浅析汽油品质对汽车排放及OBD系统的影响

闵浪 郑永明 李世峰

摘 要：随着目前我国经济的快速发展，机动车辆已经在我国居民中广泛的普及，同时随着机动车辆的销售量和保有量在市场中的快速增加，汽车运行过程中的尾气排放已对当前我国的大气造成了严重的污染。因此为了应对汽车尾气污染这一问题，我国当下对轻型车辆上加装了用于监测汽车排放系统的车载诊断OBD系统，本文中主要研究了汽油品质对汽车排放及OBD系统的影响，文中首先分析了我国现阶段轻型汽车排放限值及测量方法，然后对排放控制车载诊断OBD系统的基本概述进行分析。之后再对汽油品质对汽车排放的相关因素影响和汽油品质对OBD系统的影响进行阐述，来为我国的汽车尾气排放治理提供一些参考意见。

关键词：汽油品质;汽车排放;OBD系統;具体影响

1 引言

汽车尾气排放已经成为当前我国社会中对大气造成较为严重污染的一个因素，这主要源于汽车尾气中含有大量的一氧化碳、二氧化氮、一氧化氮的有毒气体。同时随着居民收入不断提高，消费不断升级，城市化逐步推进我国目前已经成为世界第一大汽车生产国和消费国，目前市场上的汽车保有量和增长量还将持续的增加，所以现阶段做好汽车尾气的排放保护工作，可以进一步促进我国城市的可持续发展。在这个过程中，就需要逐步的提高当前我国城市车辆的排放标准，来对机动车车辆的污染进行源头的控制。在结合欧美等其他发达国家对环境污染进行控制的过程中可以发现，这些国家对新车的排放标准和汽车的使用具有极大的限制，欧美国家每隔3～4年就会将汽车的排放标准进行提高。所以我国在对机动车尾气排放进行治理的过程中，也在根据自身的国情对机动车的排放标准进行制定和分阶段实施，只有这样才可以进一步的提高我国城市区域大气环境的综合质量。

在本次研究中主要调查了汽油品质对汽车尾气排放及OBD系统的影响，通过本次研究便可以更好的在汽车使用过程中，通过应用OBD系统来监测汽车尾气污染物质的排放水平，控制对劣质油品的使用。

2 我国现阶段轻型汽车污染排放限值

在2016年12月底，我国环境保护部门与国家质量监督检查检疫总局联合发布了国六排放标准《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》（本文主要讨论标准中车载诊断OBD系统部分，简称为国六OBD法规），其中公布了第6阶段对轻型汽车的排放OBD控制要求。同时规定在2020年7月1日起，我国市场上的所有销售及注册登记新型汽车都应符合国六标准。

3 排放控制车载诊断OBD系统的基本概述

OBD系统在车辆应用过程中可以准确的识别车辆使用过程中的故障区域，这主要源于OBD系统是由诊断软件、传感器、执行器这三个部分组成，是对排放相关的功能和元器件，利用硬件或软件进行监控，并以MIL灯和DTC故障码的形式提醒驾驶员进行相应检查维修的一个系统，其最初是为了满足环保法规，而检测车辆排放是否超标的一个系统。车辆中通过装备OBD系统便可以在车辆使用期限内，识别导致车辆尾气排放超标的故障，并对车辆发生故障的损坏类型和故障可能存在的位置进行大致预估，同时OBD系统还可以将车辆发生的具体故障，以故障代码的方式，将该信息储存在电控单元存储器内。

当前在我国机动车市场中通过应用OBD系统和尾气排放新标准，便可以较好的控制机动车在使用过程中的尾气污染问题，同时进一步的改善当前我国的大气环境。此外，OBD系统在应用的过程中可以对车辆使用中的排放限制要求和控制性能耐久性进行准确的监测，这样就可以确保车辆全生命周期应用过程中的车载诊断系统和相应的设备功能符合标准要求。

4 汽油品质对汽车排放的相关影响因素

4.1 汽油中辛烷值对汽车排放的影响

汽油中的辛烷是衡量汽油抗震抗爆的指标，在我国的汽油品种中如果汽油中的辛烷值达到了100，那么便是属于抗爆性能较好的异辛烷，属于C8H18类型;如果汽油中的辛烷值为0，那么便是属于抗爆性能较差的正庚烷，属于C7H16类型，同时这两种类型的辛烷在应用过程中的功能也不尽相同。依测定条件不同汽油中的辛烷值可以分别从马达法辛烷值和研究法辛烷值，研究中发现研究法辛烷值测定在低速下具的爆震工况，而对于马达法辛烷值在应用过程中则具有较高的敏感性。

同时汽车的燃油系统也是根据某一特定的辛烷值进行设计和调整，如果用户在使用汽车过程中所加的汽油内部辛烷值低于相应的发动机标准，那么就可能导致汽车在使用过程中出现爆震的可能，从而导致汽车发动机出现严重的损坏。在发动机内部安装了爆震传感器的汽车，在ECU控制下可以推迟点火的时间从而减轻爆震。但是这样往往会导致汽车尾气排放劣化，发动机台架试验表明，在均质混合汽油机的过量空气系数范围内，推迟点火角后，缸内混合气燃烧不均匀度增加，非正常燃烧加剧，导致HC排放大大增加，CO和NOx生成量也会明显增大。同时由于动力性和经济性下降明显，实际驾驶中会猛踩油门，导致瞬间喷油量增加，整车排放和油耗也会持续升高。

4.2 汽油的挥发性对汽车排放的影响

国六法规中加严了汽车蒸发排放限值和特别增加加油污染物排放试验及相应的OBD监测。汽油中的挥发性主要是用来表示汽油汽化过程中的倾向指标，汽油的挥发性在发动机应用过程中可以说直接决定着汽车的尾气排放、蒸发加油排放和汽车的使用性能，如果汽车所使用的汽油挥发性较高，那么便会提高汽油的蒸汽压强，从而使汽车中的汽油机易于启动，但是会增加汽车发动机内部气阻倾向和汽油挥发量。如果汽车在低温下为了保证汽车可以顺利的发动，使用挥发性较大的汽油，需要保证较高的蒸汽压。研究显示蒸汽压的大小直接取决于汽车的排放量，挥发性过强会引起汽油蒸发和加油排放污染物增加，加重燃油蒸发控制炭罐的工作负荷，以及导致气阻、油耗上升，高温驾驶性变差等问题，而挥发性过弱又会导致冷启动性能差，预热暖车、低温排放量的巨大增加。

4.3 汽油的芳烃含量对汽车排放的影响

汽车汽油中的芳烃含量主要是指至少有一个苯环的燃油分子，从理论意义上分析汽油中主要是有芳烃组合而成，芳烃同时也是组成汽油的高能密度燃油分子。但是如果汽油中的芳烃含量如果过大，便会导致发动机在应用过程中的沉积物增多，同时由于重芳烃和其他高分子量化合物进行同时使用过程中，会进一步的增加汽车发动机燃烧室内的沉积物，这样就会增加汽车尾气的排放量，主要是会增加汽车尾气排放中的HC、NOX、CO2等废气污染物的排放。

有关科学研究中发现，汽油中的芳烃含量减少那么就可以有效的降低汽车在应用过程中的尾气排放量，同时在美国AQIRP调查实验研究中发现，汽油中所使用的芳烃是汽车尾气排放中毒物影响最大的一个因素，在实验中发现当将实验中汽油总芳烃量从45%下降至20%，那么就可以明显的发现汽车尾气排放中的有毒成分减少28%。

5 汽油品质对OBD系统的影响

5.1 汽油中的硫含量对催化监测器的影响

汽油中的硫化物对汽车尾气的排放具有较大程度的影响，这主要取决于汽油在发动机应用过程中的催化剂配方和汽油发动机所给汽油提供的运行环境。随着当前我国环境质量标准对汽车尾气排放的要求逐渐严格，我国国六汽油车燃料中所使用的硫含量已经控制在10mg/kg的低水平，这样才可以降低汽车尾气中污染物质的排放。实践中发现汽油中的硫化物，即使在汽车发动机内部经过充分的燃烧，那么也会气排放的过程中以二氧化硫的形式存在，因此对于中低排量的车辆来说，汽油中的硫化物会对车辆的尾气排放产生显著的影响，在实践过程中，如果汽车发动机内部的转化效率下降，那么低排量车辆在尾气排放中的有毒物质会明显下降20%～30%。

同时汽车OBD系统中催化器的OBD诊断策略主要基于催化器储氧能力来诊断催化器的转化效率，安装于催化器上下游的两个氧传感器可以通过精确的控制策略对催化器的储氧能力进行有效监测，当进入适宜的诊断工况，系统通过混合气控制以及氧傳感器信号变化可以计算得到催化器的动态储氧量，当催化器失效时，储氧量降低，系统就会及时报出故障的后氧传感器的响应速率。如果汽车内部发动机的催化器在过量的硫环境下工作，使催化剂性能降低，这就会导致汽车发动机催化剂的储存氧能力下降，OBD故障率会大大增加。如果增加OBD系统系统中的后氧传感器指数，那么当汽车发动机中硫含量增加时，汽车发动机内部的催化剂配方、催化剂和后氧传感器的运行环境都会受到一定的干扰。所以，汽油中的硫含量增加或者是减少，那么都会对汽车中OBD系统的后氧传感器指数的增长和下降产生一定的影响，并且会增加相对于原来数倍的测试试验数据来尽可能的提高数据可靠性以及诊断机会（IUPR），同时也要建立更为精确的储氧量计算模型，标定开发工作量也急剧上升。

5.2 汽油中的有害物质对OBD系统的影响

当前我国汽油中的烯烃含量由国二时期的20%左右下降至国六基准油的10%～15%之间，这也是我国汽车尾气排放中污染物改善较明显的原因之一。同时明确表示汽车燃油中的清洗胶质不能超过5mg/100ml，汽车燃油中的未清洗胶质不能超过30mg/100ml，避免了汽车在使用过程中的烯烃和胶质发生堆积，造成汽车发动机的进气口处形成积炭，从而降低汽车发动机的喷油嘴堵塞等使用性能，并且也影响了汽车运行的排放和耐久性的OBD监测系统。

6 结束语

本文研究了汽油品质对汽车排放及OBD系统的影响，也发现车用燃油的标准不仅决定着当前我国汽车发动机应用过程中的性能，同时还决定着最新汽车污染物的排放控制标准的执行。

参考文献：

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