国Ⅲ排放标准

国Ⅲ排放标准（精选4篇）

国Ⅲ排放标准 篇1

1 汽车排放物给环境带来的影响和危害

1.1 汽车的排放污染物

汽车发动机的燃烧过程是汽车产生排放污染物的主要来源。发动机燃烧过程是燃油 (碳和氢的化合物) 和空气 (氧和氮的化合物) 在高温条件下发生激烈氧化反应的过程, 从而为汽车行驶提供动力。发动机内燃油的燃烧分为完全燃烧和非完全燃烧2种。

完全燃烧产物有:二氧化碳 (CO2) 、水蒸气 (H2O) 、过剩的氧气 (O2) 和氮气 (N2) 等。二氧化碳尽管对人体无害, 但会长期滞留在大气中破坏臭氧层, 使地球表面温度升高, 即所谓温室效应。为了减轻温室效应的影响, 许多城市公交车将烧燃油改为烧天然气, 用以降低二氧化碳的排放量。

非完全燃烧产物有:一氧化碳 (CO) 、碳氢化合物 (HC) 、氮氧化合物 (NOX) 、铅微粒 (Pb) 、碳微粒 (碳烟PM) 和硫化物等。

1.1.1 一氧化碳

一氧化碳是在气缸内由于氧气不足或氧气混合不均匀情况下生成的一种无色无味的气体。它与人体内的血红蛋白有高度的亲和力, 会破坏血红蛋白的正常输氧功能, 造成一氧化碳中毒, 即所谓“煤气中毒”。一氧化碳中毒轻者会出现贫血、头晕、头痛症状, 重者会致人死亡。此外, 大量的一氧化碳在城市上空会常年不散, 对大气层环境造成严重的破坏。

1.1.2 碳氢化合物 (HC)

汽油、柴油的主要成分是碳 (C) 和氢 (H) , 碳和氢通常是以各种烃类分子存在, 当其不能完全燃烧时就会生成碳氢化合物等有害物质。尤其苯类等有机化合物是致癌物质, 如果人长期接触这种物质会诱发肺癌、皮肤癌和胃癌等多种癌症。近些年来, 各种癌症的发病率居高不下, 与汽车排放没有得到有效的控制和治理不无关系。

1.1.3 氮氧化合物 (NOX)

氮氧化合物是空气中的氮在气缸内高温 (2 000℃) 条件下, 被氧化生成带有刺激性的褐色气体, 包括一氧化氮、二氧化氮等, 合称为氮氧化合物 (NOX) 。它会引起人的视觉、呼吸系统疾病, 产生如肺水肿、眼膜炎等疾病。此外, 二氧化氮还会在大气层中形成酸雨, 给植物和农作物带来危害。

1.1.4 氮氧化合物 (NOX) +碳氢化合物 (HC)

此2种污染物的混合物悬飘于空中, 在太阳光紫外线的照射下会产生所谓的“光化学烟雾”, 它会使植物枯萎死亡, 加速橡胶制品和建筑物老化。此外还会使空气中的臭氧层浓度增大, 使人感到头痛和呼吸困难。如美国洛杉矶、日本东京和欧洲一些地区上空都曾发生过类似“光化学烟雾”的现象。

1.1.5 其他排放物

其他排放物有铅微粒 (Pb) 、碳微粒 (碳烟PM) 、硫 (S) 或硫化氢 (H2S) 等。汽油中加入铅的化合物 (四乙基铅) , 可提高汽油的辛烷值, 增强汽油的抗爆性能。我国曾长期使用各种型号的含铅汽油来减小汽油发动机的爆燃, 随着科学技术的进步, 各种牌号汽油的含铅量越来越低, 甚至出现了无铅汽油。无铅汽油其实就是含铅量限制极严的低铅汽油。当科学技术发达时, 真正的无铅汽油应用将不再遥远。碳微粒 (碳烟PM) 是碳 (C) 不完全燃烧的结果, 柴油机比汽油机碳烟更为严重, 对人体呼吸系统更有害。硫 (S) 是排放的控制指标之一, 硫化氢 (H2S) 有着类似臭鸡蛋的气味。

1.2 汽车排放污染给人类带来的影响和危害

汽车作为人类交通运输和代步工具, 已经进入千家万户而成为现代交通的重要组成部分。汽车在全世界的保有量每年按3 000万辆的速度增长, 到2010年全球汽车保有量将突破10亿辆, 2020年我国汽车保有量将突破1.5亿辆。目前, 我国是世界第四大汽车生产国和第三大汽车销售国, 按“十一五”规划, 到2010年我国汽车产、销量将达到900万辆, 汽车保有量将在6 650万~8 431万辆之间, 其中民用汽车保有量将达到5 500万辆。作为国民经济支柱产业的汽车工业, 可拉动国民经济的高速增长, 对实现GDP翻两番的目标起到了强大的推动作用。

但是, 我们应清醒认识到, 汽车保有量的猛增, 使城市的交通拥堵已成为不争的事实, 并成为环保的最大污染源。我们只有一个地球, 城市承担污染的能力有限。由于汽车排放带来污染和对生态环境的破坏, 近些年来天空乌云密布, 城市上空很少见到蓝天, 气候异常、变化无穷, 各地不断出现的水灾、旱灾、雪灾、风灾、森林大火、酸雨及酷热天气等自然灾害, 无不说明环境破坏给人类带来的影响和恶果, 也是自然界对人类破坏环境的最大惩罚。

1.3 控制汽车排放物污染改善环境的紧迫性

面对繁忙的汽车, 拥堵的交通, 严峻的污染形势, 防范和治理迫在眉睫, 1辆汽车每年排出的污染物比自身重量大3倍以上。目前世界各国都十分重视汽车排放的治理工作。欧洲各国从1992年开始, 逐步实施了欧洲排污控制的欧Ⅰ (1992年实施) 、欧Ⅱ (1996年实施) 、欧Ⅲ (2000年实施) 、欧Ⅳ (2005年实施) 和欧Ⅴ (2008年实施) 汽车排放限量标准。1987年, 我国公布了《中华人民共和国大气污染防治法》把便捷、舒适、高效的汽车运输与汽车的排放污染治理统一起来, 使我国环保走上法制化轨道。同时, 国家环保局参照欧洲标准制定了我国2000年-2010年的国Ⅰ (从2000年开始) 、国Ⅱ (从2004年开始) 、国Ⅲ (从2007年开始, 延期至2008年) 、国Ⅳ (从2010年开始) 的国家标准。使我国的汽车排污治理工作步入有法可依和防治结合的快车道。据国家环保部门分析和统计, 每实施一个升级标准, 可将汽车的污染物排放量降低30%以上, 2008年-2010年, 仅道路车辆就可减少氮氧化合物 (NOX) 排放量180万t, 碳氢化合物 (HC) 220万t, 一氧化碳 (CO) 160万t。到2010年, 我国汽车排放控制水平与国际先进水平的差距有望从2000年的8年缩短到5年。

2 汽车排污物的治理回顾与“国Ⅲ”特征

2.1 汽车排污治理回顾

我国汽车从20世纪50年代起步, 生产的化油器汽车一用就是几十年。在生产技术水平低下的年代, 顾及不了也无法控制严重的汽车排放物污染。但随着人们生活水平不断提高和科学技术进步, 有能力控制汽车排放物和环境状况的改善。通过各种灾害, 也唤起了我们要对汽车排放进行治理的意识, 物质文明越丰富这种愿望越强烈。概括起来, 前些年从各个方面入手, 降污减排只是小打小闹地做过一些表面工作, 也取得了一些成果, 但还谈不上根本性治理。真正谈得上防控和治理是从1999年开始, 北京的车辆逐年猛增, 环境污染的矛盾充分暴露出来, 中央领导要求北京市5年见蓝天。从2000年国家开始逐步推开了国Ⅱ、国Ⅲ、国Ⅳ的防治计划, 我国的汽车治污工作上了新台阶。使汽车的生产制造、使用与国际接轨, 跨入了新的污染防治时代。

2.2“国Ⅲ”标准的基本特征

无论是汽油或柴油车, 增加了氮氧化合物 (NOX) 的要求。对于汽油车, 增加了对碳氢化合物 (HC) 和氮氧化合物 (NOX) 的控制。对汽油生产企业而言要求更高, 不再把柴油车分为直喷和非直喷, 但一氧化碳 (CO) 的排量不能高于0.64 g/km, 要求更高。碳微粒从0.08下降到0.05, 要求更严格。汽油车含硫量从500×10-6下降到150×10-6, 柴油车含硫量从500×10-6下降到350×10-6。通过上述国Ⅲ标准, 从而对燃油品质要求更加严格, 对石油石化部门产生了大的冲击。为缓解汽车快速增长带来的空气污染压力, 全国一些有条件的地方和城市都加快了达标排放控制的步伐, 如北京为迎接2008年奥运会, 提前于2006年1月1日执行国Ⅲ标准, 于2008年4月提前执行国Ⅳ标准;上海为迎接2010年世博会, 提前于2006年7月31日执行国Ⅲ标准;广州提前于2006年9月1日执行国Ⅲ标准;成都提前于2008年5月1日执行国Ⅲ标准。

3 实施国Ⅲ的基本条件和必须面对的工作

3.1 实施国Ⅲ的基本条件

对实施国Ⅲ后购买的新车必须安装有OBD车载诊断系统;燃油品质达到国Ⅲ各项指标;试验测定条件更加苛刻严格。其中前两项是最基本的, 也是最难的。

3.2 面对的基础工作

3.2.1 加快油品提高的步伐

我国的石油蕴藏量丰富, 但含硫量高在500×10-6~2 000×10-6之间, 离150×10-6~300×10-6的目标甚远。石化厂急需更新脱硫装备和创新工艺, 而对经济基础较雄厚的大型炼油企业, 急待更新脱硫性能先进的设备;对中、小型炼油厂压力会更大。各地政府职能部门已协调石油加工企业尽快生产符合国Ⅲ要求的燃油。不过, 目前这种高品质的燃油仅能满足北京、上海、广州等一些大城市的优先需要, 全国范围的广泛需求还有一个缓慢适应的过程。

3.2.2 采用新技术开发新产品

经过近几年生产企业更新技术装备, 我国的一些大型发动机企业如扬柴、上柴、潍柴、大柴等在不断采用和引进世界各项新技术, 已经具有生产与国Ⅲ配备发动机的能力, 提供换代升级产品。另外, OBD系统不能改装而只能原车配带, 但生产成本稍高, 使单车成本上涨2 000元左右, 能否开发国产OBD系统, 把生产成本降下来是实施国Ⅲ和国Ⅳ目标的现实条件。同时, 应注意OBD系统实时监控和日常维护, 使系统和仪表处于正常状态。

3.2.3 实施国Ⅲ过程中的“难题”一是燃油不能全方位供应。

二是排放不达标OBD系统会报警使发动机停止工作。任何一项都会给汽车使用者带来不便。

3.3 面对两大难题的对策

在各大城市尤其是公交车、出租车率先执行国Ⅲ标准。据上海的调查显示, 中心城区公交车氮氧化合物 (NOX) 、颗粒物 (PM) 排放分担率是37.6%、45%, 出租车一氧化碳 (CO) 的分担率达到30%。对于城市以外的地区可以暂时不急于强行贯彻国Ⅲ标准。可执行国Ⅱ、国Ⅰ标准。由于我国地域辽阔、车型众多, 不搞一刀切, 实行“新车新政策, 老车老政策”, 加紧创造条件, 逐步将国Ⅲ标准大面积推开。如2008年5月1日起成都市实施国Ⅲ的办法:全市提前2个月执行机动车新车上户必须达国Ⅲ标准, 摩托车执行国Ⅱ标准;并且将高污染车限行于三环路以外, 摩托车也限制市内通行。在宽松政策指导下, 仅4月28日1 d, 就有1 800辆新车上户, 创历史新高, 说明国家限污达标逐步被人们所采纳和接受。此外, 近几年过渡期销售的汽车, 也可以安装OBD系统供实行国Ⅲ的车辆使用和不安OBD系统供其他车辆使用, 总之应妥善化解两大难题带来的各种矛盾。

摘要：汽车做为交通运输工具, 排放污染有目共睹。通过分析汽车排放污染物的形成及影响、危害, 并着重分析了2008年实施国Ⅲ标准的特征、基本条件和将面临的实际问题, 从而提高汽车达标排放和自觉保护环境的认识, 加快“国Ⅲ”实施步伐。

关键词：汽车排放,危害治理,排污限量,国Ⅲ标准

国Ⅲ排放标准 篇2

中国汽车工业协会常务副会长兼秘书长董扬，中国内燃机工业协会常务副理事长兼秘书长邢敏，国家环保部机动车排污监控中心主任汤大钢等出席会议。中国汽车工业协会副秘书长叶盛基、中国内燃机工业协会副秘书长魏安力先后主持了会议。来自一汽技术中心、潍柴、玉柴、锡柴、东风康明斯等整车、发动机、相关零部件企业以及科研机构的专家、学者400多人参加了会议。

2011年12月29日环保部第29号公告， GB17691—2005《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机和汽车排气污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段）》标准规定，第Ⅳ阶段排放限值自2013年7月1日起实施，所有生产、进口、销售和注册登记的车用压燃式发动机和汽车必须符合标准要求。为推进中国汽车产业的有关准备工作、解决技术难题，促进汽车及配套内燃机技术进步和产业升级，中国汽车工业协会和中国内燃机工业协会通过搭建相关技术领域交流的平台，总结实施标准经验，探讨实施共性事项，引导全行业全力推进、协同落实。

邢敏在致辞中强调，节能减排和生态环境保护是我国工业经济转型升级的重要手段和促进因素。节能减排更是国家战略，是全社会关注的热点，也是企业创新发展的着力点。他说，排放标准已经成为引导汽车内燃机技术进步和升级的重要因素。

董扬在讲演中指出，中国汽车产业在“十一五”期间取得全面进步，已经成为国民经济的支柱产业，下一步的奋斗目标是建设“汽车强国”。他详细分析了中国建成汽车强国的可能性，并提出了“十二五”期间需要解决的降低油耗，做强零部件、制定建设汽车强国国家战略、培育世界级企业与品牌等主要事项及相应建议。他郑重表示：“目前，我国汽车行业已全面达到国Ⅲ排放水平。在全行业积极努力和协调下，环保部、工信部等国家部委结合行业发展实际，把（国Ⅳ排放标准实施的）时间延后到2013年7月1日。对此，我国商用车（产销排名前）八家企业联合行动，共同承诺，积极采取切实措施，一定如期认真执行国Ⅳ排放标准。”

叶盛基在主持会议时指出，国Ⅳ排放标准的实施需要全社会方方面面的共同努力，实施国Ⅳ标准是一个系统工程，涉及到标准法规本身的成熟性和可操作性，也涉及到有关产品的准备和相关油料供应部门的配合支持。中国汽车业界积极努力，努力开发出适合国Ⅳ标准的发动机产品，开发出适合国Ⅳ标准的整车产品。从目前看，政府部门在积极推动国Ⅳ标准的实施，也给予业界以理解支持；汽车工业协会、内燃机协会等行业机构在积极推动；整车厂、发动机厂积极地探讨在产品准备方面、在研发中遇到的一些问题，并提出了一系列建设性的意见，探索了诸多有益的发展经验。从整体推进的效果看是可喜的。叶盛基表示，这次技术交流会将对整个汽车业界全面实施国Ⅳ标准起到非常重要的影响和作用。

会上，25家企业、研究机构的专家介绍了他们的研究成果，并就落实实施国Ⅳ标准过程中遇到的具体问题提出了建设性建议。

国Ⅲ排放标准 篇3

柴油机颗粒物排放对人体的危害正日益为人们所重视。1989年国际癌症研究组织(IARC)指出柴油机的颗粒排放物对实验动物具有致癌性和对人类具有潜在的致癌作用[1]。研究表明,不同直径的微粒对人体健康的危害程度是不同的,微粒粒径越小,悬浮于空气中的时间就越长,更容易经呼吸道深入到人体肺叶中,在人体中的滞留时间也越长,危害也就越大[2]。因此,在国内外柴油机常规排放研究中,除了根据法规要求对颗粒物质量总量进行监控外,对于颗粒物数目和颗粒粒径分布也给予了越来越多的关注。从文献[3]可知,颗粒物的成形原理可分为两类,即核态颗粒和聚集态颗粒。核态颗粒主要是由H2SO4凝核生成,而聚集态颗粒则是在燃烧过程中燃油不完全燃烧所残留的碳颗粒聚集而成。同时,由于成形原理的不同,聚集态颗粒的粒径比核态颗粒要大,二者的分界在粒径30～60 nm之间,根据发动机及工况的不同各有区别。

生物柴油为绿色、可再生的柴油机代用燃料,具有无毒、高生物降解率等特点,还可以与石化柴油进行任意比例的混合,在基本不改变发动机结构参数的前提下燃用,具有比柴油更佳的排放性能(NOx除外)。因此,生物柴油目前已在欧美等国家得到了广泛的应用和研究[4,5,6] 。而国内对生物柴油的应用也开展了一系列的研究,包括生物柴油车的道路试验、冷起动试验和发动机动力性、经济性和排放特性等试验[7,8,9]。但对于生物柴油的颗粒粒径分布的研究相对较少,特别是针对高压共轨喷射系统的国-Ⅲ柴油机,鲜见报道。本文在国-Ⅲ共轨柴油机上,对生物柴油和柴油混合燃料的排放颗粒物粒径分布进行了研究。

1 试验系统及方法

1.1 试验系统

表1为试验用发动机主要技术参数。发动机包括:高压共轨喷射系统、增压中冷系统、中冷EGR系统、二级氧化催化器等。

试验系统如图1所示,主要由7部分组成:共轨柴油机、AVL台架控制系统、AVL735油耗仪,AVL多组分气体分析仪、CO2气体分析仪、自制部分取样稀释风道和扫描迁移率粒度分析仪(SMPS)。其中,AVL多组分气体分析仪可同时测量HC、CO、NOx、PM等各项法规要求的排放物数据,以及多项非标气体的数据。SMPS是试验的主要测量仪器,它提供采样气体内不同粒径颗粒物的粒径分布数据,测量范围为7～1 000 nm。稀释风道的取样管路和稀释管路均采用绝热处理,以减少颗粒传输过程中的热泳损失。稀释空气采用高效空气过滤器过滤。稀释系统的稀释比采用柴油机产生的CO2作为示踪气体,主要包括:排气中的CO2浓度 E(由FTIR测量)、稀释空气的CO2浓度 A和混合气体的CO2浓度 M,由CO2分析仪测量(精度0.01 %)。稀释比(Dr)按照下式计算:

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1.2 燃料特性

试验采用的生物柴油原料是地沟油、柴油为0号柴油,相关特性测试结果如表2所示。与普通柴油(B0)相比,纯生物柴油(B100)的含氧量约为11%,生物柴油的硫含量仅为柴油的0.5 %左右,而低热值比柴油约低10 %。试验燃油混合比分别为B0、B40、B60、B100(数字代表混合燃料中纯生物柴油所占的体积百分比)。

1.3 试验方法

试验转速为2 000 r/min,扭矩分别为50、100、150、200 N·m,试验前SMPS采用标准粒子标定,测量范围为10～360 nm,颗粒数量排放数据均在发动机工况稳定后测试,测量点位于两级氧化催化器之后。试验时发动机未做任何改动和调整,试验前两级氧化催化器均进行换新。

2 试验结果及讨论

在比较生物柴油与柴油粒径分布前,首先对燃用普通柴油时颗粒粒径分布进行测量,如图2所示。随着负荷的增加,颗粒的粒径分布从单态分布转为双态分布,在100 N·m工况下开始出现核态颗粒,升高到150 N·m后颗粒粒径分布形态趋于饱满。双态的分割点在50 nm左右。此结果与国内外学者的研究结果基本一致[3,10]。峰值<50 nm的颗粒属于核态颗粒,峰值>50 nm的颗粒属于聚集态颗粒。而聚集态颗粒的粒径分布基本不受负荷变化影响。颗粒粒径分布的变化主要位于核态(<50 nm)。负荷为50 N·m时的核态颗粒数量仅为200 N·m时峰值的千分之一,并且未出现核态峰值。当负荷增加到100 N·m,核态颗粒峰值开始出现,并随着发动机负荷的增加,核态颗粒粒径分布范围逐渐增大。国外试验研究表明,核态颗粒的主要成分是H2SO4凝核生成,由于燃油中含有硫成分,在燃烧过程中会形成SO2,通过氧化催化器转化成SO3,与排气中的H2O结合形成水化物硫酸[11]。本文认为当发动机低负荷运行时,排气温度比较低,使得催化器效率过低,不能有效转化SO2;随着负荷的增加,排气温度逐渐升高,越来越多的SO2被转换成SO3,形成核态颗粒峰值。

图3和图4分别为负荷在200、50 N·m时,燃用不同混合比生物柴油测得的颗粒排放物粒径分布情况。随着混合比的不断升高,聚集态颗粒的数量浓度有一定程度的下降。这是因为随着混合比的提高,生物柴油的含量逐步增加,燃油中的含氧量不断增加,改善了燃烧过程,减少了碳颗粒的生成,因而以碳颗粒为主体的聚集态颗粒相应减少。

经过硫含量的线性插值估算可知,B60燃油的含硫量约为480×10-6,由图3可见,颗粒物排放仍存在核态峰值。使用含硫量280×10-6的燃油进行相似试验时也存在核态峰值[11]。而当生物柴油混合比增加到100 %时,颗粒物粒径分布形态由双峰分布变为单峰分布,核态颗粒的排放峰值消失了。这主要是由于燃油中的硫成分在燃烧过程中所产生的H2SO4是核态颗粒物的主要成分,而B100生物柴油的硫含量仅为64×10-6。因此,燃料中硫含量的大幅度减少使得H2SO4生成量极少,从而导致了核态颗粒物峰值的消失。

3 结论

(1) 国-Ⅲ共轨柴油机颗粒物排放呈双态分布(核态颗粒和聚集态颗粒),基本以50 nm颗粒为界。随着发动机负荷的增加,燃用石化柴油的颗粒粒径分布从单态转变为双态,这是由于排气中的SO2被催化器氧化为SO3后,进一步形成了微小的硫酸颗粒。

(2) 在2 000 r/min、200 N·m工况下,当混合燃料的混合比<60 %时,颗粒物排放呈明显的双峰分布,纯生物柴油为聚集态单态分布。在50 N·m工况下,所有燃料均为聚集态单态分布。试验结果表明燃料硫含量直接影响柴油机核态颗粒的形成。

(3) 生物柴油是含氧燃料,在低、高负荷时均可明显降低聚集态颗粒的数量浓度。

参考文献

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国Ⅲ排放标准 篇4

天然气是世界上继煤和石油之后的第三大天然能源,其主要成分是甲烷,燃烧后生成二氧化碳和水,污染物排放少[1]。其作为代用燃料广泛应用于汽车上,特别是在商用重型车上应用最广。

目前国家标 准GB17691—2005规定天然 气发动机采用欧洲瞬态循环(ETC)试验规程测定其气态污染物。为了更好控制城市用重型车的排放,北京出台了地方标准DB11/964—2013,规定了国Ⅳ以上压燃式发动机和气体点燃式发动机需要按照欧Ⅳ标准中的全球统一瞬态循环(WHTC)循环方式进行排放测试。

WHTC测试循环与ETC循环相比,更加接近北京市重型车的实际行驶工况,国内外对这两个测试循环在柴油机上的应用展开了大量研究[2,3,4],但对天然气发动机的对比研究较少。另外,目前国家的排放标准主要关注发动机的常规污染物排放,对非常规污染物的排放没有进行规定,而这些非常规污染物通常具有强烈的致癌和促癌性,对人类健康及动植物生长具有极大危害。美国、日本等发达国家已将一些醛酮化合物列入重点污染物名单中[5]。非常规排放物中,VOCs(如苯类、芳烃类物质)会使人慢性中毒[6,7,8],对人体危害巨大,因此研究非常规污染物排放,寻找其排放规律对人类健康的影响是十分必要的。

本文在全流定容稀释采样系统台架上,对一台符合国Ⅴ排放标准的天然气发动机分别进行ETC和WHTC循环的排放测试,并对比两种测试循环条件下,天然气发动机常规气态污染物和非常规气态污染物的排放结果。

1试验系统

天然气发动机的排放测试是在一套具有发动机开发及试验验证功能的排放测试系统上完成的。发动机测 功系统为 奥地利AVL 1NDYS504/3001-1BV-1型500kW交流电力测功机,全流稀释系统为AVL的CVS i60,气体排放分析系统为AMA i60, 非常规污 染物测量 仪为HORIBA的MEXA-6000FT。本测试系统还配备了发动机进气空调、循环水恒温装置、燃油恒温装置等。测试系统测试流程见图1。 其中非常 规污染物 测量仪MEXA6000FT主要测量SO2、HCHO、CH3CHO、C2H4、 C2H6、C3H6、1,3-C4H6、iso-C4H8、C6H6、C7H8等标准的非常规污染物排放情况。

试验发动机为符合国Ⅴ排放标准的天然气发动机,参数如表1所示。试验条件:中冷后温度45℃, 背压28kPa,进气温度20℃,进气湿度35%,CVS流量100m3/min,采样时间800s。

2ETC与WHTC循环排放测试方法的对比

重型汽车保有量仅占机动车保有量的5%,但其氮氧化物(NOx)和颗粒物排放量占总排放量的70% 以上。为此国家推行了越来越严格的排放法规,特别是北京地区,在2008年率先推行了重型车国Ⅳ排放标准。但在实际的测量过程中,由于城市内重型车特别是公交车、环卫车等,实际运行区域在排放标准的非控制区间,排气温度低,排气后处理系统的效率很低甚至不起作用,实际运行中NOx排放严重超标。为此北京市制定了地方标准DB11/964—2013 《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物限值及测量方法(台架工况法)》,其中对国Ⅳ以上发动机排放规定采用WHTC循环排放测试方法。

图2为ETC与WHTC循环条件下,天然气发动机工况分布图。由图2可看出,在整个ETC试验循环中,发动机平均转速是标定转速的57%,发动机平均功率是标定功率的31%,怠速时间占整个循环时间的6%。而在WHTC循环试验中,发动机平均转速是标定转速的36%,发动机平均功率是标定功率的17%,怠速时间占整个循环时间的17%。由此可看出,WHTC循环更接近实际道路工况。

在测试程序上,相对ETC测试程序,WHTC增加了一次冷起动的排放测试,之后经过10min的热浸期,再进行一个热起动的排放测试。最终测试结果通过加权公式(式(1))得到。

式中,m为WHTC循环最终排放结果;mcold、mhot分别为冷、热起动循环各排放物组分的质量;Wact,cold、 Wact,hot分别为冷、热起动循环的实际循环功。表2为两种测试方法的排放限值。由表2可以看出,CO、 非甲烷碳氢(NMHC)和CH4排放在两种测试方法下的限值要求相同,只有NOx排放限值在WHTC循环中高于ETC循环。

3不同测试循环对常规污染物排放的影响

表3为ETC循环和WHTC循环条件下,天然气发动机常规气态污染物的排放结果。由表3可看出,该国Ⅴ排放的天然气发动机在两种测试循环下都达到了标准的要求,其中NMHC的排放很少,可以忽略不计。由于WHTC循环下发动机平均转速、 负荷低于ETC循环,因此其各排放结果高于ETC循环的排放结果。发动机在冷起动WHTC循环条件下的排放最恶劣,特别是CO和CH4的排放是热起动循环的2倍以上。

4不同测试方法对非常规污染物排放的影响

表4为ETC循环和WHTC循环条件下,天然气发动机非常规气态污染物的排放结果。

由表4可看出,天然气发动机非常规污染物中, SO2和苯的排放量最大。由于天然气中含有少量的硫化氢等物质,因此SO2的排放与天然气的消耗量有关。ETC循环下,天然气消耗量大于WHTC循环,因此其SO2排放量较高。同理,冷起动循环条件下,SO2排放量高于热起动循环。

醛类化合物总体排放较低,其中甲醛排放在ETC循环下高于乙醛排放。WHTC循环下则乙醛排放较高,其冷起动循环醛类污染物排放高于热起动循环。

VOCs类污染物中,苯的排放量最大,且WHTC循环条件下排放高于ETC循环,冷起动条件下排放高于热起动循环。甲苯在ETC循环下排放几乎为零。但在WHTC循环下排放较多,其冷起动循环条件下显著高于热起动。对于乙烯和丙烯的排放,ETC循环高于WTHC循环,且冷起动排放高于热起动。乙烷的排放在ETC循环基本为零,WHTC冷起动循环显著高于热起动循环。1,3-C4H6和iso-C4H8的排放很少。

5结论

(1)试验用国Ⅴ排放天然气发动机,在ETC循环和WHTC循环下的排放都达到了限值的要求。

(2)WHTC循环条件下,常规污染物排放高于ETC循环,其冷起动循环排放量高于热起动循环。

(3)SO2的排放与天然气的消耗量有关,ETC循环下,天然气消 耗量大于WHTC循环,因此其SO2排放量较高。同理,冷起动循环条件下,SO2排放量高于热起动循环。