从国Ⅰ到国Ⅵ,细数二十年升级五次的车辆排放标准尾气燃油燃烧柴油车汽油车

随着车辆保有量的不断上涨,空气中的氮氧化物、碳氢化合物、碳氧化物和细颗粒等污染物的浓度也不断上升,对人类健康、大气和地球环境造成了极大的危害。为了保护环境,减少空气污染,不少国家纷纷出台车辆尾气排放标准,对尾气污染物的排放量做出了明确的限制,我国也不例外。

从全球范围看,排放标准主要分为“欧美日”三大体系,我国的排放标准主要沿用欧洲体系,是借鉴欧洲的车辆排放标准制定的。

自2001年实施国一标准开始,到现在全面实施国Ⅵ排放标准6b阶段,我国的车辆排放标准在二十余年的时间已经历经了五次变革与升级,今天就跟大荣车桥一起回顾下,我国尾气排放标准的升级过程,看一看各个阶段的排放标准是怎样的,对车辆技术又产生了怎样的影响。

一、国Ⅰ排放标准

排放要求:

国Ⅰ主要针对的是一氧化碳、氮氧化物,要求一氧化碳不得超过3.16g/km,碳氢化合物不得超过1.13g/km,其中柴油车的颗粒物标准不得超过0.18g/km,耐久性要求为50000km。

车辆技术:

国Ⅰ阶段实施的时候,国产重卡刚刚步入正轨,采用的还是传统的、主打“大功率和耐用”的自然吸气+机械式供油系统,机型相对单一,因此国Ⅰ的推行对于市场和主机厂并没产生太大的影响。

二、国Ⅱ排放标准

排放要求:

汽油车一氧化碳不超过2.2g/km,碳氢化合物不超过0.5g/km,柴油车一氧化碳不超过1.0g/km,碳氢化合物不超过0.7g/km,颗粒物不超过0.08g/km。

车辆技术:

国Ⅱ阶段国内的柴油车较多采用的还是机械式供油,技术路线跟国Ⅰ阶段是一致的,只是将自然吸气变为涡轮增压,通过优化内部燃烧、提高燃油的喷射压力以及进气量,达到标准限值的要求。这种技术标准下,车辆劲大,维修便捷,可燃油燃烧不充分的问题依然存在,所以经常出现车辆冒黑烟的情况。

三、国Ⅲ排放标准

排放要求:

碳氢化合物不超过0.2g/km,一氧化碳不超过2.3g/km,碳氢化合物不超过0.15g/km,无新版PM的要求。

车辆技术:

国Ⅲ阶段的污染物排放总量相比国Ⅱ降低了40%左右,为了能达到最新的排放标准,车企对发动机和排气系统做了升级和改造,增加了车辆自诊断系统,三元催化系统也进行了升级,柴油机开始进入电控时代,取代了此前的机械大泵,供油系统由此前的“机械控制”进入到“电子控制”阶段。

可是由于早期的技术储备不足,不少车企需要从国外进口设备和产品,导致了生产成本的上涨;国内车后市的服务技术也跟不上,给车辆维修和保养造成了一定的影响。车主不愿意买单,因此更倾向于选择那些价格更便宜、外观和产品公告一致、排放量却不达标的国Ⅲ大泵车,也就是“假国Ⅲ”车辆。

四、国Ⅳ排放标准

排放要求:

碳氢化合物的排放值不超过0.1g/km,一氧化碳的排放值不超过1.0g/km,氮氧化合物的排放值不超过0.08g/km。基本上车辆在达到国Ⅲ标准的基础上再将污染物减少30%~50%才能达标。

车辆技术:

国Ⅳ阶段的柴油车辆在供油端技术路线上变化不大,主要是提高了燃油喷射压力,让发动机燃烧更充分,减少从发动机排至后处理系统中的污染物。

在后处理系统上,国Ⅳ车辆进行了升级,这也是与国Ⅲ车的最大区别,当时的升级方案主要有两种:一种是选择性催化还原(SCR)技术,通过车用尿素对尾气中的氮氧化物进行处理;另一种是废气再循环(EGR)技术,通过颗粒物捕捉器(DPF)或微粒催化器(DOC),对燃烧产生的微粒进行处理。

五、国Ⅴ排放标准

排放要求:

国Ⅴ排放标准要求碳氢化合物排放数值为0.1g/km,一氧化碳排放数值为1.00g/km,碳氢化合物排放数值为0.060g/km,pm排放数值为0.0045g/km。其中氮氧化物排放量比国Ⅳ标准降低了25%,并新增了PM的排放限制,更加严格。

车辆技术:

国Ⅴ车辆技术上变化不大,主要是进行了进一步优化,供油系统以高压共轨技术为主,后处理系统也是以EGR和SCR为主。与国Ⅳ车辆的主要区别在于它们的控制策略和扭矩限制。

六、国Ⅵ排放标准

排放要求:

国Ⅵ a阶段:一氧化碳排放量不得超过700mg/km;非甲烷烃不得超过68mg/km;氮氧化物不得超过60mg/km;PM细颗粒物不能超过4.5mg/km;PN细颗粒物不能超过6x10^11mg/km。

国Ⅵ b阶段:一氧化碳排放量不得超过500 /km;非甲烷烃不得超过35mg/km;氮氧化物不得超过35mg/km;PM细颗粒物不能超过3mg/km;PN细颗粒物不能超过6x10^11mg/km。

车辆技术:

国Ⅵ阶段的车辆技术相比国Ⅴ时期提出了更高的要求,技术路线主要分成EGR和非EGR两种,其中EGR指的是涡轮增压+电控+高压共轨+中高EGR(中高废气再循环)+DOC(柴油氧化催化器)+POC(颗粒氧化催化转化器)+SCR(选择性催化转化器),非EGR指的是涡轮增压+电控+高压共轨+DOC(柴油氧化催化器)+SCR(高效选择性催化转化器),部分机型还增加了ASR(氨逃逸催化器)。

这两种路线的技术原理相同,都分为发动机和后处理系统两部分,其中后处理系统除了要控制氮氧化物的量以外,还要控制PM颗粒排放量,车辆不管在运营状态还是怠速、冷机等多种状态下所排放的尾气都必须要满足国家限值标准;发动机则需要与后处理系统协同工作,因此也增加了空气流量计、电控EGR、脉冲控制的涡轮增压器、节气门体等多种传感器和执行器。

为了达到政策的要求,车企的相关技术需要不断地更新迭代,每一次升级都是对研发实力的一次挑战。对于车主们来说,排放标准的收严往往意味着综合用车成本的上涨和车辆运营的受限。可我们需要认识到,排放标准升级是国际大趋势,尤其是在碳达峰、碳中和的大背景下,继续收严排放标准也是意料之中的事。

去年11月份欧洲第七阶段排放标准提案上线,有人打比方说“如果欧Ⅵ是给车辆戴了清洁口罩,那欧Ⅶ就等于空气净化器”,严苛程度可见一斑。我国的车辆排放标准起步较晚,一路都在追赶发达国家的脚步,至于会不会继续跟进欧Ⅶ,跟进的程度如何,恐怕还是个未知数。

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