第五階段和第六階段排放標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比研究

張寧，郝少鋒，李盼

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

前言

隨著機(jī)動(dòng)車保有量的不斷增加，機(jī)動(dòng)車污染物排放已造成大氣污染的重要因素之一，世界范圍內(nèi)環(huán)境污染問題的不斷加劇，而重型汽車的NOx和PM排放分別占中國汽車總排放的80%左右，是減排重點(diǎn)。而越來越多的研究發(fā)現(xiàn)，按目前臺(tái)架試驗(yàn)達(dá)標(biāo)的機(jī)動(dòng)車或發(fā)動(dòng)機(jī)，在實(shí)際使用過程中可能出現(xiàn)排放大幅升高，這是因?yàn)闄C(jī)動(dòng)車的實(shí)際道路工況復(fù)雜多變，傳統(tǒng)的試驗(yàn)室測(cè)試工況不能涵蓋機(jī)動(dòng)車實(shí)際使用工況和排放控制策略。例如：SCR系統(tǒng)對(duì)排氣溫度有一定的需求，在發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷、環(huán)境溫度過低（冬季）的情況下易出現(xiàn)NOx的轉(zhuǎn)化效率低，排放大幅升高。因此，以往的環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)難以滿足監(jiān)管需求，需要引入可操作性高的重型車檢測(cè)方法-PEMS測(cè)試方法。

與歐美相比，我國的重型車用發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車車載排放測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施時(shí)間晚于歐盟和美國，但對(duì)應(yīng)的排放階段和美國相近，早于歐盟。我國法規(guī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)排放的要求日益苛刻?！吨匦筒裼蛙?、氣體燃料車排氣污染物車載測(cè)量方法及技術(shù)要求（中國第五階段）》已于2017年10月1日起開始實(shí)施，《重型柴油車、氣體燃料車排氣污染物車載測(cè)量方法及技術(shù)要求（中國第六階段）》已進(jìn)入公示階段，計(jì)劃于2020年1月1日起開始實(shí)施。

1 排放標(biāo)準(zhǔn)適用范圍及要求

適用車型：國五階段要求設(shè)計(jì)車速大于25km/h的M2、M3、N2和N3類及總質(zhì)量大于3500kg的M1類汽車。在國六階段要求設(shè)計(jì)總質(zhì)量大于3500kg的M1、M2及所有M3、N2、N3類汽車（基準(zhǔn)質(zhì)量超過2380kg的變型、改裝車輛）。

排放限值要求：

①國五階段NOx限值要求為4.0（g/Kw.h），國六階段NOx限值要求為0.69（g/Kw.h）；

②國五階段CO限值要求為6.0（g/Kw.h），國六階段對(duì)此限值未做更改，仍要求為6.0（g/Kw.h）；

③對(duì)于TCH，在國五階段對(duì)限值無要求，在國六階段，對(duì)壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)無限值要求，其余形式發(fā)動(dòng)機(jī)均需測(cè)量限值。

④對(duì)于 PN，在國五階段也無限值要求，從國六 b階段開始，壓燃式和雙燃料形式發(fā)動(dòng)機(jī)限值均為1.2X（#/ Kw.h）

2 試驗(yàn)方法及條件

試驗(yàn)方法在國五、國六階段均使用功基窗口法。

試驗(yàn)條件：

①溫度：國五階段，PEMS測(cè)試對(duì)環(huán)境溫度要求與GB17691一致，要求在2℃～38℃之間，而我國地域遼闊，各地平均溫度也有差異，為了使限值能夠更科學(xué)的覆蓋大部分區(qū)域，國六階段規(guī)定了試驗(yàn)最低環(huán)境溫度不應(yīng)低于-7℃。對(duì)最高溫度由公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算最高溫度公式為：

式中：

T--環(huán)境溫度，K

Pb--大氣壓力，kPa

②海拔：在國五階段，測(cè)試時(shí)海拔不超過1000m（相當(dāng)于大氣壓90kPa）（與GB17691一致）。由于海拔高于1500m的地區(qū)占到我國總面積的27.02%，為保證海拔條件能覆蓋我國大多數(shù)省市的情況，在國六 a階段將邊界條件擴(kuò)展到1700m，在國六b階段繼續(xù)擴(kuò)展到2400m。在國五和國六階段進(jìn)行PEMS試驗(yàn)，試驗(yàn)開始點(diǎn)和結(jié)束點(diǎn)之間的海拔高度差不得超過 100m，并且試驗(yàn)車輛的累計(jì)正海拔高度增量應(yīng)不大于1200m/100km。

③試驗(yàn)車輛應(yīng)正常使用和維護(hù)保養(yǎng)，未經(jīng)改動(dòng)。車輛的污染物排放控制裝置工作正常，沒有影響污染物排放控制裝置正常工作的報(bào)警或故障；對(duì)于新生產(chǎn)車輛排放達(dá)標(biāo)的檢查，原則上不進(jìn)行車輛磨合，如生產(chǎn)企業(yè)提出申請(qǐng)，可以按照磨合規(guī)范進(jìn)行磨合，但是磨合里程不能超過500km，并且不能對(duì)車輛進(jìn)行任何調(diào)整。對(duì)于在用符合性檢查，車輛行駛里程應(yīng)在有效壽命內(nèi)，且不應(yīng)低于1000km。

表1 國五國六階段道路要求

④車輛載荷：國五階段，除特殊規(guī)定外，M類測(cè)試車輛加載為裝載質(zhì)量的 50%-100%，N類測(cè)試車輛加載為裝載質(zhì)量的75%-100%；而國六階段對(duì)車輛的載荷不再做類別區(qū)分，國六 a階段，車輛的載荷應(yīng)選擇為該車輛最大載荷的50%-100%，到國六b階段，車輛的載荷應(yīng)選擇為最大載荷的10%-100%。試驗(yàn)中所涉及到的最大載荷是指GB/T3730.2規(guī)定的最大設(shè)計(jì)裝載質(zhì)量。

⑤試驗(yàn)道路：PEMS試驗(yàn)在道路分配上，應(yīng)選擇對(duì)車輛排放更為嚴(yán)格的由低速工況到高速工況的測(cè)試順序，即：市區(qū)-市郊-高速，根據(jù)實(shí)際情況，允許實(shí)際構(gòu)成比例由±5%的偏差。在國六階段試驗(yàn)路線的構(gòu)成更接近于車輛正常行駛時(shí)的道路運(yùn)行路況分布。具體要求如表1所示。

3 樣本數(shù)量

在國五、國六階段均要求最小樣本數(shù)量為3輛，最大樣本量為10輛車。如果排放超標(biāo)車輛數(shù)小于或等于表中的合格判定數(shù)，則判定為合格；如果排放超標(biāo)車輛數(shù)大于或等于表中的不合格判定數(shù)，則判定為不合格；如果排放超標(biāo)車輛數(shù)不能判定合格與否，則逐一增加測(cè)試樣本，繼續(xù)判定。如表2所示。

表2 抽樣計(jì)劃的合格和不合格判定數(shù)

4 PEMS測(cè)試

測(cè)試開始條件：應(yīng)在車輛啟動(dòng)前開始PEMS采樣，測(cè)量排氣參數(shù)并記錄發(fā)動(dòng)機(jī)及環(huán)境參數(shù)。在測(cè)試開始時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度不得超過30℃;如果環(huán)境溫度高于30℃,測(cè)試開始時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度不得高于環(huán)境溫度 2℃。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度在70℃以上，或者當(dāng)冷卻液的溫度在5分鐘之內(nèi)的變化小于2℃時(shí)，以先到為準(zhǔn)。但是不能晚于發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)后20分鐘。測(cè)試數(shù)據(jù)開始用于排放達(dá)標(biāo)與否的判定。

測(cè)試結(jié)束條件：在國五階段，原則上要求測(cè)試持續(xù)時(shí)間不少于3小時(shí)，其中非怠速工況時(shí)間不得少于2小時(shí)。當(dāng)測(cè)試車輛的累計(jì)共達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)ETC循環(huán)做工量的3倍或WHTC循環(huán)做功量的5倍時(shí)，測(cè)試可提前終止；

在國六階段要求，測(cè)試持續(xù)時(shí)間最短應(yīng)保證測(cè)試車輛的累計(jì)功達(dá)到發(fā)動(dòng)機(jī)WHTC循環(huán)功的4～7倍。

5 結(jié)語

從現(xiàn)在到未來幾年我國的商用車產(chǎn)銷量仍會(huì)快速增長，機(jī)動(dòng)車排放總量也會(huì)不斷增加，因此隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，尤其是國六標(biāo)準(zhǔn)的推行，將會(huì)有較減緩機(jī)動(dòng)車污染物排放的增加量。排放標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)將推動(dòng)汽車生產(chǎn)企業(yè)升級(jí)車輛的軟件和硬件，促使企業(yè)投入更多的人力、物力和財(cái)力開展技術(shù)引進(jìn)或自主開發(fā)，提升產(chǎn)品質(zhì)量，降低產(chǎn)品排放，引領(lǐng)產(chǎn)業(yè)升級(jí)。