HJ 451-2008 环境保护产品技术要求.柴油车排气后处理装置.pdf

1、H J中华人民共和国国家环境保护标准HJ 4512008环境保护产品技术要求柴油车排气后处理装置Technical requirement for environmental protection productAftertreatment devices for diesel vehicle exhaust20081210发布 2009-03-01实施环境保护部发布中华人民共和国环境保护部公告2008年第61号HJ 451_2008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，控制机动车排气污染物的污染，改善环境空气质量，现批准环境保护产品技术要求柴油车排气后处理装置为国家环

2、境保护标准，并予以发布。标准名称、编号如下：环境保护产品技术要求柴油车排气后处理装置(H1451-2008)以上标准自2009年3月1日起实施，由中国环境科学出版社出版，标准内容可在环境保护部网站(bzmepgogcn)查询。特此公告。2008年12月10日目 次HJ 4512008前言1适用范围2规范性引用文件一3术语和定义4技术要求5试验条件6试验仪器和设备7试验方法8标志、包装、运输、贮存附录A(规范性附录) 颗粒过滤器(DPF)称重方法和电加热炉再生或清洁方法附录B(资料性附录) 后处理装置一般资料及试验结果记录i，ll3344789HJ 4512008刖 吾为贯彻中华人民共和国环境保

3、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(GBT 18377)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2

4、009年3月1日起实施。本标准由环境保护部解释。HJ 4512008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。2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。GB 17691 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、V阶段)GB 183523轻型汽车污染物排放限值及测量

5、方法(中国m、阶段)GB 11122柴油机油GBT 5181汽车排放术语和定义GBT 18297汽车发动机性能试验方法GBT 18377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。31 柴油车排气后处理装置affertreatment devices for diesel vehicle exhaust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。32氧化型催化转化器diesel oxidation catalyst(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(T

6、Hc)和颗粒物(PM)中可溶性有机成分等污染物排放量的排气后处理装置。33颗粒过滤器diesel particulate filter(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(catalyzed diesel particulate filter，简称CDPF)。34选择性催化还原装置selective catalytic reduction(简称SCR)指安装在发动机排气系统中，将排气中的氮氧化物(NQ)进行选择性催化还原，以降低Nq摊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

7、Nil，的尿素)。35催化型颗粒过滤器(CDPF)的平衡点温度balance point temperature(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。36催化转化器的转化效率catalytic conveder 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。催化转化器的转化效率 堡垡整垡矍萱翌銎塑壁墼量二焦垡蕉丝墨巫婆壅塑盘塑量100催化转化器前污染物排放量37颗粒过滤器的过滤效率DPF filtration efficiency试验车辆或发动机按照指定的工况运行时，

8、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。1HJ 4512008DPF的过滤效率= 望堡堕塑旦堕萱盟!坠韭墼堕量二望焦堕间望堕巫盟!坚塑塑堕量100单位时间DPF前的PM排放质量38氧化型催化转化器的起燃温度(kn)DOC lightoff temperature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。39空速space velocity在温度为25和压力为100 kPa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。310颗粒过滤器的再生DPF mgenerationDPF使用一段时间以后，收集在DPF

9、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。311颗粒过滤器的再生效率DPF regeneration 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。DPF的再生效率：要竺堕里坚!竺堕堕量二要竺亘里坚!竺塑堡里loo再生前DPF中PM的质量

10、3 1 2颗粒过滤器加载工况DPF loading condition能使DPF中收集到的PM增加至加载水平的发动机稳态工况。313颗粒过滤器的加载水平DPF loading levelDPF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。DPF的加载水平：里望塑篓亘塑堕量二竺!塑望堕竺堕墨DPF的载体容积314床温bed temperature排气流经排气后处理装置载体内部的温度。315入口温度inlet temperature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25 Tnm的中心线E测得的排气温度。31 6 劣化率de

11、teriorate 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：垄些堕薹重塑茎些垫至!塞整鎏鍪皇!二垄些亘茎墨塑茎些望至!垩整鲨塾垩!劣化前装置的转化效率(或过滤效率)317轻型柴油车light-duty diesel最大总质量不超过3 500 kg的柴油车。31 8重型柴油车heavy-duty diesel最大总质量超过3 500蚝的柴油车。2100HJ 45120084技术要求41一般要求411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。412后处理装置应按照72进行机械性能试验，性能指标应满足GBT 18377中

12、的有关要求。42 DOC性能要求421 按73 l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。422按732进行快速老化试验。快速老化后的DOC对气态污染物(CO、THC和No，)转化效率的劣化率不得超过10。43 DPF性能要求431 按741进行热循环试验后，目测样品的载体应无裂纹，无泄漏通道。432按742测量压降特性，DPF前后压降不得超过85 kPa。433按743测量过滤效率。流通式或部分流通式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

13、、NOx)排放增加不得超过10。434按744测量CDPF的平衡点温度，不得高于产品生产企业提供值30。C，最高不得高于400。C。435按745测量CDPF的被动再生效率，再生效率不得低于90。436按7，46或附录A中A3测量主动再生效率，再生效率不得低于90。437按747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441 按751进行NONH，比例试验。SCR的转化效率不得低于80。442按752进行快速老化试验。快速老化后的SCR对NO。转化效率的劣化率不得高于10。45后处理装置配装柴油车或发动机的排放-性能要求451装在轻型柴油车上的后处理装置，按73

14、2、747和(或)752进行耐久试验后，汽车排放应满足GB 183523中I型试验的要求。452装在重型柴油机上的后处理装置，按732、747和(或)752进行耐久试验后，发动机排放应满足GB 17691相应试验排放限值的要求。5试验条件51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GB 17691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

15、)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、NH3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。52 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6 gLO5 gL：装在重型柴油机上的样品加载水平为4 gL_+o。5 g几。53试验用燃料和机油531 DOC试验用柴油应符合GB 183523中关于试验用基准燃料的要求。3HJ 451_2008532 DPF试验用柴油应符合GB 183523中关于试验用基准燃料的要

16、求。533 SCR试验用柴油应符合GB 183523中关于试验用基准燃料的要求。534试验发动机所用机油应满足GB 11122的要求。6试验仪器和设备61气体分析系统排气取样和分析系统应能测量CO、c02、THC、Nq和NH3等气相组分的体积分数。仪器设备应满足GB 17691相关规定。62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GB 17691附录D中D2的规定。63称重室和分析天平称重室和分析天平应满足GB 17691附录BD中BD42的技术要求。64电子天平感量不高于1 g；相对误差不超过10。7试验方法71后处理装置的预处理711 DOC预处理预处理时样品的入口

17、温度在450。C以上，时间为2 h。712 DPF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(5004-25)，时间为7h。对于CDPF样品预处理时的入口温度在(4004-25)，时间为7 h。713 sCR预处理预处理时样品的入口温度在(4504-25)，时间为2 h。72机械性能试验721密封性试验按照GBT 18377中的有关方法试验。7_22轴向推力试验将载体式后处理装置放入(2204-5)的烘箱中烘烤2h，冷却至室温后施加1 500N的轴向推力，通过伊30蛳的推杆均匀施加在载体上，检测轴向位移情况。723水急冷试验按照GBT 18377中的有

18、关方法试验。724纵置热振动试验按照GBT 18377中的有关方法试验。73 DOC性能试验731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25 mill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100mill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，DOC空速为(40 0004-400)h一，调整发动机排气使样品的入口温度在200500C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5 mill，然后测量记录样品入口和出口的气态CO、气态T

19、HC体积分数和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PM4HJ 4512008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(乃。)。732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1 DOC快速老化试验循环工况 床温 时间min 老化循环持续时间m1 25010 451002 65010 15陲：工况1与工况2之间的过渡时间不超过3min。74 DPF性能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25 mm的中心

20、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75 mm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20 mm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100 mm和出口法兰下游100 i11m的位置。74。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40 000 h；试验循环如表2所示，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(18020)min的速率上升或下降。对于CDPF，工况1和工况2转换以(505)。Cmin的速率上升或下降。表2 DPF热循环试验循环工况 床温

21、。c 持续时间rainI 1 25010 32 62525 3性：工况闻温度变化速率(“Crain)：DPF为180+20，用时约2 min；CDPF为50+5，用时约8 rain。742压降特性试验7421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问，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5 min，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。7422已加载颗粒物(PM)的DPF压降试验将样品加载到52要求的加载水平然后按7421进行试验。如果必

22、要还可在其他加载水平重复7421试验。743过滤效率试验7431 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5 min，然后对样品的入口上游和出口下游取样，并按照37中的公式计算过滤效率。7432 已加载颗粒物(PM)的DPF过滤效率试验将样品加载到52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5 min，然后对样品的入口上游和出口下游取样，并按照37中的公式计算过滤效率。744 CDPF平衡点温度(BPT)试验在发动机上将CDPF加载至3 g：L+05 gL的水平。在此标定的发动机工况运行，样品入口温度从(250+10

23、)开始，以25 6C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EHJ 4512008下降为止，记录此时样品的入口温度，即为平衡点温度。745 CDPF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311中的公式计算被动再生效率。试验循环见表3。表3 CDPF被动再生效率试验循环工况 cDPF入口温度 工况时间min 时间m1 20010 202 40010 20 13 30010 20

24、注：200时，CDPF的空速为30000h。746 DPF主动再生效率试验将样品加载到52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311中的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(65025)；对于催化型颗粒过滤器的入口温度为(45020)。747 DPF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。7471耐久试验循环一个耐久试验循环由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

25、样品稳定加载到52的要求。记录加载时间、DPF压降和其他发动机参数。b)再生工况DPF样品保持入口温度在(62525)oC，持续时问20min；或压降回落到未加载样品时水平。对于CDPF样品保持入口温度需要在平衡点温度(BPT)以上2550。C，持续时间20min，或压降回落到未加载样品时水平。7472 DPF耐久试验方法装在轻型柴油车上的DPF，进行200个加载再生耐久试验循环。对于装在重型柴油车上的DPF，进行300个加载再生的耐久试验循环。试验运行期间，每完成50个耐久试验循环后，在样品的入口上游和出口下游取样，并按照37中的公式计算过滤效率。75 SCR性能试验装在轻型柴油机上的样品，

26、测量入口温度的热电偶应安装在距样品前端面上游25 rllnl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75 rtml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20 mill的中心线上。751 NONIq3比例试验7511将SCR的空速设定为(50 000400)h。7512调整发动机的排气使样品的入口温度以每隔20。C左右的间隔从200上升到500。C。待SCR入口温度稳定后，对气态NO。进行采样。7513调整样品入口的NO。与NH，浓度比的变化范围在0812，变化间隔为01。7514在7512和7513确定的每个温度点工况和NO。与NH3比例

27、下，从样品入口和出口采集气态NO。体积分数，并计算此时No。的转化效率。7515该试验过程中，排气出口处NH，体积分数小于25101。6752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4。表4 SCR快速老化试验循环HJ 4512008工况 入口温度。C 空速m“ 老化持续时问，h1 500 50 000 1008标志、包装、运输、贮存81标志811产品应有永久性制造日期及产品编号标记。812产品应有表示排气进出方向的永久性箭头标记。82包装8_21产品应妥善包装，包装内应附有产品质量检验合格证或制造厂说明。822包装箱外应标明：a)注册商标或产品质量认证标志、条码：b)产品名称

28、和型号：c)制造厂名、地址、邮编和电话：d)出厂编号(批号)或出厂日期：e)产品安装使用说明书。83运输产品在运输途中应防止磕碰、变形。在长途运输途中应有防锈蚀措施。84贮存产品应在通风、干燥、无腐蚀的库房中贮存。7m 4512008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或清洁方法A1概述本附录规定了颗粒过滤器(DPF)的称重方法和利用电加热炉对颗粒过滤器(DPF)进行再生或清洁的方法。A2颗粒过滤器(DPF)称重方法未加载和加载的颗粒过滤器(DPF)称重：A_21在发动机排气管上安装颗粒过滤器(DPF)；A22发动机在低负荷工况下运行，确保颗粒过滤器(DPF)的床温在

29、120。C以上A_23校准天平；A24拆下颗粒过滤器(DPF)后，立刻用电子天平称颗粒过滤器(DPF)质量。A3颗粒过滤器(DPF)电加热炉再生或清洁方法A31将颗粒过滤器(DPF)在“热重”状态下称重。A32电加热炉加热应按以下程序运行：A321最高温度625；A322将最高温度保持l h使颗粒过滤器(DPF)质量不再变化；A3_23温度升高率：每分钟不高于50。C；A324称重颗粒过滤器(DPF)。附录B(资料性附录)后处理装置一般资料及试验结果记录B1柴油车排气后处理装置参数B11后处理装置类型：B12后处理装置的载体体积：B13后处理装置的载体单元数量：B14后处理装置载体的目数：B1

30、5后处理装置中的贵金属含量：B2试验条件B21发动机所用润滑油：B 211厂牌：B_212型号：B22后处理装置的应用目标发动机排放水平：B23后处理装置配装柴油机的范围(轻型柴油机或重型柴油机)B24 DPF的预处理方法(若制造厂能提供)：B25 DPF的加载水平(若制造厂能提供)：B26 DPF的再生形式(3E动再生或被动再生)：B261主动再生方法(发动机排气装置后喷或电加热炉加热等)B262被动再生系统或被动再生方法：B27 SCR所用尿素浓度：B 3试验结果B31 DOC性能试验HJ 4512008I 老化前转化效率Po 老化后转化效率 劣化率 老化前7 老化后疋d。Cl col T

31、HCB32 DPF性能试验B321热循环试验试验后对样品的检查结果描述B322压降特性未加载或再生后DPF、已加载DPF和其他加载水平的DPF压降特性均按下表记录参数 工况点l 2 3 4 5 6排气流量(Lmin)降kPa9HJ 4512008B323过滤效率试验结果未加载或再生后DPF和已加载DPF过滤效率试验结果B324 CDPF的BPTCDPF的平衡点温度：B325 CDPF被动再生效率CDPF被动再生效率结果：B32。6 DPF主动再生效率非催化型的DPF的主动再生效率结果：催化型的DPF的主动再生效率结果：B327 DPF耐久试验循环次数 50 100 150 200 250 300过滤效率劣化率MB33 SCR性能试验结果选取最大转化效率和最小转化效率及其对应的NONH，比例过滤效率，o劣化率10中华人民共和国国家环境保护标准环境保护产品技术要求柴油车排气后处理装置HJ 45l一2008中国环境科学出版社出版发行(100062北京崇文区广渠门内大街16号)网址：http：www cesp cn电话：01067l 12738北京市联华印刷厂印刷版权所有违者必究2009年2月第 1版 开本880x1230 1162009年2月第1次印刷 印张1字数40千字统一书号：1380209231定价：1200元