【环境保护行业标准(HJ)】 环境保护产品技术要求 柴油车排气后处理装置

中华人民共和国国家环境保护标准HJ451-2008
环境保护产品技术要求
处理装置
柴油车排气后
Technical requirement for environmental protection productAftertreatment devices for diesel vehicle exhaust（发布稿）
本电子版为发布稿。请以中国环境科学出版社出版的正式标准文本为准。2008-12-10发布
2009-03-01实施
环境保护部发布
适用范围
规范性引用文件
术语和定义
技术要求…
试验条件.
试验仪器和设备
试验方法
标志、包装、运输、储存
附录A（规范性附录）颗粒过滤器（DPF）称重方法和电加热炉再生（清洁）方法..I1附录B（资料性附录）后处理装置一般资料及试验结果记录、..12
为贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》，控制汽车排气污染物的排放，改善环境空气质量，制定本标准。本标准参照采用《汽油车用催化转化器的技术要求和试验方法》（GB/T18377）体系结构以及《北京市柴油车颗粒物排放治理技术指南》有关技术内容。本标准规定了柴油车排气后处理装置的主要技术要求和试验方法。本标准为首次发布。
本标准的附录A为规范性附录，附录B为资料性附录。本标准由环境保护部科技标准司组织制订。本标准起草单位：中国汽车技术研究中心、天津索克汽车试验有限公司、无锡威孚力达催化净化器有限责任公司、巴斯夫催化剂（上海）有限公司、云南菲尔特环保科技有限公司。
本标准环境保护部2008年12月10日批准。本标准自2009年3月1日起实施，本标准由环境保护部解释。
环境保护产品技术要求柴油车排气后处理装置1适用范围
本标准规定了柴油车排气后处理装置的技术要求和试验方法。本标准适用于柴油车发动机排气后处理装置，包括氧化型催化转化器（DOC）、颗粒过滤器（DPF）、选择性催化还原装置（SCR）。由以上基本后处理装置单元衍生组合的装置参照本标准执行。
规范性引用文件
本标准内容引用了下列文件或其中的条款。凡是不注日期的引用文件，其有效版本适用于本标准。
GB17691免费标准bzxz.net
车用压燃式发动机排气污染物排放限值及测量方法GB18352.3轻型汽车污染物排放限值及测量方法GB11122
GB/T5181
柴油机油
汽车排放术语和定义
GB/T18297
汽车发动机性能试验方法
GB/T18377
汽油车用催化转化器的技术要求和试验方法3
术语和定义
下列术语和定义适用于本标准。3.1.柴油车排气后处理装置aftertreatmentdevicesfor dieselvehicleexhaust指安装在柴油车发动机排气系统中，能通过各种理化作用来降低排气中污染物排放量的装置。
3.2.氧化型催化转化器dieseloxidationcatalyst（简称Doc）指安装在柴油车发动机排气系统中，通过催化氧化反应，能降低排气中一氧化碳（CO）、总碳氢化合物（THC）和颗粒物（PM）中SOF等污染物排放量的排气后处理装置。3.3.颗粒过滤器dieselparticulatefilter（简称DPF）指安装在发动机排气系统中，通过过滤来降低排气中颗粒物的装置。当DPF载体的表面涂覆有催化剂，称为催化型颗粒过滤器（catalyzeddieselparticulatefilter，简称CDPF）。1
3.4.选择性催化还原装置selectivecatalyticreduction（简称ScR）指安装在发动机排气系统中，将排气中的氮氧化物（NOx）进行选择性催化还原，以降低NO排放量的排气后处理装置。该系统需要外加能产生还原剂的物质（例如，能水解产生NH3的尿素）。
3.5.CDPF的平衡点温度balancepointtemperature（简称BPT）CDPF在指定的发动机工况下进行PM加载时，CDPF的压降从上升到没有明显下降时的入口温度。
3.6.催化转化器的转化效率catalytic converter efficiency试验车辆或发动机按照指定的工况运行时，催化转化器入口和出口的某种污染物排放量的变化率。
催化转化器转化效率=催化转化器前污染物排放量-催化转化器后污染物排放量100%催化转化器前污染物排放量
3.7.颗粒过滤器的过滤效率DPFfiltrationefficiency试验车辆或发动机按照指定的工况运行时，单位时间DPF颗粒物捕集量与DPF入口中气体所含颗粒物量的比值。
_单位时间DPP前的PM排放质量－单位时间DPP后的PM排放质量×100%DPF过滤效率=
单位时间DPF前的PM排放质量
3.8.氧化型催化转化器的起燃温度（T5o）DocIight-offtemperature催化转化器对气相组分的CO、THC的转化效率达到50%时所对应的催化转化器入口的气体温度。
3.9.空速spacevelocity
在温度为25℃和压力为100kPa的标准状态下，每小时进入催化转化器的气体容积与催化转化器的容积之比。
3.10.颗粒过滤器的再生DPFregenerationDPF使用一段时间以后，收集在DPF里的PM需要定期去除掉，从而恢复DPF过滤性能的过程。可分为主动再生和被动再生。主动再生指利用外加能量（如：电加热器、燃烧器或发动机操作条件的改变以提高排气温度)使DPF内部温度达到PM的氧化燃烧温度而进行的再生。被动再生指利用柴油机排气本身所具有的能量进行的再生，一般针对于CDPF或DOC+DPF等系统。
3.11.颗粒过滤器的再生效率DPFregeneration efficiencyDPF在指定的PM加载水平（或指定工况）下进行再生，再生前后DPF中的PM的质量变化率。DPF质量在DPF床温125℃时称量。2
D的再生效率=再生前DPF中PM的质量-再生后DPF中PM的质量x100%
再生前DPF中PM的质量
3.12.颗粒过滤器加载工况DPFloadingcondition能使DPF中收集到的PM增加至加载水平的发动机稳态工况。3.13.颗粒过滤器的加载水平DPFloadinglevelDPF载体加载前后单位容积内的质量增加量。DPF质量在DPF床温125℃时称量。DP的加载水平=DPF加载后的质量-DPF加载前的质量DPF的载体容积
3.14.床温bedtemperature
排气流经排气后处理装置载体内部的温度。3.15.入口温度Inlettemperature若本标准以下条文中对入口温度的测量位置没有明确定义，则指在排气后处理装置入口端面上游25mm的中心线上测得的排气温度。3.16.劣化率deteriorate rate
后处理装置劣化前后对某种污染物转化效率（或过滤效率）的变化率。劣化率=劣化前装置的转化效率（或过滤效率）一劣化后装置的转化效率（或过滤效率）劣化前装置的转化效率（或过滤效率）3.17.轻型柴油车light-dutydiesel最大总质量不超过3500kg的柴油车。3.18.重型柴油车heavy-dutydiesel最大总质量超过3500kg的柴油车。4技术要求
4.1．一般要求
4.1.1后处理装置应使用永久性的标记标明生产厂家名称或商标、类别、装置型号以及排气进出流向。
4.1.2后处理装置应按照7.2进行机械性能试验，性能指标应满足GB/T18377中的有关要求。
4.2.DOC性能要求
4.2.1按7.3.1测量起燃温度和转化效率。起燃温度不得高于230℃；气态污染物THC、CO的转化效率不得低于80%和70%；颗粒物过滤效率不得低于20%。3
4.2.2按7.3.2进行快速老化试验。快速老化后的DOC对气态污染物（CO、THC和NOx）转化效率的劣化率不得超过10%。4.3.DPF性能要求
4.3.1按7.4.1.进行热循环试验后，目测样品的载体应无裂纹，无泄漏通道4.3.2按7.4.2测量压降特性，DPF前后压降不得超过8.5kPa。4.3.3：按7.4.3测量过滤效率。流通式或部分流通式的DPF过滤效率不得低于50%，壁流式DPF过滤效率不得低于85%：而且同时在原机基础上，气态污染物（CO、HC、NOx）排放增加不得超过10%。
4.3.4按7.4.4测量CDPF的平衡点温度，不得高于产品生产企业提供值30℃，最高不得高于400℃。
4.3.5按7.4.5测量CDPF的被动再生效率，再生效率不得低于90%4.3.6按7.4.6或附录A中A.3测量主动再生效率，再生效率不得低于90%。4.3.7按7.4.7进行耐久试验，样品的过滤效率的劣化率不得高于10%。4.4.SCR性能要求
4.4.1按7.5.1进行NOx/NH，比例试验。SCR的转化效率不得低于80%。4.4.2按7.5.2进行快速老化试验。快速老化后的SCR对NOx转化效率的劣化率不得高手10%。
4.5．后处理装置配装柴油车或发动机的排放性能要求4.5.1装在轻型柴油车上的后处理装置，按7.3.2和（或）7.4.7和（或）7.5.2进行耐久试验后，汽车排放应满足GB18352.3中I型试验的要求。4.5.2装在重型柴油机上的后处理装置，按7.3.2和（或）7.4.7和（或）7.5.2进行耐久试验后，发动机排放应满足相应GB17691试验排放限值的要求。5试验条件
5.1．发动机及其控制系统
a）试验发动机的排放水平应与后处理装置的应用目标发动机相一致，满足或者接近GB17691中相应的排放限值。
b）发动机控制系统能够控制发动机的运转参数（例如，转速、负荷等）。对于颗粒过滤器（DPF）的再生来说，如果测试系统没有燃料喷射功能（例如，缸内后喷）来增加排气温度，那么必须提供外部的能量（例如，在排气装置中安装一套燃料喷射系统）。
c）试验应监测发动机排气温度、进气温度、排气背压、增压器的涡轮机出口排气温度等主要参数。
d）试验应监测后处理装置的入口和出口的温度、床层温度、NH泄漏量（如适用）以及排气通过后处理装置的压降等主要参数，5.2.DPF加载水平
一般由制造厂提供颗粒过滤器（DPF）的加载水平。若制造厂不能提供加载水平，则装在轻型柴油机上的样品加载水平为6g/L土0.5g/L的：装在重型柴油机上的样品加载水平为4g/L±0.5g/L的。
5.3.试验用燃料
5.3.1DOC试验用柴油应符合GB18352.3中关于试验用基准燃料的要求。5.3.2DPF试验用柴油应符合GB18352.3中关于试验用基准燃料的要求。5.3.3SCR试验用柴油应符合GB18352.3中关于试验用基准燃料的要求。5.4.试验发动机所用机油应满足GB11122的要求。6
试验仪器和设备
6.1.气体分析系统
排气取样和分析系统应能测量CO、CO2、THC、NOx和NH3等气相组分的浓度。仪器设备应满足GB17691相关规定。6.2.颗粒物测量系统
颗粒物测量可采用分流取样系统或全流取样系统，应满足GB17691附录D中D.2的规定。
6.3.称重室和分析天平
称重室和分析天平应满足GB17691附录BD中BD.4.2的技术要求。6.4.电子天平
感量不高于1g；相对误差不超过10%。7
试验方法
7.1．后处理装置的预处理
DOC预处理
预处理时样品的入口温度在450℃以上，时间为2h。7.1.2DPF预处理
按制造厂的要求进行预处理；若制造厂无要求，则在对DPF样品预处理时，入口温度在（500士25）℃，时间为7h。对于CDPF样品预处理时的入口温度在（400土25）℃，时间为7h。
7.1.3SCR预处理
预处理时样品的入口温度在（450土25）℃，时间为2h。7.2.机械性能试验
7.2.1密封性试验
按照GB/T18377中的有关方法试验。7.2.2轴向推力试验
将载体式后处理装置放入（220土5）℃的烘箱中烘烤2h，冷却至室温后施加1500N的轴向推力，通过Φ30mm的推杆均匀施加在载体上，检测轴向位移情况。7.2.3水急冷试验
按照GB/T18377中的有关方法试验。7.2.4纵置热振动试验
按照GB/T18377中的有关方法试验。7.3.DOC性能试验
7.3.1转化效率试验和起燃温度试验装在轻型柴油机上的样品，测量入口温度的热电偶应安装在距样品前端面上游25mm的中心线上；装在重型柴油机上的样品，测量入口温度的热电偶应安装在距样品前端面上游100mm的中心线上。测量床温的热电偶应安装在样品载体几何中心点。试验时，D0C空速为（40000土400）h，调整发动机排气使样品的入口温度在200℃～500℃范围内以不大于20℃的间隔逐步改变。在每个工况下对排放物进行采样前，发动机排气必须稳定至少5min，然后测量记录样品入口和出口的气态CO、气态THC浓度和PM质量，同时记录样品的入口温度和床温。以入口温度为横坐标，转化效率为纵坐标绘制气态CO、气态THC的起燃温度特性曲线和PM转化效率曲线，按照直线插值法分别求出DOC对气态CO和气态THC的起燃温度（T5o）。7.3.2快速老化试验
快速老化试验在发动机台架上进行，试验循环见表1，由工况1和工况2组成。表1DOC快速老化试验循环
床温（℃）
250±10
650±10
注：1工况与2工况之间的过渡时间不超过3min。7.4.DPF性能试验
时间（min）
老化循环持续时间（h）
装在轻型柴油机上的样品，测量入口温度的热电偶应安装在距样品前端面上游25mm的中心线上；装在重型柴油机上的样品，测量入口温度的热电偶应安装在距样品前端面上游75mm的中心线上。测量床温的热电偶应安装在样品载体前端面下游20mm的中心线上。测量样品压降的两个压力传感器，应分别安装在距样品入口法兰上游100mm和出口法兰下游100mm的位置。
7.4.1热循环试验
采用发动机或燃烧器来完成热循环试验，DPF入口的空速不小于40000h：试验循环如表2，由工况1和工况2组成，运行10个循环。对于DPF工况1和工况2转换以（180土20）℃/min的速率上升或下降。对于CDPF，工况1和工况2转换以（50土5）℃/min的速率上升或下降。
表2DPF热循环试验循环
床温（℃）
250±10
625±25
持续时间（min）
注：工况间温度变化速率（℃/min）：DPF为180土20，用时约2min；CDPF为50土5，用时约8min。7.4.2压降特性试验
7.4.2.1未加载或再生后的DPF压降试验发动机负荷恒定，在若干个转速下进行试验，在整个试验过程中DPF尽量避免被加载超过10%。测量区间覆盖发动机的流量区间，在其间均匀分布设定至少6个测量点。在采集数据之前，发动机应稳定5min，然后测量记录。以样品排气流量为横坐标，压降为纵坐标绘制压降特性曲线。
7.4.2.2已加载颗粒物（PM）的DPF压降试验将样品加载到5.2要求的加载水平，然后按7.4.2.1进行试验。如果必要还可在其它加载水平重复7.4.2.1试验。
7.4.3过滤效率试验
7.4.3.1未加载或再生后的DPF过滤效率试验未加载或按照再生工况进行再生后的DPF，在所标定的发动机加载工况稳定运转5min，然后对样品的入口上游和出口下游取样，并按照3.7中的公式计算过滤效率。7.4.3.2已加载颗粒物（PM）的DPF过滤效率试验将样品加载到5.2要求的加载水平，然后在所标定的发动机加载工况稳定运转5min然后对样品的入口上游和出口下游取样，并按照3.7中的公式计算过滤效率。7.4.4：CDPF平衡点温度（BPT）试验7
在发动机上将CDPF加载至3g/L土0.5g/L的水平。在此标定的发动机工况运行，样品入口温度从（250士10）℃开始，以25℃的间隔升高样品的入口温度，直到能清楚地观察到样品的压降没有明显下降为止，记录此时样品的入口温度，即为平衡点温度。7.4.5CDPF被动再生效率试验
颗粒物（PM）可在适当的温度和催化剂的作用下，被O，或NO，氧化，从而使催化型颗粒过滤器（CDPF)连续再生。一个再生周期由三个工况组成，连续运行50个周期。通过测量样品在试验前（预处理后的样品）后收集的颗粒物质量变化，按3.11中的公式计算被动再生效率。试验循环见表3。
表3CDPF被动再生效率循环试验
CDPF入口温度（℃）
200±10
400±10
300±10
注；200℃时，CDPF的空速为30000h。7.4.6DPF主动再生效率试验
工况时间（min）
时间(h)
将样品加载到5.2要求的加载水平，称重颗粒过滤器（DPF）质量，然后将颗粒过滤器（DPF）再生20min。再生后称重样品的质量，然后依据3.11中公式计算主动再生效率。再生时，对于非催化型颗粒过滤器的入口温度为（650土25）℃；对于催化型颗粒过滤器的入口温度为（450土20）℃。
7.4.7DPF耐久试验
颗粒过滤器（DPF）耐久试验是测试颗粒过滤器（DPF）的长期加载一再生性能。7.4.7.1耐久试验循环
一个耐久试验循环由下面加载工况和再生工况构成：a)
加载工况
通过标定发动机的脉谱图（例如，标定发动机的转速、负荷、喷油正时、EGR率等参数）使样品稳定加载到52要求。记录加载时间、DPF压降和其它发动机参数。b)
再生工况
DPF样品保持入口温度在（625土25）℃，，持续时间20min；或压降回落到未加载样8
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