國Ⅳ車輛燃用國Ⅲ柴油的影響研究

鮑偉東，郭攀

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

工藝·設備·材料

國Ⅳ車輛燃用國Ⅲ柴油的影響研究

鮑偉東，郭攀

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

本文通過對國Ⅳ車輛使用國Ⅲ柴油時的整車性能及排放進行試驗數據分析及研究，得出國Ⅳ車輛在短期內限定工況下可以使用國Ⅲ柴油，但排放不能完全達到國家第Ⅳ階段車用壓燃式發動機與汽車污染物排放標準，且影響車輛性能不宜長期使用的結論，為國Ⅳ產品的設計、售后服務提供依據和參考。

國Ⅳ；SCR；NOx排放；PM排放

CLC NO.:U473.2Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)08-79-03

引言

按照國家環保部規定，原定自2013年7月1日起在全國范圍內實施國家第Ⅳ階段車用壓燃式發動機與汽車污染物排放標準，但由于全國范圍內國Ⅳ車用柴油供應不到位、尿素加注設施不完善，加之國Ⅳ較國Ⅲ車輛成本增加2～3萬元，導致全國各地國Ⅳ排放的實施情況參差不齊，鑒于目前國內大部分地區可以普及國Ⅲ車用柴油，因此，本文針對國Ⅳ車輛使用國Ⅲ柴油對整車性能及排放的影響進行研究，得出國Ⅳ車輛在短期內限定工況下可以使用國Ⅲ柴油，但不宜長期使用的結論，為國Ⅳ產品的設計、售后服務及相關標準法規的制修訂提供參考。

1、國Ⅳ車輛燃用國Ⅲ柴油對排放的影響

針對兩款不同品牌的國Ⅳ發動機帶后處理系統燃用相同狀態的國Ⅲ柴油及國Ⅳ柴油進行臺架排放試驗，試驗數據見下表1：

表1 燃用國Ⅳ及國Ⅲ柴油ESC、ELR、ETC試驗數據

注：試驗使用的發動機及油品狀態見表2：

表2

根據GB 17691-2005 車用壓燃式、氣體燃料點燃式發動機與汽車排氣污染物排放限值及測量方法（中國III、IV、V階段），國Ⅳ排放限值見表3：

表3 國Ⅳ排放限值

從上表中可以看出：尾氣中的 NOx及PM含量有所超標，其他成分都能夠達到國Ⅳ排放標準。

同時經過對更多的樣本發動機進行試驗比較，并對試驗數據進行整理分析，國Ⅳ車輛燃用國Ⅲ柴油對尾氣中四種主要成分：一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、顆粒物（PM）的影響分析如下所述：

1.1 對CO排放的影響

由圖1可見，燃用國Ⅲ柴油CO排放具有較大裕度，可以達到GB 17691-2005 CO限值。

1.2 對HC排放的影響

由圖2可見，燃用國Ⅲ柴油HC排放具有較大裕度，可以達到GB 17691-2005 HC限值。

1.3 對NOx排放的影響

由圖3可見，燃用國Ⅲ柴油對NOx排放稍有影響，增加比例在3%以下，個別機型增加比例在10%以上，基本可以達到GB 17691-2005 NOx限值。

1.4 對PM排放的影響

由圖4可見，SCR方案燃用國Ⅲ柴油對微粒排放有一定影響，造成ESC排放和ETC排放超過現有限值。多數機型微粒排放較燃用國Ⅳ柴油增加0.01g/kWh左右，ESC排放和ETC排放分別達到0.025g/kWh和0.04g/kWh，不能達到GB 17691-2005 PM限值。

綜上，可得出以下結論，如表4所示：

表4

2、國Ⅳ車輛燃用國Ⅲ柴油對整車性能的影響

2.1 對SCR催化劑可靠性的影響

長期使用350ppm硫含量的燃油，會導致SCR催化消聲器的起燃溫度升高，存在尿素結晶風險，從而導致SCR轉化效率下降，排放不達標，同時車輛排氣系統排氣背壓增大。

2.2 燃油硫含量對OBD監測的影響

目前OBD監控策略為：當NOx排放量超過5.0g/kWh時，激活故障指示燈。當NOx排放量超過NOx限值7.0g/kWh，扭矩限制器起作用，最大僅輸出75%的外特性扭矩。燃油含硫量高導致OBD監控存在問題，故障指示燈（MIL）會提早點亮，會很快觸發扭矩限制器起作用點，導致柴油機動力性

下降、油耗增加。

2.3 以上問題將會導致售后車輛發動機及后處理系統、電控系統故障率增加，用戶投訴增多，整車及零部件生產企業所要承擔的索賠及維修費用也將增加。

3、結束語

通過試驗數據分析對比及實地售后調研，國Ⅳ車輛在短期內可以使用國Ⅲ柴油，但排放水平并不能完全達到國家第Ⅳ階段車用壓燃式發動機與汽車污染物排放標準，PM排放明顯超標，且國Ⅲ柴油硫含量限值（≤350ppm）較國Ⅳ柴油（≤50ppm）高，會加速SCR后處理系統的劣化，最終導致NOx排放超標，OBD報警，影響車輛的性能及使用，因此建議國Ⅳ車輛使用與之匹配的國Ⅳ車用柴油為宜，國Ⅲ柴油不建議長期使用。

[1] GB 17691-2005 《車用壓燃式、氣體燃料點燃式發動機與汽車排氣污染物排放限值及測量方法（中國III、IV、V階段）》.

[2] HJ437-2008《車用壓燃式、氣體燃料點燃式發動機與汽車車載診斷（OBD）系統技術要求》.

[3] HJ438-2008《車用壓燃式、氣體點燃式發動機與汽車排放控制系統耐久性技術要求》.

[4] 劉惟信, 汽車設計.北京: 清華大學出版社，2001.

[5] 崔鵬飛，儲江偉.基于OBD-Ⅱ系統監測信息的故障分析方法[J].汽車技術，2005.

表2 驗證場景及數據

由上表可以看出，在這段時間內，本車輛準備向左換道行駛，但其與目標車道后方車輛之間的TTC值小于該預警系統所規定的換道安全閾值5.5s，因此，換道預警系統中紅色LED點亮，發出預警提示，表明此時換道有可能發生危險。在實際驗證中，系統提示結果與預期一致，說明此系統具有良好的實用性。

4、結束語

本文以現有乘用車換道預警系統為基礎，基于毫米波雷達和自身車速設計了一種用于貨車的換道安全性提示裝置，該裝置在本車轉向信號燈開啟時開始工作，系統實時采集本車后方目標車輛和本車之間的運動關系，通過實時計算兩車之間的TTC值，來進行換道安全性評價，采用紅色LED燈和蜂鳴器對換道評價結果進行提示。通過實車驗證本系統可以準確的對貨車換道過程進行安全性提示，具有較強的實用性。

參考文獻：

[1] 楊雙賓. 高速公路車輛行駛安全輔助換道預警系統研究[D]. 吉林：吉林大學, 2008.

[2] 嵌入式技術在汽車電子領域的廣泛應用[DB/OL]. http://wenku. baidu. com/link?url.

[3] 任德錕. 基于毫米波雷達的車間位置關系的識別方法[D]. 西安：長安大學, 2012.

[4] 彭金栓. 基于視覺特性與車輛相對運動的駕駛人換道意圖識別方法[D]. 西安：長安大學, 2012.

[5] MC9S12XET256開發平臺實驗指導手冊.

Influence of national IV trucks with national Ⅲ diesel

Bao Weidong, Guo Pan
(Shaanxi Heavy Duty Truck Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710200)

Through the analysis of experimental data, this article come to a conclusion that the national IV trucks can use national Ⅲ diesel in short period of time at limited conditions ,but the exhaust emission cannot meet all the requirements of the national IV emission standard, and the long-term use national Ⅲ diesel will degrade vehicles ‘ performance . The results of the study can provide the basis and the reference for the design of heavy truck, vehicle maintenance.

National IV; selective catalytic reduction(SCR); NOx emissions; PM emissions

U473.2

A

1671-7988(2014)08-79-03

鮑偉東，助理工程師，就職于陜西重型汽車有限公司。