文/劉依敏

【機(jī)動(dòng)車專欄】

海灣國(guó)家與我國(guó)重型柴油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)研究比對(duì)

文/劉依敏

本文主要介紹了海灣國(guó)家和我國(guó)重型柴油車大氣污染物試驗(yàn)方法中排氣污染物測(cè)定的相關(guān)內(nèi)容，對(duì)兩者之間的共同點(diǎn)和差異進(jìn)行了對(duì)比，并結(jié)合我國(guó)國(guó)情和重型發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)際發(fā)展情況談?wù)剮c(diǎn)想法。

海灣標(biāo)準(zhǔn) 重型柴油機(jī) 排放

隨著我國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量的不斷增加，機(jī)動(dòng)車尾氣排放已成為大氣污染物的主要來源之一，而柴油機(jī)尾氣排放物更是被國(guó)際癌癥研究機(jī)構(gòu)定義為1類致癌物，直接危害到人類的身體健康。近年來，我國(guó)對(duì)于重型柴油機(jī)尾氣排放物的測(cè)量方法和標(biāo)準(zhǔn)限值也日趨嚴(yán)格。隨著我國(guó)與海灣國(guó)家經(jīng)貿(mào)合作關(guān)系的日益密切，以及海灣國(guó)家單一經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，重型柴油車的出口需求量也在逐步增長(zhǎng)，從而要求我國(guó)柴油機(jī)制造商在符合本國(guó)排放標(biāo)準(zhǔn)的同時(shí)，增加對(duì)海灣認(rèn)證體系和標(biāo)準(zhǔn)的了解和研究。本文針對(duì)重型柴油機(jī)排放污染物，對(duì)兩個(gè)認(rèn)證標(biāo)準(zhǔn)中的技術(shù)要求、試驗(yàn)循環(huán)、標(biāo)準(zhǔn)限值等重點(diǎn)內(nèi)容進(jìn)行分析比較。

一、兩個(gè)重型柴油機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)介紹

1. 我國(guó)標(biāo)準(zhǔn)

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(cè)量方法（中國(guó)III、IV、V階段）》是根據(jù)《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》和《中華人民共和國(guó)大氣污染防治法》，對(duì)GB 17691-2001《車用壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物排放限值及測(cè)量方法》進(jìn)行了修訂。自2007年1月1日起，我國(guó)執(zhí)行重型柴油機(jī)國(guó)III階段排放標(biāo)準(zhǔn)，2013年7月1日起執(zhí)行國(guó)IV階段排放標(biāo)準(zhǔn)。2016年3月，環(huán)保部和工信部下發(fā)關(guān)于實(shí)施第V階段機(jī)動(dòng)車排放標(biāo)準(zhǔn)的公告：東部11省市（河北省、遼寧省、江蘇省、浙江省、福建省、山東省、廣東省、海南省、北京市、天津市、上海市、）自2016年4月1日起，所有進(jìn)口、銷售和注冊(cè)登記的輕型汽油車、輕型柴油客車、重型柴油車（僅公交、環(huán)衛(wèi)、郵政用途），須符合國(guó)五標(biāo)準(zhǔn)要求；全國(guó)自2017年1月1日起，所有制造、進(jìn)口、銷售和注冊(cè)登記的輕型汽油車、重型柴油車（客車和公交、環(huán)衛(wèi)、郵政用途），須符合國(guó)五標(biāo)準(zhǔn)要求；全國(guó)自2017年7月1日起，所有制造、進(jìn)口、銷售和注冊(cè)登記的重型柴油車，須符合國(guó)五標(biāo)準(zhǔn)要求；全國(guó)自2018年1月1日起，所有制造、進(jìn)口、銷售和注冊(cè)登記的輕型柴油車，須符合國(guó)五標(biāo)準(zhǔn)要求。

2. 海灣標(biāo)準(zhǔn)

海灣阿拉伯國(guó)家合作委員會(huì)（GCC）其成員國(guó)為沙特阿拉伯、科威特、阿拉伯聯(lián)合酋長(zhǎng)國(guó)、卡塔爾、阿曼蘇丹王國(guó)和巴林王國(guó)6國(guó)。GCC自2005年啟動(dòng)了GCC認(rèn)證。GCC認(rèn)證是一種強(qiáng)制性認(rèn)證，當(dāng)車輛和輪胎產(chǎn)品進(jìn)入海灣國(guó)家市場(chǎng)前，必須對(duì)其進(jìn)行質(zhì)量認(rèn)證。GCC認(rèn)證的管理機(jī)構(gòu)是GCC下設(shè)的標(biāo)準(zhǔn)組織（GSO）。自2005年1月1日起，GSO將依照相關(guān)海灣標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)動(dòng)車輛和輪胎進(jìn)行檢驗(yàn)并頒發(fā)GCC認(rèn)證證書，被核準(zhǔn)的GCC證書將在所有GCC成員國(guó)內(nèi)有效。其中，重型車排放污染物相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為GSO 145/1991《機(jī)動(dòng)車輛——重型柴油車大氣污染物試驗(yàn)方法——第1部分：排氣污染物的測(cè)定》，至今無修改增補(bǔ)件。

二、標(biāo)準(zhǔn)對(duì)比

1. 基本技術(shù)要求對(duì)比

海灣與我國(guó)的技術(shù)要求對(duì)比見表1、表2。

表1 技術(shù)要求對(duì)比

表2 兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)限值范圍差異g/kWh

從標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍對(duì)比，GSO 145/1991的適用范圍為裝有柴油機(jī)的重型車輛，對(duì)裝用燃?xì)鈾C(jī)的機(jī)動(dòng)車輛沒有相關(guān)規(guī)定，也沒有其他標(biāo)準(zhǔn)對(duì)此有補(bǔ)充說明。GB 17691-2005涵蓋了壓燃式和氣體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)。

在污染物檢測(cè)方面，GB 17691-2005對(duì)顆粒物有明確的測(cè)量要求和規(guī)定限值，GSO 145/1991在這方面沒有相關(guān)規(guī)定。污染物的測(cè)量原理，兩者是基本相同的；幾種測(cè)量方法也是目前較為通用的測(cè)量方法。

對(duì)于排放限值的要求，我國(guó)是分三個(gè)階段實(shí)施，每個(gè)階段的限值要求也愈加嚴(yán)格。海灣標(biāo)準(zhǔn)目前只有一套限值要求。

2. 試驗(yàn)設(shè)備技術(shù)要求對(duì)比

重型柴油機(jī)排放試驗(yàn)需要通過各種檢測(cè)設(shè)備，模擬發(fā)動(dòng)機(jī)在整車上的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，并測(cè)量其排氣污染物。這些設(shè)備的測(cè)量精度、穩(wěn)定性對(duì)試驗(yàn)過程和結(jié)果都會(huì)產(chǎn)生一定影響。其中，測(cè)功機(jī)和排放分析系統(tǒng)的性能直接影響了發(fā)動(dòng)機(jī)是否能按規(guī)定工況正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并測(cè)量最終的污染物結(jié)果。所以，本節(jié)主要就這兩套設(shè)備的相關(guān)性能和技術(shù)要求進(jìn)行對(duì)比（見表3）。

對(duì)于測(cè)功機(jī)的技術(shù)要求，GB17691-2005中規(guī)定了測(cè)功機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩的準(zhǔn)確度要求。在GSO 145/1991中除了要求對(duì)測(cè)功機(jī)的轉(zhuǎn)速和扭矩進(jìn)行定期校準(zhǔn)，在試驗(yàn)規(guī)程中也對(duì)轉(zhuǎn)速和扭矩的控制提出要求，該要求同GB17691-2005的試驗(yàn)要求相一致。

對(duì)于分析儀，GSO 145/1991中的測(cè)量誤差要求為滿量程的±2.5%之內(nèi)，比GB17691-2005中不超過讀數(shù)的±5%或滿量程的±3.5%（取較小值）要略高一點(diǎn)，但對(duì)于設(shè)備的重復(fù)性、噪聲、零點(diǎn)漂移和量距點(diǎn)漂移沒做說明。

表3 設(shè)備要求對(duì)比

其他設(shè)備，在GB 17691-2005附錄D中做了相關(guān)說明和設(shè)計(jì)方案，而GSO 145/1991的要求為準(zhǔn)確度在±2.5%之內(nèi)，并定期校準(zhǔn)，其他并未提及。

3. 試驗(yàn)規(guī)程對(duì)比

① 試驗(yàn)循環(huán)對(duì)比

表4為GB 17691-2005和GSO 145/1991試驗(yàn)循環(huán)比對(duì)情況。GB 17691-2005中的排放試驗(yàn)循環(huán)主要為穩(wěn)態(tài)循環(huán)（ESC）試驗(yàn)13工況循環(huán)和瞬態(tài)循環(huán)（ETC）試驗(yàn)1 800 s循環(huán)工況。由于GSO 145/1991中只要求進(jìn)行13工況的循環(huán)試驗(yàn)，故本節(jié)就兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中的13工況法進(jìn)行對(duì)比。

對(duì)比兩個(gè)循環(huán)的試驗(yàn)環(huán)境要求，在GB 17691-2005中要求大氣因子需滿足一定范圍，也就是發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣口處，空氣的絕對(duì)溫度和干空氣壓經(jīng)過公式計(jì)算后滿足要求即可。GSO 145/1991的要求是遠(yuǎn)離與排放物相同的污染源，避免影響測(cè)量結(jié)果，且試驗(yàn)溫度控制在（25±5）℃之內(nèi)即可。

兩個(gè)測(cè)試循環(huán)雖然都由13個(gè)工況點(diǎn)組成，但每個(gè)點(diǎn)的轉(zhuǎn)速、負(fù)荷百分?jǐn)?shù)和加權(quán)系數(shù)不一樣。

GB17691-2005中轉(zhuǎn)速A、B、C應(yīng)按下列公式計(jì)算：

表4 試驗(yàn)循環(huán)對(duì)比

表5 污染物計(jì)算方法對(duì)比

高轉(zhuǎn)速nhi是最大凈功率70%下的轉(zhuǎn)速，低轉(zhuǎn)速nlo是最大凈功率50%下的轉(zhuǎn)速。最大凈功率、轉(zhuǎn)速nhi和nlo應(yīng)從功率曲線上確定。如果測(cè)得的轉(zhuǎn)速A、B和C在制造廠確定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的± 3%以內(nèi)，則在排放試驗(yàn)中采用制造廠確定的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。如果，其中任何一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速超出限值，則在排放試驗(yàn)中采用測(cè)量所得的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。

GSO 145/1991中的中間轉(zhuǎn)速是發(fā)動(dòng)機(jī)最大轉(zhuǎn)矩轉(zhuǎn)速或者是額定轉(zhuǎn)速的60%，以較高者為準(zhǔn)。

另外，GB 17691-2005中除了第一個(gè)怠速工況點(diǎn)的時(shí)間為4 min，其余12個(gè)點(diǎn)均為2 min，并且在最初20 s內(nèi)完成轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的轉(zhuǎn)換。在GSO 145/1991中，每個(gè)工況點(diǎn)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)間為6 min，在最初60 s內(nèi)完成轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的轉(zhuǎn)換。針對(duì)采樣，GB 17691-2005中規(guī)定：氣態(tài)污染物濃度的采樣應(yīng)為每工況最后30 s的平均值，顆粒物采樣不能遲于每工況的最后1 min，并同時(shí)記錄發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、排氣背壓溫度等參數(shù)。GSO 145/1991中規(guī)定分析儀的平均讀數(shù)應(yīng)在最后1 min確定，但其他參數(shù)的記錄在最后5 min內(nèi)記錄。

② 污染物計(jì)算方法對(duì)比

表5為GB 17691-2005和GSO 145/1991污染物計(jì)算方法的比對(duì)情況。排氣流量、污染物質(zhì)量流量和比排放量的計(jì)算方法都是一致的，主要差別在于修正系數(shù)的確定。在GB 17691-2005中，污染物濃度需要通過濕基計(jì)算，若未以濕基進(jìn)行測(cè)量，則需要將干基轉(zhuǎn)換成濕基。由于NOx的排放量還與大氣狀態(tài)有關(guān)，所以，NOx的濃度還要進(jìn)行溫度和濕度的校正。在GSO 145/1991中，對(duì)CO和NO都進(jìn)行了修正，NO也進(jìn)行了溫濕度校正，但具體公式不一樣。

三、結(jié) 論

本文通過對(duì)比海灣國(guó)家與我國(guó)的柴油機(jī)排放試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)了兩者的共同點(diǎn)和差異。從中發(fā)現(xiàn)，海灣國(guó)家排放標(biāo)準(zhǔn)相對(duì)于我國(guó)仍顯寬松和落后，其排放限值要求低于我國(guó)三階段的限值要求。在目前我國(guó)全面實(shí)行四階段柴油車部分地區(qū)實(shí)行V階段標(biāo)準(zhǔn)的情況下，柴油機(jī)排放污染物控制技術(shù)水平完全可以達(dá)到海灣標(biāo)準(zhǔn)的限值。但兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)采用的試驗(yàn)循環(huán)不一樣。所以，我國(guó)柴油機(jī)出口海灣國(guó)家可能需重新對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)本體進(jìn)行標(biāo)定，在進(jìn)行排放污染物測(cè)量和計(jì)算時(shí)也要注意兩者的區(qū)別。

This paper introduces the contents in Gulf standard and domestic standard which relates to the test methods hat measures air pollutant from heavy diesel truck exhaust, and makes comparison on the similarities and differences between the two standards. The paper provides some ideas by combining our national conditions and the actual development situations of heavy-duty engines.

Gulf standard; Heavy-duty diesel engine; Emission

（作者單位：國(guó)家機(jī)動(dòng)車產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心（上海））