杨波，刘军

（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230022）

浅析轻型载货车国Ⅵ排放

杨波，刘军

（安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230022）

整车开发过程中，环境的压力不断传递到整车制造企业。导致整车开发过程中，整车排放要求在不断加严。文章阐述了后期整车国Ⅵ排放的技术路线及国Ⅵ与国Ⅴ排放的不同点。

排放；整车；国Ⅵ；国Ⅴ；技术路线

CLC NO.: U461.99 Document Code: B Article ID: 1671-7988 (2017)10-255-03

引言

目前汽车激增，同时能源短缺、环境恶化等情况愈来愈严重。节能减排是摆在世界各国面前的一大问题。目前汽车成为消耗石油能源主体。国家基于环境保护的战略方向，对整车制定了越来越严格的排放标准。2020年国家将实行国Ⅵ排放标准。后期整车需要实施的国Ⅵ排放标准相对于目前的国Ⅴ标准，整车技术标准发生了很大的变动，同时整车的排放技术路线发生了变化。

1、国Ⅵ标准概述

1.1 国Ⅵ标准制定背景

作为国民经济的重要支柱产业之一，我国汽车工业取得快速发展。据中国汽车工业协会统计，2015 年我国全年累计生产汽车 2450.33 万辆，同比增长 3.3%，销售汽车 2459.76万辆，同比增长 4.7%。截至 2015 年底，全国机动车保有量达 2.79 亿辆，其中汽车 1.72 亿辆，汽车保有量的快速增加，对我国能源、环境带来巨大压力。

图1 我国汽车保有量发展趋势

图2 我国汽车保有量环保水平

从 2000 年我国开始实施轻型汽车国 I 排放标准开始，逐步经历了国 I、国 II、国 III、国 IV 和国 V 排放标准的实施。从排放控制效果来讲，2000 年开始汽车排放控制技术采用闭环电喷加三元催化器技术以来，又历经国 II、国 III、国IV和国V排放阶段，单车各项污染物降低幅度都高达90%以上。与2000年相比，2014年我国汽车保有量增长9.0倍，CO、HC、NOx 和 PM 排放量分别增加39.5%、 34.6%、62.5%和 13.5%，远低于保有量增长幅度。

图3 全国汽车污染物排放量变化趋势

图4 2000-2014年 汽车排放量

未来五到十年我国汽车特别是轻型汽车的产量和保有量仍会快速增长，排放总量仍会不断增加，因此应适时收严轻型车排放标准，有效减缓机动车污染物排放增加幅度。

1.2 轻型车国Ⅵ制定思路

考虑与欧洲排放标准连续性，采用欧盟的WLTP测试规程（欧洲2017年起欧6标准从NEDC工况进入WLTC工况过渡期），同时附加实际道路循环RDE测试（PEMS），增加低温Nox排放要求(含柴油机），在VOC控制方面，借鉴美国ORVR测试流程方法等相关内容，对加油、昼间燃油蒸发污染物进行控制。所以轻型商用车国Ⅵ标准是综合欧标、美标两个标准的优势部分，单从标准上看要严于欧6标准。具体如下图（图6）

图6 国Ⅵ标准制定思路

1.3 轻型车国Ⅴ与国Ⅵ排放限值对比

新修订的国Ⅵ与国Ⅴ排放限值相比，主要变化如下：

1）变更了测试循环；——WLTC工况取代NEDC工况，瞬态工况基本取代了稳态工况；

2）柴油和汽油统一限值，不再区分燃料类型；——限值相对国Ⅴ加严，取小值；

3）加载质量，采用测试质量（TM）替代原有的基准质量（RM)；——在RM增加负载；

4）增加了汽油车粒子数量PN的要求；——汽油机增加颗粒数要求；

表1 排放限值要求

5）增加了汽油机PM要求（国Ⅴ仅直喷汽油机有要求）；——汽油机增加颗粒限值；

6）增加了N2O要求；——增加了排放物种类，国Ⅴ没有此项污染物；

7）国6b在国6a的基础上对汽、柴油车的NOx、THC以及NMHC加严了40%-50%。

3、国Ⅵ排放标准技术路线

3.1 排放路线简介

目前国Ⅵ轻型柴油车发动机后处理路线基本统一：EGR+DOC+DPF+SCR。

图7 轻型车后处理主流方案：缸内后喷燃油+DOC+DPF+SCR(+ASC)

目前国Ⅴ轻型柴油车路线为EGR+DOC+POC，国Ⅵ相对于国Ⅴ排放限值中变化最大的是NOX，限值从280mg/km下降到82mg/km，必须增加SCR后处理来降低NOX排放。ASC（CUC）主要国Ⅵ(b)排放阶段时NOX限值进一步降低，尿素喷射需要过量来保证反应效率，而对于过量的NH3需要通过ASC（CUC）处理。

图8 国Ⅵ轻型车主流方案系统图

目前欧6主流路线均采用EGR+DOC+DPF+SCR，部分发动机虽然可以通过非主流路线EGR+DOC+DPF+NSC等措施达到欧6(a)标准，但是排放升级到欧6(b)/ 欧6(c)时则无法达标，排放路线延续性不好。

轻型车柴油车国Ⅵ/欧6后处理路线主要通过如下化学反应降低排放污染物：

图9 国Ⅵ/欧6后处理化学反应示意

4、排放实现难点

4.1 行驶工况

国Ⅵ相对于国Ⅴ排放除了限值加严以外，排放工况也采用了全新的WLTC工况，其中运行时间、最高车速、行驶里程、怠速时间、最大加速度均较NEDC工况加大，原有NEDC路谱主要为折线偏向稳态工况，但是WLTC工况路谱基本上为波浪线更偏向瞬态工况。另外WLTC工况没有明确的换挡时间和档位要求。

由于加速度变大(发动机负荷加大)、最高车速加大均会导致排放污染物增加，加之轻型商用车本身的自重较大，排放难度相对于小型的乘用车排放难度增加更大。

图10 国Ⅵ试验循环与NEDC循环区别

4.2 车重及阻力变化

国Ⅵ相对于国Ⅴ排放除了限值加严、排放试验工况变化以外，加载质量也有较大变化。对于轻型商用车（客车、货车）均需按照载荷的一定比例进行加载，预计整车质量增加150kg～300kg，造成整车阻力变大、发动机负荷增加，排放难度增加。

表2 国Ⅴ与国Ⅵ加载质量区别

除了加载质量增大以外，车辆进行试验阻力也有了较大变化，国Ⅴ之前轻型商用车主要采用的是查表法进行排放认证，原因是查表阻力低速时阻力明显偏小，更加有利于排放和油耗达标。国Ⅵ标准阻力测试更加则避免该问题，采用的阻力测试方法基本接近实车行驶阻力。

表3 国Ⅴ与国Ⅵ加载阻力区别

国Ⅵ标准中还增加了RDE试验，使用PEMS车载尾气分析系统进行的道路实车测试（车载法），避免了实验室测试和整车道路实际行驶工况排放不一致的情况出现。所以轻车汽车生产厂家必须保证实车排放同时通过实验室、道路测试。

图11 WLTC与NEDC工况区别

国Ⅵ标准由于工况、测试车重、阻力以及变速箱使用档位的变动，对于发动机和整车标定工作都提出了新的挑战，由于工况变化和车辆负荷增加，发动机运行工况更加靠近高转速和大负荷区，发动机需要标定的排放点较国Ⅴ大幅增加，标定难度和工作量加大。加之后处理路线EGR+DOC+ DPF+SCR标定的复杂性，整个车辆的标定开发周期和费用都大幅增加，根据目前与各主机厂的对接，单个车型整车及发动机标定费用约为1500～2000万左右。

4.4 其它变化点

国Ⅵ标准还对环境温度和海拔进行了要求：普通海拔条件700m；普通温度条件 环境温度高于或等于0℃，低于或等于30℃，针对不同环境和海拔条件的排放也有了要求，而国Ⅴ及之前排放并未有此方面要求。高海拔地区由于空气稀薄，为保证整车排放，需要对空燃比、喷油量等进行限制，对于以承载为主要用途的轻型商用车来说动力性损失可能会很大，动力不足问题在高海拔地区可能更加明显。

● 扩展海拔条件：海拔高度高于700m，不高于1300m。

● 扩展温度条件：环境温度高于或等于-7℃，且低于30℃，或高于30℃且低于35℃。

● 进一步扩展的海拔条件：海拔高度高于1300m，但不高于2400m。

国Ⅵ标准针对汽油车的加注蒸发、静置燃油蒸发等均进行大幅加严，汽油车燃油加注系统、燃油箱和燃油管材质及结构、碳罐的尺寸可能都需要做较大变动。

此外国Ⅵ标准-7℃冷起动排放限值进行了加严，CO和THC限值加严33%，同时新增NOX排放要求，国Ⅴ阶段只汽油车有要求，国Ⅵ阶段汽、柴油车均需进行测试。

5、结论

轻型汽车国Ⅵ标准基于全球技术法规基础，引入了欧洲标准和美国标准的先进内容，考虑了我国的环境质量改善需求，形成了一个全新的自主技术标准。仅从限值水平来看，轻型汽车国6a阶段限值略严于欧洲第六阶段排放标准限值水平，比美国Tier3排放标准限值要求宽松；国6b阶段限值基本相当于美国Tier3排放标准中规定的2020年车队平均限值。如果考虑到测试程序的不同，以及RDE法规和PN限值的引入，可以说国Ⅵ标准是目前世界上最严格的排放标准之一。

国Ⅵ排放标准虽然是比较先进的排放标准，不但对整车排放限值进行了加严，同时通过整车车载法RDE和美标OBD系统的运用，避免了实验室测试和整车实际排放不同排放作弊行为。

[1] GB 17691-2005 《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方式（中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段）》.

An Analysis on the National VI emission of Light Truck

Yang Bo, Liu Jun
（Technological Center,Anhui Jianghuai Automobile Group Co., Ltd, Anhui Hefei 230022）

In the development process of complete vehicle, the pressure of the environment continues to be transmitted to the vehicle manufacturing enterprises, resulting in a stricter emission requirement. This paper describes the later technical route of national Ⅴ emission standard on completer vehicle, and the differences between national VI and Ⅴ emissions standard.

emission; vehicle; the National VI emission; the NationalⅤemission; emissions standard

U461.99

B

1671-7988 (2017)10-255-03

10.16638/j.cnki.1671-7988.2017.10.087

杨波，就职于江淮汽车集团股份有限公司技术中心总布置设计工程师，从事整车底盘及车身总布置工作。

刘军，就职于江淮汽车集团股份有限公司技术中心总布置设计工程师，从事整车动力匹配工作。