中国柴油车后处理装置状况(中国环保产业协会 李孟良)
〔2020〕在用柴油车颗粒物与氮氧化物排放污染协同治理技术指南
附件：技术文件在用柴油车颗粒物与氮氧化物排放污染协同治理技术指南（发布稿）中国环境保护产业协会2020年3月31日目录前言 (II)1总则 (1)2 后处理装置技术要求 (2)3 后处理装置与车辆匹配安装要求 (4)4车辆排放污染治理后验收要求 (5)5车辆排放污染治理后维护保养要求 (6)附录A （资料性附录）在用柴油车安装后处理装置安装单 (7)附录B （资料性附录）后处理装置维护保养记录单 (9)附录C 引用文件索引 (10)前言本指南遵照国家机动车排放污染防治法规政策和强制性标准，以当前技术发展和应用状况为依据，为在用柴油车颗粒物与氮氧化物排放污染协同治理提供技术指导。
本指南由中国环境保护产业协会组织制订。
本指南起草单位：中汽研汽车检验中心（天津）有限公司、中国汽车技术研究中心有限公司、中国环境保护产业协会机动车污染防治技术专业委员会。
本指南主要起草人：王计广，李孟良，谢振凯，李菁元，张潇文，齐松博，沈姝。
本指南由中国环境保护产业协会负责管理，由起草单位负责具体技术内容的解释。
在应用过程中如有需要修改与补充的建议，请将相关资料寄送至中国环境保护产业协会技术部（北京市西城区扣钟北里甲4楼，邮编100037）。
1总则适用范围本指南规定了在用柴油车颗粒物与氮氧化物排放污染协同治理中车辆技术条件、排放污染治理组合后处理装置技术性能、与车辆匹配安装、治理后验收和维护保养等内容，可作为车辆主管部门、车辆所有者、维修单位、后处理装置生产企业、第三方检测机构等相关方，开展在用柴油车颗粒物和氮氧化物排放污染治理工作的技术参考。
本指南适用于安装有电控燃油喷射系统、最大总质量大于吨的在用柴油车颗粒物与氮氧化物排放污染协同治理。
适用条件本指南适用的在用柴油车应在正常维护保养期内，并满足如下条件：——发动机各项性能指标（如汽缸压力、喷油正时、各缸工作均匀性、空气滤清器、排气系统、整车机油耗等）基本正常；——排放污染治理前，在用柴油车颗粒物和氮氧化物排放应满足GB3847-2018中a类限值要求。
柴油车后处理装置评价试验方法概述
柴油车后处理装置评价试验方法概述任美林1，李军1，方茂东2，李孟良2，胡毅2，陈虎1 1天津索克汽车试验有限公司，2中国汽车技术研究中心[摘要]本文对于柴油车后处理装置评价试验方法进行了综述，结合国内的实际情况重点讨论了对柴油车后处理单元DOC 、DPF 和SCR 的评价试验方法。
本文添补了我国在柴油车排气后处理装置试验评价领域的技术空白，为柴油车排气后处理装置的认定提供了一种可供选择、相对省时省力的方法，同时也为相关技术和产品的研发提供了技术支撑。
关键词：柴油车，后处理，DOC ，DPF ，SCROverview of Measurement Methods for Diesel AftertreatmentDevicesRen Meilin 1，Li Jun 1，Fang Maodong 2，Li Mengliang 2，Hu Yi 2，Chen Hu 11Tianjin SwARC Automotive Research Laboratory ，2China Automotive Technology andResearch Center[Abstract] The paper is overview of measurement methods for diesel aftertreatment devices. It focuses on measurement methods for diesel aftertreatment devices meet to china’s stage IV and V emission. And there will be greater market demand for the after-treatment devices.Key words ：Diesel vehicle ，Aftertreatment ，DOC ，DPF ，SCR 1引言根据中国排放法规进展规划，我国可能在2010年在全国范围内对轻、重型柴油车实施四阶段排放法规。
装配SCR系统的混合动力公交车排放特征研究
装配SCR系统的混合动力公交车排放特征研究李孟良;聂彦鑫【摘要】利用车载测试系统,对两种类型的混合动力公交车进行了整车排放测试,研究了装备SCR系统的国Ⅳ混合动力公交车排放情况,结果表明,SCR技术的应用能一定程度上降低Nox排放量,但同时SCR技术在混合动力公交车上实际应用时存在排气温度过低、从而导致Nox转化率偏低的问题.建议采用某种技术(如排气加热系统)提高城市公交车排气温度或提高SCR的低温性能,以便提高Nox转化效率.【期刊名称】《汽车技术》【年(卷),期】2010(000)003【总页数】3页(P34-36)【关键词】混合动力公交车;SCR;排放;排气温度【作者】李孟良;聂彦鑫【作者单位】中国汽车技术研究中心;武汉理工大学【正文语种】中文【中图分类】U4671 前言城市公交车存在着行车速度慢、燃油消耗量大、污染严重等问题；同时城市公交车具有空间大、承载能力强的特点，对最高车速、新增系统的尺寸及续驶里程要求远低于轿车和其他车型，从而推动了各种新能源技术在城市公交车上的运用。
其中，融合传统内燃机技术及纯电动技术的混合动力驱动系统在城市公交车上的应用得到了广泛的重视。
研究表明，混合动力公交车具有很好的节能环保性能。
随着排放标准的日趋严格，SCR、DPF等先进的后处理装置开始应用于混合动力公交车上。
SCR具有油耗低、对发动机结构及其电控系统功能改变小、对燃油中的硫含量不敏感等技术特点，从而作为中重型车上实现欧Ⅳ及欧Ⅴ排放的重要技术路线。
利用车载测试系统，测试了两辆混合动力公交车（国Ⅲ混合动力公交车及国Ⅳ混合动力公交车各一辆）在“中国典型城市公交循环工况”下的瞬时尾气排放。
通过与国Ⅲ混合动力公交车的排放对比，研究了装配SCR系统的国Ⅳ混合动力公交车排放情况，发现了装配SCR系统的国Ⅳ混合动力公交车NOx减排存在的问题，为SCR在国Ⅳ混合动力公交车上的应用提出了建议。
2 试验设计2.1 试验测试系统车载测试系统主要由车载工况跟踪系统（On-Broad Driving-Cycle Trace System，OBDCTS）及便携式排放测试系统（Portable Emission Measurement System，PEMS）两部分组成，如图1所示。
DPF反吹加热再生装置的开发研究
料制成的微粒捕集 器 Ｄ Ｆ 使用 Ｌ Ｇ作为加热源 ， Ｐ， Ｐ 进行 强制再生加 热器 的设 计。为 Ｄ Ｆ 吹再生 加热器 的设 Ｐ反
计使用提供了一种技术路线。 关键词 ： 柴油机 ；Ｍ； Ｐ Ｐ Ｄ Ｆ反吹再生 ；Ｐ Ｌ Ｇ加热器 中图分类号 ：Ｋ ２ Ｔ ４７ 文献标识码 ： Ａ
９ 气口 热 进 空
图 １ Ｄ Ｆ结 构 示 意 图 Ｐ
再生技术是 Ｄ Ｆ能否在柴油机上正 常工作 的 Ｐ 关键 ， 也是 目前微粒捕集器 的技术难点。微粒捕集
器 的再生 一 般 是 利 用 外 界 能 量 提 Ｃ 、 Ｓ Ｒ Ｎ Ｒ Ｄ Ｎ Ｃ 、Ｎ Ｒ Ｎ Ｃ 、 Ｓ 、 Ｐ Ｒ等 技 术减 少 Ｎ 放 ｊ Ｏ排 。
Ｄ Ｆ反 吹加 热再 生装 置 的开发 研 究 Ｐ
高辉 郑 明刚 ， ， 张辉 鲍乐祥 ，
（． １ 山东建筑 大学 机 电工程学 院， 山东 济南 ２０ ０ ；． ５ １１２ 济南大学 机械工程学 院， 山东 济南 ２ ０ ２ ） ５ ０ ２ 摘要 ： 能源危机和环境污染是人类社会发展面临的重要课 题。本文对柴 油机主要排 放污染 物之一 的碳烟颗粒 （ Ｍ） Ｐ 进行 了研究 。介绍 了我 国柴油机的特点以及使 用的现状 。就我 国高含硫柴油 ， 采用碳化 硅纤维无纺 布材
１２ ３
山 东 建 筑 大 学 学 报
２１ ０ １年
２ 工作过程
图 ３ 控 制程 序 流 程 图
第 ２期
高辉 等 ： Ｐ Ｄ Ｆ反 吹加热再生装置的开发
兰
本 设 计过 程 采 用 Ｌ Ｇ加 热再 生 。以 Ｌ Ｇ为 加 热 源 Ｐ Ｐ
有可能损坏设备 ， 此时风机关 ， 停止燃烧 ， 过热报警 ， 错误计数器加 １停止工作 。 ， 整个装置由 Ｍ Ｕ控制 ， Ｃ 燃烧控制器控制燃烧 ， Ｌ Ｇ燃 烧 生成 的热 空 气 从 如 图 １所 示 Ｄ Ｆ下 端 的 Ｐ Ｐ 小口 进入 Ｄ Ｆ 对 Ｄ Ｆ中的 Ｐ Ｐ， Ｐ Ｍ进行加 热 ， Ｄ Ｆ 使 Ｐ
国六柴油机后处理装置结构原理及故障分析
国六柴油机后处理装置结构原理及故障分析摘要:介绍国六柴油发动机后处理装置的结构和工作原理;通过故障实例,阐述后处理装置出现故障时的排查和分析方法。
关键词:国六排放标准;后处理装置故障;驾驶性能限制;催化转化器; 颗粒捕集器。
前言：商用车国六标准是在国五选择催化还原技术的基础上增加了催化转化器及颗粒捕集器，可以使尾气中NO X和PM达到国六排放标准。
对比国五后处理装置相关故障，限制车辆最高扭矩。
如果国六排放车辆出现尾气警示相关问题，那么将会面临两类制约，第一类是"初级驾驶能力限制既限扭"，第二类是"严重驾驶能力限制既限速"。
一旦装置出现故障并激活了驾驶能力受限系统，车辆的性能将显著下降。
特别是在国六后处理装置出现故障并触发严重驾驶能力限制的情况下，车速将被限制在每小时20公里以下，导致车辆无法正常行驶，车主将面临重大的经济损失。
因此，我们需要依据国六柴油机后处理装置的结构和工作原理，分析并探索其常见问题的机理及解决步骤，以便找出有效的解决策略，快速解决国六车型后处理装置的故障问题。
1驾驶性能限制系统名词解释：“驾驶性能限制系统”是商用车国六排放标准带来的一个新名词，含有两种驾驶性能限制措施，包括“初级驾驶性能限制”措施和“严重驾驶性能限制”措施。
1.1初级驾驶性能限制初级驾驶性能限制措施对汽车性能的制约相当轻微，只对汽车的扭矩进行限制，其限制幅度是降低发动机扭矩的25%。
1.2严重驾驶性能限制通过把车速降低到每小时20公里以下，将车辆转入“跛行模式”，有效地使车辆无法正常使用。
2国六标准柴油机后处理系统的结构和工作原理图1所示的国六后处理装置采用了“DOC+DPF+SCR+ASC”的技术路线。
图12.1氧化催化转化器(DOC)的结构及作用DOC是柴油机氧化催化器的英文名字缩写，它通常设置在排气管中，特点是具备蜂窝状的结构。
其载体由陶瓷或金属材质构建。
2.1.1 DOC的主要作用:在DOC里，像铂（Pt）、铑（Rh）、钯（Pd）这类贵金属被采用作为涂层，扮演的角色则是氧化催化剂，它们能将排放出来的一氧化碳CO转化为二氧化碳CO2，以及将碳氢化合物HC氧化为水H2O和二氧化碳CO2。
柴油车后处理装置中国市场适应性
在暴露测试中也得到证实 占粒数浓度大多数的超细颗粒（<0.ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱum)能够通过呼吸进入人体肺
部深处
柴油车排放后处理技术
常见的柴油车排放后处理技术 – 氧化型催化转化器（DOC） – 颗粒捕集器(DPF) – 选择性催化还原(SCR) – 稀燃NOX催化转化器 – 废气再循环EGR
–安格（Engelhard）和中信富泰旗下大昌行在2004年5月签署了在中国大陆 代理其DOC／DPF产品的协议，目前并未有大昌行在国内进行销售的消息。
–弗列加（Fleetgard ）将于2005年下半年在上海生产DPF产品供应国内市场
–德尔福（ Delphi）在上海汽车工业展上展出了 DOC样品，并宣称有计划在国 内销售。但其上海排放系统有限公司目前并未生产DOC和DPF产品。
–目前国内3升以下的DOC产 品的价格范围是1000到2000 元，针对12升发动机的DOC 价格范围是5000到6000元。
–目前尚未有整车厂家使用 DPF的车型在销售，北京绿 创对12升发动机的DPF报价 是4－5万元。
–SK产品在韩国的售价: DPF产品是7000美金，主 要针对10－15升发动机 DOC为1000美金，主要是 针对3升以下的轻型车辆
柴油车后处理装置中国市场适应性 研究项目
中国柴油车状况
中韩共同技术开发项目 VECC-SK
2005年我国柴油车的保有量大约占到汽
车总保有量的20％，预期随着乘用车柴油化率 的提高，国内柴油车的保有量将持续增加， 2010年将达到22.8%，2015年达到26.7%。
万台
160 140
柴油车排放法规及后处理技术的现状与展望
角标： † —生产一致性限值；a—直到 1999-09-30 之后 DI 柴油机必须满足 IDI 柴油机限值； b —2011-01 适用于所有车型；c —2013-01 适用于所有车型；d —采用 PMP 时为 4.5 mg/km。
其中： DI —direct injection，直喷；IDI —indirect injection，非直喷； PMP —particulate measurement program, 颗粒测试程序
2010 年中国大陆汽车保有量为 7 721.7 万辆，其中 汽油车 6 246.8 万辆，占 80.9% ；柴油车 1 343.6 万辆， 占 17.4% ；燃 气 车 131.3 万 辆， 占 1.7%。 尽管 柴 油 车 的数量不到汽油车的 1/4，但是氮氧化物（NOx）和颗粒 物（particulate matter, PM）这两种大气中的主要污染物 的排放量主要来自柴油车。2010 年中国大陆汽车一氧 化碳（CO）排放 3 174.6 万 t，碳氢（HC）排放 363.5 万 t， NOx 排放 536.8 万 t，PM 排放 56.6 万 t，其中柴油车排 出的 NOx 接 近 总量 60%，PM 接 近 总量 的 100% ；而 汽 油车的 CO 和 HC 排放较高，超过总量的 70% [1]。
实施时间
1992-07 1996-01 1996-01 a 2000-01 2005-01 2009-09 b 2011-09 c 2014-09
CO 2.72 (3.16)
1.00 1.00 0.64 0.50 0.50 0.50 0.50
e / (g·km-1)
HC+NOx
NOx
0.97 (1.13†)
年至 2009 年逐步实施。第二阶段排放法规的适用范 围在第一阶段的基础上增加了部分车型，扩大到小型 乘用车、轻型皮卡和车辆总质量（gross vehicle weight, GVW）不大于 4.54 t（1 万 lb）的中型乘用车。第二阶段 法规根据污染物排放限值的高低依次把排放水平分成 11 个等级，其中 8 个为长期有效，3 个为阶段有效（2008 年过期）。生产厂家可以根据第二阶段法规生产不同排 放水平的车辆，根据车型的自身特点有针对性地降低 排放，增加了排放控制的灵活性和选择性，但所用车 辆总体上要满足一定的排放限制，即车队平均 NOx 排 放不能大于 435 mg/km （0.7 g/mile）。美国从 2006 年 6 月开始供应硫含量不超过 15 mg/kg 的超低硫柴油。 轻型车在转鼓试验台上按联邦测试程序（federal test procedure-75 , FTP-75）循环进行排放物测试。
中国柴油车后处理装置状况剖析
3. 中国柴油车后处理装置技术要求
Chinese Requirements on Diesel Aftertreatment Device
4. 中国市场展望
Outlook on Chinese Market
1.中国柴油车排放控制要求
Chinese Diesel Emission Requirements
可变截面涡轮进气中冷 氧化催化剂 DPF
共轨式高压喷射 超高压型单体泵 （2000ba）
可变截面涡轮进气中冷 EGR 氧化催化剂 SCR DeNOX 催化剂 氧化催化剂 DPF
2.柴油车排气后处理技术简评
Comments on Diesel Aftertreatments
车辆类型 有害物质 燃 烧 技 对应 Euro3 （2000） 后 处 理 术 NOX 轻型车 PM NOX 重型车 PM 共轨式高压喷射 单体泵 燃油喷射定时 预喷射 冷 EGR
（喷射率电子控制）
可变截面涡轮进气中冷
用最新电子控制技术使各种技术优化匹配 燃油喷射定时 燃 （喷射率电子控制） 烧 预喷射 技 可变截面涡轮 对应 Euro4 （2005） 术 进气中冷 冷 EGR 后 DeNOX 催化剂 处 理 用最新电子控制技术使各种技术优化匹配
◇ 催化氧化技术(DOC) ◇ 微粒捕集技术(DPF)
◇ NOx选择还原技术(SCR)
◇ NOx吸附技术(LNC)
2.1 催化氧化技术 DOC Technology
◇ 氧化催化剂的工作原理 DOC PRINCIPLE
2.1 催化氧化技术（续）DOC Technology
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Simple structure, small backpressure
• 约50%的PM转化率
approx. 50% PM conversion
• NO2排放增加风险
Risk on increasing NO2 emission
2.3 NOx选择还原技术 SCR Technology
•高NOx转化率 High NOx conversion •更适用于中重型柴油车 More Suitable for Heavy-duty Diesel •低温运行问题 Problem under low temperature urea
再生 方法
Regenerate Method
利用发动机热能再生 主动再生Active Regn. 非加热机械式再生 主动再生Active Regn.
进气节流再生 排气节流再生 后燃再生
逆向喷气再生 机械振动再生
2.2 微粒捕集技术 DPF
◇ 电加热再生 Electric Heating: 较强油品适应性 Good fuel adaptability 需要大容量电池 Big battery Capacity needed
• 为了规范装有后处理装置的柴油车排放性能特别是排放耐久性， 中国环保部先后颁布相关标准：
To regulate above vehicles emission performance especially their emission durability, Chinese MEP issued following regulations: – GB20890-2007重型汽车排气污染物排放控制系统耐久性要求及试验方法 Test Procedures and Requirement of Durability of Emission Control Systems for Heavy-duty Vehicles (since stage II )
2.2 微粒捕集技术 DPF
◇喷油助燃再生 FUEL BURNER : 较强油品适应性 Good fuel adaptability 喷油控制和油耗问题 Fuel Control & Consumption
2.2 微粒捕集技术 DPF
◇连续再生 Catalyst Regenerate : 可同时降低HC/CO/PM排放 必需低硫柴油 Need Low-Sulfur Diesel
2.1 催化氧化技术（续）DOC Technology 简评 DOC Comments： • 可降低颗粒物排放20%左右
Reduce PM by 20% or so
• 比较适合中国柴油机水平
Suitable for Chinese diesel engine
• 高硫柴油使用环境下有增加颗粒物风险
Risk of increasing PM under high sulfur diesel
H
S
O
Oxidation Catalyst (O) 4NH3 + 3O2 2N2 + 6H2O
Hydrolysis Catalyst (H) (NH2)2CO + H2O 2NH3 + CO2
2.4 NOx LNC Technology
还原剂 Lean NOX(被动型） Lean NOX(主动型) NOX SCR 排气中 HC 添加 HC 尿素或氨水
车辆类型 有害物质 燃 烧 技 对应 Euro3 （2000） 后 处 理 术 NOX 轻型车 PM NOX 重型车 PM 共轨式高压喷射 单体泵 燃油喷射定时 预喷射 冷 EGR
（喷射率电子控制）
可变截面涡轮进气中冷
用最新电子控制技术使各种技术优化匹配 燃油喷射定时 燃 （喷射率电子控制） 烧 预喷射 技 可变截面涡轮 对应 Euro4 （2005） 术 进气中冷 冷 EGR 后 DeNOX 催化剂 处 理 用最新电子控制技术使各种技术优化匹配
SCR Catalyst (S)
4NH3 + 4NO + O2 4N2 + 6H2O
2NH3 + NO + NO2 2N2 + 3H2O 8NH3 + 6NO2 7N2 + 12H2O
V
Exhaust Gas
Oxidation Catalyst (V) 2NO + O2 2NO2 4HC + 3O2 2CO2 + 2H2O 2CO + O2 2CO2
2000年国一标准
China I from ‘2000
2004年国二标准
China II from ‘2004
2007年国三标准
China III from ‘2007
2010年国四标准
China IV from ‘2010
◇ 欧4以后排放法规的对应技术 Technologies for Euro 4 and later
• 后处理装置老化前后装车排放应该满足相应国 家排放标准要求。
Vehicle or engine equipped with those Diesel aftertreatment device before and after fast aging should meet corresponding Regulation.
• SCR technical Requirements:
– 转化率Efficiency：NOx>80% – 耐久性Durability：劣化率DF<10%
3 中国后处理装置技术要求
Chinese Requirements on Diesel Aftertreatment Device
• DPF 技术指标technical Requirements:
CRT TM Remo val of HC, CO, P M SCR Remo val of NOx Slip Cataly st Remo val of NH3 slip if required
◇大型柴油机终极方案
Final solution for Large Diesel
Engine
适于中重型车辆 Suitable for Large Diesel 必需低硫柴油 Need Low-Sulfur Diesel
◇ 催化氧化技术(DOC) ◇ 微粒捕集技术(DPF)
◇ NOx选择还原技术(SCR)
◇ NOx吸附技术(LNC)
2.1 催化氧化技术 DOC Technology
◇ 氧化催化剂的工作原理 DOC PRINCIPLE
2.1 催化氧化技术（续）DOC Technology
◇ 瞬态HDT循环中采用氧化催化剂时，微粒物的减少情况
Typical Diesel Aftertreatments
3. 中国柴油车后处理装置技术要求
Chinese Requirements on Diesel Aftertreatment Device
4. 中国市场展望
Outlook on Chinese Market
1.中国柴油车排放控制要求
Chinese Diesel Emission Requirements
NOX 净化率 15％ 30％ 65％
试验工况 NDEC NDEC NDEC
应用领域 轻型或中型车 轻型或中型车 中型或重型车
• 轻型柴油车进一步降低NOx的方案之一
NOX 吸附催化剂 等离子
2
NDEC HC，CO，H 54％ 中型或重型车 One solution for Light-duty diesel NOx further reduction －/氨水 10％/50% 稳态测试 不定
3 中国后处理装置技术要求
Chinese Requirements on Diesel Aftertreatment Device
• 随着柴油车排放标准的不断加严，自第二阶段开始，中国部分 轻型、重型柴油车就开始加装排气后处理装置
With the more stringent emission regulation, Some Chinese diesel vehicles are equipped with DOCs from stage II emission regulation.
国外使用的后处理技术: • DOC • SCR • DPF • LNC
共轨式高压喷 四气门 射 （1500ba） 燃油喷射定时 预喷射 SCR （喷射率电子控制） 氧化催化剂 DeNOX 催化剂 新一代共轨式 燃油喷射定时 高压喷射 （喷射率电子控制） 预喷射
不太适合市区低速运行工况 Unsuitable low speed Mode
Inlet Section
Catalyst Section
Filter Section
Outlet Section
Honeycomb Catalyst
Wall-flow Filter
部分流通式过滤器POC Filter
•直通式结构紧凑、排气背压小
中国柴油车后处理装置状况
Status of China Diesel Emission Control Device
中国环保产业协会 机动车污染防治委员会 2011年4月26日
Who is CVEC
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