由大眾排放門(mén)看柴油叉車(chē)尾氣凈化技術(shù)

時(shí)間：2015-10-18作者：合肥寶發(fā)動(dòng)力技術(shù)股份有限公司瀏覽：235

由大眾排放門(mén)看柴油叉車(chē)尾氣凈化技術(shù)

(合肥寶發(fā)動(dòng)力技術(shù)有限公司)

2015年9月18日，美國(guó)環(huán)保署EPA宣布，大眾汽車(chē)在美國(guó)482,000輛柴油動(dòng)力車(chē)存在舞弊現(xiàn)象，涵蓋2009至2015款捷達(dá)（對(duì)應(yīng)中國(guó)速騰）高爾夫、奧迪A3和2014至2015款帕薩特，該公司利用軟件隱瞞了柴油汽車(chē)有毒污染物排放量，從而通過(guò)污染物排放測(cè)試，實(shí)際上大眾車(chē)輛排放**標(biāo)將近40倍之多。

大眾此舉違反了美國(guó)《清潔空氣法案》，擬每輛車(chē)罰款37,500美元，總計(jì)180億美元，成為汽車(chē)行業(yè)歷史上金額較大的罰單。該舞弊案造成業(yè)內(nèi)轟動(dòng)，并且導(dǎo)致大眾當(dāng)天股價(jià)暴跌兩成。

緊接著，歐盟、德國(guó)和加拿大等紛紛已經(jīng)或宣布將展開(kāi)相關(guān)調(diào)查，而該案也擴(kuò)大到亞洲，印度和韓國(guó)也相繼發(fā)布著手調(diào)查的聲明。

目前，大眾乘用車(chē)品牌大約有500萬(wàn)輛涉及到柴油車(chē)尾氣排放造假丑聞。此前大眾汽車(chē)集團(tuán)稱(chēng)，**大約有1,100萬(wàn)輛汽車(chē)搭載Type EA 189發(fā)動(dòng)機(jī)，可能受到影響。欺詐門(mén)事件發(fā)酵 大眾在澳洲停售全新柴油車(chē)。

汽車(chē)分析師賈新光認(rèn)為，“我們中國(guó)人根本沒(méi)有資格指責(zé)大眾的排放造假問(wèn)題，因?yàn)橹袊?guó)本土的柴油車(chē)企排放造假較嚴(yán)重”。

今年年初，歐洲出現(xiàn)了反對(duì)柴油車(chē)的聲音，來(lái)自英國(guó)工黨的環(huán)境部副部長(zhǎng)Barry Gardiner表示：**基于二氧化碳排放量來(lái)決定英國(guó)的汽車(chē)稅是一個(gè)“錯(cuò)誤的決定”。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的二氧化碳排放量確實(shí)會(huì)比汽油發(fā)動(dòng)機(jī)少，但是與汽油車(chē)相比，柴油車(chē)排放了4倍之多氮氧化物和22倍之多的顆粒污染物。據(jù)悉，歐盟預(yù)計(jì)在2017年9月份起，對(duì)柴油車(chē)采用道路實(shí)測(cè)方式來(lái)**與實(shí)際用車(chē)較接近的油耗數(shù)據(jù)。還有研究機(jī)構(gòu)指出，柴油車(chē)終將走入歷史。不論柴油車(chē)是否真的會(huì)走入歷史，我們都站在一個(gè)歷史的轉(zhuǎn)折點(diǎn)上。人們對(duì)柴油車(chē)的觀念正在變化，電動(dòng)叉車(chē)、汽油與替代燃料叉車(chē)的比例此后也可能發(fā)生相應(yīng)的轉(zhuǎn)變。

持續(xù)發(fā)酵的大眾事件，把一個(gè)名詞帶到了我們面前——“清潔柴油技術(shù)”。柴油車(chē)在歐洲的比例已經(jīng)**過(guò)50%，而在中國(guó)轎車(chē)市場(chǎng)只有1%左右。提到柴油車(chē)，我們首先想到的是黑煙、噪音、農(nóng)用機(jī)械和大貨車(chē)等等；但是在歐洲人眼中，柴油車(chē)卻是清潔、高效、省油、動(dòng)力強(qiáng)勁的代名詞。這其中的差別，有柴油品質(zhì)原因和政策的推動(dòng)因素，另外一個(gè)就是因?yàn)榍鍧嵅裼图夹g(shù)的應(yīng)用。

1、柴油叉車(chē)機(jī)顆粒物污染現(xiàn)狀

顆粒物(PM)是中國(guó)城市的首要空氣污染物之一，嚴(yán)重危害人體健康。研究表明，呼吸道疾病的發(fā)病率對(duì)應(yīng)居住地與公路之間的距離變化而發(fā)生改變，沿柴油公交車(chē)和柴油叉車(chē)路線(xiàn)行走的哮喘患者肺功能明顯減弱，且生活在距離交通主干道不足50米的居民患動(dòng)脈鈣化的風(fēng)險(xiǎn)增加60％。柴油車(chē)是顆粒物排放和造成人員暴露風(fēng)險(xiǎn)的較重要來(lái)源。根據(jù)2012年《中國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)污染防治年報(bào)》，全國(guó)柴油車(chē)排放的PM占汽車(chē)PM排放總量的90％以上，2011年全國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)排放PM 62．1萬(wàn)噸，其中柴油車(chē)排放59萬(wàn)噸。2005年的一項(xiàng)研究表明，陸上交通產(chǎn)生的直徑小于300r的**細(xì)顆粒物，占總量的36％，而在陸上交通中，柴油車(chē)貢獻(xiàn)的比例在46％。

歐洲2014年實(shí)施歐Ⅵ法規(guī)，而我國(guó)重型柴油車(chē)國(guó)四法規(guī)2013年下半年才開(kāi)始實(shí)施。柴油叉車(chē)在2016年度才執(zhí)行國(guó)三排放，其中的柴油叉車(chē)黑煙顆粒物PM排放遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于汽油叉車(chē)，由于至今為止幾乎對(duì)柴油叉車(chē)的黑煙顆粒物PM沒(méi)有嚴(yán)格意義上的管控，采用了歐洲上個(gè)世紀(jì)80年代的目測(cè)法，在售后市場(chǎng)較加采用了柴油叉車(chē)不冒黑煙即被認(rèn)可的管理方案。

為了較有效控制柴油叉車(chē)黑煙顆粒物PM排放，我國(guó)有必要借鑒歐洲經(jīng)驗(yàn)，對(duì)顆粒物排放的重量和數(shù)量都較加嚴(yán)格要求。售后市場(chǎng)的柴油叉車(chē)一般在新車(chē)6個(gè)月內(nèi)可以做到少冒黑煙或者不冒黑煙，但隨著柴油發(fā)動(dòng)機(jī)性能的降低和柴油泵的磨損，不可避免的可靠性會(huì)降低，冒黑煙幾乎是對(duì)柴油叉車(chē)的普遍認(rèn)識(shí)。 ? ? ? ? ? ?因此，今后針對(duì)柴油叉車(chē)加裝黑煙凈化裝置是對(duì)用戶(hù)和使用者負(fù)責(zé)任的趨勢(shì)。合肥寶發(fā)動(dòng)力技術(shù)有限公司在**代技術(shù)基礎(chǔ)之上黑煙凈化器研發(fā)了*二代電控式尾氣凈化器和少維護(hù)型尾氣凈化器。

2、柴油機(jī)顆粒物后處理技術(shù)

柴油機(jī)排放顆粒物的主要組分是碳煙，來(lái)自柴油的不完全燃燒。盡管開(kāi)發(fā)了多種發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)來(lái)滿(mǎn)足不斷升級(jí)的法規(guī)要求，但廠商們發(fā)現(xiàn)僅通過(guò)改進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)很難使顆粒物排放達(dá)標(biāo)，因此各種后處理裝置被開(kāi)發(fā)出來(lái)。目前比較常用的柴油機(jī)顆粒物后處理技術(shù)有氧化型催化劑、部分流過(guò)濾器、壁流式捕集器等。

2.1 氧化催化劑 DOC

柴油氧化催化劑(DOC)是較早使用的柴油機(jī)顆粒物后處理裝置，美國(guó)從1996年，歐洲從1998年就已大量應(yīng)用。DOC是將氧化催化劑涂敷在陶瓷或金屬載體上制成的，結(jié)構(gòu)與汽油車(chē)的三效催化劑類(lèi)似，但催化劑配方較針對(duì)柴油機(jī)尾氣。DOC中的主要活性成分是鉑和鈀，柴油機(jī)尾氣中60％至90％的HC、CO和顆粒物中的可溶**物(SOF)流過(guò)時(shí)將發(fā)生氧化反應(yīng)被轉(zhuǎn)化掉，碳煙將不受影響的通過(guò)DOC。以重量計(jì)DOC對(duì)顆粒物有20％至40％的轉(zhuǎn)化效率。

2.2 部分流捕集器 POC

柴油機(jī)部分流捕集器(POC)通常使用金屬載體，由特殊的多孔金屬箔基板與金屬網(wǎng)層構(gòu)成(如圖1．1所示)。尾氣流過(guò)時(shí)被導(dǎo)向鄰近的通道，而顆粒物則留在金屬網(wǎng)上，基于不同的過(guò)濾直徑和運(yùn)行條件，POC能提供30％至80％的顆粒物過(guò)濾效率。

圖1．1

2．3 壁流式捕集器 DPF

壁流式DPF用一個(gè)類(lèi)似蜂窩的載體結(jié)構(gòu)過(guò)濾氣流中的顆粒，尾氣流入DPF后，氣流通道在出口端是堵塞的，尾氣被迫透過(guò)流道壁進(jìn)入相鄰的孔道，顆粒物無(wú)法通過(guò)被沉積下來(lái)，成為積存的碳煙(參見(jiàn)圖1．2)。DPF首先應(yīng)用于輕型柴油車(chē)領(lǐng)域，但隨著排放法規(guī)(歐Ⅵ，US2007，JapaIl2005標(biāo)準(zhǔn))的加嚴(yán)，重型柴油車(chē)也不可或缺。

壁流式捕集器能去除幾乎所有的碳煙和金屬顆粒，在發(fā)動(dòng)機(jī)全工況范圍內(nèi)對(duì)微粒物達(dá)到按質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)算大于95％，按顆粒數(shù)量計(jì)算大于99％的濾除效果。歐Ⅵ法規(guī)對(duì)顆粒物設(shè)定了質(zhì)量和數(shù)量?jī)煞矫娴南拗?，DPF是滿(mǎn)足該法規(guī)較有效的技術(shù)。

4、柴油叉車(chē)的顆粒物捕集器再生技術(shù)

由于碳煙持續(xù)的流入較終將不可避免堵塞DPF，因此必須將捕獲到的顆粒物通過(guò)氧化從捕集器中去除，避免排氣系統(tǒng)中產(chǎn)生過(guò)高的背壓。再生過(guò)程影響DPF的使用壽命和效果。DPF中黑煙顆粒物再生需要入口氣流溫度**過(guò)550℃，但柴油機(jī)典型工況很難達(dá)到這個(gè)要求，例如柴油叉車(chē)低速低負(fù)荷的發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度可能在200℃左右。高負(fù)荷時(shí)在300℃以上，基本可以滿(mǎn)足POC的使用條件要求。DPF的再生管理，一方面通過(guò)提升DPF入口溫度或改變發(fā)動(dòng)機(jī)的工況，來(lái)促進(jìn)碳顆粒的氧化，另一方面通過(guò)熱管理避免DPF的不當(dāng)再生引起的燒蝕損壞。為可靠再生，多種主動(dòng)、被動(dòng)的DPF再生方案被開(kāi)發(fā)出來(lái)。

主動(dòng)再生需要對(duì)再生時(shí)間和狀況進(jìn)行精確控制。電加熱(見(jiàn)圖1．4)點(diǎn)燃碳煙顆粒，會(huì)給車(chē)輛供電帶來(lái)負(fù)擔(dān)，需安裝大容量電池來(lái)補(bǔ)充供電，這種再生方式使用不便，可靠性也有待提高。尾氣中噴入助燃氧化劑，或通過(guò)改變噴油時(shí)刻、進(jìn)氣節(jié)流等方式來(lái)增加排氣溫度，是目前柴油卡車(chē)應(yīng)用較多的主動(dòng)再生方式，叉車(chē)行業(yè)基本還沒(méi)有涉及。

圖1．4電加熱主動(dòng)再生系統(tǒng)一意大利倍耐力愛(ài)科公司

被動(dòng)再生分兩種，一種與催化劑密切相關(guān)的再生方式；另外一種對(duì)叉車(chē)來(lái)說(shuō)是較加切實(shí)可行的方案是高溫爐燃燒的方式。

被動(dòng)再生相對(duì)主動(dòng)再生，具有成本及可靠性的優(yōu)勢(shì)。

5、結(jié)論

柴油叉車(chē)的排放法規(guī)在2016年4月1日起才開(kāi)始執(zhí)行國(guó)三排放標(biāo)準(zhǔn)，柴油叉車(chē)的顆粒物排放污染相比較道路車(chē)輛，譬如柴油輕、重卡等車(chē)輛來(lái)說(shuō)相對(duì)嚴(yán)重些，對(duì)人體健康危害較大；加上近期被炒得沸沸揚(yáng)揚(yáng)的德國(guó)大眾柴油轎車(chē)的排放門(mén)事件，很難相信沒(méi)有加裝尾氣后處理系統(tǒng)的叉車(chē)可以到達(dá)很好的排放控制。

通過(guò)上述比較不同的后處理技術(shù)可以看出，DPF壁流式顆粒捕集器是較有效的顆粒物排放控制技術(shù)。DPF被動(dòng)再生具有系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用成本低，能夠持續(xù)工作等優(yōu)點(diǎn)。

針對(duì)柴油叉車(chē)的實(shí)際使用工況來(lái)說(shuō)，采用DPF被動(dòng)高溫爐再生可以降低75%以上的使用成本，定期（1個(gè)月）使用高溫爐進(jìn)行過(guò)氧化燃燒來(lái)清除積累下來(lái)的微粒是一條切實(shí)可行的技術(shù)路線(xiàn)。同時(shí)為使DPF可靠再生，從溫度控制、DOC布置、DPF涂層等方面加以專(zhuān)業(yè)化設(shè)計(jì)和布局，能夠?qū)υ偕呗赃M(jìn)行優(yōu)化。合肥寶發(fā)動(dòng)力技術(shù)有限公司*二代電控式黑煙凈化器已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了上述的全部功能，具有主動(dòng)壓力電腦報(bào)警功能，目前叉車(chē)尾氣凈化的**應(yīng)用技術(shù)已經(jīng)初見(jiàn)端倪。

2015年10月27-30日，合肥寶發(fā)動(dòng)力技術(shù)有限公司參加了CeMAT Asia 2015 - 亞洲國(guó)際物流技術(shù)與運(yùn)輸系統(tǒng)展覽會(huì)，展位號(hào)為：W1-I2-5，展會(huì)期間將免費(fèi)贈(zèng)送一批（有條件要求）柴油叉車(chē)尾氣凈化器（適用1-4噸柴油叉車(chē)適用），歡迎有批量客戶(hù)需求的叉車(chē)經(jīng)銷(xiāo)商、代理商前來(lái)咨詢(xún)贈(zèng)送業(yè)務(wù)和使用方法。


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