我国机动车污染防治2007年行业技术发展综述
1 “十一五”以来我国机动车的主要技术进展
1.1 排放控制标准逐步与世界接轨
我国目前又颁布了几个方面移动源的排放控制相关标准，如《重型汽车排放控制装置耐久性标准》（GB 20890-2007）、《重型汽油车(机)排放标准》（第Ⅲ、Ⅳ阶段）、《通用小汽油机排放标准》（第Ⅰ、Ⅱ阶段）、《非道路移动机械排放及烟度标准》（第Ⅰ、Ⅱ阶段）、《摩托车第Ⅲ阶段排放标准》、《轻便摩托车第Ⅲ阶段排放标准》和《在用摩托车及轻便摩托车排放标准》（第Ⅲ阶段）等。而在2010年前，国家还将制订各类机动车更高阶段的排放标准。此外，摩托车燃油蒸发标准、非道路移动机械用点燃式发动机排放标准、船用柴油发动机排放标准、火车机车内燃机污染物排放标准，以及非道路移动机械噪声标准也将陆续颁布实施。
我国在2007年7月1日和2010年7月1日实施的《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ阶段）》（GB18352.3－2005），相当于欧洲Ⅲ、Ⅳ阶段标准。据测算，轻型汽油车从国Ⅱ阶段到国Ⅲ阶段，机动车CO排放量削减了约30％、HC和NOx排放量各削减了约40％；而从国Ⅲ阶段到国 Ⅳ阶段，机动车排放的污染物均进一步大幅度降低，CO排放量削减了约56％、HC排放量削减约50％、NOx排放量削减近50％。同样，对于重型车，环境保护部2005年5月30日批准发布的《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段）》分别要求在 2008年1月1日、2011年1月1日和2013年1月1日达到相当于欧洲Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段的中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段排放标准。据测算，国Ⅲ阶段和国Ⅰ阶段相比，机动车尾气颗粒物减排了70％、NOx减排了39％；国Ⅲ阶段和国Ⅱ阶段相比，颗粒物和NOx分别减排了30％左右。据统计，我国实施国Ⅰ、国Ⅱ排放标准以来（2000-2004年），约减排了555万吨CO、106万吨HC、151万吨NOx和4900吨颗粒物。
1.2 技术进展
为了满足不断严格的排放标准及节能减排的趋势，国内的机动车相关企业在诸多方面开展了研究（如氢气发动机、太阳能发动机等），并取得了一些重要成果，有些成果已进入实用阶段，如混合动力技术（电动机与内燃机的结合）等。常规动力的机动车研发进展最大，如更低排放的电控汽油机和柴油机，包括机内净化技术、机外净化技术。 1.2.1 汽油车排放污染物控制技术
汽油机的排放控制技术在燃油喷射系统和进气系统等方面得到进一步发展。电喷发动机+三元催化转化器仍然是标准的排放控制配置。汽油机排放控制方面出现了OBD（On-Board Diagnostis，车载自动诊断系统）技术，这种技术在国内可以视为一种新技术挑战。
1.2.2 柴油车排放污染物控制技术
（1）电控高压喷射技术
主要有电控单体泵（可使喷油压力达到110～130MPa）、电控分配泵、高压共轨。该系统是面向欧Ⅲ排放标准下产生出来的典型技术。其通过电控多段喷射实现了对燃烧过程的优化控制；通过提高喷射压力改善了可燃混合物的混合质量，为实现均质燃烧创造了条件。电控高压共轨技术还为柴油机的排气后处理提供了便利（实现后喷射），是面向欧Ⅳ法规的柴油机基本技术。目前的发展趋势是更高的喷射压力（200MPa）、更小的喷孔直径（0.11～0.13mm）、更短的响应时间（0.1ms）。电控泵喷嘴系统的优点是无高压油管的喷射压力损失，从而可在低速时能得到较高的喷射压力，目前被看作是重型柴油车满足严格的排放法规和燃料经济性要求的最佳选择之一。
（2）增压中冷技术
是目前柴油机新产品普遍采用的技术。该技术降低了油耗和CO、HC、NOx及碳烟的排放。可变几何涡轮（VGT、VNT）增压器用在大型增压发动机上，可改善低速扭矩特性和响应特性，也可使低工况下的HC、CO和微粒排放得到改善，但其对降低NOx的效果不大。
（3）排气再循环（EGR）技术
该技术是目前控制NOx的最基本和有效的方法。
（4）排气后处理技术
主要有氧化型催化转化器（DOC）、选择性催化还原技术（SCR）和颗粒捕集器（DPF）。DOC用于净化颗粒物中的SOF和气态CO、HC。SCR是净化NOx最理想的技术，但附加装置比较复杂。DPF是目前降低尾气颗粒物排放的最有效的技术。
（5）发动机本身结构优化技术
包括多气门设计、进气涡流优化、燃烧室优化和降低机油消耗等措施，都是改善发动机燃烧、降低排放的手段。
（6）低硫或无硫柴油
对柴油机颗粒物排放影响较大，而且硫含量对某些后处理装置的工作性能有很大的影响。
（7）发动机综合管理系统
利用电子技术对柴油机各个工作环节进行精确控制，达到对各个参数进行电子综合控制的目标。
1.2.3 车用燃油
我国在2003年实施了相当于欧Ⅱ水平的机动车排放标准，在2008年实施相当于欧Ⅲ水平的标准，并将于2010年与国际水平接轨。
我国目前实行的车用燃油标准为第二阶段的燃油标准，燃油中的平均硫含量在500～2000ppm之间，而欧美已达到低于150ppm的水平。国内车用燃油标准在个别城市现已经接近与机动车排放标准同步，并开发出了硫含量在150ppm甚至50ppm以下的低硫燃油。
1.2.4 机动车噪声控制
《汽车加速行驶车外噪声限值》（GB1495-2002）的第二阶段已从2005年1月1日开始实施。机动车噪声控制在发动机低噪声、冷却风扇、空气滤清器和排气消声器等设计和结构方面进行了改进，以及在排气消声器集成、新材料应用等方面取得了很大进展。
2 研究开发热点分析
2.1 重型车排放标准国Ⅳ、国Ⅴ的控制技术
国外大多数制造商现已开始采用SCR技术来实现欧Ⅳ和欧Ⅴ标准。通过SCR、DeNOx后处理系统，最大限度地改善了燃料经济性。采用这种DeNOx后处理系统，利用尿素作为还原剂的SCR技术，能满足国Ⅳ、国Ⅴ排放法规的要求。
2.2 OBD技术
从2008年起，国内的机动车生产要求装用OBD系统。此前，上海、广州等大城市已提前实施加装OBD。但国内由于真正接触OBD技术的时间不长，短时间内尚难以掌握OBD系统标定的核心技术。国内一些科研单位通过与日产、丰田、现代和福特公司的合作，目前已经掌握了OBD系统的原理和验证试验的基本程序；上汽、奇瑞、吉利等非合资企业也委托国外公司进行了OBD系统的研发。
2.3 在用车排放改造用控制技术
采取适用、可行的技术措施，降低柴油车（机）颗粒物和烟度排放，使原排放标准较低车辆达到更高排放标准，已达到现有标准的车辆在5年内可控制其颗粒物和烟度不再增长，这样柴油车的整体颗粒物的排放量可以降低40%以上。在选用在用车改造的技术上首先需要根据改造的目的，按照要求解决排放物中的具体对象来选取不同的产品。如减少CO、HC为主要目标的，应以DOC类的产品为首选；主要减少颗粒物排放的改造项目，就应以DPF类产品为首选；而希望减少NOx 的，首先应该选用的是SCR装置。主动再生式DPF类产品将成为近期应用研究的热点。
3 主要工艺配套设备的开发应用水平评价
目前，国内大型的汽车和摩托车电喷生产企业约12家，其中跨国外资企业8家，内资企业4家；催化器产业链相关企业近百家，主要为跨国外资企业。如巴斯夫催化剂（上海）有限公司、庄信万丰（上海）化工有限公司、优美科汽车催化剂（苏州）有限公司和联合电子、博世汽车柴油机系统有限公司等，以及无锡威孚力达和昆明贵研催化剂有限公司等，在生产规模、品种和技术装备等方面都达到了国际水平。
4 开发重点
4.1 轻型汽油车在用车辆排放符合性监管
（1）OBD管理纳入I/M监督检测系统
OBD技术及其应用是确保尽早发现车辆排放故障、排除故障的有效辅助手段。这项技术通过国外近十年的研发和应用，已经非常成熟。但由于国内相关研究人员较少，很多技术人员（包括用户）对其仍然陌生，因此对该技术的推广、应用和开发仍然有很多事情需要去做。
（2）产品的OEM（原始设备生产商）和后市场管理
OEM的管理需要靠法规来保证质量，只有产品满足法规中的测试要求的企业才能生产和销售后处理产品，这是产品进入市场的第一道关卡，也是很重要的环节，是机动车排放得到有效控制的前提。而后市场的管理，也就是靠在用车管理和相关产品一致性的管理，从改善大气污染状态来讲，这是机动车排放污染的关键所在。只有对在用车的污染状态及相关产品的一致性进行严格管理，使柴油车在其使用寿命周期内真正满足相关法规的要求，才算真正达到污染治理的目的。从这一点来讲，应该尽快制定完善的在用车排放污染控制法规和测试技术规范体系。
4.2 重型车满足国Ⅳ/国Ⅴ法规的技术
重型柴油车国Ⅳ、国Ⅴ排放标准的实行时间分别是2010年和2012年，个别城市会提前1～2年。国Ⅳ的NOx排放限值从5.0降至3.5、PM从1.0降至0.02（单位为g/kW·h），企业面临着较大的压力。因此，以下技术需要重点开发。
（1）电控燃油喷射技术
柴油车要显著降低微粒（PM）和氮氧化物（NOx）的排放量。燃油喷射技术主要是单体泵／泵喷嘴以及共轨式燃油喷射系统。
（2）机外净化技术
无论是SCR技术还是DPF+EGR（废气再循环）技术，技术难度均较高。但是应用SCR技术的结果表明，欧Ⅳ柴油机采用SCR技术比采用EGR加微粒捕集器技术油耗要低5%以上。同时，SCR对燃油中的硫含量没有DPF+EGR敏感。
（3）清洁燃料的开发
无论哪种方式，都需要将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个很大的问题。
（4）基础设施
采用SCR技术，需要解决给车辆补充尿素的问题。这个问题会带来一系列社会基础设施的改变，如专用尿素以及储存、供给等。另外，需要提供具有认证级的（按DIN70070标准）AdBlue（含水尿素）。预计尿素的消耗大约为燃料消耗的5％。
（5）监管技术
SCR的使用需要消耗尿素，而且在使用时与现在燃料供给方式不一样。由于DPF+EGR方式会导致在实际使用过程中车主的作弊，而SCR方式更易作弊，（未及时添加、不添加或忘记添加）。所以，要解决这个问题，就要应用OBD技术管理，将OBD管理纳入I/M监督检测系统。
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