未来柴油机后处理技术发展 威孚 刘洋

无锡威孚高科技股份有限公司|2020/3/6|威望于品质孚信于用户|©版权所有,未经书面授权不得转载无锡威孚力达催化净化器有限责任公司未来柴油机后处理技术发展趋势报告人：刘洋2014年11月27日无锡威孚高科技股份有限公司|2020/3/6|威望于品质孚信于用户|©版权所有,未经书面授权不得转载目录catalogue法规决定技术路线后处理系统技术发展趋势后处理产品化发展趋势总结无锡威孚高科技股份有限公司|2020/3/6|威望于品质孚信于用户|©版权所有,未经书面授权不得转载目录catalogue法规决定技术路线后处理系统技术发展趋势后处理产品化发展趋势总结无锡威孚高科技股份有限公司|2020/3/6|威望于品质孚信于用户|©版权所有,未经书面授权不得转载排放法规排放法规是现代柴油机及其后处理技术发展的主要推动力•从柴油机燃烧方式来讲，缸内PM和NOx之间的控制存在取舍关系；•随着法规的加严，后处理装置必不可少；•根据PM和NOx的净化方式，可选择不同的后处理技术路线。PM低温下未充分燃烧的燃料生成小颗粒，在炭烟的周围包裹了未充分燃烧的燃油或其它有机成分NOx混合气中的氮在高温下与氧反应生成NOx，即生成条件为高温高温持续时间、富氧世界重型柴油机排放法规的发展TemperatureA/FRatio传统燃烧区域目标燃烧区域NOxFormationSootFormation无锡威孚高科技股份有限公司|2020/3/6|威望于品质孚信于用户|©版权所有,未经书面授权不得转载现行柴油车排放法规欧洲方面：由欧盟法规要求包含：EuroI–VI2009年开始限制CO2排放遵守京都协议柴油车排放标准美国方面：由EPA制定包含：TierI–III加州法规最严法规实施时间表无锡威孚高科技股份有限公司|2020/3/6|威望于品质孚信于用户|©版权所有,未经书面授权不得转载欧VI排放法规THC[g/kWh]CO[g/kWh]NOx[g/kWh]PM[g/kWh]PNNH3（ppm）WHSC0.131.50.400.018*101110WHTC0.164.00.460.016*101110欧VI法规限值欧洲2014.1.1起正式执行欧VI法规。NOx限值相比欧五下降80%；PM限值相比欧五下降50%；加入了PN数要求，必须使用DPF。无锡威孚高科技股份有限公司|2020/3/6|威望于品质孚信于用户|©版权所有,未经书面授权不得转载欧VI测试循环无锡威孚高科技股份有限公司|2020/3/6|威望于品质孚信于用户|©版权所有,未经书面授权不得转载欧VI耐久要求车辆排放耐久性要求欧VI排放法规对车辆排放耐久性有严格要求，不同类型的车辆耐久里程和时间不同；在整个车辆的生命周期内，各种污染物的排放劣化不能超过下表中列出的劣化系数。其中NOx排放劣化不应超过15%，PM排放劣化不应超过5%。无锡威孚高科技股份有限公司|2020/3/6|威望于品质孚信于用户|©版权所有,未经书面授权不得转载欧VI实车道路测试PEMS认证台架排放认证后要进行PEMS道路认证；以后每两年进行一次PEMS测试；采样车辆数量：3辆车及以上；车辆行驶要求：城市道路：50km/h郊区道路：50~75km/h高速道路：75km/h加载50%~60%有效载荷；一次记录时间要大于5个WHTC循环功。PEMS测试设备安装在车辆上无锡威孚高科技股份有限公司|2020/3/6|威望于品质孚信于用户|©版权所有,未经书面授权不得转载国VI法规的制定设想欧洲排放标准的缺陷（针对3.5t以下轻型车）1.汽油车欧VI与欧V限值基本相同；2.欧洲测试工况（市区与市郊的比例）与北京等大城市车辆实际运行工况不符；3.由于欧洲高纬度原因（平均气温低）对于油气蒸发污染控制不严；4.过于考虑燃油经济性而降低NOx和PM排放限值。国VI轻型车或将采用美国排放标准（两步走），单车减排30~50%轻型车排放标准——美标v.s.欧标第一步（争取2016年实施）引入美国测试工况及排放限值，同时制定中国典型城市工况，加强油气蒸发控制要求，控制CO2排放量，严控催化剂贵金属含量等第二步（2020年前后）执行加州特超低排放标准（SULEV20或30），增加中国城市典型工况或WLTCRef:中国汽车报:李昆生释疑第六阶段排放标准.=3&id=a00c4bf7无锡威孚高科技股份有限公司|2020/3/6|威望于品质孚信于用户|©版权所有,未经书面授权不得转载国VI法规的制定设想重型车排放标准法规核心：欧VI排放标准增加整车转鼓排放试验整车排放与能耗检测在型式核准试验时同时进行增加OBD3技术要求，可将发动机排放等相关信息定期发送至监管部门Ref:中国汽车报:李昆生释疑第六阶段排放标准.=3&id=a00c4bf7无锡威孚高科技股份有限公司|2020/3/6|威望于品质孚信于用户|©版权所有,未经书面授权不得转载NOx：2.0-2.5PM：0.03NOx：0.4PM：0.01SCANIAEUROⅥ（12L）ASCSCRDPFDOC依要求70%85-95%依要求CO、HC、NO2PM、CO、HCNOxNH3、CO、HC欧VI柴油机后处理技术路线无锡威孚高科技股份有限公司|2020/3/6|威望于品质孚信于用户|©版权所有,未经书面授权不得转载欧VI柴油机后处理技术路线NO-EGR+DOC+DPF+SCR：IVECO•较高的燃油喷射系统压力：2200bar及以上；•增压器：WGTorVGT；•后处理系统：DOC-DPF-SCR-ASC+排气蝶阀，带氨传感器；•高效的SCR系统，SCR催化剂可采用钒基或铁基，转化效率达95%以上；•由于很低的PM排放，不需要DPF主动再生系统；•由于不使用EGR，发动机的燃油经济较好。无锡威孚高科技股份有限公司|2020/3/6|威望于品质孚信于用户|©版权所有,未经书面授权不得转载Ref:SAE2008-01-1029欧VI柴油机后处理技术路线无锡威孚高科技股份有限公司|2020/3/6|威望于品质孚信于用户|©版权所有,未经书面授权不得转载欧VI柴油机后处理技术路线高度集成化的后处理系统，对于底盘紧张的轻型柴油车更加适用，SCR涂层涂覆在DPF上，降低背压和油耗要求低温NOx转化率较高要求高温NOx转化率较高更高的热稳定性无锡威孚高科技股份有限公司|2020/3/6|威望于品质孚信于用户|©版权所有,未经书面授权不得转载欧VI柴油机后处理技术路线LNT技术的使用ThomasWittka,BastianHolderbaum,ThomasKörfer,ExhaustaftertreatmentpotentialsofadvancedcoupledNSC-SCRsystem,TransportResearchArena2014,Paris通过旁路和燃油重整装置实现贫富燃的切换，简化了发动机标定工作无锡威孚高科技股份有限公司|2020/3/6|威望于品质孚信于用户|©版权所有,未经书面授权不得转载目录catalogue法规决定技术路线后处理系统技术发展趋势后处理产品化发展趋势总结无锡威孚高科技股份有限公司|2020/3/6|威望于品质孚信于用户|©版权所有,未经书面授权不得转载后处理系统—催化剂无锡威孚高科技股份有限公司|2020/3/6|威望于品质孚信于用户|©版权所有,未经书面授权不得转载柴油车后处理催化剂发展趋势DOC基本需求欧VI轻型车整车测试工况为WLTP和RDE，覆盖更多的实际工况，发动机在这些工况下的标定需要重新调整，且整车HC和CO排放压力增大，针对中国目前交通情况，DOC需要更高的低温活性和催化性能。NEDC与WLTP工况点国IV之后，DOC通常与SCR或CSF联用以分别去除NOx和PM排放。其技术要求也各不相同。RDE测试使用的PEMS仪器无锡威孚高科技股份有限公司|2020/3/6|威望于品质孚信于用户|©版权所有,未经书面授权不得转载柴油车后处理催化剂发展趋势SCR系统用DOCDOC+SCR调节NO2和NO的比例，促进SCR快速反应采用SCR系统的重型车HC和CO排放没有压力，其排放主要针对NOx；当NO和NO2比例为1:1时，SCR为快速反应，DOC对NO的氧化能力在40-60%之间，温度窗口覆盖SCR催化剂工作窗口。无锡威孚高科技股份有限公司|2020/3/6|威望于品质孚信于用户|©版权所有,未经书面授权不得转载柴油车后处理催化剂发展趋势DPF系统用DOCHC快速起燃，提供热量，逐步降低DOC入口温度，覆盖大部分工况再生方式主动再生被动再生NO氧化为NO2，促进被动再生，拓宽温度窗口消除HC和CO等气相污染物；DPF主被动再生需求；DOC需要具有更佳的热稳定性。无锡威孚高科技股份有限公司|2020/3/6|威望于品质孚信于用户|©版权所有,未经书面授权不得转载柴油车后处理催化剂发展趋势DPF1DPF载体涂覆Pt或Pt/Pd基催化剂，主要作用为降低soot颗粒起燃温度。2使用大孔隙率载体，提高催化剂涂覆量，增强对HC和CO的净化能力。3DPF载体涂覆SCR催化剂，提高催化剂集成度，降低背压无锡威孚高科技股份有限公司|2020/3/6|威望于品质孚信于用户|©版权所有,未经书面授权不得转载LNT柴油车后处理催化剂发展趋势LNT催化剂的挑战：LNT与SCR相比，低温活性尤需关注；LNT的NOx存储量是一定的，当发动机负荷增大时，贫富燃切换频率也会增加，从而导致油耗的上升。LNT反应机理SCR与LNT的NOx消除效率StevenJ.SchmiegandRichardJ.Blint,SAE2008-01-2486无锡威孚高科技股份有限公司|2020/3/6|威望于品质孚信于用户|©版权所有,未经书面授权不得转载SCR催化剂—钒基（高热稳定性钒基催化剂开发，可以耐受DPF主动再生热冲击）柴油车后处理催化剂发展趋势高热稳定性V基SCR催化剂（可显著降低高温V溢出）Ref:SAE2013-01-1063SAE2014-01-1626高热稳定性V基SCR催化剂（可耐受700~800oC高温老化）无锡威孚高科技股份有限公司|2020/3/6|威望于品质孚信于用户|©版权所有,未经书面授权不得转载SCR催化剂—分子筛柴油车后处理催化剂发展趋势负载活性金属的分子筛催化剂是目前证实可以满足欧VI阶段超低NOx排放限值及耐DPF主动再生热冲击要求的柴油车SCR催化剂Cu基分子筛Fe基分子筛——侧重于低温性能目标：80%转化率窗口200-490℃——侧重于高温性能目标：80%转化率窗口250-550℃发展策略：选择合适的分子筛基体、提高金属分散度、添加助剂等高比表面积无毒热稳定性好NOx转化率高Fe/Cu复合分子筛——新型分子筛体系目标：兼顾Fe和Cu基的优点，在全温度区间均有高NOx转化率包括ZSM-5、Beta和小孔分子筛(CHA)等无锡威孚高科技股份有限公司|2020/3/6|威望于品质孚信于用户|©版权所有,未经书面授权不得转载SCR催化剂—分子筛（CHA(小孔)分子筛应用，提高活性及热稳定性）柴油车后处理催化剂发展趋势反应条件：500ppmNO，500ppmNH3，10%O2，N2平衡气，GHSV=42500h-1。水热老化条件：5%H2O,10%O2,N2平衡气,750◦C反应条件：350ppmNO,350ppmNH3,14%O2,10%H2O,N2平衡气,GHSV=30000h-1。水热老化条件：10%H2O,N2平衡气,800◦C,16hFreshAgedRef:Appl.Catal.B:Environ.2011,102:441-448;J.Catal.2012,287:203-209.SAPOSSZ-13无锡威孚高科技股份有限公司|2020/3/6|威望于品质孚信于用户|©版权所有