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2012 车辆排放综述
摘要
本篇综述总结了2011年车辆排放规定和技术方面(轻型(LD),重型(HD),汽油,柴油类)的主要发展。首先,文章包括本行业主要规定的发展,包括在加利福尼亚提出的污染物控制标准;以及在欧洲,新提出的有关使用汽油喷射发动机、测定循环发展和使用检测分析讨论三者的粒子数规定。回顾了美国提出的2017-25轻型温室气体(GHG)规定,以及2014-17的美国重型温室气体规定的初稿和终稿。其次,文章给出了简洁的、高水平的有关汽油和柴油的轻型和重型发动机技术的主要排放发展的综述。排放问题包括柴油产生的少量NOx的治理和汽油贫燃产生的NOx和GHG的控制。NOx的控制已经有过总结,包括使用氨进行选择催化还原(SCR),和基于烃类的方法。N2O的排放也要进行处理。这些技术可以使NOx的去除率平均大于95%,超过了循环测定认证。减少颗粒物(PM)的技术围绕减小背压和SCR集成的新型柴油微粒捕集器(DPF)材料展开。其次,柴油车氧化催化剂(DOC)的发展也进行了总结。主要包括,作为催化剂配方功能之一的NO氧化为NO2,和碳氢化合物氧化参数。最后,本文讨论了有关汽油车排放控制的主要发展。通过区域涂层技术和减少稀有金属来提高三种先进催化剂的催化能力。新配方关注了硫的影响。最后,总结了汽油微粒捕集器(GPF)的新兴技术。
介绍
汽车和重型机车行业正在经历一场历史上不曾有过的革命。压力来自于发达国家、特别是发展中国家的民众和政府,要求减少常规污染物的排放。并且,加强了对于燃料效率提高的管理以减少CO2的排放和减少对石油燃料的依赖。虽然在发展中国家市场建立迅猛,但市场和经济压力要求已建立市场的机动车制造商创造更具竞争力的优点。在这个基础上,传统发动机将被电网供电的电动动力系统所取代。不仅发动机通过插入混合动力进行精简,如雪弗兰福特,并且他们被纯电池电动车所取代,如日产叶。为了解决这些问题,发动机制造商更加依赖技术的发展。
有趣的是汽车工业在实施技术方面是很保守的。图1展示了从1975到2010年的五种相似的发动机技术,从一个可行技术产品的产生到市场占有份额为75-80%花了20年时间(1)。充电的混合动力车辆(HEV)同一时间或者更晚出现,于1999年在美国市场首次被介绍,%。这一趋势下的例外也就是监管驱动排放控制技术。例如,在1999年法国标致引入了DPF,不到十二年,它被应用于美国、欧洲和日本的所有轻型柴油发动机。可以把重型SCR催化体系(2003年引入)和重型DPF(2006年引入)归于同一范畴。给出的紧缩的CO2指标,推动了发动机技术的发展,发动机的发展将比过去更快。
图1 五种典型的发动机技术所占的科技突破比率。一个新技术从上市到占据市场份额75-80%需要15-20年。(1)
这项调查主要关注汽车和重型市场的汽油和柴油发动机的排放和技术。在过去的几年,这种评论文章从2010年有关柴油车排放和控制的新进展的评论性文章暂停后开始出现。因汽车发动机和排放方面的重大进展,今年需要对这一领域的排放的发展进行简明的总结。并且,正如前几年一样,本文将不会特别论述超大口径发动机,如火车和海运。然而,许多排放控制技术是相通的。
讨论由包括常规污染物和CO2的主要规定的发展开始。其次,文章转向探讨技术,首先是非常普遍的轻型的汽油和柴油发动机,然后是重型的柴油发动机。在这一部分,总结排气技术的趋势和排放挑战的目的是达到高水准全面发展。再次,本文包括了贫燃NOx的控制,柴油颗粒物控制,柴油氧化催化剂,并且与汽油机排放控制有关的典型论文密切相关。
最后,正如过去的论述一样,本篇综述并不是综合的且兼有众长的。新的关键的发展和趋向将以典型的论文和报告为例。
规定
虽然这里提及的规定都是正式的提案,但是他们的发展是与主要利益关系人有着紧密的协作关系的。同样的,最终的规定是相似的。2011年机动车规定总结如下
加利福尼亚空气资源委员会(CARB)出台的第三套轻型低排放车辆(LEVIII LD)规定
美国环境保护机构(EPA)出台的美国轻型温室气体减排规定
欧6汽油机颗粒数限额(PN)的出台
在欧洲的轻型测试循环的发展和现行的排放说明
美国重型温室气体规定定案
轻型规定
常规污染物
加利福尼亚
自2008年CARB与利益关系者共同研究提出了LEVIII。在2011年他们提出了一个标准的先进清洁机动车计划的提案,这一提案包括了LEVIII和GHG(温室气体)规定(3),以及ZEV(零排放机动车)要求(4),将在2012年1月底定案。
部分LEVIII包括轻型和将在2015年投入的中型机动车模型尾气排放标准。主要规定包括:
减少新型机动车总体平均排放约