浅析汽车尾气排放控制技术

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摘要：随着我国汽车的产销量快速增长，随之而来的是对环境的影响日趋严重，给城市和区域空气质量带来巨大压力。在此背景下，国家对汽车尾气排放的要求也越来越高，排放法规更新速度也越来越快。文章结合国六排放法规的内容进行解读，结合国内市场车型现状，提出满足国六排放法规的一些思路，使车辆能更好地控制尾气排放。

关键词：国六；汽车尾气；尾气排放控制技术；排放要求；空气质量；环境保护 文献标识码：A

中图分类号：U464 文章编号：1009-2374（2017）06-0105-02 DOI：10.13535/ki.11-4406/n.2017.06.053

自1886年第一辆汽车发明以来，汽车已经经过130年的发展。随着我国汽车的产销量快速增长，目前中国汽车年销量已位居于世界第一，随之而来的是对环境的影响日趋严重，给城市和区域空气质量带来巨大压力。在此背景下，国家对汽车排放的要求也越来越高，排放法规更新速度也越来越快。《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》法规已于2016年12月23日（以下简称《国六标准》）。

本文先对国五与国六排放标准做简单介绍和对比，再对国六排放的一些具体内容进行解读，最后对整车满足国六排放俗继岢鲆恍┙ㄒ榇胧。

1 汽车尾气排放及控制措施综述

汽车尾气排出的气体污染物主要有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物等以及微粒污染物（或称颗粒污染物），还可能含有少量的硫化物，在大城市的许多空气质量监测点已成为左右空气污染指数的首要污染物。

排气净化系统构成包含催化净化系统、曲轴箱通风系统、燃料蒸发控制系统、排气再循环及二次空气系统等。

2 国六排放法规内容简介

2.1 国五、国六排放标准的实施情况

我国汽车行业的国五排放标准已于2013年9月17日，实施日期为2018年1月1日（以下简称《国五标准》）。而《国六标准》正式稿已于2016年底，实施日期为2020年7月1日。

2.2 国五、国六排放法规要求对比

与现行的GB 18352.5-2013中第五阶段限值相比，《国六标准》中的排放限值分国六a和国六b两个阶段加严，其中国六a阶段2020年7月1日正式实施，国六b暂定是2023年实施。内容上不仅对排气污染物加严，燃油蒸发限值也由2g/test@day加严为0.7g/test@2 days High，另外增加N2O和加油过程排放污染物限值等。本文主要针对排气系统排放限值及测试循环进行解读。

对于排气系统排放来说，变化点主要有以下几项，其中最主要的就是测试循环的变更。《国五标准》I型试验为NEDC循环，分为2部分，1部市区运转循环（含3个循环单元），2部市郊运转循环，共计1180秒，最高车速120km/h；而《国六标准》I型试验采用WLTC循环，分低速、中速、高速、超高速四部分，合计共1800秒，最高车速约131km/h。其次是各项限值加严，国六a阶段仅仅只有CO加严25%，国六b其他排放物基本上加严50%，同时反映车辆排放耐久的劣化系数值也有所加严。还有对自然吸气的发动机增加颗粒物的要求；增加进行的实际行驶污染物排放试验（RDE），在国六b阶段正式实施等。

3 《国六标准》具体内容解读

3.1 测试循环的变化

相较于之前国四、国五的NEDC测试循环，《国六标准》的WLTC循环工况覆盖的转速和负荷范围更大，将增加油耗排放达标的难度。

虽然从理论上来讲，两种测试循环的排放结果应该是相当的，只是WLTC测试循环更符合真实路况，而且在国六a阶段限值增加不多，但是由于国内长期以来标定工作的不细致，很多整车厂的电喷标定工作中的排放标定完全是为了通过标准要求而进行的，甚至更有专门应对法规的“特殊数据”。这种粗糙的标定数据导致现在国内市场上很多车为满足《国六标准》就必须重新进行大量的标定工作，根据前期对国内市场上的一些车辆进行国六排放摸底，相同条件下，WLTC测试循环的排放结果是NEDC循环的1.5～10倍，而在欧洲欧盟委员会对欧洲本土车辆的抽查情况来看，很多车型两种测试循环的结果基本相当，越是高级车越如此。

3.2 测功机阻力的确定

《国五标准》中测功机加载阻力按道路滑行法或查表法获得，这对风阻较大的微车或SUV来说查表法是很有利的方式，但正是这种原因，导致的测试结果往往与车辆实际行驶中的排放相差甚大。而《国六标准》不再使用查表法，可以使用道路滑行法、计算法、风洞测试法等。增加了：（1）基于相关车辆性能计算道路载荷的公式；（2）额外的道路载荷确定方法，如扭矩计法、车载风速仪法、道路载荷矩阵车族和风洞法。测功机阻力确定更复杂，要求更多，但也更能反映车辆实际情况。此项改变多数情况下会增加车辆油耗排放负担。

3.3 循环工况手动档车型换档点

《国五标准》中依靠NEDC循环，基于车速固定换档点（手动档车换档点都一样）。

而《国六标准》换档点不固定，根据试验车辆和发动机特性计算换档点（各车型的换档点不相同），手动档汽车的换档选择及换档点的计算方法，试验过程变得非常复杂，如果能计算得到较优的换档特性，对排放会变得有利。

3.4 自然吸气的发动机增加颗粒物的要求

《国六标准》中新增对自然吸气的发动机增加颗粒物的要求，从理论上来讲自然吸气的发动机颗粒物应该很少，只有直喷发动机（GDI）才会因为燃烧不充分导致排放中颗粒物较多，但在实际摸底中发现，很多自然吸气发动机的车辆，排放颗粒物含量也很高，有些甚至远超出排放限值。这种情况往往是由于发动机的加工工艺落后或是零件的精度不足导致的，这类车辆就必须对发动机或后处理装置进行优化，减少排放颗粒物。