满足国VI排放法规的后处理技术及集成系统

上海交通大学内燃机研究所满足国VI排放法规的后处理技术及集成系统2017.06.22上海交通大学内燃机研究所1管斌上海交通大学内燃机研究所2主要内容欧美排放法规轻型车重型车后处理技术后处理集成系统上海交通大学内燃机研究所D:OEMrefurbishedI,J,K:EGR+in-cylinderA:LNT+SCRB,F,H:Tier2Bin5A,B:samevehicle,diffcalibrationsD,E,G,F:samevehicle,diffcalibrationsI,J,K:samevehicle,differentcalibrations,KhashigherpowerengineEuro3Euro4Euro5Euro6实际道路排放—轻型车3上海交通大学内燃机研究所TNOReportMON-RPT-2010-02777DutchMinistryofEnvironment(VROM)实际道路排放—重型车4上海交通大学内燃机研究所实际道路排放—重型车522辆公交车，PEMS测试数据；只有3辆车满足国IV标准3.5g/kWh的排放限值，占14%；有9辆车的数据超过排放限值的2倍，占41%；甚至还有6辆（27%）超过排放限值的3倍（最高高达13.5g/kWh，欧I：8g/kWh）国IV限值：3.5g/kWh上海交通大学内燃机研究所认证工况对NOx排放的影响H-FTPC-FTPETCESCBSNOx(3RepeatTests)Baseengine(withSCR)•EuroIVcertified(3.5g/kW-hr)•6.7LCold-FTPHot-FTPEuroIVEuroV6上海交通大学内燃机研究所欧美排放法规轻型车排放法规—美国—EPAEPATier3EmissionStandardsFTP-75,g/mi,(150,000milesor15years),PhaseinMY2017-2025BinNMOG+NOxPMCOHCHOmg/mimg/mig/mimg/miBin16016034.24Bin12512532.14Bin707031.74Bin505031.74Bin303031.04Bin202031.04Bin00000FullusefullifeSFTP=0.35(FTP-75)+0.28(US06)+0.37(SC03)Gasolinesulfur:10ppm;Dieselsulfur:15ppm(ULSD)7上海交通大学内燃机研究所欧美排放法规轻型车排放法规—美国—CaliforniaCARBLEVIIIEmissionStandards,Durability150,000miles,FTP-75,PhaseinMY2015-2025VehicleTypeEmissionCategoryNMOG+NOxCOHCHOPM†g/mig/mimg/mig/miAllPCsLDTs≤8500lbsGVWaAllMDPVsLEV1600.1604.240.01ULEV1250.1252.140.01ULEV700.0701.740.01ULEV500.0501.740.01SULEV300.0301.040.01SULEV200.0201.040.01MDVs8501-10,000lbsGVWbLEV3950.3956.460.12ULEV3400.3406.460.06ULEV2500.2506.460.06ULEV2000.2004.260.06SULEV1700.1704.260.06SULEV1500.1503.260.06MDVs10,001-14,000lbsGVWbLEV6300.6307.360.12ULEV5700.5707.360.06ULEV4000.4007.360.06ULEV2700.2704.260.06SULEV2300.2304.260.06SULEV2000.2003.760.06†-Applicableonlytovehiclesnotincludedinthephase-inofthefinalPMstandards.a-Loadedvehicleweight(LVW)b-Adjustedloadedvehicleweight(ALVW)Abbreviations:PC-PassengercarLDT-light-dutytruckMDPV-medium-dutypassengervehicleMDV-medium-dutyvehicle8上海交通大学内燃机研究所欧美排放法规轻型车排放法规—美国—CaliforniaCARBLEVIIIParticulateMatterEmissionStandards,FTP-75VehicleTypePMLimitPhase-inmg/miPCs,LDTs,MDPVs3(1.875mg/km)2017-20211(0.625mg/km)2025-2028MDVs8501-10,000lbs82017-2021MDVs10,001-14,000lbs102017-2021Phase-InScheduleforCARBLEVIIIPMStandards,%ofvehiclesYearPC,LDT,MDPVMDVPM=3mg/miPM=1mg/miPM=8/10mg/mi2017100102018200202019400402020700702021100010020221000100202310001002024100010020257525100202650501002027257510020280100100Diesel-燃油中性要求和低的燃油成本继续对轻型汽油车有利-强制要求所有柴油车使用高效wall-flowDPF-柴油机及后处理系统要满足同样的排放限值成本更高-柴油车后处理系统包括:DOC,壁流式DPF以及deNOx催化器，有2种布置可选：DOC+DPF+deNOx（低速时需要高EGR率）DOC+deNOx+DPF（NOx快速起活）Gasoline-可能需要使用GPF以达到1mg/mi的PM限值-所有美国轻型GDI将继续在理论空燃比运行，TWC是主要控制技术-冷启动是个大问题：EHC，HC吸附器“燃油中性”解决了许多和替代燃料相关的困扰（甲醇汽油、乙醇汽油、CNG、LPG等）9上海交通大学内燃机研究所欧美排放法规EPATier3开始于MY2017CARBLEVIII开始于MY20152025年SULEV车队平均NMOG+NOx限值为0.030g/mi，比2008年的0.112g/mi降低了73.2%2021年全面实施3mg/mi的PM限值CARB于2025年开始实行1mg/mi的PM限值CARB正考虑PN法规为2025年作准备LEVIIIFleetAverageNMOG+NOxStandardsLDT1:0-3750lbsLVW,LTD2:3751-8500lbsLVW.ModelYearSalesshareatemissionlevelEPATier3与CARBLEVIII的比较10上海交通大学内燃机研究所欧美排放法规持续时间：1877s行驶距离：17.77km平均时速：34.12km/h最高时速：91.25km/h每阶段的排放单独采用袋采样分析，以g/mile或g/km表示加权因子：冷启动阶段：0.43，稳定阶段：1.0，热启动阶段：0.57持续时间：596s行驶距离：12.8km平均时速：77.9km/h最高时速：129.2km/hSFTPUS06轻型车排放法规—美国—认证工况SFTPSC03持续时间：596s行驶距离：5.8km平均时速：34.8km/h最高时速：88.2km/h空调开启，实验室温度35oC底盘测功器实验FTP-75，US06以及SC03均不能代表中国的驾驶工况FTP-7511上海交通大学内燃机研究所欧美排放法规轻型车排放法规—美国—认证工况持续时间：765s行驶距离：16.45km平均时速：77.7km/h运行2次，中间间隔最高不超过17s第1次运行为预处理过程，实际测试从第2次开始HWFET(HighwayFuelEconomyTest)美国燃油经济性计算方法：5-工况法—2个FTP-75测试：1个常规，1个低温测试（实验室温度-6.7oC）—HWFET,US06以及SC03122020年第四阶段乘用车平均油耗法规：5L/100km，中国将采用何种认证工况？上海交通大学内燃机研究所欧美排放法规轻型车排放法规—欧洲EUEmissionStandardsforPassengerCars(CategoryM1*)StageDateCOHCHC+NOxNOxPMPNg/km#/kmCompressionIgnition(Diesel)Euro1†1992.072.72(3.16)-0.97(1.13)-0.14(0.18)-Euro2,IDI1996.011.0-0.7-0.08-Euro2,DI1996.01a1.0-0.9-0.10-Euro32000.010.64-0.560.500.05-Euro42005.010.50-0.300.250.025-Euro5a2009.09b0.50-0.230.180.005f-Euro5b2011.09c0.50-0.230.180.005f6.0×1011Euro62014.090.50-0.170.080.005f6.0×1011PositiveIgnition(Gasoline)Euro1†1992.072.72(3.16)-0.97(1.13)---Euro21996.012.2-0.5---Euro32000.012.300.20-0.15--Euro42005.011.00.10-0.08--Euro52009.09b1.00.10d-0.060.005e,f-Euro62014.091.00.10d-0.060.005e,f6.0×1011e,g*AttheEuro1..4stages,passengervehicles2,500kgweretypeapprovedasCategoryN1vehicles†Valuesinbracketsareconformityofproduction(COP)limitsa.until1999.09.30(afterthatdateDIenginesmustmeettheIDIlimits)b.2011.01forallmodelsc.2013.01forallmodelsd.andNMHC=0.068g/kme.applicableonlytovehiclesusingDIenginesf.0.0045g/kmusingthePMPmeasurementprocedureg.6.0×1012#/kmwithinfirstthreeyearsfromEuro6effectivedates，2017年全面实行。Diesel-对于所有轻型柴油车要满足欧6必须加装高效壁流式DPF-需要使用deNOx催化剂，LNT或SCR-其他后处理技术，DPNR，SCRF等Gasoline-对于所有轻型GDI车要满足欧6的2017年PN，必需加装GPF-欧6GDI将在理论空燃比运行以降低后处理系统成本-TWC是去除HC，CO以及NOx的主要技术欧洲继续倾向于LD柴油车Gasolinesulfur:150ppmin2000,50ppmin2005,and≤10ppmin2009Dieselsulfur:350ppmin2000,50ppmin2005,and≤10ppmin200913上海交通大学内燃机研究所欧美排放法规轻型车排放法规—欧洲—认证工况ECE(EconomicCommissionforEurope)CycleEUDC(ExtraUrbanDrivingCycle)Cycle+41NEDC=NewEuropeanD