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[中自課堂]解讀美國排放控製協會輕型汽油車尾氣轉化器售後服務技術(連載三)


加利福尼亞售後轉化器計劃


1988年加利福尼亞空氣資源委員會(ARB)采用自己的條例,允許對加利福尼亞車輛銷售和安裝非OEM(原裝催化器)的替代催化轉化器。要求售後轉化器通過25000英裏的使用後能符合最低轉換效率的規定。在全壽命範圍內對HCCO保持70%的減排、NOX保持60%的減排。這些減排限值中HCCO符合EPA計劃,NOX超出聯邦替代轉化器的減排效果。NOX的減排要求比聯邦法規提高了30%,因為在加州NOX減排要求更高。當時ARB試驗表明80年代後期的車輛在經過適當的維護後60%NOx轉化效率是比較合理的。

正如前文討論的,在加州的LEV II和聯邦EPATier 2標準下,新的輕型和中型車輛的排放控製要求急劇增加。原裝催化器性能也通過改進催化劑配方和基體設計相應大幅度增加,基體設計可提供更高的效率和更快的預熱時間。此外,1996年款的車輛使用的OBD II技術售後轉化器與OBD係統兼容。為了適應這一要求,轉化器製造商在2001年與ARB簽署了一份諒解備忘錄(MOU),在加利福尼亞隻賣OBD II兼容的轉化器。這些轉化器不能使安裝有OBD II的車輛故障指示燈(MIL)亮,也不會安裝在少於8年或少於80000英裏累計裏程的車輛上,除非催化器遺失。根據該諒解備忘錄,OBD II兼容轉化器進行了為期5年、50000英裏的質保,而實施OBD前的售後轉化器進行25000英裏的質保。雖然實施OBD前的售後轉化器持續滿足HC/CO/NOx70% / 70% / 60%轉化率標準,OBD II兼容轉化器在整個使用壽命中不會超過新的汽車尾氣排放標準。

2007年ARB決定修改售後轉化器要求,確保在用的配有售後轉化器的OBD II車輛的排放性能不會受到非原裝催化器的不利影響,以及擴展OBD II兼容轉化器的淨化效率。這意味著售後轉化器要像OEM(原裝催化器)一樣必須完全符合OBD II的要求,但耐久性要求稍低。在加州的售後轉化器法規修訂中還加入了多項其他要求。作為他們的成本效益分析的一部分,該州可以證明催化器顯著的HC+NOx減排效益可通過更新法規來實現。這一修改法規組成了該州2014年提出的對臭氧和PM2.5(可吸入肺顆粒物)要求的一部分。


加利福尼亞售後轉化器計劃要求


加利福尼亞最新修訂的售後轉化器方案是由ARB委員會於20071025日頒布,並於200871日生效,此日期之後禁止出售用過的或翻新的替代轉化器。這是加州滿足排放目標的一個重要的組成部分,以確保所有替代轉化器滿足五年和50000英裏使用壽命要求。新的售後轉化器要求在200911日生效。

新規包括:

1)對所有在加州銷售的售後轉化器建立質量基的排放性能標準,此性能標準基於認證的整車尾氣排放水平。

2)對所有的售後轉化器要求有五年,或50000英裏的質保。

3)允許使用RAT-A發動機測功機加速老化程序而不是實際的耐久性裏程積累程序(RAT-A指發動機測功器老化循環)。

4)在不超過2.6倍的排放限值的範圍內需證明整個OBD II係統滿足功能。

5)要求催化劑或轉化器製造商提交季度產品質量報告,以確保催化劑的一致性。

為了便於廣泛覆蓋實施OBD前的轉化器,ARB選擇了四類最差工況車輛。包括單、雙排氣係統的客車(PC-1PC-2)和輕型卡車(T-1T-2)。為了進行OBD II轉化器認證,製造商必須為每個新的售後轉化器提出一個適用車輛的清單。ARB從清單中選取具有代表性的車輛來進行符合性判定。排放認證在RAT-A老化後的轉化器和有氧傳感器的條件下進行。

實施OBD前和OBD II兼容的被測試車輛的老化轉化器必須滿足基於質量的(克/英裏)新車認證標準。

催化劑必須加強老化條件以證實OBD II係統的全部功能和與車輛的適應性。這可能包括一個發動機失火型的老化,高溫爐老化,或其他一些通過ARB同意的老化協議。老化之後,製造商必須證明轉化器經過排放測試會造成OBD II係統MIL照亮同時不超過原裝催化器要求的OBD排放限值1.5倍(1.75倍排氣認證的限值)。這相當於2.6倍的加州售後轉化器的排放限值。較高的售後轉化器閾值為製造商的轉化器能適用於更廣泛的車輛類型提供了一定的靈活性

修正案要求製造商監控生產過程以確保實際生產能滿足ABR認同的規格要求。製造商必須檢查是否有足夠的貴金屬含量、堿金屬含量和塗覆量。必須檢查以確保塗層的適當使用,襯墊材料的安裝,並防止轉化器外殼泄漏。製造商必須通過每季度向ARB報告證明符合此要求。

加利福尼亞有一個擴展的車輛I/M程序(煙霧檢查),這是加強法規的重要組成部分。定期執法是煙霧檢查程序的一部分。進行排放測試或從電腦中下載OBD信息之前,技術人員需要檢查設備標簽,確保認證的售後轉化器是安裝在車輛上的。

該規定要求安裝者:

1)確認每個安裝在車輛上的售後轉化器是被ARB批準的,

2)原裝催化轉化器的使用超過質保期(通常七年或70000英裏)的車輛需安裝新的售後催化轉化器

3)首先通過檢查現有的轉化器和排氣係統,建立售後轉換器的合法依據

4)在原裝轉化器相同的位置安裝售後轉化器,不能搬遷或移除其他轉化器或排氣氧傳感器。

進一步實施法規則通過ARB的官員隨機調查安裝者的存貨和服務記錄。


加利福尼亞售後轉換器計劃的空氣質量效益


在無OBD的車輛上應用先進的OBD II兼容轉換器的益處是顯而易見的。這個結論來源於ARB(加州大氣資源委員會)在2006年的測試結果,此結果經討論後,為200710月新的催化轉換器售後的修訂過程提供支撐。機構的工作人員征集了14台實施OBD前的測試車輛,這些車輛平均裏程為140000160000英裏,並且通過了煙霧檢查,以消除任何可能有與排放有關的問題。五個車輛安裝了催化轉換器後,能夠滿足2009前無OBD II的車輛排放標準, 其中HCCONOx分別減少為70%,70%和60%。其餘九個實施OBD前的車輛安裝催化轉化器後,能夠滿足加州當前要求。經過約8000英裏的積累,先進的催化轉化器技術使得三種汙染物的排放比舊的轉化器降低50-75%(見表1)。此外,與舊催化轉換器相比,先進的催化劑表現出非常好的耐用性,HC排放的劣化率減少75%以及NOx排放的劣化率減少60%。



1.加州新舊售後轉換器技術的排放結果比較


ARB進行了另外的排放測試,在OBD II車輛上安裝了第一代售後催化轉換器和滿足OBD II售後轉換器,在新鮮和中等老化(約8000英裏)後都觀察到明顯的排放差異。安裝4.3 L 發動機的1997年款雪佛蘭貨車上排放測試數據見圖1ARB觀察到滿足OBD II的售後催化轉化器和原裝催化器的排放效果相當,而成本僅為原裝催化器的一小部分。



1. ARB關於新舊催化器在1997 年款4.3L雪佛蘭貨車上排放測試結果


為了評估新法規帶來的排放效益,加州的售後票據表明2006年有880000車輛更換了它們的轉換器,其中74%安在實施OBD II標準前的車輛上。自2001年以來根據諒解備忘錄,由於新的OBD II售後轉換器早已被要求安裝在有OBD裝備的車輛上,ARB僅依靠實施OBD II前車輛的增量去評估法規效益。在2012年采用和不采用新的法規條件下,根據加州的排放因子(EMFAC)模型來預測排放量,對機動車保有量和排放效益進行了分析。結果表明在實施OBD II前的車輛上,采用先進的催化轉換器技術取得了明顯的效益ARB估計到2012年所有現有售後催化轉化器將會以新的適應OBD II的售後轉換器替代,預計可使HCs減排5.3/天,NOx減排31.3/天。他們估計這將影響到126萬台1996年以前的車輛。

作為監管分析的一部分,ARB預計新售後轉換器的成本比現有的第一代售後轉化器高出近200美元。盡管這些價格增值似乎較高,而新的售後催化轉化器將會提供更好的、更耐久的性能(耐久性是舊轉換器的兩倍,由25,000英裏提高到50,000英裏)。並且最終花費實際上是物有所值的,因為新催化器相當於兩個或以上舊轉化器的壽命。按照ARB分析,在加州相對於舊的實施OBD前的售後轉化器的花費為60-150美元,新售後催化轉化器所淨高出的200美元實質上比原裝催化器(327-1089美元)節約了很大成本。

ARB涉及的21輛實施OBD前的車輛進行的另一項研究表明,經過6000-9000英裏積累,配有符合OBDII售後轉換器的車輛,與那些安裝有原裝催化器的車輛表現出相同的排放效益,它們都表現出比前一代加州售後轉換器好兩倍的性能(見圖2)。所選擇的車輛由滿足前Tier 1排放標準的實施OBD前的車輛組成,這些車輛在安裝新的催化轉換器之前均須通過加州的煙霧檢查。

 


2. 1981-1992年款車上替代轉換器的排放效益

 

(本文內容翻譯自MECAAftermarket Converter Technology for Gasoline Light-Duty Vehicles》)

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