淺談國六標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)路線分析

郭葵

(東風(fēng)柳州汽車有限公司 545005)

淺談國六標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)路線分析

郭葵

(東風(fēng)柳州汽車有限公司 545005)

隨著全國范圍內(nèi)霧霾現(xiàn)象已成為普遍現(xiàn)象，國家對排放污染管控日益加嚴(yán)，各地相繼出臺相關(guān)政策治理環(huán)境污染，其中對于車輛排放國家出臺了《車用壓燃式、氣體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)與汽車排氣污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》等相關(guān)法律，要求對車輛排放NOx和PM、PN值進(jìn)一步降低。中國的排放標(biāo)準(zhǔn)，基本上可以歸為歐洲體系。到歐Ⅵ以后，北美標(biāo)準(zhǔn)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)的限值已經(jīng)基本趨于一致，國六技術(shù)路線可參考?xì)W洲技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)第六階段排放。

國六；排放限制；技術(shù)路線

1 機(jī)動車排放限值標(biāo)準(zhǔn)介紹

（1）公路柴油機(jī)美國和歐洲排放標(biāo)準(zhǔn)：中國的排放標(biāo)準(zhǔn)，基本上可以歸為歐洲體系。到歐六以后，北美標(biāo)準(zhǔn)和歐洲標(biāo)準(zhǔn)的限值已經(jīng)基本趨于一致。

（2）歐洲排放法規(guī)排放限值的演變：從歐Ⅴ到歐Ⅵ，顆粒物PM和NOX的限值要求下降比例都非常大（圖1）。

（3）中國排放限值標(biāo)準(zhǔn)—國三至國五：根據(jù)國家相關(guān)排放標(biāo)準(zhǔn)，難點(diǎn)和重點(diǎn)是控制 NOx 和 PM 污染物（圖2）。

圖1 歐洲排放限值

圖2 中國排放限值

（4）中國排放限值與歐洲排放限值對比：從污染物限值來看，我國的限值基本是直接采用歐洲的限值標(biāo)準(zhǔn)[1]。因此，預(yù)測國六排放限值和測試循環(huán)也是參照歐六排放限值標(biāo)準(zhǔn)來確定。

2 國六排放實(shí)施時(shí)間分析

排放標(biāo)準(zhǔn)越高，變動越復(fù)雜，切換過渡所需時(shí)間越長。目前國五已經(jīng)處于逐步實(shí)施階段。重型汽車國六法規(guī)預(yù)計(jì)2016年底發(fā)布征求意見稿，預(yù)計(jì)2020年在全國范圍進(jìn)行逐步推廣實(shí)施。

3 國六排放技術(shù)路線分析

3.1 歐Ⅵ開發(fā)難點(diǎn)

基礎(chǔ)機(jī)型開發(fā)，排放與經(jīng)濟(jì)性的平衡，生產(chǎn)一致性控制，耐久性要求，OBD車載監(jiān)控要求，EGR對冷卻性能要求（預(yù)計(jì)提高15%～20%），排放標(biāo)定。

歐Ⅵ產(chǎn)品的開發(fā)，不僅需要產(chǎn)品的升級，同時(shí)需要發(fā)動機(jī)生產(chǎn)企業(yè)對制造工藝、質(zhì)量控制、生產(chǎn)過程管理等全方位的提升[2]。

3.2 歐Ⅵ技術(shù)路線選擇分析

（1）目前主要的后處理技術(shù)

DOC：Diesel Oxidation Catalyst氧化型催化轉(zhuǎn)化器。

DPF：Diesel Particulate Filter顆粒捕集器。

SCR：Selective Catalytic Reduction選擇性催化還原。

EGR：Exhaust Gas Recirculation排氣再循環(huán)。

（2）各種后處理技術(shù)削減潛力

DOC：25%～50%PM。

DPF：90%PM，＞90% HC（尤其是含碳顆粒）。

SCR：90%NOX，50%～90%HC，30%～50%PM。

EGR：40%NOX。

（3）技術(shù)路線：中高度EGR+DOC+DPF+SCR。

技術(shù)特點(diǎn)：冷卻能力要求高，開發(fā)難度大，經(jīng)濟(jì)性差，非最優(yōu)方案。

（4）技術(shù)路線：低EGR+DOC+DPF+SCR。

技術(shù)特點(diǎn)：開發(fā)難度適中，經(jīng)濟(jì)性較好，目前國外主流方案。

（5）技術(shù)路線：DOC+DPF+Hi_SCR。

技術(shù)特點(diǎn)：開發(fā)難度相對較低，經(jīng)濟(jì)性好，但對后處理要求較高，依維柯等采用。

3.3 再生技術(shù)采用方案

主動再生

（1）主動再生是周期性再生，由碳載荷量和時(shí)間來觸發(fā)，在DPF捕捉顆粒導(dǎo)致排氣背壓達(dá)到條件下，發(fā)動機(jī)ECM自動控制控制后處理系統(tǒng)進(jìn)行DPF再生。

（2）案例1，標(biāo)定當(dāng)碳載荷達(dá)到6 g/L時(shí)，DPF開始再生，直到碳載荷達(dá)到1.8 g/L時(shí)再生停止。

（3）案例2，標(biāo)定當(dāng)發(fā)動機(jī)工作到15或X小時(shí)，相當(dāng)碳累計(jì)達(dá)到6 g/L的要求。

（4）通過后噴和切換燃燒參數(shù)來提高DOC出口溫度575℃，處理DPF的碳量。

被動再生

（1）當(dāng)碳的氧化速率大于碳的生成速率，被動連續(xù)再生是不需要控制。滿足標(biāo)定條件（DPF進(jìn)口溫度）再生就會發(fā)生[3]。同時(shí)保證DPF再生效率，也會按照條件進(jìn)行主動再生。

（2）后處理熱管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)完善[4]。

被動連續(xù)再生需要250℃，主動再生575℃。

4 歐Ⅵ技術(shù)路線選擇分析

目前機(jī)內(nèi)凈化只能滿足歐Ⅲ（國3）排放法規(guī)，要滿足苛刻的排放法規(guī)（歐4及以后），必須采用后處理技術(shù)。

歐Ⅳ、歐Ⅴ排放法規(guī)，可分別通過EGR+DPF或SCR技術(shù)來滿足排放法規(guī)要求，但歐Ⅵ（及EPA2010）排放法規(guī)，必須綜合采用SCR、DPF才能滿足法規(guī)要求。

4.1 國外歐Ⅵ技術(shù)路線參考（圖3）

圖3 歐Ⅵ技術(shù)路線參考

4.2 國內(nèi)歐Ⅵ技術(shù)路線參考

通過對歐Ⅵ以及北京公交客車第六階段技術(shù)路線分析推測中國國六階段的主流技術(shù)路線為：低EGR + DOC + DPF + SCR。

5 結(jié)束語

《輕型車輛排放污染物限制及檢測方法（中國第六階段）》已發(fā)布征求意見稿，2019年起逐步推廣實(shí)施。以次推測《中重型車輛排放污染物限制及檢測方法（中國第六階段）》預(yù)計(jì)第三季度內(nèi)將發(fā)布征求意見稿，2017年上旬將正式發(fā)布，開始實(shí)施時(shí)間預(yù)計(jì)在2019年年中或2020年年初。

低EGR+DOC+DPF+SCR技術(shù)路線開發(fā)難度適中，經(jīng)濟(jì)性較好，將是后續(xù)主流方案。

[1]GB17691-2005 車用壓燃式、氣體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動機(jī)與汽車排氣污染物排放限值及測量方法（中國Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ階段）.

[2]GB3847-2005 車用壓燃式發(fā)動機(jī)和壓燃式發(fā)動機(jī)汽車排氣煙度排放限值及測量方法.

[3]GB20890-2007 重型汽車排氣污染物排放控制系統(tǒng)耐久性要求及試驗(yàn)方法.

[4]HJ 689-2014 城市車輛用柴油發(fā)動機(jī)排氣污染物排放限值及測量方法（WHTC工況法）.

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：A

郭葵（1988—），男，本科，從事技術(shù)研發(fā)方面的工作 。