截至2017年底，全國機動(dòng)車(chē)保有量已達到3.1億輛，其中汽車(chē)2.17億輛；未來(lái)汽車(chē)保有量仍將以每年2000多萬(wàn)輛的速度增加。高速增長(cháng)帶來(lái)的機動(dòng)車(chē)污染物排放量居高不下，四項污染物排放量達到4000多萬(wàn)噸，已成為大氣污染的重要來(lái)源。細顆粒物源解析表明，北京、上海、廣州、深圳等特大型城市的移動(dòng)源排放已成為細顆粒物的首要來(lái)源，占比分別為45%、29.2%、21.7%和52.1%。

為了解決高速發(fā)展帶來(lái)的環(huán)境問(wèn)題，國務(wù)院出臺了“史上最嚴”的國六排放法規，其在協(xié)調全球技術(shù)法規的基礎上，延續了歐盟排放標準，融合了美國排放標準后形成了一個(gè)全新的技術(shù)標準。但從實(shí)施節點(diǎn)上來(lái)看，國六a將于2020年7月1日開(kāi)始實(shí)施，國六b將于2023年7月1日開(kāi)始實(shí)施，中國在實(shí)施排放標準的進(jìn)程相比其他發(fā)達國家要滯后。

國務(wù)院發(fā)布了《打贏(yíng)藍天保衛戰三年行動(dòng)計劃》，對機動(dòng)車(chē)污染防治進(jìn)行了系統部署。貨物運輸方式結構調整、汽車(chē)污染治理、國六排放提前實(shí)施及燃油品質(zhì)提升將成為主要應對舉措。目前，國內機動(dòng)車(chē)污染防治難點(diǎn)主要有4點(diǎn)：
    1.交通運輸結構不合理

    目前交通運輸還是以柴油車(chē)為主，柴油車(chē)為主的公路運輸占據了76.8%的份額，造成了大量機動(dòng)車(chē)污染。

2.機動(dòng)車(chē)超標排放問(wèn)題突出

    a. 在用車(chē)輛超標排放現象較普遍，年檢一次上線(xiàn)合格率不足80％
        b. 存在不添加尿素、屏蔽后處理裝置、排放檢驗機構弄虛作假等問(wèn)題
    3.油品質(zhì)量問(wèn)題突出

    通過(guò)對京津冀及周邊地區民營(yíng)加油站檢查發(fā)現3個(gè)問(wèn)題：
        a.柴油質(zhì)量超標率達到了50%
        b.柴油合格率小于10%
        c.黑加油站點(diǎn)數量較多
    4.環(huán)境監管執法能力及水平較低
        全國專(zhuān)職監管人員不足3000人，面對3.1億輛機動(dòng)車(chē)、1億多臺各類(lèi)機械，平均每人監管14萬(wàn)臺機動(dòng)車(chē)和機械，遠遠不能滿(mǎn)足環(huán)境監管需要。

國務(wù)院針對以上問(wèn)題，通過(guò)《打贏(yíng)藍天保衛戰三年行動(dòng)計劃》，制定了4條對應的解決方案：
    1.優(yōu)化調整貨物運輸結構
        a.加快提升鐵路貨運能力，大幅提高鐵路貨運比例。全國來(lái)看，鐵路貨運量計劃2020年較2017年提升30%；京津冀及周邊地區來(lái)看，計劃提升40%
        b.全國重點(diǎn)港口集裝箱鐵水聯(lián)運量年均增長(cháng)10%以上
    2.打好柴油貨車(chē)污染治理攻堅戰，制定柴油貨車(chē)污染治理攻堅戰行動(dòng)方案：
       a.清潔柴油車(chē)
       b.清潔柴油機
       c.清潔運輸
       d.清潔油品
       e.推進(jìn)國三營(yíng)運柴油貨車(chē)提前淘汰更新
    3.強化機動(dòng)車(chē)監督管理
       a.提前實(shí)施機動(dòng)車(chē)國六排放標準
       b.嚴厲打擊排放檢驗機構弄虛作假行為
       c.大力推廣使用新能源汽車(chē)
    4.推進(jìn)燃油品質(zhì)升級
       a.2019年1月1日起，全國全面供應符合國六標準的車(chē)用汽柴油，停止銷(xiāo)售低于國六標準的汽柴油
       b.取消普通柴油標準，實(shí)現車(chē)用柴油、普通柴油、部分船舶用油“三油并軌”
       c.厲打擊生產(chǎn)、銷(xiāo)售、儲存、使用不合格油品和車(chē)用尿素行為，堅決取締黑加油站點(diǎn)

藍天保衛戰三年行動(dòng)計劃重點(diǎn)區域

在《打贏(yíng)藍天保衛戰三年行動(dòng)計劃》的背景下，國家明確自2019年1月1日起在全國全面供應符合國六標準的車(chē)用汽柴/油，2019年7月1日起，重點(diǎn)區域、珠三角地區、成渝地區提前實(shí)施國六排放標準。

藍天保衛戰三年行動(dòng)計劃時(shí)間表

國家將重點(diǎn)整治商用車(chē)：在全國范圍，占機動(dòng)車(chē)保有量7.8%的柴油貨車(chē)，排放了57.3%的氮氧化物和77.8%的PM，故國三及以下排放標準營(yíng)運柴油貨車(chē)的淘汰更新將成為未來(lái)2年工作重點(diǎn)。
國六排放法規部分區域提前實(shí)施：國家重點(diǎn)關(guān)注如何控制污染以及提升油品質(zhì)量，重點(diǎn)區域、珠三角地區、成渝地區將提前實(shí)施國六排放標準及供應符合國六標準的車(chē)用汽柴油。

國六排放法規與歐六的區別：

1.對I型試驗的測試程序進(jìn)行了修改，采用全球技術(shù)法規輕型車(chē)測試程序(WLTP)；

2.II型試驗改為RDE試驗，并對IV型試驗進(jìn)行了修改；

3.VI型試驗增加對柴油車(chē)以及NOx的控制要求；

4.增加了對加油過(guò)程污染物排放試驗要求并加嚴了各項污染物排放限值；

5.增加了炭罐有效容積和初始工作能力的試驗要求；

6.增加了催化轉化器載體體積、貴金屬總含量及貴金屬比例的試驗要求；

7.修訂生產(chǎn)一致性檢查的判定方法，新增催化轉化器、炭罐的生產(chǎn)一致性檢查要求；

8.在用符合性增加了蒸發(fā)排放和加油過(guò)程污染物排放的檢查要求；

9.增加了對型式檢驗樣車(chē)的確認檢查；

10.修改了OBD以及試驗用基準燃料的技術(shù)要

國六排放法規與國五的區別：

1.測試循環(huán)不同：全面考核冷啟動(dòng)、加減速及高速負荷狀態(tài)下排放。

2.新增實(shí)際行駛排放（RDE）：首次將排放測試轉移至實(shí)際道路，避免排放作弊。RDE的引入是為了控制車(chē)輛的實(shí)際駕駛排放，它將汽車(chē)尾氣檢測從實(shí)驗室擴展到實(shí)際駕駛路面，實(shí)際道路排放測試過(guò)程考慮到了包括駕駛工況、交通狀況、駕駛風(fēng)格、環(huán)境溫度和海拔等影響實(shí)際駕駛排放結果的因素，能更真實(shí)的反映汽車(chē)在實(shí)際使用過(guò)程中的排放水平。

3.測試程序要求不同：為了避免實(shí)驗室測試數據與實(shí)際使用不一致。

4.增加排放保質(zhì)期：車(chē)輛3年或6萬(wàn)公里內因故障排放超標，車(chē)企承擔費用。

5.限值要求更加嚴格：加嚴40%-50%，且對柴油車(chē)限值要求相同。

6.加嚴政法排放控制：要求車(chē)輛安裝ORVR油氣在線(xiàn)回收裝置。

7.提升車(chē)輛排放實(shí)時(shí)監控：引入美國車(chē)載診斷系統，及時(shí)發(fā)現排放故障。

8.提高低溫試驗要求：CO碳氮化合物限值加嚴1/3，新增碳氮化合物控制。

9.新增測量要求：增加了汽油排放顆粒物測量要求。

10.曲軸箱污染物排放試驗新增要求：

   a. 增加柴油車(chē)曲軸箱的控制要求；
       b. 不允許曲軸箱通風(fēng)系統有任何污染物排入大氣；
       c. 對沒(méi)有采用曲軸箱強制通風(fēng)系統的汽車(chē)，I型試驗過(guò)程中，應將曲軸箱氣體引入CVS，計入排氣污染物總量。

11.換擋策略：國六排放測試時(shí)的換檔時(shí)間和檔位是不固定，換檔點(diǎn)是基于為克服行駛阻力和加速度所需要的功率與所有可能檔位下發(fā)動(dòng)機能提供的功率兩者之間取得平衡來(lái)確定。而國五（NEDC）的換檔時(shí)間和檔位是固定不變的，無(wú)論是A0級微型車(chē)，還是D級豪華車(chē)，也無(wú)論發(fā)動(dòng)機功率扭矩是大是小，轉速是高是低，都只能在同一條跑道上起跑，并在規定車(chē)速下在同一時(shí)刻換檔。

12.新增測試適用范圍：增加了混合動(dòng)力電動(dòng)汽車(chē)的試驗要求?；旌蟿?dòng)力汽車(chē)在診斷OBD的過(guò)程增加8個(gè)監測要求。

國六排放法規應對方案

●降低CO
    產(chǎn)生CO的根本原因是混合氣過(guò)濃，因此為了滿(mǎn)足國六的CO排放要求，電噴系統必須盡可能的減少混合氣加濃，比如高速大負荷區的加濃保護，瞬態(tài)加濃，起動(dòng)及暖機過(guò)程的加濃。

高速大負荷區域混合氣加濃解決措施：

·排氣歧管集成冷卻水套→降低排氣溫度?

·低壓冷卻EGR→抑制爆震，降低排氣溫度

·噴水技術(shù)→抑制爆震，降低排氣溫度

·48V系統→避免內燃機工作在高速大負荷區

燃油與空氣更好混合解決措施：

·優(yōu)化進(jìn)氣系統，對于增壓發(fā)動(dòng)機可以改進(jìn)進(jìn)氣系統增大滾流比

·增大氣門(mén)重疊角，利用內部EGR加熱混合氣改善冷機階段的燃油霧化條件

·降低噴油器的SMD：提高冷機階段的系統壓力，采用多孔噴油器

·優(yōu)化噴射導向

●降低HC
    碳氫排放較高的原因通常是催化器起燃時(shí)間太長(cháng)以及部分燃油未參與燃燒所導致的，通常碳氫排放主要來(lái)自于冷機階段。

降低碳氫排放的措施:

·優(yōu)化催化器

  ①提高貴金屬含量
      ②優(yōu)化催化器的布置位置，采用緊耦合催化器
      ③增加催化器目數（比如600目或750目）
      ④對于渦輪增壓發(fā)動(dòng)機，采用電子廢氣門(mén)或負壓控制廢氣門(mén)

·優(yōu)化燃油系統，改善燃油霧化

  對于PFI 發(fā)動(dòng)機
        ①提高系統油壓，改善燃油霧化
        ②優(yōu)化噴射導向
        ③采用多孔噴油器
        ④采用雙噴油器

  對于GDI發(fā)動(dòng)機
        ①提高最大系統油壓
        ②優(yōu)化噴射導向

·優(yōu)化空氣系統

  ①對于增壓發(fā)動(dòng)機，增大發(fā)動(dòng)機滾流比，并合理選擇增壓器
      ②采用雙VVT，在冷機狀態(tài)下采用較大的氣門(mén)重疊角獲得更大的內部EGR率，有效加熱混合氣，改善燃油霧化

·優(yōu)化匹配

  ①對于GDI發(fā)動(dòng)機，合理匹配多次噴射，最大程度做好推遲點(diǎn)火角與怠速穩定性的平衡，以加速催化器起燃
      ②對于GDI發(fā)動(dòng)機，提高冷機階段的系統油壓，改善燃油霧化
      ③優(yōu)化氣門(mén)重疊角
    ●降低PN排放措施
    PFI發(fā)動(dòng)機PN排放的來(lái)源主要有以下三個(gè)方面:

1.進(jìn)氣氣閥內表面及其閥座和燃燒室頂部油膜。PFI發(fā)動(dòng)機中，通常燃油被噴油器噴入進(jìn)氣道，在進(jìn)氣道內同進(jìn)氣充量進(jìn)行混合。當出現一些不利因素如噴油量較大，溫度較低時(shí)，燃油和空氣混合不充分，容易在進(jìn)氣閥附近的進(jìn)氣道壁面形成較多的液態(tài)油膜堆積。當進(jìn)氣閥打開(kāi)時(shí)，部分液態(tài)燃油隨進(jìn)氣氣流進(jìn)入氣缸內，分布在進(jìn)氣氣閥內表面、進(jìn)氣氣閥閥座以及燃燒室頂部區域，當燃燒發(fā)生時(shí)，這些區域的液態(tài)燃油油膜不完全燃燒，是形成PN的主要來(lái)源之一。

2.排氣側氣缸缸壁油膜。在某些工況下開(kāi)閥噴射，燃油噴霧和空氣氣流混合不充分，部分液態(tài)燃油顆粒被進(jìn)氣氣流帶到排氣側的氣缸缸壁積聚，形成液態(tài)油膜，后續不完全燃燒，形成顆粒排放物。

3.排氣側氣缸缸壁油膜。在某些工況下開(kāi)閥噴射，燃油噴霧和空氣氣流混合不充分，部分液態(tài)燃油顆粒被進(jìn)氣氣流帶到排氣側的氣缸缸壁積聚，形成液態(tài)油膜，后續不完全燃燒，形成顆粒排放物。

PFI發(fā)動(dòng)機降低PN排放的措施

1.噴油器霧化設計優(yōu)化

當PFI發(fā)動(dòng)機中燃油被噴入發(fā)動(dòng)機進(jìn)氣道時(shí)，同進(jìn)氣道中的空氣充分混合，隨后混合氣被吸入氣缸中參與后續的燃燒過(guò)程。中小負荷下，較少的噴油量被噴入進(jìn)氣道，在進(jìn)氣道內有足夠的時(shí)間進(jìn)行蒸發(fā)，能夠和空氣充分混合，進(jìn)氣過(guò)程中較易形成混合充分均勻的混合氣，在后續燃燒中充分燃燒，產(chǎn)生的PN排放水平較低。這是PFI發(fā)動(dòng)機在中小負荷條件下PN排放通常優(yōu)于GDI發(fā)動(dòng)機的主要原因。但當處于大負荷區域時(shí)，隨著(zhù)噴油量的增加，燃油在進(jìn)氣門(mén)附近形成越來(lái)越多的液態(tài)油膜，被帶入氣缸內造成較高的PN排放。此時(shí)，如何優(yōu)化噴油器噴霧形狀，促進(jìn)燃油噴霧和進(jìn)氣道空氣充分混合，就變得十分重要。

2.噴油時(shí)刻的優(yōu)化

在大負荷工況下，還可以通過(guò)對噴油器噴油時(shí)刻的優(yōu)化降低PN排放。通常PFI發(fā)動(dòng)機的噴油時(shí)刻被控制在進(jìn)氣閥打開(kāi)之前，燃油在進(jìn)氣道被噴射并和空氣混合，即所謂的閉閥噴射（CVI）。在大負荷工況下，可以嘗試開(kāi)閥噴射的噴射策略（OVI），即當進(jìn)氣閥打開(kāi)開(kāi)始進(jìn)氣過(guò)程時(shí)，燃油同時(shí)噴入氣缸內。這樣，可以利用燃油噴霧和進(jìn)氣氣流運動(dòng)的配合達到混合氣良好混合的目的，以降低PN排放。

3.VVT控制的優(yōu)化

PFI發(fā)動(dòng)機的PN排放很大一部分來(lái)自于起動(dòng)和暖機過(guò)程，此過(guò)程中發(fā)動(dòng)機進(jìn)氣道壁面溫度較低，噴油器噴霧霧化條件較差，在冷的進(jìn)氣閥附近壁面產(chǎn)生較多的液態(tài)油膜積聚，成為大量顆粒排放物的來(lái)源。此時(shí)，控制VVT產(chǎn)生較大的氣門(mén)重疊角，由于壓差的作用產(chǎn)生內部EGR（廢氣再循環(huán)）效應，反流的EGR氣體會(huì )沖刷進(jìn)氣閥上的液體油膜，使之蒸發(fā)和進(jìn)氣充量再次混合，達到減少油膜促進(jìn)混合氣混合的目的，最終降低PN排放。需要注意的是，加大氣門(mén)重疊角和內部EGR，往往會(huì )造成燃燒的惡化，燃燒穩定性降低。所以，采取此措施需要同時(shí)評估對燃燒穩定性的影響，找到VVT控制的優(yōu)化點(diǎn)，有效降低PN排放，同時(shí)也保證對燃燒的負面影響較小。

4.提高系統噴油壓力

提高系統噴油壓力，可以降低起動(dòng)和暖機時(shí)的PN排放。其機理是，提高系統噴油壓力，可以降低噴油噴霧油滴SMD，促進(jìn)混合氣的均勻混合過(guò)程，從而改善起動(dòng)和暖機過(guò)程中的PN排放。由于生產(chǎn)和測試條件的限制以及燃油系統耐壓能力的限制，系統壓力只能提高到一定限度，對排放的改善有限。另外，該措施對PN排放的改善程度因不同PFI發(fā)動(dòng)機而異。

5.大進(jìn)氣滾流比的進(jìn)氣道設計

研究發(fā)現，PFI發(fā)動(dòng)機采用大滾流比的進(jìn)氣道設計，能夠強化進(jìn)氣氣流運動(dòng)，增強燃油和進(jìn)氣充量的均勻充分混合，減少缸內液態(tài)油膜的產(chǎn)生，從而降低PN排放。需要指出的是，對于自然吸氣的PFI發(fā)動(dòng)機，進(jìn)氣道采用大滾流比設計，可能降低全負荷工況下的進(jìn)氣效率，影響到最大扭矩的發(fā)揮，需要對兩個(gè)影響因素進(jìn)行綜合考慮。對于增壓PFI發(fā)動(dòng)機，由于增壓系統的幫助，對最大扭矩往往影響較小。

6.排氣后處理技術(shù)GPF(汽油機顆粒捕捉器)

和GDI發(fā)動(dòng)機類(lèi)似，對于降低PN排放的后處理技術(shù)，PFI發(fā)動(dòng)機也可以應用GPF技術(shù)。GPF可以有效捕捉發(fā)動(dòng)機排氣中的顆粒物，從而降低PN排放。

GDI發(fā)動(dòng)機降低PN排放的措施

GDI發(fā)動(dòng)機PN排放的來(lái)源：GDI汽油機燃燒室內顆粒物主要來(lái)源有兩類(lèi)，一是噴油器端部的燃油濕壁，二是燃燒室壁面的燃油濕壁。這兩種燃油濕壁由于油膜不能完全蒸發(fā)，均在燃燒過(guò)程中產(chǎn)生過(guò)濃的擴散火焰燃燒，從而導致缸內碳煙的生成?？梢酝ㄟ^(guò)優(yōu)化噴油器的噴孔幾何形狀及內流場(chǎng)、優(yōu)化噴霧油束與燃燒室的匹配、以及提高噴油壓力等方法，降低發(fā)動(dòng)機的PN排放。

 節選自蓋世汽車(chē) 陳俊杰