柴油车尾气排放特征与后处理技术研究现状

柴油车已经成为大气颗粒物(PM)和氮氧化物(NOx)主要的排放源之一。为了提高环境空气质量并降低柴油车的污染物排放,可以通过安装尾气后处理装置来减少PM和NOx的排放。如何使后处理技术与车辆降低PM和NOx排放的需求相匹配,以实现稳定的减排效果,是一个值得进一步研究的问题。柴油车尾气中PM,以及NO和NO₂等关键参数,对于设计尾气后处理装置(如DPF和Urea-SCR)以及设定DPF再生和Urea-SCR喷氨策略具有重要意义。因此,本文以柴油车为研究对象,分析了其PM的浓度、粒径分布、化学成分和形态特征,以及NOx(NO+NO₂)和部分PM前体物的排放特性。同时,分析了车辆行驶状况对尾气PM浓度和粒径分布的影响,为在用柴油车加装尾气后处理装置以降低尾气污染物排放提供了重要的参考依据。     

柴油机颗粒物排放后处理技术

柴油机已在全球范围得到广泛应用，柴油机排放的颗粒物（PM）对环境具有十分恶劣的影响，降低其颗粒物排放是目前的研究热点。文章介绍了车辆排气中颗粒物的组成和生成机理，阐述了目前正在应用及研究的6种颗粒物排放后处理技术。指出我国硫含量过高限制了许多种类的颗粒物排放后处理技术的运用，因此我国应采用各种可靠性较高的主动再生柴油机颗粒捕集器。     

重型柴油机DPF非线性非稳态碳载量估算方法研究

通常可以使用压差传感器估计柴油机微粒捕集器(DPF)中的碳载量，但其在较低排气流量时的非线性和非稳定状态下，准确性会严重下降。为了提高精度，建立了新的碳载量估算方法，以计算DPF中的炭烟累计量，从而提高主动再生触发时间的精度。该模型基于发动机炭烟排放和DPF内的炭烟氧化平衡，由炭烟排放模型、NO₂被动再生模型和炭烟高温氧化模型3个子模型组成。测试验证是基于全球统一瞬态试验循环(WHTC)进行的。试验结果表明，在载碳形成过程中，碳载量计算值与实测值的平均误差为4.6%。随着排气温度和NO₂浓度增加，被动再生加快，主动再生间隔延长。     

HCCI汽油机的控制策略

汽油机受控自点燃,又名均质充量压缩点燃HCCl（Homogenuos Charge Compession lgnition）,与传统的汽油机燃烧方法相比明显地提高了效率,相应地减少了CO₂排放,NO₂和颗粒物排放也达到了最低水平。博世公司对这一燃烧方法做了很多研究工作,在此基础上对采用HCCI燃烧系统的汽油机在整个工况区域内瞬态运行过程中的控制和调节策略进行了开发工作,并作了台架试验,这些成果值得国内发动机研发人员参考。     

直接测量法及转化炉间接测量法汽车尾气分析仪的选用分析

<正>《柴油车污染物排放限值及测量方法(自由加速法及加载减速法)》(GB 3847—2018)规定，柴油车的加载减速法需要检测尾气中NO_x气体浓度。由于自然界中NO_x主要以NO和NO₂的形式出现，其他分子极不稳定或含量极低，故目前定义为NO和NO₂两种气体浓度之和。氮氧化物分析仪可以选择使用化学发光、紫外或红外原理，原来的化学电池法不再适用。     

在线分析的机动车排放遥测系统研究

1概述据统计,截至2011年6月底,全国机动车总保有量达2.17亿辆,其中,汽车9 846万辆,摩托车1.02亿辆;今年上半年,全国新增机动车1 005万辆,其中,汽车保有量增加760万辆,高于去年上半年688万辆的增量。数据显示,北京、深圳、上海、成都、天津等11个城市汽车保有量超过100万辆,其中,北京达到464万辆。另据《中国机动车污染防治年报(2010)》统计可知,如图1所示,2009年,全国机动车排放污染物5 143.3万t,其中一氧化碳(CO)4 018.8万t,碳氢化合物(HC)482.2万t,氮氧化物(NOx)583.3万t,颗粒物(PM)59.0万t,以上数据表明,对机动车排放污染物的监控与防治,已到刻不容缓的地步。     

轻型汽车CO2排放测量不确定度评定

CO₂排放是汽车污染物排放检测的一项重要技术指标,它表征的是汽车排出污染物的多少和车辆能耗高低的参考标准之一,用以控制汽车使用中产生的污染物排放量,避免对环境产生损害。按照GB 18352.6-2016《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》的规定使用全球统一的轻型车测试循环工况进行常温下冷启动后污染物排放试验,并对测量结果进行不确定度评定。文章阐述了轻型汽油车CO₂排放测试所用的测试原理、法规工况曲线、测试设备、数学模型等,通过分析影响试验结果的各因素来源,综合计算得出轻型车CO₂排放测试结果的扩展不确定度和相对扩展不确定度。     

再生粗骨料纳米强化处理对混凝土变形性能影响研究

文中采用纳米强化技术对再生骨料预处理,研究纳米强化技术(水玻璃、纳米CaCO₃和纳米SiO₂)对再生混凝土变形性能(干燥收缩、自收缩和徐变)影响;并利用压汞法分析混凝土孔隙结构。结果表明,纳米SiO₂改善再生骨料混凝土变形性能效果最佳,纳米CaCO₃次之,水玻璃效果最差。纳米强化处理可降低再生混凝土孔隙率,优化混凝土孔隙结构。     

不同空燃比对整车GPF售后再生效率影响研究

<正>排放法规的进一步加严,使得国内汽车制造企业面临巨大挑战。当前汽车制造企业迫切需要解决的问题是如何降低汽车尾气中污染物的排放值。笔者主要是基于一辆搭载1.5T缸内直喷发动机的试验车进行实验,进行不同空燃比对整车GPF售后再生效率影响研究。2016年,国家环保局牵头制订了堪称史上最严格的《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》。该法规不仅对尾气中的气态有害物质的排放限值进行了大幅度的下降,同时针对全部汽油车的颗粒物排放进行了要求,其中包括颗粒物的排放质量限值及颗粒物排放数量,均制定了严格的限制。     

国六重型柴油车DPF再生排放特性研究

基于大量国六重型柴油车实际道路排放测试数据,文章选取了四辆测试过程中DPF(柴油机颗粒捕集器)主动再生的样车。样车DPF主动再生完毕后,进行正常状态下的实际道路排放测试。对比样车DPF主动再生与正常状态下的排放测试数据,结果表明,相比于正常状态,样车DPF主动再生时,NOX和PN均不满足国六排放法规要求,NOX升高了5.8~29.4倍;PN升高了14.0~7148.9倍;CO没有一致的变化趋势;CO₂升高了6.3%~24.2%;油耗升高了16.2%~32.8%;动力性不变。     

全国首个柴油车尾气治理装置问世

近日从合肥工业大学获悉，该校在全国首家研发出治理柴油汽车尾气的装置——柴油机颗粒物捕集系统（DPF系统），清除柴油机尾气排放中的颗粒物（PM2．5）效果显著。成功地攻克了城市柴油车辆尾气排放治理难题。近日该项目通过安徽省科技厅专家组鉴定。     

DOC辅助DPF再生的二次污染研究

在氧化型催化转换器(DOC)前端的排气管中喷入柴油,通过提高柴油机尾气温度、燃烧并去除柴油机微粒捕集器(DPF)中的PM,实现了DPF再生。对整个再生过程中尾气成分进行分析和计算,发现碳氢化合物(HC)为主要二次污染物,且排放相对较大。通过试验方法,分别研究喷油流量和喷油时DOC前端排气温度对再生过程中HC排放的影响,并依此提出保温处理、分阶段喷油和低速再生等三项优化措施。优化后再生过程中HC排放降低了68%,且燃油经济性提高了21%。     

汽车维修行业大气污染物的排放与治理

<正>当前，我国以PM2.5和O₃为特征污染物的大气复合污染形势依旧严峻，虽然近年来大气污染物中二氧化硫(SO₂)、氮氧化物(NO_x)及烟粉尘控制已取得明显进展，但挥发性有机物(VOCs)排放量却仍呈现增长趋势。VOCs不仅会引发灰霾、光化学烟雾等大气环境问题，大多数VOCs还具有毒性、刺激性、致畸性和致癌作用，会对人的身体健康产生严重危害。VOCs治理既是我国大气污染防治的重点工作，也是我国大气污染防治的薄弱环节。汽车维修行业是VOCs的重点排放源。     

深圳市柴油车排放现状研究

通过深圳市车流量信息摄录及数据核实,获得深圳市柴油车的基本结构组成,货运车辆在柴油车中所占比例达到了81．5％,是深圳市PM与NOx污染物的主要排放源。通过使用OBS2200与ELPI进行实际道路情况下的车载测试,得到了深圳市主要类型柴油车PM的排放因子：其中轻型货车1．4691g/km、货柜车4．1756g/km、重型货车2．3818g/km、客运车辆1．6954g／km;以及NOx排放因子：轻型货车4．44581g/km、货柜车8．4848g/km、重型货车10．7517g/km、客运车辆8．5656g/km。并由此计算出PM的年排放总量为39171．20t;NOx的年排放总量为120614．01t。统计结果表明,占柴油车总数6％的国Ⅰ货柜车产生了27％的PM排放。深圳市20％的高污染柴油车的PM与NOx排放量超过所有柴油车的PM与NOx排放量的70％。     

柴油机微粒捕集器被动再生平衡研究

建立了柴油机微粒捕集器（DPF）的三维仿真模型,并验证了模型的准确性。模拟计算了DPF连续被动再生过程中 m （NO2）/m （Soot ）比例、排气温度及450℃时 O2浓度对再生平衡的影响。结果表明：排气中m（NO2）/m（Soot）比例为5时再生达到平衡,比例越高越有利于去除微粒物;排气温度越高参与再生反应的O2越多,越有利于DPF再生达到平衡;排气温度为450℃及O2浓度为5％时达到平衡,其浓度越高则再生速率越高。     

再生砖粉活性及其在道路水稳层中的应用研究

针对目前废弃黏土砖类建筑垃圾存量大、处理难和利用率低的问题，研究了再生烧结黏土砖粉的活性，并研究了其在替代粉煤灰后应用于道路水稳层后的性能。结果表明：再生烧结黏土砖粉的活性指数能够达到73%,满足作为水泥活性混合材料中粉煤灰的活性指数要求。结合X射线衍射、傅里叶红外光谱和扫描电子显微镜分析发现，再生烧结黏土砖粉的活性源于其内部的活性SiO₂、Al₂O₃等成分，该活性成分能够与水泥水化产物中的Ca(OH)₂反应形成新的硅酸盐和铝酸盐水合物，从而形成较为密实的微观结构。再生烧结黏土砖粉替代粉煤灰后制备的水泥-砖粉稳定碎石材料具有良好的力学性能，能够满足极重、特重交通的高速公路和一级公路的基层以及底基层的强度要求。     

提升燃油品质的关键是降低硫含量

研究发现,柴油中硫含量对PM（颗粒物）排放的影响最大,在燃油燃烧中,其中硫最终会生成硫酸及硫酸盐附着在碳烟颗粒上,约占PM排放的13％～22％。     

基于动力电池回收利用的碳减排效益分析

在碳达峰、碳中和的全球背景下，新能源汽车作为一种绿色出行方式发展迅速，作为新能源汽车的动力核心动力电池产量不断增加，伴随而来的退役动力电池逐年增多。对退役动力电池的回收利用能够减少电池生产过程中的温室气体排放。本文结合近十年的新能源汽车发展情况，对2030年前新能源汽车发展趋势、动力电池产量及退役量进行预测，并对退役电池的梯次利用及再生利用可减少的温室气体进行计算。经预测到2030年中国基于动力电池回收利用所产生的温室气体减排量可达到705.9万吨CO₂当量，全球温室气体减排量为1187.6万吨CO₂当量，因此对退役电池的梯次利用及再生利用可以有效的降低温室气体排放。     

国Ⅳ排放标准的新规定及对摩托车技术发展的新要求

国Ⅳ摩托车排放标准是与欧洲摩托车排放第Ⅳ阶段标准相对应的,而现在执行的摩托车排放国家标准是等效采用欧Ⅲ摩托车排放标准的。摩托车国Ⅳ排放新标准囊括了所有关于摩托车排气污染物排放的试验方法及限值要求,适合L₃、L₄和L₅类车,对Ⅰ型试验和Ⅱ型试验的限值进行了加严修订。     

降怠速工况DPF再生温度及排放特性研究

基于某国六柴油机搭建后处理系统试验台架,研究了堇青石DPF在急降怠速(DTI)过程中的主动再生特性,探究了碳载量对DTI再生温度特性的影响以及DTI试验后的DPF瞬态排放特性。结果表明：DTI再生过程中载体内部温度分布极不均匀,峰值温度出现在DPF后端的中环处;碳载量对DTI再生温度及PM和PN排放有显著影响,当碳载量达到7 g/L时,峰值温度达到1 394.1℃,最大温度梯度达到139.0℃/cm, PN排放超过国六限值10倍以上,而PM排放虽有明显升高,仍在较大裕量内满足国六限值。当超过堇青石陶瓷材料的耐受温度和温度梯度极限时,DPF具有很大的熔化和开裂风险,需要合理选取再生极限碳载量以保证可靠性。