重型國六發動機細顆粒物數量排放特性

汪曉偉，凌健，景曉軍，張琳，高濤，李剛

（1.中汽研汽車檢驗中心（天津）有限公司，天津 300300；2.中國環境科學研究院，北京 100012）

0 概述

機動車顆粒物排放對環境和人體健康均構成危害，可引發光化學煙霧、酸雨、霧霾及沙塵暴等自然災害［1］，有毒的細小顆粒物還可通過呼吸系統進入人體對健康產生危害［2］。生態環境部發布的《中國移動源環境管理年報（2021）》［3］數據顯示，2020年中國機動車顆粒物排放量達6.8萬t，其中柴油車顆粒物排放量占比超過了90%。

為了限制顆粒物排放，生態環境部2018年發布《重型柴油車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》［4］，除 了 繼 續 對顆粒物質 量 排 放（particle mass，PM）加嚴限值外，還提出了對顆粒物數量（particle number，PN）的管控要求，其中世界統一瞬態循環（world harmonized transient cycle，WHTC）下的發動機PN排放限值為6×1011個/（kW·h）。

目前重型國六排放法規的PN定義為粒徑在23 nm～2 500 nm之間的顆粒物。隨著對顆粒物數量排放研究的深入，發現粒徑小于23 nm的顆粒數量排放也很嚴重［5-8］。有研究表明，目前的顆粒物測試方法忽略了30%～50%的汽油缸內直噴（gasoline direct injection，GDI）發動機的顆粒物和50%～100%的進氣道噴射（port fuel injection，PFI）發動機的顆粒物。

通常認為重型發動機生成的顆粒物粒徑較大，因此之前對重型發動機粒徑低于23 nm的顆粒物研究較少［9］。隨著重型柴油機高壓共軌壓力的提升，柴油噴霧更細，使其生成的顆粒物粒徑不斷降低。此外，搭載天然氣發動機的重型卡車日趨火爆，天然氣發動機顆粒物排放也需要引起重視。有研究表明，雖然天然氣發動機顆粒物排放質量很低，但其排放物中包含了大量小顆粒物，幾何平均直徑僅為30 nm［10-11］。……