满足未来排放法规的先进三元催化器技术

欧洲的新排放法规欧6要求在更多实际行驶工况下达到更严格的碳氢化物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NO_x)和颗粒物排放。该法规还将引入测量CO_2排放的全球统一的轻型车试验规程(WLTP)行驶循环和新的实际行驶排放(RDE)要求。RDE法规要求确保现代车辆在所有常态行驶工况下都符合排放法规。这就需要有更可靠的排气后处理措施来满足这些新要求。介绍1种为应对新法规而改进的汽油机用三元催化器。在稳态和动态工况下,在若干发动机和车辆上按各种行驶循环对这种催化器进行了试验。这种催化器与之前几代催化器相比具有更好的热稳定性和更低的排气背压。这种新三元催化器具有能降低30%NO_x排放的潜力,更重要的是,它能在高动态工况下提高CO/NO_x的转化效率。最后,诊断显示,新三元催化器的储氧能力得到了优化。     

关于实施国家第二阶段机动车排放标准的公告

为贯彻《中华人民共和国大气污染防治法》，严格控制机动车污染排放，实施《车用压燃式发动机排气污染物排放限值及测量方法》(GB17691-2001)和《车用点燃式发动机及装用点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法》(GB14762-2002)第二阶段排放限值，现公告如下：     

针对欧4及未来法规的发动机高效排气后处理解决方案

重型载货车辆欧4法规在实施瞬态和稳态试验的尾气氮氧化物(NOx)排放限值时,还对氨(NH3)排放有所限制。为满足法规要求,有几种可能的策略,包括发动机管理措施,以及采用以NH3作为还原剂的NOx催化后处理措施。根据试验数据,对排气后处理系统的整体性能及安装,以及运行成本等一系列重要问题进行了阐述和讨论。还讨论了欧5及未来排放法规的相关因素。发动机以高废气再循环(EGR)率运行是在几乎没有NOx催化还原后处理情况下满足欧5法规的可能路径之一。将EGR与仅采用选择性催化还原(SCR)解决方案的无EGR发动机作了对比。此外,还说明了通过使用氨逃逸催化器或改善尿素剂量控制策略来减小SCR催化器尺寸的可能性。通过在同一系统上进行的对比试验给出了不同尿素剂量策略的效果。另一个很重要的方面是后处理系统的热管理和保温,利用试验数据对比进行了说明。最后,对未来法规研究领域的重要性进行了讨论。     

轿车发动机起动怠速排放物形成机理及其降低新技术

随着国Ⅲ排放标准实施的临近,降低汽油机起动怠速工况排放显得尤为重要。文章分析了轿车发动机起动怠速工况排放物CO和HC的生成机理,介绍了国际上目前降低轿车发动机起动怠速工况有害排放物所采用的最新技术——碳氢吸附器、高能点火与多次点火技术、电加热催化器和二次空气泵联合技术、可变气门重叠角、二段燃烧与反应式排气管、REPO技术和催化器紧耦合联接优化技术等。分析了各种技术措施的特点,指出依实际情况和具体条件可采用各项技术组合,达到降低轿车汽油机起动怠速工况有害气体CO和HC排放的目的。降低汽油机起动怠速工况排放对改善轿车发动机排气污染具有重要的意义。     

排气管喷油再生的DOC辅助DPF系统起喷温度的试验研究

通过发动机台架试验,在固定发动机排气流量的条件下,试验研究了不同柴油机氧化催化器(DOC)前温度、排气尾管燃油喷射速率、贵金属(PGM)涂层含量时,DOC的碳氢化合物(HC)转化性能;得出DOC性能的变化规律、起喷温度的标定方法、PGM涂层含量对DOC催化器的影响规律。试验结果表明:随着DOC前温度的升高,DOC的HC转化能力增强,碳氢泄漏现象减弱。可通过标定达到柴油机颗粒捕集器(DPF)目标再生温度所需的DOC前温度(起喷温度)随喷油速率的脉谱图确定尾管喷射再生系统的起喷温度。随着喷油速率的增大,起喷温度先逐渐降低,然后缓慢上升。PGM涂层含量增大,DOC的HC转化能力增强,达到DPF目标再生温度所需要的起喷温度减小。PGM涂层含量为A和Bg/L时,达到目标温度所需的最低起喷温度为240~244℃。     

满足欧Ⅱ及欧Ⅲ排放法规的车用汽油机冷起动排放控制技术

配有三效催化器的汽油机，排气中的HC排放物70％－80％是在冷起动阶段产生的。从冷起动阶段HC产生的主要原因入手，分析了空燃比、点火提前角对HC的影响，提出了现今国内外为满足欧Ⅱ及欧Ⅲ排放法规、减少冷起动阶段HC排放所采取的机内措施和排气后处理技术，并对不同排气后处理技术装置进行了对比。     

二次空气对汽油机冷起动排放影响的研究

研究了4G10汽油机在起动过程中喷射二次空气对排气温度和排放的影响规律.试验表明二次空气可以缩短催化器起燃时间,有效地降低冷起动过程中HC和CO排放.选择合适的二次空气流量可将排放降低到最低水平.     

先进涂层三元催化器的开发

提高催化器性能可以改善排放,从而进一步保护环境。然而,从资源可利用的角度来看,也有进一步减少催化器活性组分中的贵金属含量的需求。为此开发了1款高性能的催化器,其采用了先进的涂层技术,减少了贵金属含量。发动机高压缩比和高废气再循环(EGR)率等降低燃油耗技术的应用通常会提高尾气中的碳氢(HC)/氮氧化物(NOx)比。研究了Pd在涂层中的涂覆位置,以提高催化器的HC催化活性。Pd对HC催化活性有较大影响,通过调整其在涂层中的涂覆位置可以改善其与尾气的接触程度。即使在空速较高的情况下也可以有效提高转化效率。对涂层结构进行了研究,尽可能提高其催化活性和储氧能力,以及提高涂层中的气体扩散性。通过控制每种涂层材料的颗粒尺寸可以提高催化剂的耐热性和储氧能力。通过细化氧化铝材料及构筑连接通道,以控制涂层厚度。这种涂层结构在不影响排气背压的情况下保证了气体扩散性。新开发的催化器具有较高的催化活性,贵金属含量减少了约20%。     

稀薄燃烧汽油机NOx排放后处理研究进展

降低稀燃汽油机NOx排放是实现稀薄燃烧的最大难题。文中详细阐述了降低稀燃汽油机NOx排放的吸附催化转化和选择还原催化转化技术与研究进展。认为应该充分应用稀燃发动机的排气产物作为还原物质,如HC和CO等,采用沸石和贵金属分子筛催化器对NOx进行选择还原。提出研制具备高的NOx转化效率,同时具有好的水热耐久性和高的抗硫中毒能力的选择还原催化器是我们科技工作者追求的目标。     

政策法规

根据欧洲环境保护部长理事会达成的协议，2000年已开始对重型载货汽车和公共汽车柴油机执行新的排放法规——欧Ⅲ标准，理事会还通过了将于2005年和2008年开始执行更为严格的排放法规，这些法规待欧洲议会批准后实施。 欧Ⅲ法规将以前采用的13工况标准循环测试改为欧洲稳态循环法、欧洲瞬态循环法和加载烟度试验等柴油机排放鉴定试验方法。对包括采用电控燃油泵、废气再循环装置和氧化催化转换器的普通柴油机，需进行欧洲稳态循环试验和加载烟度试验；对采用包括NOx催化器和PM捕集器等排气后处理装置的柴油机和气体燃料发动机则需增加欧洲瞬态循环法试验。2005年和2008年开始执行更为严格的排放法规后，进行定型试验的柴油机必须采用欧洲瞬态循环法和欧洲稳态循环法进行试验以确定其排放值。 2005年开始实施的欧Ⅳ标准规定，稳态循环法测试的柴油机PM排放限值为0.02 g/(kW*h)，瞬态循环法测试的限值为0.03 g/(kW*h)；两种试验循环测试的NOx排放限值均为3.5 g/(kW*h)。将于2008年执行的法规将NOx的排放限值降为2.0 g/(kW*h)。这些法规将于2002年进行可行性论证。据预测，要达到2005年开始执行的排放法规，所有新出厂的重型载货柴油车都必须加装排气后处理装置，这将引起柴油机排放控制技术的重大变革。