機(jī)動車排氣顆粒物質(zhì)和N Ox污染控制研究進(jìn)展

強(qiáng)建華(齊齊哈爾環(huán)境監(jiān)測中心站 黑龍江 齊齊哈爾 161000)

馬春香(黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 黑龍江 哈爾濱 150025)

趙淑敏(哈爾濱市環(huán)境監(jiān)測中心站 黑龍江 哈爾濱 150076)

機(jī)動車排氣顆粒物質(zhì)和N Ox污染控制研究進(jìn)展

強(qiáng)建華(齊齊哈爾環(huán)境監(jiān)測中心站 黑龍江 齊齊哈爾 161000)

馬春香(黑龍江建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院 黑龍江 哈爾濱 150025)

趙淑敏(哈爾濱市環(huán)境監(jiān)測中心站 黑龍江 哈爾濱 150076)

重點(diǎn)介紹了機(jī)動車排氣顆粒物質(zhì)以及NOx污染控制的研究進(jìn)展，強(qiáng)調(diào)指出促進(jìn)我國機(jī)動車排氣實(shí)施國6標(biāo)準(zhǔn)可提高環(huán)境空氣質(zhì)量 采取的主要控制技術(shù)之一。

顆粒物數(shù)量；NOx；污染控制

1 引言

國際癌癥研究協(xié)會(IARC)最新(2013年10月)分類：所有汽、柴油車排放的顆粒物都是已知致癌物，不僅源自柴油發(fā)動機(jī)的顆粒物。近年來研究結(jié)果表明，汽油車排放數(shù)量更多的細(xì)顆粒，如圖1，汽油車和柴油車排放PM2.5分別占21％和2％。

圖1 汽油車對細(xì)顆粒的貢獻(xiàn)

在輕型車歐6a、6b標(biāo)準(zhǔn)和重型車輛歐6標(biāo)準(zhǔn)中引進(jìn)顆粒物數(shù)量濃度(PN)，用于限制所有的輕型柴油車和重型柴油車，但沒有用于日益增長的汽油車，汽油車只在歐5標(biāo)準(zhǔn)中引進(jìn)顆粒物質(zhì)量濃度(PM)，實(shí)際上，帶有催化轉(zhuǎn)化器的傳統(tǒng)汽油發(fā)動機(jī)(PFI)排放超細(xì)顆粒質(zhì)量濃度(PM)雖然低，但數(shù)量非常多，直噴式汽油(GDI)車比PFI車輛排放更多的顆粒。不僅如此，汽油車排氣比柴油車排氣顆粒含有更多的有毒物質(zhì)多環(huán)芳烴(PAH)。

型式核準(zhǔn)對確保真實(shí)環(huán)境下汽車行駛排放限值下降是關(guān)鍵的，但真實(shí)NOx排放高于輕型汽車(NEDC)測試循環(huán)型式核準(zhǔn)的歐4和歐5規(guī)定限值。對于重型車輛，采用歐5標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上沒有實(shí)現(xiàn)所希望的NOx降低，盡管歐5標(biāo)準(zhǔn)柴油車PM大大降低，但真實(shí)NOx排放繼續(xù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過核準(zhǔn)限值。

2 排氣顆粒物的控制

在歐洲，為了早期引入低排車輛，歐6型式核準(zhǔn)在2009年8月批準(zhǔn)。歐6標(biāo)準(zhǔn)對于所有的新車注冊在2014年1月開始實(shí)施。歐盟成員國在完全實(shí)施標(biāo)準(zhǔn)前使用稅率優(yōu)惠吸引購買歐6核準(zhǔn)的車輛，用于符合歐6標(biāo)準(zhǔn)的相同技術(shù)服務(wù)必然符合美國2010年的標(biāo)準(zhǔn)。

重型車歐 6標(biāo)準(zhǔn)與歐 4和歐5標(biāo)準(zhǔn)比較PM降低67％，引進(jìn)了顆粒數(shù)目限值PN，吸引重型柴油車使用顆粒捕集器DPF，由于DPF在捕集PM方面的效果，達(dá)到PM90％的和PN99％以上的下降，在美國從2007年起DPF用于重型車PM控制，已經(jīng)證明在PM-超細(xì)粒子-空氣有毒物質(zhì)、黑碳質(zhì)量濃度降低方面的高效性。

歐6a和歐6b標(biāo)準(zhǔn)對輕型壓燃式車輛引進(jìn)了PN的限值，與重型車PN限值相同，所有的柴油車必須使用DPF來控制PN的排放。

至歐6c階段，真實(shí)運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)(RDE)條款將引進(jìn)，2018年9月后所有的新注冊車輛，嚴(yán)格的PN排放限制(等同于柴油車歐5b)對于所有的汽油車成為強(qiáng)制，因此GDI車輛必須使用汽油顆粒過濾器才符合PN標(biāo)準(zhǔn)。

3 柴油車排氣N O x污染控制

雖然歐6標(biāo)準(zhǔn)相對于歐5降低NOx排放達(dá)到77％，相對于歐4為89％，但改善真實(shí)世界NOx限值的符合性先進(jìn)試驗(yàn)程序使NOx與歐5比較降低接近95％，NOx的下降降低了二次形成的PM2.5和地面臭氧，也降低直接NO2排放。歐6柴油車NOx的標(biāo)準(zhǔn)限值僅高于汽油標(biāo)準(zhǔn)的25％，縮小了燃油類型之間的差別。

NOx減排利用改善燃燒包括高壓燃油噴射和先進(jìn)的空氣/燃料比的管理、排氣循環(huán)(EGR)和閉環(huán)選擇催化還原系統(tǒng)系統(tǒng)SCR，歐6要求在低載荷、低速和冷起動條件下核準(zhǔn)，確保排放控制系統(tǒng)校準(zhǔn)功能正常。真實(shí)世界排放數(shù)據(jù)顯示歐5的卡車和公共汽車NOx排放一般超過型式核準(zhǔn)限值，低速驅(qū)動形成了一種如印度國家一樣的車輛使用情況，歐6以世界統(tǒng)一瞬態(tài)循環(huán)(WHTC)和穩(wěn)態(tài)循環(huán)(WHSC)代替歐洲瞬態(tài)循環(huán)(ETC)和穩(wěn)態(tài)循環(huán)(ESC)解決了歐5的問題。

歐6除了試驗(yàn)室試驗(yàn)更改外，也引進(jìn)了便攜式監(jiān)測系統(tǒng)(PEMS)試驗(yàn)在用符合性的條款，第一次在用符合性試驗(yàn)必須在型式核準(zhǔn)18個月內(nèi)，車型必須至少每2年進(jìn)行一次試驗(yàn)。RDE下，車輛CO、NOx和PN將使用PEMS試驗(yàn)來確保真實(shí)世界的排放在合理的限值內(nèi)。

重型車加快采用歐 6標(biāo)準(zhǔn)對空氣質(zhì)量有雙倍速的好處，使用DPF來符合新的PM和PN將使PM2.5降低≥90％，新的試驗(yàn)循環(huán)和現(xiàn)場符合性提供了真實(shí)世界的NOx降低≥95％。輕型歐6標(biāo)準(zhǔn)通過限值規(guī)定，使柴油車真實(shí)世界NOx有相似的下降，輕型車歐6c階段PN對汽車和柴油車一樣將成為強(qiáng)制。

我國在制訂排放標(biāo)準(zhǔn)時充分吸收了歐標(biāo)和美標(biāo)的優(yōu)點(diǎn)，新車是否可以提前按歐6核準(zhǔn)，早日跨入國6行列，尤其是控制機(jī)動車排氣PN和NOx污染非常迫切。

4 結(jié)語

通過汽油和柴油過濾器、改善燃燒、EGR排氣循環(huán)和閉環(huán)SCR措施的排氣沒有明顯的致癌影響，執(zhí)行歐 6標(biāo)準(zhǔn)比歐5具有更少的粒子數(shù)排放和更低的NOx排放，歐6提供了非常優(yōu)異的空氣質(zhì)量和健康好處。

〔1〕Accelerating progress from Euro 4/IV to Euro 6/VI vehicle emissions standards.MARCH 2015 www.theicct.org.

〔2〕EPA Hazard Assessment Document for Diesel Engine Exhaust(page 2-98).

〔3〕Badshah，H.，Kittelson，D.，and Northrop，W.，"Particle E-missions from Light-Duty Vehicles during Cold-Cold Start，"SAE Int.J.Engines.2016，9(3).

The research progress on vehicle exhaust particulate matter and NOxpollution control

QiangJianhua(Environment Monitoring Center Station of Qiqihaer City Qiqihaer Heilongjiang 161005)

This paper mainly introduced the research progress on vehicle exhaust particulate matter and NOxpollution control.It is pointed out emphatically that accelerating the adoption of vehicle CHINA 6 standards has benefits for air quality and the main control technologies should be taken to comply with new standards to the reduction in pollutants.

Particle number NOxControlling pollution

X511

A

1674-263X(2016)02-0020-04

2016-05-20

強(qiáng)建華(1963-)，男，本科，高級工程師，從事環(huán)境監(jiān)測工作。

污染源揮發(fā)性氣體和PM2.5檢測與凈化效果評價研究，項(xiàng)目編號：12535045。