黄标车“黄改绿”的应用技术分析

威海职业学院（264210）　刘 华

黄标车“黄改绿”的应用技术分析

威海职业学院（264210）刘 华

自2009年开始，我国汽车产销量已连续位居世界第一位，同时，汽车污染也成为我国空气污染的重要来源。据资料介绍，柴油车排放的颗粒物约占我国汽车排放总量的90%。降低柴油车排放的颗粒物已成为我国治理大气污染重点的治理项目。

1　黄标车“黄改绿”

黄标车是指排放标准达不到国Ⅰ的汽油车或者是达不到国Ⅲ的柴油车。这一类型的车，贴的环保标志是黄色的，而不是绿色的，俗称为黄标车。

为减少机动车排气污染，对部分车况较好、残存价值较高的国Ⅱ标准柴油黄标车可以通过加装尾气净化设备，使其颗粒物排放达到国Ⅲ以上标准的绿标车水平，换发“黄改绿”标志（简称“黄改绿”）。

按照有关政策规定，参加“黄改绿”的柴油车应满足下列条件：取得黄色环保检验合格标志；非危险货物运输车辆；2005年1月1日后注册登记、排放达到国Ⅱ标准且行驶里程不超过30万km的车辆；车况及发动机应处于良好工作状态，并满足车辆轮边功率与标定功率百分比不小于50%（暂未执行）以及自由加速法光吸收系数不大于2.0 m-1。

车主自愿对在用柴油黄标车进行“黄改绿”的，政府给予财政补贴。按照“黄改绿”的改装价格，政府和车主各承担50%的费用，其中政府承担部分原则上不超过同时段、同车型的黄标车提前淘汰补贴标准。

2　柴油机颗粒物控制技术

柴油机颗粒物（PM）排放控制主要包括机内和机外两种途径。所谓机内净化，就是通过改善柴油的雾化质量、优化燃烧和发动机参数等手段，减少PM 的生成；而机外净化（后处理）是指通过外加的装置或设备，将发动机产生的PM 排放在从发动机排气管排出前加以降低。目前，比较常用的柴油机颗粒物后处理技术有柴油机氧化催化器（DOC）、颗粒氧化催化器（POC）、柴油机颗粒物过滤器（DPF）等。

2.1柴油机氧化催化器（DOC）

柴油机氧化催化器DOC（ Diesel Oxidation Catalyst）是最早使用的柴油机颗粒物后处理装置。DOC是将氧化催化剂（主要活性成分是铂和钯）涂敷在陶瓷或金属载体制成的，其结构与汽油车的三元催化器类似。DOC用于氧化废气中的CO、HC 及PM 中的部分有机可溶物（SOF），其对颗粒物的转换效率可以达到 15%左右。但对于含硫量较高的柴油，使用DOC 会使颗粒物排放中的硫酸盐比例增大，因而降低了氧化SOF 的效果，有时甚至使PM 排放增加。燃料中的硫还会引起催化剂中毒，所以，使用高硫柴油会极大地影响DOC 的净化效果，也会降低使用寿命。

2.2颗粒氧化催化器（POC）

颗粒氧化催化器POC（Particle Oxidation Catalyst）的过滤层通常采用金属网构成，其过滤通道为流通式结构，并成褶皱形状。这种结构使得废气在流动过程中要么沿着褶皱的通道前行，要么需要穿过过滤层（过滤层即用于捕集颗粒）。DOC的过滤层上游涂覆了贵金属催化剂，具有选择性催化氧化功能，在催化剂的作用下，NO2在正常的排气温度下分子键即可断裂，NO2→NO+O，产生的O与过滤捕捉到的C颗粒燃烧，生成CO2排出。POC系统不会出现堵塞过滤层的现象，因此，使用中不需要再生和清理过滤层，其对颗粒物的转换效率可以达到50%左右。

2.3柴油机颗粒物过滤器（DPF）

柴油机颗粒物过滤器DPF（Diesel Particulate Filter）是降低柴油机PM 排放最有效且成熟的后处理技术。无论采用哪种类型的DPF，分离过程一般都是通过多孔阻碍的方式迫使颗粒物停留在过滤器上。DPF 最常见的设计结构是壁流式滤芯构造，该类型DPF 通常采用圆柱形陶瓷结构，在轴向上形成许多的细小、平行通道，壁流式滤芯结构在过滤层相邻的通道中，选择两端中的任意一端堵塞，从而强迫废气通过多孔壁面，实现对颗粒物的捕集。

（1）DPF的材料。DPF 一般采用的材料包括铁铬镍、铝钛酸盐和多孔碳化硅等，其中，多孔碳化硅具有耐腐蚀、高机械性能、较好的热容和热导，被广泛地使用。

（2）DPF的再生。随着发动机工作时间的延长，废气中炭烟持续的流入最终将不可避免堵塞过滤器，使排气背压增大，造成发动机的性能下降。因此，必须将捕获到的颗粒物通过氧化从过滤器中去除，此过程简称DPF再生。

根据再生原理不同，DPF的再生可分为被动再生和主动再生。被动再生是利用燃油添加剂（FBC）或催化剂等来降低颗粒物的着火温度，使颗粒物在正常的柴油机排气温度下燃烧而进行再生；主动再生是利用外加能源使排气温度达到颗粒物的着火温度（500 ℃～600 ℃）而进行再生，主要有喷油或喷燃气助燃再生、电加热再生、微波加热再生、红外加热再生及逆向喷气再生等方式。

3　黄标车“黄改绿”的应用技术

目前，环保部门公布实施“黄改绿”治理的设备供应企业推荐名单（第一批）为贵州黄帝车辆净化器有限公司、北京润沃达汽车科技有限公司和深圳车佳科技有限公司。上述三家产品的应用技术类似，价格也差别不大，下文以北京润沃达公司产品为例，分析其应用的技术。

3.1系统的组成

北京润沃达公司的DPF系统是与意大利倍耐力爱科公司战略合作产品。该系统采用壁流式无催化剂涂层的碳化硅过滤器，利用燃油添加剂（CAM FBC）实现被动再生，并采用车载电源电加热实现主动辅助再生。润沃达DPF系统的组成如图1所示。

（1）过滤器。过滤器安装在原车的消音器（原消音器拆除）处，其外壳为不锈钢材料，形状为圆柱形。过滤器的滤芯为碳化硅材料，其表面无催化剂涂层，过滤器为壁流式，其过滤原理如图2所示。

过滤器由过滤器本体、前端盖及后端盖等三部分组合而成。过滤器本体的外壳为不锈钢材料，内部为碳化硅滤芯（图3）。过滤器前端盖的内部安装了电加热器（图4），电加热器的数量根据过滤器的型号不同，有4个或6个两种类型；前端盖上有过滤器的废气入口、将废气引入凝液收集器的管接头以及用于手工清洁过滤器的放气孔螺塞（图5）。后端盖上有过滤器废气出口并安装了排气温度传感器（图1），用于实时检测排气温度。

在进行柴油车“黄改绿”时，需根据发动机的排量及功率，选择安装适当型号的过滤器。

（2）添加剂罐及添加剂。添加剂罐为不锈钢材料制成，容积为10 L左右。添加剂罐内安装了液位传感器，添加剂电动泵将计量后的添加剂从罐中泵出并经滤清器过滤后，经过三通与柴油机的总回油管连接，将添加剂送往燃油箱与柴油混合。液位传感器用于检测添加剂的高度，添加剂的高度不足时，DPF系统的报警灯呈红色、绿色交替闪烁。

添加剂的主要成分为二茂铁，添加剂的消耗比例为每1 000 L柴油约1.5 L添加剂。润沃达公司的添加剂为桶装（图6），每桶5 L，市场价格为500元/桶。添加剂的颜色如图7所示。

添加剂有毒！加注添加剂时应将桶上面自带的加注管拧紧在桶盖上，戴防护手套及防护眼镜，小心加注，并避免吸入蒸发的气体。

（3）凝液收集器。凝液收集器将来自过滤器的废气进行气液分离，然后送往电控单元，电控单元内置了背压传感器，用于实时检测过滤器的背压，实现对过滤器再生的控制。

（4）电控单元（图8）。电控单元是整个DPF系统的控制中心，有一个导线连接器，共24个端子（3排、每排8个端子）以及一个与冷凝收集器连接的快速管插头。电控单元通过80 A熔丝供电，电控单元需连接ON电源、搭铁并通过相关导线连接器与排气温度传感器、添加剂液位传感器以及添加剂电动泵、电加热器、指示灯等连接。

（5）报警指示灯及再生按钮。为了监控DPF系统的工作情况，润沃达公司的DPF系统设置了报警指示灯及再生按钮（一般安装在驾驶人旁边的工作台上，方便驾驶人观察及操作）。

3.2系统的控制

北京润沃达公司DPF系统的电控部分组成如图9所示。

添加剂液位传感器、排气温度传感器、压差传感器（内置于电控单元内）及手动再生按钮向电控单元输入相关信号，电控单元对添加剂电动泵、电加热器以及指示灯进行控制。

由于燃油添加剂经过计量后加入柴油中，使得颗粒物再生温度从正常600 ℃降至250 ℃～280 ℃，通常可以利用原车的排气温度即可实现再生；如原车排气温度过低（比如在市区长时间低速行驶），电加热器则自动开始工作，加热器的电力需求持续时间不超过300 s，而且始终控制在一个合理范围，确保不会影响汽车蓄电池的使用寿命。

指示灯由电控单元控制，发动机工作时，若指示灯为绿色且常亮，表示DPF系统正常工作；若指示灯为红色/绿色交替闪烁，表示需要补充添加剂；若指示灯为红色且闪烁，表示需要手动再生；若指示灯为绿色且闪烁，表示手动再生正在进行中；若指示灯为红色且常亮，表示过滤器堵塞。

发动机打着火后，预热发动机，尽量提高过滤器进口端的温度；在整个再生过程中保持发动机怠速运转；按下再生按钮直到指示灯变为闪烁的绿灯，松开按钮；如果按下按钮10 s 后，指示灯未变成闪烁的绿灯，需继续让发动机升温，然后重复上一步骤；大约5 min后，指示灯变为了绿色，表示再生过程结束。

润沃达公司DPF系统可以通过安装倍耐力诊断软件的PC版的诊断仪进行部分数据标定以及故障诊断。倍耐力诊断软件的开机画面如图10所示。

3.3系统的特点

（1）排放性能得到明显改善.改装后的柴油车利用自由加速法测量光吸收系数小于0.5m-1，同时，颗粒物排放减少95%以上。

（2）对原车的动力性影响小。柴油车安装DPF系统后，原车的动力性下降一般不超过1%。

（3）安全性好。DPF系统由于不用喷油二次燃烧，过滤器内温度约350 ℃左右，过滤器外表面温度不超过70 ℃，排放温度低，安全性能高。

（4） 经济性好。安装DPF系统后对车辆燃油经济性不会造成明显的影响，并且对柴油中硫的含量无要求。每6个月（或工作台上指示灯为红色且常亮）应检查DPF系统并清洁过滤器，使用维护成本较低。

2015-09-10）