鮑偉東，郭攀

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

工藝·設(shè)備·材料

國Ⅳ車輛燃用國Ⅲ柴油的影響研究

鮑偉東，郭攀

（陜西重型汽車有限公司，陜西 西安 710200）

本文通過對(duì)國Ⅳ車輛使用國Ⅲ柴油時(shí)的整車性能及排放進(jìn)行試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析及研究，得出國Ⅳ車輛在短期內(nèi)限定工況下可以使用國Ⅲ柴油，但排放不能完全達(dá)到國家第Ⅳ階段車用壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，且影響車輛性能不宜長期使用的結(jié)論，為國Ⅳ產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、售后服務(wù)提供依據(jù)和參考。

國Ⅳ；SCR；NOx排放；PM排放

CLC NO.:U473.2Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014)08-79-03

引言

按照國家環(huán)保部規(guī)定，原定自2013年7月1日起在全國范圍內(nèi)實(shí)施國家第Ⅳ階段車用壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，但由于全國范圍內(nèi)國Ⅳ車用柴油供應(yīng)不到位、尿素加注設(shè)施不完善，加之國Ⅳ較國Ⅲ車輛成本增加2～3萬元，導(dǎo)致全國各地國Ⅳ排放的實(shí)施情況參差不齊，鑒于目前國內(nèi)大部分地區(qū)可以普及國Ⅲ車用柴油，因此，本文針對(duì)國Ⅳ車輛使用國Ⅲ柴油對(duì)整車性能及排放的影響進(jìn)行研究，得出國Ⅳ車輛在短期內(nèi)限定工況下可以使用國Ⅲ柴油，但不宜長期使用的結(jié)論，為國Ⅳ產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、售后服務(wù)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)的制修訂提供參考。

1、國Ⅳ車輛燃用國Ⅲ柴油對(duì)排放的影響

針對(duì)兩款不同品牌的國Ⅳ發(fā)動(dòng)機(jī)帶后處理系統(tǒng)燃用相同狀態(tài)的國Ⅲ柴油及國Ⅳ柴油進(jìn)行臺(tái)架排放試驗(yàn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)見下表1：

表1 燃用國Ⅳ及國Ⅲ柴油ESC、ELR、ETC試驗(yàn)數(shù)據(jù)

注：試驗(yàn)使用的發(fā)動(dòng)機(jī)及油品狀態(tài)見表2：

表2

根據(jù)GB 17691-2005 車用壓燃式、氣體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車排氣污染物排放限值及測量方法（中國III、IV、V階段），國Ⅳ排放限值見表3：

表3 國Ⅳ排放限值

從上表中可以看出：尾氣中的 NOx及PM含量有所超標(biāo)，其他成分都能夠達(dá)到國Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)。

同時(shí)經(jīng)過對(duì)更多的樣本發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)比較，并對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理分析，國Ⅳ車輛燃用國Ⅲ柴油對(duì)尾氣中四種主要成分：一氧化碳（CO）、碳?xì)浠衔铮℉C）、氮氧化物（NOx）、顆粒物（PM）的影響分析如下所述：

1.1 對(duì)CO排放的影響

由圖1可見，燃用國Ⅲ柴油CO排放具有較大裕度，可以達(dá)到GB 17691-2005 CO限值。

1.2 對(duì)HC排放的影響

由圖2可見，燃用國Ⅲ柴油HC排放具有較大裕度，可以達(dá)到GB 17691-2005 HC限值。

1.3 對(duì)NOx排放的影響

由圖3可見，燃用國Ⅲ柴油對(duì)NOx排放稍有影響，增加比例在3%以下，個(gè)別機(jī)型增加比例在10%以上，基本可以達(dá)到GB 17691-2005 NOx限值。

1.4 對(duì)PM排放的影響

由圖4可見，SCR方案燃用國Ⅲ柴油對(duì)微粒排放有一定影響，造成ESC排放和ETC排放超過現(xiàn)有限值。多數(shù)機(jī)型微粒排放較燃用國Ⅳ柴油增加0.01g/kWh左右，ESC排放和ETC排放分別達(dá)到0.025g/kWh和0.04g/kWh，不能達(dá)到GB 17691-2005 PM限值。

綜上，可得出以下結(jié)論，如表4所示：

表4

2、國Ⅳ車輛燃用國Ⅲ柴油對(duì)整車性能的影響

2.1 對(duì)SCR催化劑可靠性的影響

長期使用350ppm硫含量的燃油，會(huì)導(dǎo)致SCR催化消聲器的起燃溫度升高，存在尿素結(jié)晶風(fēng)險(xiǎn)，從而導(dǎo)致SCR轉(zhuǎn)化效率下降，排放不達(dá)標(biāo)，同時(shí)車輛排氣系統(tǒng)排氣背壓增大。

2.2 燃油硫含量對(duì)OBD監(jiān)測的影響

目前OBD監(jiān)控策略為：當(dāng)NOx排放量超過5.0g/kWh時(shí)，激活故障指示燈。當(dāng)NOx排放量超過NOx限值7.0g/kWh，扭矩限制器起作用，最大僅輸出75%的外特性扭矩。燃油含硫量高導(dǎo)致OBD監(jiān)控存在問題，故障指示燈（MIL）會(huì)提早點(diǎn)亮，會(huì)很快觸發(fā)扭矩限制器起作用點(diǎn)，導(dǎo)致柴油機(jī)動(dòng)力性

下降、油耗增加。

2.3 以上問題將會(huì)導(dǎo)致售后車輛發(fā)動(dòng)機(jī)及后處理系統(tǒng)、電控系統(tǒng)故障率增加，用戶投訴增多，整車及零部件生產(chǎn)企業(yè)所要承擔(dān)的索賠及維修費(fèi)用也將增加。

3、結(jié)束語

通過試驗(yàn)數(shù)據(jù)分析對(duì)比及實(shí)地售后調(diào)研，國Ⅳ車輛在短期內(nèi)可以使用國Ⅲ柴油，但排放水平并不能完全達(dá)到國家第Ⅳ階段車用壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)，PM排放明顯超標(biāo)，且國Ⅲ柴油硫含量限值（≤350ppm）較國Ⅳ柴油（≤50ppm）高，會(huì)加速SCR后處理系統(tǒng)的劣化，最終導(dǎo)致NOx排放超標(biāo)，OBD報(bào)警，影響車輛的性能及使用，因此建議國Ⅳ車輛使用與之匹配的國Ⅳ車用柴油為宜，國Ⅲ柴油不建議長期使用。

[1] GB 17691-2005 《車用壓燃式、氣體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車排氣污染物排放限值及測量方法（中國III、IV、V階段）》.

[2] HJ437-2008《車用壓燃式、氣體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車車載診斷（OBD）系統(tǒng)技術(shù)要求》.

[3] HJ438-2008《車用壓燃式、氣體點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車排放控制系統(tǒng)耐久性技術(shù)要求》.

[4] 劉惟信, 汽車設(shè)計(jì).北京: 清華大學(xué)出版社，2001.

[5] 崔鵬飛，儲(chǔ)江偉.基于OBD-Ⅱ系統(tǒng)監(jiān)測信息的故障分析方法[J].汽車技術(shù)，2005.

表2 驗(yàn)證場景及數(shù)據(jù)

由上表可以看出，在這段時(shí)間內(nèi)，本車輛準(zhǔn)備向左換道行駛，但其與目標(biāo)車道后方車輛之間的TTC值小于該預(yù)警系統(tǒng)所規(guī)定的換道安全閾值5.5s，因此，換道預(yù)警系統(tǒng)中紅色LED點(diǎn)亮，發(fā)出預(yù)警提示，表明此時(shí)換道有可能發(fā)生危險(xiǎn)。在實(shí)際驗(yàn)證中，系統(tǒng)提示結(jié)果與預(yù)期一致，說明此系統(tǒng)具有良好的實(shí)用性。

4、結(jié)束語

本文以現(xiàn)有乘用車換道預(yù)警系統(tǒng)為基礎(chǔ)，基于毫米波雷達(dá)和自身車速設(shè)計(jì)了一種用于貨車的換道安全性提示裝置，該裝置在本車轉(zhuǎn)向信號(hào)燈開啟時(shí)開始工作，系統(tǒng)實(shí)時(shí)采集本車后方目標(biāo)車輛和本車之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，通過實(shí)時(shí)計(jì)算兩車之間的TTC值，來進(jìn)行換道安全性評(píng)價(jià)，采用紅色LED燈和蜂鳴器對(duì)換道評(píng)價(jià)結(jié)果進(jìn)行提示。通過實(shí)車驗(yàn)證本系統(tǒng)可以準(zhǔn)確的對(duì)貨車換道過程進(jìn)行安全性提示，具有較強(qiáng)的實(shí)用性。

參考文獻(xiàn)：

[1] 楊雙賓. 高速公路車輛行駛安全輔助換道預(yù)警系統(tǒng)研究[D]. 吉林：吉林大學(xué), 2008.

[2] 嵌入式技術(shù)在汽車電子領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用[DB/OL]. http://wenku. baidu. com/link?url.

[3] 任德錕. 基于毫米波雷達(dá)的車間位置關(guān)系的識(shí)別方法[D]. 西安：長安大學(xué), 2012.

[4] 彭金栓. 基于視覺特性與車輛相對(duì)運(yùn)動(dòng)的駕駛?cè)藫Q道意圖識(shí)別方法[D]. 西安：長安大學(xué), 2012.

[5] MC9S12XET256開發(fā)平臺(tái)實(shí)驗(yàn)指導(dǎo)手冊(cè).

Influence of national IV trucks with national Ⅲ diesel

Bao Weidong, Guo Pan
(Shaanxi Heavy Duty Truck Co., Ltd., Shaanxi Xi'an 710200)

Through the analysis of experimental data, this article come to a conclusion that the national IV trucks can use national Ⅲ diesel in short period of time at limited conditions ,but the exhaust emission cannot meet all the requirements of the national IV emission standard, and the long-term use national Ⅲ diesel will degrade vehicles ‘ performance . The results of the study can provide the basis and the reference for the design of heavy truck, vehicle maintenance.

National IV; selective catalytic reduction(SCR); NOx emissions; PM emissions

U473.2

A

1671-7988(2014)08-79-03

鮑偉東，助理工程師，就職于陜西重型汽車有限公司。