第五階段和第六階段排放標準對比研究

張寧，郝少鋒，李盼

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

前言

隨著機動車保有量的不斷增加，機動車污染物排放已造成大氣污染的重要因素之一，世界范圍內環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。而越來越多的研究發現，按目前臺架試驗達標的機動車或發動機，在實際使用過程中可能出現排放大幅升高，這是因為機動車的實際道路工況復雜多變，傳統的試驗室測試工況不能涵蓋機動車實際使用工況和排放控制策略。例如：SCR系統對排氣溫度有一定的需求，在發動機低負荷、環境溫度過低（冬季）的情況下易出現NOx的轉化效率低，排放大幅升高。因此，以往的環保標準難以滿足監管需求，需要引入可操作性高的重型車檢測方法-PEMS測試方法。

與歐美相比，我國的重型車用發動機與汽車車載排放測試標準實施時間晚于歐盟和美國，但對應的排放階段和美國相近，早于歐盟。我國法規對發動機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量方法及技術要求（中國第五階段）》已于2017年10月1日起開始實施，《重型柴油車、氣體燃料車排氣污染物車載測量方法及技術要求（中國第六階段）》已進入公示階段，計劃于2020年1月1日起開始實施。

1 排放標準適用范圍及要求

適用車型：國五階段要求設計車速大于25km/h的M2、M3、N2和N3類及總質量大于3500kg的M1類汽車。在國六階段要求設計總質量大于3500kg的M1、M2及所有M3、N2、N3類汽車（基準質量超過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），國六階段對此限值未做更改，仍要求為6.0（g/Kw.h）；

③對于TCH，在國五階段對限值無要求，在國六階段，對壓燃式發動機無限值要求，其余形式發動機均需測量限值。

④對于 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動機限值均為1.2X（#/ Kw.h）

2 試驗方法及條件

試驗方法在國五、國六階段均使用功基窗口法。

試驗條件：

①溫度：國五階段，PEMS測試對環境溫度要求與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的覆蓋大部分區域，國六階段規定了試驗最低環境溫度不應低于-7℃。對最高溫度由公式進行計算，計算最高溫度公式為：

式中：

T--環境溫度，K

Pb--大氣壓力，kPa

②海拔：在國五階段，測試時海拔不超過1000m（相當于大氣壓90kPa）（與GB17691一致）。由于海拔高于1500m的地區占到我國總面積的27.02%，為保證海拔條件能覆蓋我國大多數省市的情況，在國六 a階段將邊界條件擴展到1700m，在國六b階段繼續擴展到2400m。在國五和國六階段進行PEMS試驗，試驗開始點和結束點之間的海拔高度差不得超過 100m，并且試驗車輛的累計正海拔高度增量應不大于1200m/100km。

③試驗車輛應正常使用和維護保養，未經改動。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警或故障；對于新生產車輛排放達標的檢查，原則上不進行車輛磨合，如生產企業提出申請，可以按照磨合規范進行磨合，但是磨合里程不能超過500km，并且不能對車輛進行任何調整。對于在用符合性檢查，車輛行駛里程應在有效壽命內，且不應低于1000km。

表1 國五國六階段道路要求

④車輛載荷：國五階段，除特殊規定外，M類測試車輛加載為裝載質量的 50%-100%，N類測試車輛加載為裝載質量的75%-100%；而國六階段對車輛的載荷不再做類別區分，國六 a階段，車輛的載荷應選擇為該車輛最大載荷的50%-100%，到國六b階段，車輛的載荷應選擇為最大載荷的10%-100%。試驗中所涉及到的最大載荷是指GB/T3730.2規定的最大設計裝載質量。

⑤試驗道路：PEMS試驗在道路分配上，應選擇對車輛排放更為嚴格的由低速工況到高速工況的測試順序，即：市區-市郊-高速，根據實際情況，允許實際構成比例由±5%的偏差。在國六階段試驗路線的構成更接近于車輛正常行駛時的道路運行路況分布。具體要求如表1所示。

3 樣本數量

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

表2 抽樣計劃的合格和不合格判定數

4 PEMS測試

測試開始條件：應在車輛啟動前開始PEMS采樣，測量排氣參數并記錄發動機及環境參數。在測試開始時發動機冷卻液溫度不得超過30℃;如果環境溫度高于30℃,測試開始時發動機冷卻液溫度不得高于環境溫度 2℃。當發動機冷卻液溫度在70℃以上，或者當冷卻液的溫度在5分鐘之內的變化小于2℃時，以先到為準。但是不能晚于發動機啟動后20分鐘。測試數據開始用于排放達標與否的判定。

測試結束條件：在國五階段，原則上要求測試持續時間不少于3小時，其中非怠速工況時間不得少于2小時。當測試車輛的累計共達到發動機ETC循環做工量的3倍或WHTC循環做功量的5倍時，測試可提前終止；

在國六階段要求，測試持續時間最短應保證測試車輛的累計功達到發動機WHTC循環功的4～7倍。

5 結語

從現在到未來幾年我國的商用車產銷量仍會快速增長，機動車排放總量也會不斷增加，因此隨著排放標準的實施，尤其是國六標準的推行，將會有較減緩機動車污染物排放的增加量。排放標準的升級將推動汽車生產企業升級車輛的軟件和硬件，促使企業投入更多的人力、物力和財力開展技術引進或自主開發，提升產品質量，降低產品排放，引領產業升級。