關于商用車柴油機排放污染物限值分析及措施探討

摘 要：近年來，國家不斷嚴格污染物排放標準，國Ⅲ排放標準車的淘汰和國VI標準的提前實施已經成為既成事實，這給商用車行業造成了嚴重沖擊和震蕩。商用車企業和相關車主只有積極認識和了解新的排放標準，接受事實并擁抱改變，才能在未來的發展道路上走地更遠。本文對商用車柴油機排放的污染物進行了概述，并進一步就排放限值及相應的控制措施進行了詳細探討，希望對推動相關工作的發展進步能夠有所借鑒。

關鍵詞：商用車;排放污染物限值;國VI標準;措施

1 引言

經濟社會的快速發展使得我國的汽車保有量逐漸提升，而這一方面給人們的出行和物流運輸帶來了極大便利，另一方面因尾氣排放的問題也給環境造成了污染。在這種一背景趨勢下，國家不斷嚴格污染物排放標準，國III排放標準車的淘汰和國VI標準的提前實施已經成為既成事實，這在運費持續走低和油價從長遠來看會維系持續上漲態勢的大環境下，給商用車行業造成了嚴重沖擊和震蕩。商用車企業和相關車主只有積極認識和了解新的排放標準，接受事實并擁抱改變，才能在未來的發展道路上走地更遠。本文正是立足于這一出發點，對商用車柴油機排放的污染物進行了概述，并進一步就排放限值及相應的控制措施進行了詳細探討，希望對推動相關工作的發展進步能夠有所借鑒。

2 排放污染物概述

經過科學分析，汽車排放的尾氣涉及到上百種化合物，其中的主要污染物為PM、CO、CO2、HC、NOx、PM和煙霧等。對于商用車，柴油機比汽油機更加主流，其主要需要控制的污染物是CO、HC、NOx、PM和煙霧等。相對于汽油機，柴油機的壓縮比更高，而且燃燒一般處于富氧狀態下，所以CO和HC的排放較少，僅僅相當于汽油機的0.1倍;對于NOx的排放，二者則基本持平;柴油機排放的PM最高，約等于汽油機的數十倍至多，所以控制PM排放已經成為了柴油機排放污染物治理的首要任務。

對于商用車柴油機，最難控制的污染物除了上文已經介紹到的PM外，還包括NOx。地球大氣中的主要成分是N2，它雖然在常溫下具有惰性且比較穩定，但在高溫條件下很容易和氧氣結合生成NOx。而PM的形成則相對復雜，柴油和潤滑油在不完全燃燒下都能生成PM。這里可以用一句比較形象的話來描述二者的產生，燃燒充分則形成NOx，不充分則會形成PM。

目前隨著技術的發展變革，很多商用車廠商都在大力提升柴油機的功率質量比和燃油經濟性，渦輪增壓器在柴油機中的應用越來越廣泛。好處是增大了柴油機運行時的進氣氧含量，促使柴油燃燒過程更加充分，這當然對降低PM和燃油消耗具有積極效果，但也變相增加了NOx的排放。如果不采用渦輪增壓技術，那么燃燒就不夠充分，雖然NOx的排放會被降低，但卻增大了燃油消耗和PM排放量。總之，對二者的排放控制矛盾在一定程度上成為了魚和熊掌不可兼得，而我們了解認識新排放標準的限值并采取合理措施的目的就是為了實現兩者兼得。

3 排放污染物限值分析

我國的汽車排放標準總體上繼承了歐洲標準，商用車自然也不例外，除了極個別污染物的排放限值依據我國實情進行了調整，其他大部分保持一致。但考慮到我國的汽車保有量不斷上升且面臨著較大的環境污染壓力，我國排放標準的更新速度明顯快過歐洲標準，且從長遠來看，對排放污染控制項目以及限值要求的嚴格程度正在反超歐洲標準。目前很多地方已經發布了相關政策開始提前實施國VI標準，這給商用車行業造成了一定沖擊。

與國V排放標準相比，國VI標準對NOx和PM的排放限值都有了明顯提升，分別加嚴了77%和67%，而且新增了粒子數量（PN）的限值要求。排放限值測量工況也由歐洲的穩態循環（ESC）和瞬態循環（ETC）向著更具代表性的世界統一穩態循環（WHSC）和瞬態循環（WHTC）轉變。值得注意的一點是，考慮到工況試驗排放情況和道路實際運行排放情況間存在差異，所以新排放標準中加入了道路實際運行測量方法，即PEMS。這是一種安裝在實際商用車上的測試方法，可以進行臺架試驗，也可以進行實車運行試驗，是一種最為貼近實車運行的測試方法，在新車生產和用車符合性的監督檢查領域進行應用。

4 控制措施探討

（1）提高燃油品質。不同的排放限值對燃油品質也提出了不同的要求。體現燃油性能的指標有抗爆性、蒸發性、流動性、腐蝕性以及安定性。在這些指標中，抗爆性指標主要對應燃燒性能，抗爆性越好，燃料的發火性能越好，且滯燃期也越短，此時的燃燒也比較均勻，柴油機的工作也較平穩，利于控制污染物排放;腐蝕性則主要對應排放優化，腐蝕性指標的優化提升可以切實降低柴油機硫化物對大氣的污染程度。（2）應用削減污染物裝置。在國VI標準下，應用削減污染物裝置即后處理系統主要有兩種技術路線：1）帶有廢氣再循環系統（EGR）的技術路線：EGR+DOC+DPF+SCR+ASC;2）無EGR的技術路線：DOC+DPF+Hi-SCR+ASC。兩種技術路線如圖1所示。

在這兩種技術路線中，SCR催化還原系統依然在沿用，且在無EGR的技術路線中，Hi-SCR催化還原反應的效率得到了進一步提升。因為柴油機的國VI標準嚴格了對PM的排放限值設定，采用常規手段已經無法同時兼顧動力性能和排放限值的要求，所有只能依靠加裝柴油顆粒捕捉器（DPF）來進行后處理。加裝氨逃逸催化器（ASC）的目的是為了對經SCR處理過程中沒有反應的氨氣進行分解，降低排放尾氣中的氨含量。

參考文獻：

[1]朱柳明，何炳才.簡析車用柴油機尾氣污染及其控制技術管理[J].區域治理，2019（08）：80

[2]夏天暉.柴油機排氣污染物分析及控制[J].中國科技縱橫，2017（17）：3

作者簡介：陳龍（1991-），男，湖北十堰人，碩士，助理工程師，研究方向：汽車測試。