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合肥宝发:由大众排放门看柴油叉车尾气净化技术

中叉网I叉车网2019-06-22 06:24:48

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  2015年9月18日,美国环保署EPA宣布,大众汽车在美国482,000辆柴油动力车存在舞弊现象,涵盖2009至2015款捷达(对应中国速腾)高尔夫、奥迪A3和2014至2015款帕萨特,该公司利用软件隐瞒了柴油汽车有毒污染物排放量,从而通过污染物排放测试,实际上大众车辆排放超标将近40倍之多。
  大众此举违反了美国《清洁空气法案》,拟每辆车罚款37,500美元,总计180亿美元,成为汽车行业历史上金额最大的罚单。该舞弊案造成业内轰动,并且导致大众当天股价暴跌两成。
  紧接着,欧盟、德国和加拿大等纷纷已经或宣布将展开相关调查,而该案也扩大到亚洲,印度和韩国也相继发布着手调查的声明。
  目前,大众乘用车品牌大约有500万辆涉及到柴油车尾气排放造假丑闻。此前大众汽车集团称,全球大约有1,100万辆汽车搭载Type EA 189发动机,可能受到影响。欺诈门事件发酵 大众在澳洲停售全新柴油车。
  汽车分析师贾新光认为,“我们中国人根本没有资格指责大众的排放造假问题,因为中国本土的柴油车企排放造假更严重”。
  今年年初,欧洲出现了反对柴油车的声音,来自英国工党的环境部副部长Barry Gardiner表示:政府基于二氧化碳排放量来决定英国的汽车税是一个“错误的决定”。柴油发动机的二氧化碳排放量确实会比汽油发动机少,但是与汽油车相比,柴油车排放了4倍之多氮氧化物和22倍之多的颗粒污染物。据悉,欧盟预计在2017年9月份起,对柴油车采用道路实测方式来取得与实际用车更接近的油耗数据。还有研究机构指出,柴油车终将走入历史。不论柴油车是否真的会走入历史,我们都站在一个历史的转折点上。人们对柴油车的观念正在变化,电动叉车、汽油与替代燃料叉车的比例此后也可能发生相应的转变。

  持续发酵的大众事件,把一个名词带到了我们面前——“清洁柴油技术”。柴油车在欧洲的比例已经超过50%,而在中国轿车市场只有1%左右。提到柴油车,我们首先想到的是黑烟、噪音、农用机械和大货车等等;但是在欧洲人眼中,柴油车却是清洁、高效、省油、动力强劲的代名词。这其中的差别,有柴油品质原因和政策的推动因素,另外一个就是因为清洁柴油技术的应用。

  1、柴油叉车机颗粒物污染现状
  颗粒物(PM)是中国城市的首要空气污染物之一,严重危害人体健康。研究表明,呼吸道疾病的发病率对应居住地与公路之间的距离变化而发生改变,沿柴油公交车和柴油叉车路线行走的哮喘患者肺功能明显减弱,且生活在距离交通主干道不足50米的居民患动脉钙化的风险增加60%。柴油车是颗粒物排放和造成人员暴露风险的最重要来源。根据2012年《中国机动车污染防治年报》,全国柴油车排放的PM占汽车PM排放总量的90%以上,2011年全国机动车排放PM 62.1万吨,其中柴油车排放59万吨。2005年的一项研究表明,陆上交通产生的直径小于300r的超细颗粒物,占总量的36%,而在陆上交通中,柴油车贡献的比例在46%。
  欧洲2014年实施欧Ⅵ法规,而我国重型柴油车国四法规2013年下半年才开始实施。柴油叉车在2016年度才执行国三排放,其中的柴油叉车黑烟颗粒物PM排放远远大于汽油叉车,由于至今为止几乎对柴油叉车的黑烟颗粒物PM没有严格意义上的管控,采用了欧洲上个世纪80年代的目测法,在售后市场更加采用了柴油叉车不冒黑烟即被认可的管理方案。
  为了更有效控制柴油叉车黑烟颗粒物PM排放,我国有必要借鉴欧洲经验,对颗粒物排放的重量和数量都更加严格要求。售后市场的柴油叉车一般在新车6个月内可以做到少冒黑烟或者不冒黑烟,但随着柴油发动机性能的降低和柴油泵的磨损,不可避免的可靠性会降低,冒黑烟几乎是对柴油叉车的普遍认识。

  因此,今后针对柴油叉车加装黑烟净化装置是对用户和使用者负责任的趋势。合肥宝发动力技术有限公司在第一代技术基础之上黑烟净化器研发了第二代电控式尾气净化器和少维护型尾气净化器。
  2、柴油机颗粒物后处理技术
  柴油机排放颗粒物的主要组分是碳烟,来自柴油的不完全燃烧。尽管开发了多种发动机技术来满足不断升级的法规要求,但厂商们发现仅通过改进发动机很难使颗粒物排放达标,因此各种后处理装置被开发出来。目前比较常用的柴油机颗粒物后处理技术有氧化型催化剂、部分流过滤器、壁流式捕集器等。
  2.1 氧化催化剂 DOC
  柴油氧化催化剂(DOC)是最早使用的柴油机颗粒物后处理装置,美国从1996年,欧洲从1998年就已大量应用。DOC是将氧化催化剂涂敷在陶瓷或金属载体上制成的,结构与汽油车的三效催化剂类似,但催化剂配方更针对柴油机尾气。DOC中的主要活性成分是铂和钯,柴油机尾气中60%至90%的HC、CO和颗粒物中的可溶有机物(SOF)流过时将发生氧化反应被转化掉,碳烟将不受影响的通过DOC。以重量计DOC对颗粒物有20%至40%的转化效率。
  2.2 部分流捕集器 POC
  柴油机部分流捕集器(POC)通常使用金属载体,由特殊的多孔金属箔基板与金属网层构成(如图1.1所示)。尾气流过时被导向邻近的通道,而颗粒物则留在金属网上,基于不同的过滤直径和运行条件,POC能提供30%至80%的颗粒物过滤效率。

图1.1

  2.3 壁流式捕集器 DPF
  壁流式DPF用一个类似蜂窝的载体结构过滤气流中的颗粒,尾气流入DPF后,气流通道在出口端是堵塞的,尾气被迫透过流道壁进入相邻的孔道,颗粒物无法通过被沉积下来,成为积存的碳烟(参见图1.2)。DPF首先应用于轻型柴油车领域,但随着排放法规(欧Ⅵ,US2007,JapaIl2005标准)的加严,重型柴油车也不可或缺。

  壁流式捕集器能去除几乎所有的碳烟和金属颗粒,在发动机全工况范围内对微粒物达到按质量分数计算大于95%,按颗粒数量计算大于99%的滤除效果。欧Ⅵ法规对颗粒物设定了质量和数量两方面的限值,DPF是满足该法规最有效的技术。
  4、柴油叉车的颗粒物捕集器再生技术
  由于碳烟持续的流入最终将不可避免堵塞DPF,因此必须将捕获到的颗粒物通过氧化从捕集器中去除,避免排气系统中产生过高的背压。再生过程影响DPF的使用寿命和效果。DPF中黑烟颗粒物再生需要入口气流温度超过550℃,但柴油机典型工况很难达到这个要求,例如柴油叉车低速低负荷的发动机排气温度可能在200℃左右。高负荷时在300℃以上,基本可以满足POC的使用条件要求。DPF的再生管理,一方面通过提升DPF入口温度或改变发动机的工况,来促进碳颗粒的氧化,另一方面通过热管理避免DPF的不当再生引起的烧蚀损坏。为可靠再生,多种主动、被动的DPF再生方案被开发出来。
  主动再生需要对再生时间和状况进行精确控制。电加热(见图1.4)点燃碳烟颗粒,会给车辆供电带来负担,需安装大容量电池来补充供电,这种再生方式使用不便,可靠性也有待提高。尾气中喷入助燃氧化剂,或通过改变喷油时刻、进气节流等方式来增加排气温度,是目前柴油卡车应用较多的主动再生方式,叉车行业基本还没有涉及。

图1.4电加热主动再生系统一意大利倍耐力爱科公司

  被动再生分两种,一种与催化剂密切相关的再生方式;另外一种对叉车来说是更加切实可行的方案是高温炉燃烧的方式。
  被动再生相对主动再生,具有成本及可靠性的优势。

  5、结论
  柴油叉车的排放法规在2016年4月1日起才开始执行国三排放标准,柴油叉车的颗粒物排放污染相比较道路车辆,譬如柴油轻、重卡等车辆来说相对严重些,对人体健康危害较大;加上近期被炒得沸沸扬扬的德国大众柴油轿车的排放门事件,很难相信没有加装尾气后处理系统的叉车可以到达很好的排放控制。
  通过上述比较不同的后处理技术可以看出,DPF壁流式颗粒捕集器是最有效的颗粒物排放控制技术。DPF被动再生具有系统结构简单,使用成本低,能够持续工作等优点。
  针对柴油叉车的实际使用工况来说,采用DPF被动高温炉再生可以降低75%以上的使用成本,定期(1个月)使用高温炉进行过氧化燃烧来清除积累下来的微粒是一条切实可行的技术路线。同时为使DPF可靠再生,从温度控制、DOC布置、DPF涂层等方面加以专业化设计和布局,能够对再生策略进行优化。合肥宝发动力技术有限公司第二代电控式黑烟净化器已经实现了上述的全部功能,具有主动压力电脑报警功能,目前叉车尾气净化的先进应用技术已经初见端倪。
  2015年10月27-30日,合肥宝发动力技术有限公司参加了CeMAT Asia 2015 - 亚洲国际物流技术与运输系统展览会,展位号为:W1-I2-5,展会期间将免费赠送一批(有条件要求)柴油叉车尾气净化器(适用1-4吨柴油叉车适用),欢迎有批量客户需求的叉车经销商、代理商前来咨询赠送业务和使用方法。


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