文档介绍：商用车柴油机国四之排放
摘要:2013年大气污染严重,执行国四排放标准势在必行,本文介绍国四排放要求、国内商用车后处理系统排放的化学反应机理和工作原理、OBD诊断条件等。
关键词:国四排放;后处理系统;OBD诊断条件
前言
2013年,民众听到最多的字眼之一就是“雾霾”,尤其是长三角、珠三角和京津冀鲁地区城市,空气受到重污染,一时间呼吸疾病率飙升,呼吸成为大家难言的痛。2013年 9月国务院印发实施的《大气污染防治行动计划》提出,减少多污染物排放、调整优化产业结构等十条措施,力促空气质量改善。面对雾霾已成为生活中一个常态化“顽疾”的现实,我们开始反思改善自己的衣食住行,其与物流密不可分,商用车是物流形式之一。全面实行商用车第四阶段排放标准,将成为治理雾霾这个顽疾的一部分。
据了解,目前北京、上海、广州、成都等一线城市已经提前实施"国Ⅳ"标准。国Ⅳ车的主要特点是进一步降低商用车的CO、碳氢化合物、氮氧化物以及可吸入颗粒物等污染物排放总量。在一些国家和地区,中重型车用柴油机的排放在发动机对环境排放贡献度中要达到70%左右,因此中重型车用柴油机的排放一直是内燃机排放控制领域的重点。2005年欧洲车用发动机已开始实施欧4排放法规,其对柴油机提出了更为严格的要求。

国四排放标准是国家第四阶段机动车污染物排放标准,汽车排放污染物主要有HC(碳氢化合物)、NOx(氮氧合物)、CO(一氧化碳)、PM(微粒)等,压燃式柴油机排放HC、CO相对汽油机少,但排放NOx和PM的量较大,因此柴油机排放控制的重点是降低NOx和
PM的排放量。通过更好的催化转化器的活性层、二次空气喷射以及带有冷却装置的排气再循环系统等技术的应用,控制和减少汽车排放污染物到规定数值以下的标准。
2007年国家环境保护总局和国家质量监督检验疫总局发布的标准GB17691,可查得到关于国四排放ECT试验限值,见表1 ,ESC和ELR的试验限值,见表2。从上面两张表格可以看到,无论是稳态、负荷和瞬态对氮氧化物和颗粒物的要求都是相同的,/(kW?h), g/(kW?h)。
要实现国Ⅳ对NQx和PM排放的要求,目前有两条技术路线:其一是先通过喷射系统优化和喷射定时提前以降低颗粒物PM,再使用SCR来降低因燃烧优化而产生的NQx排放;其二是EGR+DPF路线,即先通过废气再循环降低排放中NOx的成份,再用颗粒捕集器捕集因使用EGR而略有增加的颗粒物PM,从而达到同时降低NOx和PM的效果,如图1所示。
图1 柴油机实现欧四排放技术路线图

目前,对于轻型卡车后处理系统排放主要采用技术路线二,国内商用车主机场后处理系统排放采技术路线一。文主要讨论商用车后处理系统,下面将介绍技术路线一的化学反应机理及工作原理。

制造商一般采用在发动机机内减少PM排放、在废气中处理NOx的措施。目前采用的一种解决方案是:利用商业用的可兰素(固体尿素和水溶液,%±%),在排气中喷入尿素、氨水等还原性物质,将NQx(主要是NO)还原为N2和H20。如市面上销售的AdBlue,无毒、洁净、无气味、不易着火、无爆炸危险,但有轻微的腐蚀性,必