汽车排放控制技术难点分析

1、汽车排放控制技术难点分析国六之战，重重隘关。过关斩将，去弱留强。朔风凛冽”的国六排放标准将至，顺之则昌。而在这个 标准”的历史长河中， 有过喜怒哀乐”，但绝没有像今年这般绝望过。弱者无助，强者自强。要想活下 去，就得砥砺前行。作为国五标准的升级版，引入中国特殊的工况，再结合欧洲和美国等标准， 国六排放标准大幅度加严。在汽油发动机领域，国六标准相比国五标准，必须要 克服以五大技术难点和五种物质排放要求为代表的新难题，才能在国六之战中顺利地过关斩将。上述难关并非能如此轻易攻破，因为从限值水平来看，国六a标准阶段限值 略严于欧洲第六阶段排放标准限值水平，而国六b标准阶段限值基本相当于美国 Tier3

2、排放标准中规定的2020年平均限值。换句话说，国六标准是目前世界上 最严格的排放标准之一也不为过。如此更高要求的排放标准自然需要车企在相关零部件、 系统上进行升级，详 细到诸如三元催化器中催化剂（主要为价格高昂的贵金属）的用量、引擎燃烧室 构造的优化、燃料喷射方式和喷油量的调整、以及扩大活性炭罐容积、增强燃油 系统密封性、调整ECU电控单元和强化OBD系统等。说到底，国六之战就是一场车企间的技术较量，对车企有着生死存亡的意义。气”和油”的问题首先来说说 气"和油”的问题。通俗一点地说，如果将发动机的运作比作成 人吃饭能量摄入的话，那么油品问题就意味着我们可以选择相对较好的食物或食 材

3、，这样更容易被人体吸收营养从而转化能量。 标准更严格的油品中所含有的有 害物质更少，并且有助于汽油在发动机内充分燃烧。相比国五油品，国六汽油重点降低了车用汽油的烯烃、芳烃、苯等含量；指标全面达到欧盟现阶段车用油品标准水平，个别指标甚至超过欧盟标准。数据显示，与国五标准汽油相比，国六油品一氧化碳排放量降低了50%，非甲烷烃和总碳氢化合物排放限制下降50% ，氮氧化物排放下降42% 。再说到 “气 ”， 内燃机工作过程中会不断产生废气，无论内燃机技术如何发展，其正常工作原理都需要空气以及燃油，油气混合、雾化的效果越好，对提升燃效、降低排放越有利。这就好比是人在吃饭的时候，如何解决边吃饭和边喝水的问

4、题，才能最顺畅地进食，促进胃部更好的消化。影响废气排放物的主要原因在于燃烧情况、点火能量、进气效果、供油情况、机械精度等诸多方面。这就相当于正常吃饭时，可能不喝汤都不会噎着，但吃馒头包子时，需要更多的水才能顺利下咽。但无论如何，过量吃饭或者喝水都会给胃造成一定的负担。一氧化碳含量过高就是发动机的负担。这主要是混合气浓时，由于进气量不足引起的。在通常情况下，发动机怠速空转时，以及高速大负荷情况下会产生过量的一氧化碳。由于燃烧不充分，汽车发动机将会产生一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物等有害气体，其中一氧化碳占据了绝大部分。而我们知道，国六标准中五种物质的排放要求分别为：一氧化碳的排放量由之前的 10

5、00mg/km 直接 “对半砍 ”，非甲烷烃和氮氧化物的排放标准也近乎国五时的半数，PM 细颗粒物由国五的4.5mg/km 减少至 3mg/km ，并且新增了PN（颗粒物的粒子数量）的检测。要降低每公里一氧化碳排放量，就需要优化发动机的进气系统，比如调整气门角度、喷射压力大小、优化喷射导向等。而要减少非甲烷烃的产生，则是解决 “油 ”的问题。非甲烷姓是燃料没有完全燃烧或者没有燃烧的产物，包括燃油、润滑油及其 裂解的产物和部分氧化物在内的200多种复杂成分，通常主要来自于冷车启动 阶段。而在国六标准下的测试循环中， 新标准全面考核冷启动、加减速及高速负 荷状态下的排放。与喷气”同理，喷油”技术的

6、改良，也会降低非甲烷姓的排放。比如优化燃油系统，改善燃油雾化。歧管喷射发动机可以采用多孔或者双喷喷油器，缸内直喷发动机可以提高最大系统的油压举个例子，丰田的D-4s与大众的第三代EA888发动机，这两款发动机既使用了歧管喷射，又包含了缸内直喷的混合喷射技术。并且 D-4S发动机在部分 车型上低负载状态采用歧管喷射，高负载采用歧管和缸内直喷。这对于强势的自 主品牌来说，技术压力还是非常大的。后处理时代说完气”和油”来说说后处理环节，尾气后处理环节就像婴儿的纸尿裤，需 要防漏、吸收性好、不渗透等效果。从排气歧管出来的废气会在三元催化器中， 有害成分在里面进行反应，最终会变成对人体无害的物质。氮氧化

7、物主要依靠排气后处理，就汽油发动机而言，尾气后处理装置主要有 转化用的三元催化器、氧化反应的热反应器和化合反应的空气喷射器等。这三者 的工作原理本质上都是将汽车排气系统中的有害物质碳氢化合物、 一氧化碳和氮 氧化物稀释或者转化掉再排出车外。而更严苛的国六标准，就要求新材料的应用，通过降低材料的比热容，提高 接触面积，优化气体流场，提高贵金属使用量等手段，来提高尾气净化效果。目前看来，国六的实施存在着五大技术难点：1）现有技术指标增强，如几 个主要排放物指标。2）增加新指标，如颗粒物的粒子数量（PN）。3）监测标 准严苛，WLTC循环，标准叫WLTP ,对OBD限值提出更高要求。4）成本会 更高

8、，如增加颗粒捕捉器（GPF）。5）对零部件供应商有更多要求。其中，对于降低PN排放的后处理技术，可以在三元催化器中安置汽油机颗 粒捕捉器（GPF） o它由一定孔密度的蜂窝状陶瓷组成，通过交替封堵蜂窝状多 孔陶瓷过滤体，排气流被迫从孔道壁面通过，在这个过程中，颗粒物分别经过扩 散、拦截、重力和惯性四种方式被捕集过滤，从而达到净化效果。此外，国六标准还加严了蒸发排放控制，要求车辆安装ORVR （车载加油油气回收系统）油气在线回收装置。它能够收集加油过程中从油箱中挥发出来的燃油蒸气，它对于新车通过国六排放法规中汽油蒸发量标准大有帮助。而根据 “国六 ”排放法规中的 OBD 诊断要求以及北美排放法规中

9、的OBD II 的要求， 需要对曲轴箱通风系统进行管路接头的完整性诊断。国内零部件公司有电流回路的诊断方式、国外有压力传感器方案，在非发动机技术变革中，更多的零部件企业开始参与国六标准当中。不仅如此，通过控制各个管理模块的ECU 的数据提供，也可以追溯至各零部件企业，其作为外部供应商可以为车企节约大量的标定开发时间，也可以通过批量生产降低零部件成本，从而为车企降低单车成本。总体来说，国五升级到国六，不仅仅是提升发动机技术来达到排放标准，还要通过综合优化各种途径才能达到最终要求，给整车厂商及供应商都带来了极大的挑战。记者经在各车企采访中得知，一套符合国六标准的排放系统相较于国五的成本，根据不同厂家的应对策略以及供应商的异同，将花费1,2005,000 元不等。这笔费用对于有的车企来说是一笔不小的开销，但是参与到国六标准中，除了改善环境空气质量，确实有助于汽车企业淘