国六排放标准-重型柴油机

在我国汽车企业发展也是非常之快的，根据中国国家环保总局的统计，在2016年的汽车销售总量达到了2800万辆，位居世界首位，汽车保有量达到了3亿辆。对大气中的污染物来源分析表明，我国汽车排放的污染物总量达到了4472.5万吨，污染物主要包括一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物和颗粒物。2017年，中国汽车总产量2901.5万辆，总销量为2887.9万辆，在全世界的汽车产销总量中占比约为30%。与2016年3亿辆汽车相比，汽车保有量增加了0.1亿辆，达到了3.1亿辆，处于世界首位。因此，机动车排放污染总量在中国一直很高，已经成为空气污染的主要原因。在我国的四大一线城市中（北京、上海、广州、深圳）移动源排放的颗粒物为全国颗粒物污染的主要来源，分别占45%、29.2%、21.7%和52.1%。国内市场车用柴油机销量从2000年的63.11万台提升至2017年的357.52万台。

重型车辆（柴油机）污染物排放量在全国机动车中所占的比例是非常高的。内燃工业协会数据显示，在2018年，我国柴油机的销售总量达到了439.38万台。柴油机尾气处理技术的不断创新与进步，使其大大减轻了对大气环境带来的污染，且柴油发动机的技术研发和改进还有巨大的潜在空间，进一步实现节能减排的潜力巨大、技术的可实施性强。柴油机中新技术的应用，使得其油耗得到了改善，柴油机是一种能量转化效率较高的内燃机，与其他动力机械相比，节能效果是非常显著的。

面对对日益严重的环境污染，我国开始重视重型车辆的污染排放问题，并废止之前的排放测试标准，发布了GB17691-2005《汽车压燃式发动机和气体燃料点火发动机(中国第三、四、五阶段)排放污染物限值及测量方法》。并于2020年开始实施GB17691-2018《重型柴油车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》。

下面是国六排放标准中的一些重要变化。

重型车第六阶段实验项目主要变化

国六阶段的排放标准的要求下试验项目和试验范围以及排放限值的要求都发生了很大的变化，各项试验项目及排放限值

排放限值

试验项目

由于中国第五阶段排放标准的实施，对汽车污染物排放的限值要求大大提高，相比于第一阶段NOx和PM的排放量分别减少了75%和94%。虽然排放标准的实施取得了显著的效果，但汽车的数量也在逐年增加，致使污染物排放量也是有增无减。因此，制定了更加严格的国家六阶段排放控制标准。

国六标准的变化：

⑴在进行排放试验时，使用WHSC、WHTC和WNTE测试循环进行测试。在欧洲所实施的与我国第五阶段相似的排放标准中，发现大多数柴油发动机仅仅采用了选择性催化还原(SCR)技术这一种技术手段，就可以将发动机尾气污染物的排放值达到第五阶段所要求的标准，并且可以顺利的通过排放检测。可是，在车辆的实际使用过程中，尤其是在城市交通拥堵道路行驶时，尾气中的氮氧化物的排放量是非常高的，远大于标准中要求。在城市中行驶的车辆都会频繁地启动停止，发动机处于空转的时间增多，造成尾气排出温度长期处于相对较低的状态，这时SCR系统达不到高效率工作的稳定条件，对氮氧化物转化效果大幅度降低，使得排放超标。因为在第五阶段中采用的ESC测试循环中，发动机的转速和负荷都要高出在道路上行驶中车辆的转速和负荷。并且在进行台架测试时，发动机是进行过预处理的，比如对发动机的预热。这样就可以轻松地使发动机的尾气排放温度达到400℃以上，而在这个温度条件下SCR系统的工作效率也是非常高的，使得一些汽车企业很容易就能通过尾气排放的相关检测。现在应用了新的WHSC、WHTC、WNTE测试循环，并开始对发动机低速低负荷工作状态加大了重视程度，这将很好地解决排放测试与实际排放偏差过大这一问题。

⑵排放法规增加高海拔排放要求。目前的标准只需要不超过海拔1000米的发动机。这些地区只占全国陆地面积的三分之一。而且发动机在高海拔地区工作时，大气压力的降低导致进入气缸的新空气氧含量减少，发动机燃烧不充分，致使排放超过限定值。国家六阶段排放法规规定，非循环排放试验的大气压力应控制在73kpa以上（相当于海拔2400m），温度范围控制在-7-38℃。在以上测试条件下，进行试验测量时，排放结果应低于标准限值。国六阶段的海拔要求比欧六大气压力的82.5Kpa（相当于海拔1700m）要更加严格。

国家六阶段排放标准台架排放试验的基本内容与欧六法规相同。稳态时，WHSC循环代替ESC循环，瞬态时，WHTC循环代替ETC循环，采样时，WNTE代替ESC采样。

在WHTC循环中，49.6%为城市行驶状态，26.1%为郊区行驶状态，24.3%为高速行驶状态。WHTC循环与上一经阶段的测试循环相比较得知，该循环中的发动机转速和循环功率平均分别降低了21%和14%，怠速时间在测试循环的总时间中所占的比例得到了提高，提高了11%。WHTC循环中有冷起动和热起动两个相同的测试循环周期，最终将两个循环周期的排放值进行加权计算，并最终得到结果。冷启动时污染物排放量所占比例为14%，热启动污染物排放量所占比例为86%。发动机的转速、负荷都较低时，排气温度也相对较低，这使得排放后处理系统不能达到稳定的工作温度，会使得污染物排放值超标，因此WHSC和WHTC两种试验循环将会对发动机以及排放后处理技术有着更高的考验。

在我国第六阶段的排放标准中，对NOx排放的要求相比于上一阶段的要求严格了83.5%，同时由于SCR系统的应用，使得排放大气的尾气中会有NH3，因此也对NH3的排放量有了新的规定。后处理技术中产生NH3大量排放到大气中，NH3的排放也有了相关要求，并对颗粒排放量加严67%，还多排放粒子个数（PN）的排放量做出了明确规定，如表3.4所示，这使得发动机的后处理技术中对颗粒物的捕获需要加强，只有颗粒捕捉效率达到90%以上才能满座排放标准。

瞬态及稳态循环测试排放限值

本次内容为国六排放标准的简析，以上是本人对国六阶段排放法规的一些理解，有不足之处望大家批评指正，谢谢。