第五阶段和第六阶段排放标准对比研究

张宁，郝少锋，李盼

（陕西重型汽车有限公司，陕西 西安 710200）

前言

随着机动车保有量的不断增加，机动车污染物排放已造成大气污染的重要因素之一，世界范围内环境污染问题的不断加剧，而重型汽车的NOx和PM排放分别占中国汽车总排放的80%左右，是减排重点。而越来越多的研究发现，按目前台架试验达标的机动车或发动机，在实际使用过程中可能出现排放大幅升高，这是因为机动车的实际道路工况复杂多变，传统的试验室测试工况不能涵盖机动车实际使用工况和排放控制策略。例如：SCR系统对排气温度有一定的需求，在发动机低负荷、环境温度过低（冬季）的情况下易出现NOx的转化效率低，排放大幅升高。因此，以往的环保标准难以满足监管需求，需要引入可操作性高的重型车检测方法-PEMS测试方法。

与欧美相比，我国的重型车用发动机与汽车车载排放测试标准实施时间晚于欧盟和美国，但对应的排放阶段和美国相近，早于欧盟。我国法规对发动机排放的要求日益苛刻。《重型柴油车、气体燃料车排气污染物车载测量方法及技术要求（中国第五阶段）》已于2017年10月1日起开始实施，《重型柴油车、气体燃料车排气污染物车载测量方法及技术要求（中国第六阶段）》已进入公示阶段，计划于2020年1月1日起开始实施。

1 排放标准适用范围及要求

适用车型：国五阶段要求设计车速大于25km/h的M2、M3、N2和N3类及总质量大于3500kg的M1类汽车。在国六阶段要求设计总质量大于3500kg的M1、M2及所有M3、N2、N3类汽车（基准质量超过2380kg的变型、改装车辆）。

排放限值要求：

①国五阶段NOx限值要求为4.0（g/Kw.h），国六阶段NOx限值要求为0.69（g/Kw.h）；

②国五阶段CO限值要求为6.0（g/Kw.h），国六阶段对此限值未做更改，仍要求为6.0（g/Kw.h）；

③对于TCH，在国五阶段对限值无要求，在国六阶段，对压燃式发动机无限值要求，其余形式发动机均需测量限值。

④对于 PN，在国五阶段也无限值要求，从国六 b阶段开始，压燃式和双燃料形式发动机限值均为1.2X（#/ Kw.h）

2 试验方法及条件

试验方法在国五、国六阶段均使用功基窗口法。

试验条件：

①温度：国五阶段，PEMS测试对环境温度要求与GB17691一致，要求在2℃～38℃之间，而我国地域辽阔，各地平均温度也有差异，为了使限值能够更科学的覆盖大部分区域，国六阶段规定了试验最低环境温度不应低于-7℃。对最高温度由公式进行计算，计算最高温度公式为：

式中：

T--环境温度，K

Pb--大气压力，kPa

②海拔：在国五阶段，测试时海拔不超过1000m（相当于大气压90kPa）（与GB17691一致）。由于海拔高于1500m的地区占到我国总面积的27.02%，为保证海拔条件能覆盖我国大多数省市的情况，在国六 a阶段将边界条件扩展到1700m，在国六b阶段继续扩展到2400m。在国五和国六阶段进行PEMS试验，试验开始点和结束点之间的海拔高度差不得超过 100m，并且试验车辆的累计正海拔高度增量应不大于1200m/100km。

③试验车辆应正常使用和维护保养，未经改动。车辆的污染物排放控制装置工作正常，没有影响污染物排放控制装置正常工作的报警或故障；对于新生产车辆排放达标的检查，原则上不进行车辆磨合，如生产企业提出申请，可以按照磨合规范进行磨合，但是磨合里程不能超过500km，并且不能对车辆进行任何调整。对于在用符合性检查，车辆行驶里程应在有效寿命内，且不应低于1000km。

表1 国五国六阶段道路要求

④车辆载荷：国五阶段，除特殊规定外，M类测试车辆加载为装载质量的 50%-100%，N类测试车辆加载为装载质量的75%-100%；而国六阶段对车辆的载荷不再做类别区分，国六 a阶段，车辆的载荷应选择为该车辆最大载荷的50%-100%，到国六b阶段，车辆的载荷应选择为最大载荷的10%-100%。试验中所涉及到的最大载荷是指GB/T3730.2规定的最大设计装载质量。

⑤试验道路：PEMS试验在道路分配上，应选择对车辆排放更为严格的由低速工况到高速工况的测试顺序，即：市区-市郊-高速，根据实际情况，允许实际构成比例由±5%的偏差。在国六阶段试验路线的构成更接近于车辆正常行驶时的道路运行路况分布。具体要求如表1所示。

3 样本数量

在国五、国六阶段均要求最小样本数量为3辆，最大样本量为10辆车。如果排放超标车辆数小于或等于表中的合格判定数，则判定为合格；如果排放超标车辆数大于或等于表中的不合格判定数，则判定为不合格；如果排放超标车辆数不能判定合格与否，则逐一增加测试样本，继续判定。如表2所示。

表2 抽样计划的合格和不合格判定数

4 PEMS测试

测试开始条件：应在车辆启动前开始PEMS采样，测量排气参数并记录发动机及环境参数。在测试开始时发动机冷却液温度不得超过30℃;如果环境温度高于30℃,测试开始时发动机冷却液温度不得高于环境温度 2℃。当发动机冷却液温度在70℃以上，或者当冷却液的温度在5分钟之内的变化小于2℃时，以先到为准。但是不能晚于发动机启动后20分钟。测试数据开始用于排放达标与否的判定。

测试结束条件：在国五阶段，原则上要求测试持续时间不少于3小时，其中非怠速工况时间不得少于2小时。当测试车辆的累计共达到发动机ETC循环做工量的3倍或WHTC循环做功量的5倍时，测试可提前终止；

在国六阶段要求，测试持续时间最短应保证测试车辆的累计功达到发动机WHTC循环功的4～7倍。

5 结语

从现在到未来几年我国的商用车产销量仍会快速增长，机动车排放总量也会不断增加，因此随着排放标准的实施，尤其是国六标准的推行，将会有较减缓机动车污染物排放的增加量。排放标准的升级将推动汽车生产企业升级车辆的软件和硬件，促使企业投入更多的人力、物力和财力开展技术引进或自主开发，提升产品质量，降低产品排放，引领产业升级。