文/劉依敏

【機動車專欄】

海灣國家與我國重型柴油機排放標(biāo)準(zhǔn)研究比對

文/劉依敏

本文主要介紹了海灣國家和我國重型柴油車大氣污染物試驗方法中排氣污染物測定的相關(guān)內(nèi)容，對兩者之間的共同點和差異進行了對比，并結(jié)合我國國情和重型發(fā)動機實際發(fā)展情況談?wù)剮c想法。

海灣標(biāo)準(zhǔn) 重型柴油機 排放

隨著我國機動車保有量的不斷增加，機動車尾氣排放已成為大氣污染物的主要來源之一，而柴油機尾氣排放物更是被國際癌癥研究機構(gòu)定義為1類致癌物，直接危害到人類的身體健康。近年來，我國對于重型柴油機尾氣排放物的測量方法和標(biāo)準(zhǔn)限值也日趨嚴(yán)格。隨著我國與海灣國家經(jīng)貿(mào)合作關(guān)系的日益密切，以及海灣國家單一經(jīng)濟結(jié)構(gòu)的特點，重型柴油車的出口需求量也在逐步增長，從而要求我國柴油機制造商在符合本國排放標(biāo)準(zhǔn)的同時，增加對海灣認證體系和標(biāo)準(zhǔn)的了解和研究。本文針對重型柴油機排放污染物，對兩個認證標(biāo)準(zhǔn)中的技術(shù)要求、試驗循環(huán)、標(biāo)準(zhǔn)限值等重點內(nèi)容進行分析比較。

一、兩個重型柴油機排放標(biāo)準(zhǔn)介紹

1. 我國標(biāo)準(zhǔn)

GB 17691-2005《車用壓燃式、氣體燃料點燃式發(fā)動機與汽車排氣污染物排放限值及測量方法（中國III、IV、V階段）》是根據(jù)《中華人民共和國環(huán)境保護法》和《中華人民共和國大氣污染防治法》，對GB 17691-2001《車用壓燃式發(fā)動機排氣污染物排放限值及測量方法》進行了修訂。自2007年1月1日起，我國執(zhí)行重型柴油機國III階段排放標(biāo)準(zhǔn)，2013年7月1日起執(zhí)行國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)于實施第V階段機動車排放標(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，所有進口、銷售和注冊登記的輕型汽油車、輕型柴油客車、重型柴油車（僅公交、環(huán)衛(wèi)、郵政用途），須符合國五標(biāo)準(zhǔn)要求；全國自2017年1月1日起，所有制造、進口、銷售和注冊登記的輕型汽油車、重型柴油車（客車和公交、環(huán)衛(wèi)、郵政用途），須符合國五標(biāo)準(zhǔn)要求；全國自2017年7月1日起，所有制造、進口、銷售和注冊登記的重型柴油車，須符合國五標(biāo)準(zhǔn)要求；全國自2018年1月1日起，所有制造、進口、銷售和注冊登記的輕型柴油車，須符合國五標(biāo)準(zhǔn)要求。

2. 海灣標(biāo)準(zhǔn)

海灣阿拉伯國家合作委員會（GCC）其成員國為沙特阿拉伯、科威特、阿拉伯聯(lián)合酋長國、卡塔爾、阿曼蘇丹王國和巴林王國6國。GCC自2005年啟動了GCC認證。GCC認證是一種強制性認證，當(dāng)車輛和輪胎產(chǎn)品進入海灣國家市場前，必須對其進行質(zhì)量認證。GCC認證的管理機構(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)對機動車輛和輪胎進行檢驗并頒發(fā)GCC認證證書，被核準(zhǔn)的GCC證書將在所有GCC成員國內(nèi)有效。其中，重型車排放污染物相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)為GSO 145/1991《機動車輛——重型柴油車大氣污染物試驗方法——第1部分：排氣污染物的測定》，至今無修改增補件。

二、標(biāo)準(zhǔn)對比

1. 基本技術(shù)要求對比

海灣與我國的技術(shù)要求對比見表1、表2。

表1 技術(shù)要求對比

表2 兩個標(biāo)準(zhǔn)限值范圍差異g/kWh

從標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍對比，GSO 145/1991的適用范圍為裝有柴油機的重型車輛，對裝用燃氣機的機動車輛沒有相關(guān)規(guī)定，也沒有其他標(biāo)準(zhǔn)對此有補充說明。GB 17691-2005涵蓋了壓燃式和氣體燃料點燃式發(fā)動機。

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

對于排放限值的要求，我國是分三個階段實施，每個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. 試驗設(shè)備技術(shù)要求對比

重型柴油機排放試驗需要通過各種檢測設(shè)備，模擬發(fā)動機在整車上的運轉(zhuǎn)狀態(tài)，并測量其排氣污染物。這些設(shè)備的測量精度、穩(wěn)定性對試驗過程和結(jié)果都會產(chǎn)生一定影響。其中，測功機和排放分析系統(tǒng)的性能直接影響了發(fā)動機是否能按規(guī)定工況正常運轉(zhuǎn)，并測量最終的污染物結(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)要求進行對比（見表3）。

對于測功機的技術(shù)要求，GB17691-2005中規(guī)定了測功機的轉(zhuǎn)速和扭矩的準(zhǔn)確度要求。在GSO 145/1991中除了要求對測功機的轉(zhuǎn)速和扭矩進行定期校準(zhǔn)，在試驗規(guī)程中也對轉(zhuǎn)速和扭矩的控制提出要求，該要求同GB17691-2005的試驗要求相一致。

對于分析儀，GSO 145/1991中的測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，但對于設(shè)備的重復(fù)性、噪聲、零點漂移和量距點漂移沒做說明。

表3 設(shè)備要求對比

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. 試驗規(guī)程對比

① 試驗循環(huán)對比

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

對比兩個循環(huán)的試驗環(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)動機進氣口處，空氣的絕對溫度和干空氣壓經(jīng)過公式計算后滿足要求即可。GSO 145/1991的要求是遠離與排放物相同的污染源，避免影響測量結(jié)果，且試驗溫度控制在（25±5）℃之內(nèi)即可。

兩個測試循環(huán)雖然都由13個工況點組成，但每個點的轉(zhuǎn)速、負荷百分數(shù)和加權(quán)系數(shù)不一樣。

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

表4 試驗循環(huán)對比

表5 污染物計算方法對比

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。如果測得的轉(zhuǎn)速A、B和C在制造廠確定的發(fā)動機轉(zhuǎn)速的± 3%以內(nèi)，則在排放試驗中采用制造廠確定的發(fā)動機轉(zhuǎn)速。如果，其中任何一個發(fā)動機轉(zhuǎn)速超出限值，則在排放試驗中采用測量所得的發(fā)動機轉(zhuǎn)速。

GSO 145/1991中的中間轉(zhuǎn)速是發(fā)動機最大轉(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中除了第一個怠速工況點的時間為4 min，其余12個點均為2 min，并且在最初20 s內(nèi)完成轉(zhuǎn)速和負荷的轉(zhuǎn)換。在GSO 145/1991中，每個工況點運轉(zhuǎn)時間為6 min，在最初60 s內(nèi)完成轉(zhuǎn)速和負荷的轉(zhuǎn)換。針對采樣，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，并同時記錄發(fā)動機轉(zhuǎn)速、負荷、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 污染物計算方法對比

表5為GB 17691-2005和GSO 145/1991污染物計算方法的比對情況。排氣流量、污染物質(zhì)量流量和比排放量的計算方法都是一致的，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算，若未以濕基進行測量，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的濃度還要進行溫度和濕度的校正。在GSO 145/1991中，對CO和NO都進行了修正，NO也進行了溫濕度校正，但具體公式不一樣。

三、結(jié) 論

本文通過對比海灣國家與我國的柴油機排放試驗標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)了兩者的共同點和差異。從中發(fā)現(xiàn)，海灣國家排放標(biāo)準(zhǔn)相對于我國仍顯寬松和落后，其排放限值要求低于我國三階段的限值要求。在目前我國全面實行四階段柴油車部分地區(qū)實行V階段標(biāo)準(zhǔn)的情況下，柴油機排放污染物控制技術(shù)水平完全可以達到海灣標(biāo)準(zhǔn)的限值。但兩個標(biāo)準(zhǔn)采用的試驗循環(huán)不一樣。所以，我國柴油機出口海灣國家可能需重新對發(fā)動機本體進行標(biāo)定，在進行排放污染物測量和計算時也要注意兩者的區(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：國家機動車產(chǎn)品質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心（上海））