截至2017年底，全國機(jī)動車保有量已達(dá)到3.1億輛，其中汽車2.17億輛；未來汽車保有量仍將以每年2000多萬輛的速度增加。高速增長帶來的機(jī)動車污染物排放量居高不下，四項(xiàng)污染物排放量達(dá)到4000多萬噸，已成為大氣污染的重要來源。細(xì)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源排放已成為細(xì)顆粒物的首要來源，占比分別為45%、29.2%、21.7%和52.1%。

為了解決高速發(fā)展帶來的環(huán)境問題，國務(wù)院出臺了“史上最嚴(yán)”的國六排放法規(guī)，其在協(xié)調(diào)全球技術(shù)法規(guī)的基礎(chǔ)上，延續(xù)了歐盟排放標(biāo)準(zhǔn)，融合了美國排放標(biāo)準(zhǔn)后形成了一個全新的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。但從實(shí)施節(jié)點(diǎn)上來看，國六a將于2020年7月1日開始實(shí)施，國六b將于2023年7月1日開始實(shí)施，中國在實(shí)施排放標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)程相比其他發(fā)達(dá)國家要滯后。

國務(wù)院發(fā)布了《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》，對機(jī)動車污染防治進(jìn)行了系統(tǒng)部署。貨物運(yùn)輸方式結(jié)構(gòu)調(diào)整、汽車污染治理、國六排放提前實(shí)施及燃油品質(zhì)提升將成為主要應(yīng)對舉措。目前，國內(nèi)機(jī)動車污染防治難點(diǎn)主要有4點(diǎn)：
    1.交通運(yùn)輸結(jié)構(gòu)不合理

    目前交通運(yùn)輸還是以柴油車為主，柴油車為主的公路運(yùn)輸占據(jù)了76.8%的份額，造成了大量機(jī)動車污染。

2.機(jī)動車超標(biāo)排放問題突出

    a. 在用車輛超標(biāo)排放現(xiàn)象較普遍，年檢一次上線合格率不足80％
        b. 存在不添加尿素、屏蔽后處理裝置、排放檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)弄虛作假等問題
    3.油品質(zhì)量問題突出

    通過對京津冀及周邊地區(qū)民營加油站檢查發(fā)現(xiàn)3個問題：
        a.柴油質(zhì)量超標(biāo)率達(dá)到了50%
        b.柴油合格率小于10%
        c.黑加油站點(diǎn)數(shù)量較多
    4.環(huán)境監(jiān)管執(zhí)法能力及水平較低
        全國專職監(jiān)管人員不足3000人，面對3.1億輛機(jī)動車、1億多臺各類機(jī)械，平均每人監(jiān)管14萬臺機(jī)動車和機(jī)械，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足環(huán)境監(jiān)管需要。

國務(wù)院針對以上問題，通過《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》，制定了4條對應(yīng)的解決方案：
    1.優(yōu)化調(diào)整貨物運(yùn)輸結(jié)構(gòu)
        a.加快提升鐵路貨運(yùn)能力，大幅提高鐵路貨運(yùn)比例。全國來看，鐵路貨運(yùn)量計劃2020年較2017年提升30%；京津冀及周邊地區(qū)來看，計劃提升40%
        b.全國重點(diǎn)港口集裝箱鐵水聯(lián)運(yùn)量年均增長10%以上
    2.打好柴油貨車污染治理攻堅(jiān)戰(zhàn)，制定柴油貨車污染治理攻堅(jiān)戰(zhàn)行動方案：
       a.清潔柴油車
       b.清潔柴油機(jī)
       c.清潔運(yùn)輸
       d.清潔油品
       e.推進(jìn)國三營運(yùn)柴油貨車提前淘汰更新
    3.強(qiáng)化機(jī)動車監(jiān)督管理
       a.提前實(shí)施機(jī)動車國六排放標(biāo)準(zhǔn)
       b.嚴(yán)厲打擊排放檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)弄虛作假行為
       c.大力推廣使用新能源汽車
    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(yīng)符合國六標(biāo)準(zhǔn)的車用汽柴油，停止銷售低于國六標(biāo)準(zhǔn)的汽柴油
       b.取消普通柴油標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)車用柴油、普通柴油、部分船舶用油“三油并軌”
       c.厲打擊生產(chǎn)、銷售、儲存、使用不合格油品和車用尿素行為，堅(jiān)決取締黑加油站點(diǎn)

藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃重點(diǎn)區(qū)域

在《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》的背景下，國家明確自2019年1月1日起在全國全面供應(yīng)符合國六標(biāo)準(zhǔn)的車用汽柴/油，2019年7月1日起，重點(diǎn)區(qū)域、珠三角地區(qū)、成渝地區(qū)提前實(shí)施國六排放標(biāo)準(zhǔn)。

藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃時間表

國家將重點(diǎn)整治商用車：在全國范圍，占機(jī)動車保有量7.8%的柴油貨車，排放了57.3%的氮氧化物和77.8%的PM，故國三及以下排放標(biāo)準(zhǔn)營運(yùn)柴油貨車的淘汰更新將成為未來2年工作重點(diǎn)。
國六排放法規(guī)部分區(qū)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(qū)域、珠三角地區(qū)、成渝地區(qū)將提前實(shí)施國六排放標(biāo)準(zhǔn)及供應(yīng)符合國六標(biāo)準(zhǔn)的車用汽柴油。

國六排放法規(guī)與歐六的區(qū)別：

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

2.II型試驗(yàn)改為RDE試驗(yàn)，并對IV型試驗(yàn)進(jìn)行了修改；

3.VI型試驗(yàn)增加對柴油車以及NOx的控制要求；

4.增加了對加油過程污染物排放試驗(yàn)要求并加嚴(yán)了各項(xiàng)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(yàn)要求；

6.增加了催化轉(zhuǎn)化器載體體積、貴金屬總含量及貴金屬比例的試驗(yàn)要求；

7.修訂生產(chǎn)一致性檢查的判定方法，新增催化轉(zhuǎn)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)排放和加油過程污染物排放的檢查要求；

9.增加了對型式檢驗(yàn)樣車的確認(rèn)檢查；

10.修改了OBD以及試驗(yàn)用基準(zhǔn)燃料的技術(shù)要

國六排放法規(guī)與國五的區(qū)別：

1.測試循環(huán)不同：全面考核冷啟動、加減速及高速負(fù)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(zhuǎn)移至實(shí)際道路，避免排放作弊。RDE的引入是為了控制車輛的實(shí)際駕駛排放，它將汽車尾氣檢測從實(shí)驗(yàn)室擴(kuò)展到實(shí)際駕駛路面，實(shí)際道路排放測試過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(jié)果的因素，能更真實(shí)的反映汽車在實(shí)際使用過程中的排放水平。

3.測試程序要求不同：為了避免實(shí)驗(yàn)室測試數(shù)據(jù)與實(shí)際使用不一致。

4.增加排放保質(zhì)期：車輛3年或6萬公里內(nèi)因故障排放超標(biāo)，車企承擔(dān)費(fèi)用。

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

6.加嚴(yán)政法排放控制：要求車輛安裝ORVR油氣在線回收裝置。

7.提升車輛排放實(shí)時監(jiān)控：引入美國車載診斷系統(tǒng)，及時發(fā)現(xiàn)排放故障。

8.提高低溫試驗(yàn)要求：CO碳氮化合物限值加嚴(yán)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(yàn)新增要求：

   a. 增加柴油車曲軸箱的控制要求；
       b. 不允許曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)有任何污染物排入大氣；
       c. 對沒有采用曲軸箱強(qiáng)制通風(fēng)系統(tǒng)的汽車，I型試驗(yàn)過程中，應(yīng)將曲軸箱氣體引入CVS，計入排氣污染物總量。

11.換擋策略：國六排放測試時的換檔時間和檔位是不固定，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)動機(jī)能提供的功率兩者之間取得平衡來確定。而國五（NEDC）的換檔時間和檔位是固定不變的，無論是A0級微型車，還是D級豪華車，也無論發(fā)動機(jī)功率扭矩是大是小，轉(zhuǎn)速是高是低，都只能在同一條跑道上起跑，并在規(guī)定車速下在同一時刻換檔。

12.新增測試適用范圍：增加了混合動力電動汽車的試驗(yàn)要求。混合動力汽車在診斷OBD的過程增加8個監(jiān)測要求。

國六排放法規(guī)應(yīng)對方案

●降低CO
    產(chǎn)生CO的根本原因是混合氣過濃，因此為了滿足國六的CO排放要求，電噴系統(tǒng)必須盡可能的減少混合氣加濃，比如高速大負(fù)荷區(qū)的加濃保護(hù)，瞬態(tài)加濃，起動及暖機(jī)過程的加濃。

高速大負(fù)荷區(qū)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(tǒng)→避免內(nèi)燃機(jī)工作在高速大負(fù)荷區(qū)

燃油與空氣更好混合解決措施：

·優(yōu)化進(jìn)氣系統(tǒng)，對于增壓發(fā)動機(jī)可以改進(jìn)進(jìn)氣系統(tǒng)增大滾流比

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

·降低噴油器的SMD：提高冷機(jī)階段的系統(tǒng)壓力，采用多孔噴油器

·優(yōu)化噴射導(dǎo)向

●降低HC
    碳?xì)渑欧泡^高的原因通常是催化器起燃時間太長以及部分燃油未參與燃燒所導(dǎo)致的，通常碳?xì)渑欧胖饕獊碜杂诶錂C(jī)階段。

降低碳?xì)渑欧诺拇胧?

·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(shù)（比如600目或750目）
      ④對于渦輪增壓發(fā)動機(jī)，采用電子廢氣門或負(fù)壓控制廢氣門

·優(yōu)化燃油系統(tǒng)，改善燃油霧化

  對于PFI 發(fā)動機(jī)
        ①提高系統(tǒng)油壓，改善燃油霧化
        ②優(yōu)化噴射導(dǎo)向
        ③采用多孔噴油器
        ④采用雙噴油器

  對于GDI發(fā)動機(jī)
        ①提高最大系統(tǒng)油壓
        ②優(yōu)化噴射導(dǎo)向

·優(yōu)化空氣系統(tǒng)

  ①對于增壓發(fā)動機(jī)，增大發(fā)動機(jī)滾流比，并合理選擇增壓器
      ②采用雙VVT，在冷機(jī)狀態(tài)下采用較大的氣門重疊角獲得更大的內(nèi)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)動機(jī)，合理匹配多次噴射，最大程度做好推遲點(diǎn)火角與怠速穩(wěn)定性的平衡，以加速催化器起燃
      ②對于GDI發(fā)動機(jī)，提高冷機(jī)階段的系統(tǒng)油壓，改善燃油霧化
      ③優(yōu)化氣門重疊角
    ●降低PN排放措施
    PFI發(fā)動機(jī)PN排放的來源主要有以下三個方面:

1.進(jìn)氣氣閥內(nèi)表面及其閥座和燃燒室頂部油膜。PFI發(fā)動機(jī)中，通常燃油被噴油器噴入進(jìn)氣道，在進(jìn)氣道內(nèi)同進(jìn)氣充量進(jìn)行混合。當(dāng)出現(xiàn)一些不利因素如噴油量較大，溫度較低時，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(dāng)進(jìn)氣閥打開時，部分液態(tài)燃油隨進(jìn)氣氣流進(jìn)入氣缸內(nèi)，分布在進(jìn)氣氣閥內(nèi)表面、進(jìn)氣氣閥閥座以及燃燒室頂部區(qū)域，當(dāng)燃燒發(fā)生時，這些區(qū)域的液態(tài)燃油油膜不完全燃燒，是形成PN的主要來源之一。

2.排氣側(cè)氣缸缸壁油膜。在某些工況下開閥噴射，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(cè)的氣缸缸壁積聚，形成液態(tài)油膜，后續(xù)不完全燃燒，形成顆粒排放物。

3.排氣側(cè)氣缸缸壁油膜。在某些工況下開閥噴射，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(cè)的氣缸缸壁積聚，形成液態(tài)油膜，后續(xù)不完全燃燒，形成顆粒排放物。

PFI發(fā)動機(jī)降低PN排放的措施

1.噴油器霧化設(shè)計優(yōu)化

當(dāng)PFI發(fā)動機(jī)中燃油被噴入發(fā)動機(jī)進(jìn)氣道時，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(xù)的燃燒過程。中小負(fù)荷下，較少的噴油量被噴入進(jìn)氣道，在進(jìn)氣道內(nèi)有足夠的時間進(jìn)行蒸發(fā)，能夠和空氣充分混合，進(jìn)氣過程中較易形成混合充分均勻的混合氣，在后續(xù)燃燒中充分燃燒，產(chǎn)生的PN排放水平較低。這是PFI發(fā)動機(jī)在中小負(fù)荷條件下PN排放通常優(yōu)于GDI發(fā)動機(jī)的主要原因。但當(dāng)處于大負(fù)荷區(qū)域時，隨著噴油量的增加，燃油在進(jìn)氣門附近形成越來越多的液態(tài)油膜，被帶入氣缸內(nèi)造成較高的PN排放。此時，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.噴油時刻的優(yōu)化

在大負(fù)荷工況下，還可以通過對噴油器噴油時刻的優(yōu)化降低PN排放。通常PFI發(fā)動機(jī)的噴油時刻被控制在進(jìn)氣閥打開之前，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(fù)荷工況下，可以嘗試開閥噴射的噴射策略（OVI），即當(dāng)進(jìn)氣閥打開開始進(jìn)氣過程時，燃油同時噴入氣缸內(nèi)。這樣，可以利用燃油噴霧和進(jìn)氣氣流運(yùn)動的配合達(dá)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)動機(jī)的PN排放很大一部分來自于起動和暖機(jī)過程，此過程中發(fā)動機(jī)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源。此時，控制VVT產(chǎn)生較大的氣門重疊角，由于壓差的作用產(chǎn)生內(nèi)部EGR（廢氣再循環(huán)）效應(yīng)，反流的EGR氣體會沖刷進(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(dá)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，加大氣門重疊角和內(nèi)部EGR，往往會造成燃燒的惡化，燃燒穩(wěn)定性降低。所以，采取此措施需要同時評估對燃燒穩(wěn)定性的影響，找到VVT控制的優(yōu)化點(diǎn)，有效降低PN排放，同時也保證對燃燒的負(fù)面影響較小。

4.提高系統(tǒng)噴油壓力

提高系統(tǒng)噴油壓力，可以降低起動和暖機(jī)時的PN排放。其機(jī)理是，提高系統(tǒng)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程，從而改善起動和暖機(jī)過程中的PN排放。由于生產(chǎn)和測試條件的限制以及燃油系統(tǒng)耐壓能力的限制，系統(tǒng)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)動機(jī)而異。

5.大進(jìn)氣滾流比的進(jìn)氣道設(shè)計

研究發(fā)現(xiàn)，PFI發(fā)動機(jī)采用大滾流比的進(jìn)氣道設(shè)計，能夠強(qiáng)化進(jìn)氣氣流運(yùn)動，增強(qiáng)燃油和進(jìn)氣充量的均勻充分混合，減少缸內(nèi)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)動機(jī)，進(jìn)氣道采用大滾流比設(shè)計，可能降低全負(fù)荷工況下的進(jìn)氣效率，影響到最大扭矩的發(fā)揮，需要對兩個影響因素進(jìn)行綜合考慮。對于增壓PFI發(fā)動機(jī)，由于增壓系統(tǒng)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(jī)顆粒捕捉器)

和GDI發(fā)動機(jī)類似，對于降低PN排放的后處理技術(shù)，PFI發(fā)動機(jī)也可以應(yīng)用GPF技術(shù)。GPF可以有效捕捉發(fā)動機(jī)排氣中的顆粒物，從而降低PN排放。

GDI發(fā)動機(jī)降低PN排放的措施

GDI發(fā)動機(jī)PN排放的來源：GDI汽油機(jī)燃燒室內(nèi)顆粒物主要來源有兩類，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)，均在燃燒過程中產(chǎn)生過濃的擴(kuò)散火焰燃燒，從而導(dǎo)致缸內(nèi)碳煙的生成。可以通過優(yōu)化噴油器的噴孔幾何形狀及內(nèi)流場、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)動機(jī)的PN排放。

 節(jié)選自蓋世汽車 陳俊杰