巴西重型柴油发动机的排放监测系统所面临的挑战及发展趋势外文翻译资料

巴西重型柴油发动机的排放监测系统所面临的挑战及发展趋势

摘要

排放标准变得越来越严格的同时，车载自诊断系统的标准（OBD）也在不断提高以确保更高效可靠的发动机排放监测系统在整个车辆的使用寿命，并提高传递给用户的信息质量。在如此严重的现状下，巴西根据现有的欧洲标准制定了巴西现行标准（称为Proconve P7)），与欧四的相同要求有一些细微差别。

结果是，废气后处理技术以及传感系统已经满足在欧洲应用的要求，如：催化还原系统（SCR），废气再循环（EGR），柴油颗粒过滤器（DPF）和柴油机氧化催化剂（DOC），以及温度，氮氧化物和差动压力传感器。

考虑到未来可能的标准Proconve P8将根据目前欧VI标准来制定，本文是研究OBD系统，为了比较一台发动机的功能认证为欧VI和Proconve P7发动机，以确定未来巴西所指定标准面临的新的挑战。要求比较的是在实际应用中根据认证每一标准中规定的过程的执行和分析情况。

介绍

在柴油发动机的燃烧室进行放热的化学反应的结果是，CO（一氧化碳），HC（碳氢化合物），氮氧化物（氮氧化物）和PM（颗粒物）是废气中一些有毒的元素。氮氧化物和颗粒物是最有害的，因此应该被控制在一个越来越严格的方式作为技术和排放标准。

氮氧化物的主要存在形式是NO（一氧化氮）和NO 2（二氧化氮），是形成酸雨和光化学烟雾的主要原因，而这将导致城市的天空变成褐色天空。对人体也是有危害的，损害发生在细胞轰动时并对一般的免疫系统造成感染，肺损伤，哮喘，过敏等，最差情况下甚至会导致粘膜脱落。

颗粒物也是柴油发动机排放的产物，是以微小固体形式存在的烟尘，并与大气发生反应并最终悬浮在大气中的可吸入悬浮颗粒（被称为RSP：随着直径的颗粒10微米或更小）。对人体健康的影响是会导致哮喘，肺癌，心血管问题，呼吸疾病，出生缺陷和过早死亡。

考虑到这一点世界各地对所有新的重型柴油车辆和发动机的排放法规变得越来越严格，以确保更好的空气质量。在巴西自2012年1月9日起开始的更严格的P7计划，其中，对NOx和PM排放限制更为严格，并且要在排气系统中使用过滤器和催化剂对尾气进行后处理，如DOC，DPF，SCR和EGR帮助实现这些新的限值。这些相同的限值自2008年以来在欧洲市场上已经开始实行在欧V标准颁布的时候。从2014起新的具有挑战性的欧VI标准将开始大幅减少排放限值，从而需要使用多个排气后处理技术在同一时间进行合作。

然而，这些后处理系统有自主操作到发动机并回味客户带来额外的成本，因此它们更容易被欺骗或篡改。为了防止篡改，并确保尾气排放在法定排放标准之内，在其使用期间需要被监控，这也是OBD监测系统设计与实现的目的。

OBD系统的目的是监测所有的用于燃料喷射，燃烧，歧管组件发动机的进气和排气后处理系统对尾气排放的直接影响。故障可以被检测并准确的诊断可以帮助维护和故障排除，以及确保健康的环境。

废气排放标准

引进新的严格的规定，为了减少汽车的有害气体排放正在成为世界趋势。作为一种减少污染的影响和加强的领导地位技术发展的方法，欧洲议会和欧盟理事会介绍了关于减少和监测重型汽车排放物的指令。

与同一环境的当务之急，也是技术同化的必要性，巴西引进的Proconve计划与欧盟关于重型柴油发动机的排放量相同。

Proconve P7–要求认证周期

在巴西2012年1月以来，生产的柴油车废气排放标准是按照Proconve水平的P7进行生产的，这是类似于欧洲标准的欧V并替换旧的水平P5（类似欧III）减少的废气排放量低得多的水平。新标准中氮氧化物和颗粒物排放是主要目标（NOx还原的60％：从5.00克/千瓦时到2.00克/千瓦时和PM减少80％：从0.10克/千瓦时到0.02克/千瓦时）。

图1.P7排放限值

发动机/车辆制造商必须向审批机关证实其引擎可以实现有害气体的排放达到标准，proconve规定，根据欧洲指令，提交引擎多达3个测试周期ESC（欧洲稳态循环），ETC（欧洲瞬态循环）和ELR（欧洲负荷响应）。

在ESC循环发动机序列中的13个测试稳态条件下的模式。发动机在每个模式下的预定时间（低怠速4分钟而在其他模式2分钟）。在20秒之内，发动机转速应在50转/分范围内变化，扭矩应在2%内变化。排放量在每一个稳定的模式中测量，一个权重因子被用于计算总循环的平均排放量。在所有13个模式中，颗粒物的采集需要在一个过滤器中完成。排放的最终结果是表示为克/千瓦时。排放认证试验中，审批机关在ESC循环的控制范围可以要求额外的随机模式进行测试。

表2.欧洲稳态循环

在ETC的循环中，有3中不同的驾驶条件：城市，农村和高速公路，整个周期的持续时间为1800秒，每种模式持续时间为600秒。

模式1（城市）：它代表城市模式，50公里/小时的最高车速，停止与前进条件和频繁的低怠速；

模式2（农村）：它代表了农村模式，开始突然加速度。平均车速为72公里/小时；

模式3（高速公路）：它代表了高速公路模式，平均车速的88公里/小时。

重型柴油机的认证应在在发动机测功机上执行，车辆速度取决于时间应转换为转矩（纳米）和发动机转速（转）取决于时间。

表3.欧洲瞬态循环

在ELR循环中烟气的测量值进行采样所需的频率至少为20Hz，烟雾粒子通过计算分析确定烟气的值。第一，烟的平均值计算的时间间隔

1秒使用算法。之后，烟的值负载步骤被确定为第一平均值在每一个3个负载步骤中的第一秒。然后把烟每个周期的值计算为算术平均值。最终烟的值被确定为平均乘以由每个发动机速度值的权重：A（0.43），B（0.56）和C（0.01）。

表4.欧洲负荷相应

欧VI–要求和认证周期

欧VI排放法规，所有欧洲的新的重型汽车将在2014年1月1日推出。目前巴西尚未决定在未来的proconve规定中采用本规定。

如果趋势继续下去，然后采用欧洲的标准将要求尾气中减少显著排放。

图5.欧六标准排放限值

比较欧V标准的排放指标，不但颗粒物和氮氧化物大量减少，总烃和氨的量也有减少。此外一种新的测量方法已被采用为连续采样PNC（颗粒计数器）在试验周期。这PNC需要一个专门的分析仪被添加到测功机里，并取代以前用于烟雾的测量的设备。

图6.P7和欧六标准排放限值比较

类似于欧III / P5和P7重欧V /标准任务引擎的认证过程也行完全靠发动机测功机。然而ESC，ELR等测试周期现在已被替换。

新的静态测试周期替代了ESC并更新为WHSC（世界协调稳态周期）。这个周期仍然是基于13个标准化速度和负荷模式，同时测量点和测量时间也得到更新，使其更加接近实际操作。在整个测试周期内，发射测量不在需要被连续的采样，以便在周期结束时使用加权计算。

表7.世界协调稳态循环

新的瞬态测试周期，取代了ETC，被称为WHTC（世界统一瞬态循环）。首先，观察测试周期与ETC类似，但发射测试则分在两个部分执行，第一个冷启动WHTC与自然或执行强制冷启动，然后是在第二次热启动WHTC循环之前的9到11分钟的热浸泡。

表8. 世界统一瞬态循环

对于冷启动WHTC发动机和后处理系统必须保证它冷却到环境温度在20到30°C之间。而这则需要多个小时来实现，可以通过冷却系统中的空气、水和油进行强制冷却。采用强制冷却需要进行演示论证，并显示该工艺不会对排放产生不利影响。

平均排放量是冷热启动应用的权重因子，热WHTC占85.7%，冷WHTC占14.3%。这意味着计算平均排放量热WHTC的量要乘

剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

英语原文共 19 页，剩余内容已隐藏，支付完成后下载完整资料

资料编号：[153347]，资料为PDF文档或Word文档，PDF文档可免费转换为Word