我國機動車污染防治2007年行業技術發展綜述
1 “十一五”以來我國機動車的主要技術進展
1.1 排放控制標準逐步與世界接軌
我國目前又頒布了幾個方面移動源的排放控制相關標準，如《重型汽車排放控制裝置耐久性標準》（GB 20890-2007）、《重型汽油車(機)排放標準》（第Ⅲ、Ⅳ階段）、《通用小汽油機排放標準》（第Ⅰ、Ⅱ階段）、《非道路移動機械排放及煙度標準》（第Ⅰ、Ⅱ階段）、《摩托車第Ⅲ階段排放標準》、《輕便摩托車第Ⅲ階段排放標準》和《在用摩托車及輕便摩托車排放標準》（第Ⅲ階段）等。而在2010年前，國家還將制訂各類機動車更高階段的排放標準。此外，摩托車燃油蒸發標準、非道路移動機械用點燃式發動機排放標準、船用柴油發動機排放標準、火車機車內燃機污染物排放標準，以及非道路移動機械噪聲標準也將陸續頒布實施。
我國在2007年7月1日和2010年7月1日實施的《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國Ⅲ、Ⅳ階段）》（GB18352.3－2005），相當于歐洲Ⅲ、Ⅳ階段標準。據測算，輕型汽油車從國Ⅱ階段到國Ⅲ階段，機動車CO排放量削減了約30％、HC和NOx排放量各削減了約40％；而從國Ⅲ階段到國 Ⅳ階段，機動車排放的污染物均進一步大幅度降低，CO排放量削減了約56％、HC排放量削減約50％、NOx排放量削減近50％。同樣，對于重型車，環境保護部2005年5月30日批準發布的《車用壓燃式、氣體燃料點燃式發動機與汽車排氣污染物排放限值及測量方法（中國Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ階段）》分別要求在 2008年1月1日、2011年1月1日和2013年1月1日達到相當于歐洲Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ階段的中國Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ階段排放標準。據測算，國Ⅲ階段和國Ⅰ階段相比，機動車尾氣顆粒物減排了70％、NOx減排了39％；國Ⅲ階段和國Ⅱ階段相比，顆粒物和NOx分別減排了30％左右。據統計，我國實施國Ⅰ、國Ⅱ排放標準以來（2000-2004年），約減排了555萬噸CO、106萬噸HC、151萬噸NOx和4900噸顆粒物。
1.2 技術進展
為了滿足不斷嚴格的排放標準及節能減排的趨勢，國內的機動車相關企業在諸多方面開展了研究（如氫氣發動機、太陽能發動機等），并取得了一些重要成果，有些成果已進入實用階段，如混合動力技術（電動機與內燃機的結合）等。常規動力的機動車研發進展最大，如更低排放的電控汽油機和柴油機，包括機內凈化技術、機外凈化技術。 1.2.1 汽油車排放污染物控制技術
汽油機的排放控制技術在燃油噴射系統和進氣系統等方面得到進一步發展。電噴發動機+三元催化轉化器仍然是標準的排放控制配置。汽油機排放控制方面出現了OBD（On-Board Diagnostis，車載自動診斷系統）技術，這種技術在國內可以視為一種新技術挑戰。
1.2.2 柴油車排放污染物控制技術
（1）電控高壓噴射技術
主要有電控單體泵（可使噴油壓力達到110～130MPa）、電控分配泵、高壓共軌。該系統是面向歐Ⅲ排放標準下產生出來的典型技術。其通過電控多段噴射實現了對燃燒過程的優化控制；通過提高噴射壓力改善了可燃混合物的混合質量，為實現均質燃燒創造了條件。電控高壓共軌技術還為柴油機的排氣后處理提供了便利（實現后噴射），是面向歐Ⅳ法規的柴油機基本技術。目前的發展趨勢是更高的噴射壓力（200MPa）、更小的噴孔直徑（0.11～0.13mm）、更短的響應時間（0.1ms）。電控泵噴嘴系統的優點是無高壓油管的噴射壓力損失，從而可在低速時能得到較高的噴射壓力，目前被看作是重型柴油車滿足嚴格的排放法規和燃料經濟性要求的最佳選擇之一。
（2）增壓中冷技術
是目前柴油機新產品普遍采用的技術。該技術降低了油耗和CO、HC、NOx及碳煙的排放。可變幾何渦輪（VGT、VNT）增壓器用在大型增壓發動機上，可改善低速扭矩特性和響應特性，也可使低工況下的HC、CO和微粒排放得到改善，但其對降低NOx的效果不大。
（3）排氣再循環（EGR）技術
該技術是目前控制NOx的最基本和有效的方法。
（4）排氣后處理技術
主要有氧化型催化轉化器（DOC）、選擇性催化還原技術（SCR）和顆粒捕集器（DPF）。DOC用于凈化顆粒物中的SOF和氣態CO、HC。SCR是凈化NOx最理想的技術，但附加裝置比較復雜。DPF是目前降低尾氣顆粒物排放的最有效的技術。
（5）發動機本身結構優化技術
包括多氣門設計、進氣渦流優化、燃燒室優化和降低機油消耗等措施，都是改善發動機燃燒、降低排放的手段。
（6）低硫或無硫柴油
對柴油機顆粒物排放影響較大，而且硫含量對某些后處理裝置的工作性能有很大的影響。
（7）發動機綜合管理系統
利用電子技術對柴油機各個工作環節進行精確控制，達到對各個參數進行電子綜合控制的目標。
1.2.3 車用燃油
我國在2003年實施了相當于歐Ⅱ水平的機動車排放標準，在2008年實施相當于歐Ⅲ水平的標準，并將于2010年與國際水平接軌。
我國目前實行的車用燃油標準為第二階段的燃油標準，燃油中的平均硫含量在500～2000ppm之間，而歐美已達到低于150ppm的水平。國內車用燃油標準在個別城市現已經接近與機動車排放標準同步，并開發出了硫含量在150ppm甚至50ppm以下的低硫燃油。
1.2.4 機動車噪聲控制
《汽車加速行駛車外噪聲限值》（GB1495-2002）的第二階段已從2005年1月1日開始實施。機動車噪聲控制在發動機低噪聲、冷卻風扇、空氣濾清器和排氣消聲器等設計和結構方面進行了改進，以及在排氣消聲器集成、新材料應用等方面取得了很大進展。
2 研究開發熱點分析
2.1 重型車排放標準國Ⅳ、國Ⅴ的控制技術
國外大多數制造商現已開始采用SCR技術來實現歐Ⅳ和歐Ⅴ標準。通過SCR、DeNOx后處理系統，最大限度地改善了燃料經濟性。采用這種DeNOx后處理系統，利用尿素作為還原劑的SCR技術，能滿足國Ⅳ、國Ⅴ排放法規的要求。
2.2 OBD技術
從2008年起，國內的機動車生產要求裝用OBD系統。此前，上海、廣州等大城市已提前實施加裝OBD。但國內由于真正接觸OBD技術的時間不長，短時間內尚難以掌握OBD系統標定的核心技術。國內一些科研單位通過與日產、豐田、現代和福特公司的合作，目前已經掌握了OBD系統的原理和驗證試驗的基本程序；上汽、奇瑞、吉利等非合資企業也委托國外公司進行了OBD系統的研發。
2.3 在用車排放改造用控制技術
采取適用、可行的技術措施，降低柴油車（機）顆粒物和煙度排放，使原排放標準較低車輛達到更高排放標準，已達到現有標準的車輛在5年內可控制其顆粒物和煙度不再增長，這樣柴油車的整體顆粒物的排放量可以降低40%以上。在選用在用車改造的技術上首先需要根據改造的目的，按照要求解決排放物中的具體對象來選取不同的產品。如減少CO、HC為主要目標的，應以DOC類的產品為首選；主要減少顆粒物排放的改造項目，就應以DPF類產品為首選；而希望減少NOx 的，首先應該選用的是SCR裝置。主動再生式DPF類產品將成為近期應用研究的熱點。
3 主要工藝配套設備的開發應用水平評價
目前，國內大型的汽車和摩托車電噴生產企業約12家，其中跨國外資企業8家，內資企業4家；催化器產業鏈相關企業近百家，主要為跨國外資企業。如巴斯夫催化劑（上海）有限公司、莊信萬豐（上海）化工有限公司、優美科汽車催化劑（蘇州）有限公司和聯合電子、博世汽車柴油機系統有限公司等，以及無錫威孚力達和昆明貴研催化劑有限公司等，在生產規模、品種和技術裝備等方面都達到了國際水平。
4 開發重點
4.1 輕型汽油車在用車輛排放符合性監管
（1）OBD管理納入I/M監督檢測系統
OBD技術及其應用是確保盡早發現車輛排放故障、排除故障的有效輔助手段。這項技術通過國外近十年的研發和應用，已經非常成熟。但由于國內相關研究人員較少，很多技術人員（包括用戶）對其仍然陌生，因此對該技術的推廣、應用和開發仍然有很多事情需要去做。
（2）產品的OEM（原始設備生產商）和后市場管理
OEM的管理需要靠法規來保證質量，只有產品滿足法規中的測試要求的企業才能生產和銷售后處理產品，這是產品進入市場的第一道關卡，也是很重要的環節，是機動車排放得到有效控制的前提。而后市場的管理，也就是靠在用車管理和相關產品一致性的管理，從改善大氣污染狀態來講，這是機動車排放污染的關鍵所在。只有對在用車的污染狀態及相關產品的一致性進行嚴格管理，使柴油車在其使用壽命周期內真正滿足相關法規的要求，才算真正達到污染治理的目的。從這一點來講，應該盡快制定完善的在用車排放污染控制法規和測試技術規范體系。
4.2 重型車滿足國Ⅳ/國Ⅴ法規的技術
重型柴油車國Ⅳ、國Ⅴ排放標準的實行時間分別是2010年和2012年，個別城市會提前1～2年。國Ⅳ的NOx排放限值從5.0降至3.5、PM從1.0降至0.02（單位為g/kW·h），企業面臨著較大的壓力。因此，以下技術需要重點開發。
（1）電控燃油噴射技術
柴油車要顯著降低微粒（PM）和氮氧化物（NOx）的排放量。燃油噴射技術主要是單體泵／泵噴嘴以及共軌式燃油噴射系統。
（2）機外凈化技術
無論是SCR技術還是DPF+EGR（廢氣再循環）技術，技術難度均較高。但是應用SCR技術的結果表明，歐Ⅳ柴油機采用SCR技術比采用EGR加微粒捕集器技術油耗要低5%以上。同時，SCR對燃油中的硫含量沒有DPF+EGR敏感。
（3）清潔燃料的開發
無論哪種方式，都需要將燃油中的硫含量降低至100ppm以下（或者50ppm以下）。因此降低硫含量的成本就是一個很大的問題。
（4）基礎設施
采用SCR技術，需要解決給車輛補充尿素的問題。這個問題會帶來一系列社會基礎設施的改變，如專用尿素以及儲存、供給等。另外，需要提供具有認證級的（按DIN70070標準）AdBlue（含水尿素）。預計尿素的消耗大約為燃料消耗的5％。
（5）監管技術
SCR的使用需要消耗尿素，而且在使用時與現在燃料供給方式不一樣。由于DPF+EGR方式會導致在實際使用過程中車主的作弊，而SCR方式更易作弊，（未及時添加、不添加或忘記添加）。所以，要解決這個問題，就要應用OBD技術管理，將OBD管理納入I/M監督檢測系統。
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