對(duì)滿足汽油機(jī)車(chē)輛排放法規(guī)要求污染物后處理技術(shù)的探究

楊壽海

（東風(fēng)柳州汽車(chē)有限公司，廣西 柳州 545005）

對(duì)滿足汽油機(jī)車(chē)輛排放法規(guī)要求污染物后處理技術(shù)的探究

楊壽海

（東風(fēng)柳州汽車(chē)有限公司，廣西 柳州 545005）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國(guó)已經(jīng)成為世界上汽車(chē)產(chǎn)、銷(xiāo)量最高的國(guó)家。在此發(fā)展過(guò)程中，我國(guó)機(jī)動(dòng)汽車(chē)污染物排放成為導(dǎo)致生態(tài)環(huán)境惡化的主要因素之一。所以，汽油機(jī)車(chē)輛節(jié)能減排成為現(xiàn)階段國(guó)家防治環(huán)境污染的主要途徑。在此基礎(chǔ)上，我國(guó)相關(guān)部門(mén)經(jīng)過(guò)多次討論和協(xié)商修改，于2013年9月17日正式出臺(tái)了《GB18352.5-2013輕型汽車(chē)污染物排放限值及其測(cè)量管理辦法（中國(guó)第五階段）（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“國(guó)V標(biāo)準(zhǔn)”）》的指導(dǎo)文件。按照國(guó)家質(zhì)量監(jiān)督總局和我國(guó)環(huán)境保護(hù)部聯(lián)合發(fā)布的這一標(biāo)準(zhǔn)文件，從2018年新年伊始，將決定在全國(guó)范圍內(nèi)大力推行國(guó)V標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前，在我國(guó)北京市已經(jīng)于2013年3月正式開(kāi)始實(shí)施第五階段汽油機(jī)車(chē)輛排放法規(guī)要求標(biāo)準(zhǔn)。因此，文章研究的目的旨在結(jié)合我國(guó)“國(guó)五”標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)汽油機(jī)車(chē)輛污染物后處理技術(shù)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行研究。

汽油機(jī)；車(chē)輛排放法規(guī)；污染物；后處理技術(shù)

10.16638 /j.cnki.1671-7988.2016.10.087

CLC NO.: U461.9 Document Code: A Article ID: 1671-7988 (2016)10-259-03

前言

我國(guó)的汽油機(jī)車(chē)輛排放法規(guī)要求是參照歐盟體系建立的，因此具有明顯的階段性升級(jí)特點(diǎn)。從1993年我國(guó)全面實(shí)施歐I排放標(biāo)準(zhǔn)到2015年開(kāi)始實(shí)施歐VI號(hào)標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)汽車(chē)污染物排放的限制要求在不斷提高，同時(shí)對(duì)污染物排放總量的要求規(guī)范也在繼續(xù)升級(jí)。因此，在過(guò)去的十幾年中，我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)輛污染物排放控制管理基本呈現(xiàn)出一種“小步快跑”的特點(diǎn)，經(jīng)過(guò)幾次不同程度的升級(jí)，我國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)輛總數(shù)在不斷得到控制的前提下，污染物的后處理技術(shù)業(yè)在不斷提高。如下是我國(guó)汽油機(jī)車(chē)輛污染物排放法規(guī)要求[1]：

表1 我國(guó)汽油機(jī)車(chē)輛污染物排放法規(guī)升級(jí)進(jìn)程

1、污染物后處理過(guò)程中不斷提高油品質(zhì)量

一般情況下，汽車(chē)機(jī)油以及燃油質(zhì)量會(huì)對(duì)污染物排放控制系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行性能造成一定影響。由于NOx與氧傳感器及三元催化劑對(duì)油品的實(shí)際質(zhì)量很敏感，因此當(dāng)汽車(chē)油品質(zhì)量得到良好的保障時(shí)，后處理裝置與先進(jìn)的電控系統(tǒng)才能充分發(fā)揮其作用。比如，利用顆粒捕集器進(jìn)行碳顆粒污染物處理時(shí)，需要汽車(chē)使用低硫燃油。因此，對(duì)于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)而言，不論是新車(chē)還是二手車(chē)，好的油品質(zhì)量是保證汽車(chē)污染物排放控制系統(tǒng)性能不斷得到優(yōu)化的重要基礎(chǔ)。

2、污染物后處理過(guò)程中的載體技術(shù)

污染物處理過(guò)程中的載體技術(shù)主要采用金屬或陶瓷等作為技術(shù)處理的物質(zhì)載體，然后將貴金屬催化劑涂敷之后，進(jìn)行封裝成催化轉(zhuǎn)化器，用于處理排放污染物的裝置。在此過(guò)程中，當(dāng)確定催化器的體積后，需要利用更高目數(shù)及更薄壁厚的載體，使之具有更大表面積的物質(zhì)進(jìn)行催化反應(yīng)，從而在提升催化轉(zhuǎn)化效率的過(guò)程中，不斷提升催化反應(yīng)的耐久性。從應(yīng)用實(shí)踐情況來(lái)看，這種后處理技術(shù)能夠顯著減小催化器的實(shí)際容量，從而將排氣系統(tǒng)的背壓降低[2]。

3、污染物后處理過(guò)程中的緊耦合催化器和涂覆技術(shù)

這種技術(shù)主要在靠近汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)排氣歧管的部位，增加一個(gè)催化轉(zhuǎn)化器，利用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣熱量將催化器加熱，使催化轉(zhuǎn)化器快速起燃。這種處理技術(shù)主要作用是有效降低汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)在冷啟動(dòng)過(guò)程中的污染物排放量。在此過(guò)程中，還可采用涂敷技術(shù)進(jìn)行污染物處理與控制。比如，在催化轉(zhuǎn)化器中貴金屬采用分區(qū)涂覆，以及通過(guò)涂敷幾種不同種類(lèi)的活性物質(zhì)，從而使催化劑的性能不斷得到優(yōu)化，進(jìn)一步提升材料的綜合利用效率與污染物的處理效率。

4、污染物后處理過(guò)程中的三元催化劑技術(shù)

采用三元催化技術(shù)可有效控制汽車(chē)中NOx、CO、HC、NMHC等污染物質(zhì)的排放。其主要在一種封閉式的環(huán)孔系統(tǒng)中，采用氧傳感裝置獲取排氣混合氣體氧含量高低信號(hào)。通過(guò)ECU進(jìn)行精準(zhǔn)的控制空燃比，將空燃比數(shù)值控制在“1”左右的狹窄窗口內(nèi)，使排氣污染物在催化轉(zhuǎn)化器的氧化還原作用下將HC與CO一同轉(zhuǎn)化為CO2和H2O。與此同時(shí)，其還可促進(jìn)N2與NOX進(jìn)行還原反應(yīng)[3]。

5、污染物后處理過(guò)程中控制氣油機(jī)顆粒物

眾所周知，霧霾產(chǎn)生的重要原因是空氣中出現(xiàn)了大量的污染顆粒物。因此，在“國(guó)五”排放標(biāo)準(zhǔn)出臺(tái)后，管理法規(guī)明確規(guī)定，在信息申報(bào)時(shí)需要測(cè)量車(chē)輛污染物中的顆粒物。因此，對(duì)污染物中的顆粒物進(jìn)行控制，主要采用壁流式的顆粒捕獲后處理技術(shù)裝置，使汽車(chē)尾氣從捕獲器的一端進(jìn)入到通道，此時(shí)通道在另一端被封閉。因此，汽車(chē)尾氣只能從壁面進(jìn)入到相鄰孔道進(jìn)行排放，在此處理過(guò)程中，污染物中的顆粒物會(huì)被有效沉積在壁面中的過(guò)濾裝置中。當(dāng)顆粒捕集器溫度升高后，碳顆粒在高溫下燃燒成CO2排出，實(shí)現(xiàn)顆粒捕集器再生。

6、污染物后處理過(guò)程中的NOx控制技術(shù)

NOx又簡(jiǎn)稱(chēng)為L(zhǎng)NT，其是一種捕獲催化劑，對(duì)于我國(guó)現(xiàn)階段輕型的汽油機(jī)車(chē)輛污染物排放控制而言，這是一種十分有效的后處理技術(shù)。其主要在一種稀燃運(yùn)行條件下，通過(guò)將三元催化劑或具有氧化性的催化劑置于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)的緊耦合位置，以此促進(jìn)NO2與NO轉(zhuǎn)化。這種處理技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)⑾觖}酸與催化反應(yīng)劑一同保存下來(lái)。當(dāng)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)處于一種稀燃穩(wěn)定運(yùn)行工況時(shí)，這種技術(shù)處理物質(zhì)可以形成由堿土金屬和強(qiáng)堿及其它相關(guān)稀土元素組成的硝鹽酸物質(zhì)。因此，這種催化劑更適合于排量在2.0L-2.5L之間的汽車(chē)污染物后處理，在處理過(guò)程中，混動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)能夠不斷降低汽車(chē)在低負(fù)荷運(yùn)行時(shí)NOx的實(shí)際排放量。

7、污染物后處理過(guò)程中采用稀燃DeNOx催化劑進(jìn)行處理

稀燃催化劑DeNOx又被稱(chēng)為HC-SCR催化劑，因此在具體應(yīng)用過(guò)程中可以采用這一催化劑還原NOx為N2。其應(yīng)用的主要優(yōu)點(diǎn)是不需要在反應(yīng)處理過(guò)程中加入新的尿素等催化劑。但是，其也具有一定的缺點(diǎn)，比如在污染物后處理過(guò)程中，時(shí)間轉(zhuǎn)化效率較低。本文在研究過(guò)程中，通過(guò)使用兩種不同硫含量的燃油，然后將二者的油品參數(shù)控制到同一參數(shù)范圍內(nèi)，當(dāng)其中的硫含量從49ppm降低到6ppm時(shí)，DeNOx催化劑對(duì)NOx的實(shí)際轉(zhuǎn)化率將由原來(lái)的14%上升到26%。

8、結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，隨著我國(guó)生態(tài)環(huán)境污染問(wèn)題日益突出，機(jī)動(dòng)車(chē)輛污染防治法規(guī)也在進(jìn)一步升級(jí)。因此，本文通過(guò)結(jié)合我國(guó)實(shí)際的汽油機(jī)車(chē)輛污染物排放管理法規(guī)進(jìn)行后處理技術(shù)分析。希望通過(guò)論述研究，為新的管理辦法升級(jí)及新的處理技術(shù)實(shí)施奠定科學(xué)的理論以及技術(shù)基礎(chǔ)。

[1] 周敏.滿足汽油機(jī)車(chē)輛排放法規(guī)要求的污染物后處理技術(shù)[J].汽車(chē)維修與保養(yǎng),2015,02:90-91.

[2] 楊友文,胡云昊,張子慶,孟銘.新油耗與排放法規(guī)下汽油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)對(duì)燃油的要求[J].石油煉制與化工,2015,06:101-106.

[3] 帥石金,唐韜,趙彥光,華倫.柴油車(chē)排放法規(guī)及后處理技術(shù)的現(xiàn)狀與展望[J].汽車(chē)安全與節(jié)能學(xué)報(bào),2012,03:200-217.

To meet the requirements of gasoline engine vehicle emission regulations pollutants post-processing technology of exploration

Yang Shouhai
( Dongfeng liuzhou automobile Co., Ltd., Guangxi Liuzhou 545005 )

With economic development, China has become the world's automobile production and sales of the highest in this development process, China's emissions of motor cars has become one of the main factors leading to the deterioration of the ecological environment. Therefore, the gasoline engine vehicle energy saving become a major national program to combat environmental pollution countermeasures stage. On this basis, China's relevant departments after several discussions and consultations modify at September 17, 2013 formally introduced the "GB18352.5-2013 light vehicle emission limits and measurement management practices (China Phase V) (hereinafter referred to as "V standard"). " In accordance with this standard requires the State Administration of Quality Supervision and Environmental Protection in China jointly issued not from the beginning of the year 2018, will be decided in the country vigorously country V standards currently in our Beijing has officially started in March 2013 the implementation of the landmark five-stage gasoline engine vehicle emission standards and regulatory requirements.Therefore, the purpose of this study was to combine our country after five standard gasoline engine vehicle pollutant treatment technology related content research.

Gasoline engine; vehicle emission regulations; pollutants; post-processing techniques

U461.9

A

1671-7988(2016)10-259-03

楊壽海（1981-），男，助理工程師，就職于東風(fēng)柳州汽車(chē)有限公司PV技術(shù)中心，從事汽車(chē)開(kāi)發(fā)與汽車(chē)排放后處理技術(shù)研究。