露在 600 以上的环境时 会很快失去活性 低温沸石装置起作用的温度为 150 450 正准备用于轻型柴油乘用车 高温沸石起作用的 温度为 250 700 在 SCR 装置前安装 DOC 装置有可能使其 作用的温度下限降低到 200 高温沸石装置将主要用于美国 2010 年发动机和欧 IV 发动机的 NOx 还原 该过滤装置需要在 600 以上进行有 源再生 发动机制造商面临设计上的选择 发动机 NOx 排 放控制与 TPM 排放控制系统相结合 或发动机 TPM 排放控 制与 NOx 排放控制系统相结合 欧洲有发动机制造商选择 了前者 但大多发动机制造商都选择了 SCR 这是因为它 允许发动机针对低颗粒 高 NOx 及最大燃油经济性进行优 化 此外 欧洲现有的 SCR 排放控制系统有能力在改动最 小的情况下 提供更高的尿素喷射率等方法 达到欧 V 排放 标准 欧洲重型柴油车都选择钒基 SCR 系统是因为它具有 最佳的成本 效益比 在不采用 DOC 装置的情况下达到欧 IV 标准要求的 60 70 的 NOx 转换率也是有可能的 这 一方法有利于在无法供应低硫燃油的地区使用 国四排放技术目前 在我国常用的欧 和欧 V 标准 等术语 是指当年 EEC 颁发的排放指令 例如适用于洒水 车重型柴油车 质量大于 3 5 吨 的指令 EEC88 77 分 为两个阶段实施 阶段 A 即欧 适用于 1993 年 10 月 以后的车辆 阶段 B 即欧 适用于 1995 年 10 月以后 的车辆 汽车排放的欧洲法规 指令 标准的内容包括新 开发车的型式认证试验和现生产车的生产一致性检查试验 从欧 开始又增加了在用车的生产一致性检查等等 查阅 有关资料表明 汽车排放的欧洲法规 指令 标准的计量 是以汽车发动机单位行驶距离的排污量 g km 计算 因 为这对研究汽车对环境的污染程度比较合理 同时 欧洲 排放标准将汽车分为总质量不超过 3500 公斤 轻型车 和总质量超过 3500 公斤 重型车 两类 轻型车不管是 汽油机或柴油机车 整车均在底盘测功机上进行试验 重 型机由于车重 则用所装发动机在发动机台架上进行试验 当前 国内 EGR 主要有两种 外置式 EGR 与内置式 EGR 各主流发动机厂 EGR 发动机及其技术路线 1 外置 EGR 路线 以电子机械泵和冷却式废气再循 环技术为典型特征 以重汽 大柴道依茨为代表 通过在 发动机壳外安装电控 EGR 阀和电控单元 根据瞬时工况和 废气控制电磁阀开度 以达到排放标准 2 内置 EGR 路线 该技术经过精确测算 通过控制 发动机凸轮轴的机械运行 使气缸排气门在进气时保持 3 6 的开度 从而达到溢出废气与进气按不同比例混合 的效果 使发动机排放实现国 代表性企业包括一汽锡 柴 玉柴和东风康明斯 国内商用车柴油机实施的燃油系统技术路线主要有四 种 电控泵喷嘴 EUI 高压共轨 CommonRail 电控单 体泵 EUP 和电控直列泵 EIL EGR 电控泵喷嘴技术 EUI 被沃尔沃 曼 依维柯 东风 陕汽等企业采用 另外 美国康明斯的全电控发动机应用 的也是电控泵喷嘴技术 目前采用该技术的发动机全球保 有量已经超过 40 万台 行驶里程达 3000 亿 km 是久经考 验的成熟产品 洒水车高压共轨技术 CommonRail 主要有沃尔沃 奔 驰 曼 国内有陕汽 解放 欧曼 红岩等企业 国内发 动机厂家有潍柴 玉柴 锡柴 高压共轨技术成为目前能 够实现国 排放标准的技术应用最广泛 洒水车电控单体泵技术 EUP 用在奔驰 珀金斯 依 维柯 道依茨 国内有道依茨一汽大柴 玉柴等 洒水车电控直列泵 EIL EGR 技术中国重汽 一汽锡 柴 玉柴 上柴 潍柴 东 西康明斯等也都提供电控直 列泵 EGR 发动机 国五排放技术指标要求 国五排放标准基于欧五排放标准 其中 PM 值限制 国五排放标准是每公里 4 5 毫克 而欧五排放标准是每公 里 5 毫克 但京五和国五排放标准要比欧五排放标准要更 加严格 根据京五排放标准征求意见稿 三种污染物当中 CO 的排放标准依然是 1g km HC 化合物的排放标准依然为 0 1g Km 而 NOx 化合物的标准 则由国四的 0 08g km 进 一步加严到 0 06g Km 京五排放标准中 HC 化合物的限值 标准虽然还是 0 1g Km 但是在 HC 化合物中 将非甲烷基 碳氢化合物 NMHC 单独列了出来 并且限值