有关国Ⅳ重型车用柴油机排放测试的讨论
协会成功举办非道路移动工程机械Ⅳ阶段排放标准交流研讨会
建筑机械20企业报道ENTERPRISE为推动和引导工程机械行业企业顺利地从“国Ⅲ”向“国Ⅳ”排放阶段过渡，保证“国Ⅳ”标准的贯彻实施，3月17-19日，中国工程机械工业协会在江苏无锡召开非道路移动机械Ⅳ阶段排放标准（工程机械行业）交流研讨会。
协会名誉会长、特别顾问祁俊，中国内燃机工业协会常务副会长兼秘书长邢敏，协会秘书长吴培国，生态环境部机动车排污监控中心政策研究部主任纪亮、重型车合规部副主任王明达，济南汽车检测中心有限公司主任刘顺利，国家工程机械质量监督检验中心副总工程师邸鹏远，协会副秘书长王金星，中国内燃机工业协会副秘书长贾滨，协会标准法规部副主任宋金云和国内外主机及发动机企业、用户、检测机构、研究院、行业主流媒体代表400多人参加会议。
会议由协会副秘书长王金星主持。
协会名誉会长、特别顾问祁俊对百忙之中前来参会的领导和嘉宾表示欢迎。
他强调，蓝天保卫战及节能减排需要社会各方共同努力，工程机械行业同仁在环保问题上责无旁贷。
一直以来，协会高度关注并跟踪工程机械排放工作，组织行业企业开展专题活动，并及时向政府相关部门反映行业诉求，相关工作也得到了生态环境部门的积极肯定。
祁俊建议与会代表把在“国Ⅳ”标准理解和实施过程中发现的问题集中到会议专设的答疑环节进行充分交流。
中国内燃机工业协会常务副会长兼秘书长邢敏作《推进内燃机工业高质量发展⸺瞄准碳中和、推进碳达峰》主题报告。
他表示，“十三五”期间中国内燃机产销量维持在7600～8300万台，工程机械、农机、船电市场作为非道路细分市场，虽然基数低，但在保持增长趋势、完成功率数、主营业务收入、利润总额等方面创多项新高并完美收官。
但与发达国家相比在核心基础零部件（元器件）、先进基础工艺、关键基础材料和产业共性技术基础能力方面还有差距，是长期制约我国内燃机行业创新发展和质量提升的症结所在。
邢敏认为，“十四五”将是内燃机产业由大变强、实现高质量发展的关键时期，节能减排、绿色制造、循环经济是内燃机发展总体趋势。
浅谈重型柴油发动机的排放标准与后处理技术
浅谈重型柴油发动机的排放标准与后处理技术发表时间：2020-06-10T14:35:18.913Z 来源：《基层建设》2020年第5期作者：何蒙[导读] 摘要：随着排放法规的逐步加严，仅依靠机内净化技术已不能达到法规限值要求，还必须使用排气后处理技术来控制污染物。
马勒汽车技术（中国）有限公司上海市奉贤区 201401摘要：随着排放法规的逐步加严，仅依靠机内净化技术已不能达到法规限值要求，还必须使用排气后处理技术来控制污染物。
参考国外柴油发动机从欧VN欧Ⅵ阶段的技术路线，由于柴油机排放物PM与NOx存在折中效应，为达到欧Ⅵ排放标准，应采用组合式后处理。
关键词：重型柴油发动机的排放标准；后处理技术；环境保护部发布了关于实施国家发动机与汽车污染物排放标准，所有生产、进口、销售和注册登记的车用压燃式发动机与汽车（柴油车）必须符合国家第1V阶段机动车排放标准（国JV标准）的要求。
从国外发展经验来看，柴油车排放要达到国lV标准的要求，除了需要提高发动机技术外，还必须在车辆上安装尾气处理装置。
一、重型柴油发动机的排放标准1.含量类指标。
尿素含量直接影响NOx的催化效率和尿素水溶液的凝固点。
在SCR还原系统中，尿素水溶液的尿素含量是关键因素之一，其原因在于：过高的尿素含量不仅不能提高NOx的转化效率。
由于过高的NH。
／N0x比会造成氨气漏失．反而易导致氨气滑失，形成二次污染物◇过低的尿素含量使NH3／NOx比过低，导致NO。
不能完全转化。
柴油发动机氮氧化物还原剂的密度与尿素含量密切相关。
试验验证表明。
在一定温度下，尿素含量与其密度具有一一对应的关系，且其密度随尿素含量增大而增大。
检测氮氧化物还原剂密度有助于辅助验证产品的尿素含量。
柴油发动机氮氧化物还原剂的折光率与尿素含量密切相关。
经过试验验证，与密度类似，在一定温度下。
柴油发动机氮氧化物还原剂的折光率与尿素含量有着一一对应的关系，且奠折光率随尿素含量增大而增大。
国Ⅳ重型柴油机降机油耗技术探讨
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图 ５上 紧 主 轴 承 和 缸 盖 螺栓 后气 缸 套 轮 廓 线
Ｒ ｚ一 粗 糙 度 轮 廓 的 最 大 高度 （ ＧＢ厂３ ０ — ０ ０） ｒ５５ ２０ 在 一 个 取 样 长 度 内 。 大 轮 廓 峰 高 和 最 大 轮 廓 谷 深 之和 的 高 度 最 Ｒｐ ｋ一 粗 糙 度 轮廓 的 平均 峰 高 （ ｅ ｕ ｅ ｅ ｋＨｅｇ ｔ Ｒ ｄ ｃ ｄＰ ａ ｉｈ）
０ Ｗ． ， ． ２ ｈ时 机油对颗粒 的贡献 已达 ０ ２ ｇ Ｗ．， ． ５ ｋ ｈ 已 ０
经 超过 国 ４颗 粒排 放 限制 ００ ｇ Ｗ．。不考 虑燃烧 ． ／ ｈ ２ ｋ 及 燃油 中 含硫量 等 因素 对颗 粒 排放 的影 响 ． 么机 那
２０ ０ ８年才 开 始 实行 的 国 ３排 放 标 准 所对 应 的排 放
欧美 机 动 车 （ 括 在 用 车 ） 包 的排 气 污 染 物逐 年 下 降
油 消耗就 不能超 过 ０２ ／Ｗ．。 ． ｋ ｈ 如何实 现降机 油耗成 ｇ
为 重 型柴 油 机 能否 采用 Ｓ Ｒ技 术 实 现 国 ４排放 的 Ｃ
关 键
时 。中 国新车 的排 气 污染 物排 放总 量 还在 增 长 ， 远 远没有起 到改 善大气 质量 的要求 。再 加上 不受控 的 数 量 繁 多 的农 用 车 以及 状 态不 确 定 的在 用 车 等 因 素 ， 国 目前 机 动 车 排放 控 制 的 现 状 ， 在 考 验 着 我 正
１ 前 言
重型柴油机国IV技术路线及实施建议
（ 单位 ：ｇ Ｗｈ ／ ） ｋ
Ｎｏ ，
２ ５
（）社会 压力 采用Ｓ Ｒ ３ Ｃ 技术 带来一 系列社会基 础结 构的改变 ， 如专用尿素 、储存 、供 给等 等 ；对
于Ｅ ＋ Ｆ ＧＲ ＤＰ 这种先进 排放技术 使
执 行 时 间
１ ９ ．０，ＥＥＶｓｏ ｌ ９ ９１ ｎｙ
级的长期观 点考虑 ，国外从一个基
在我 国 ，由于技术和 社会结构 原因 ，仍在 寻求其他替 代技术路线 ，试 图走 出一 条既 经济又可行的方案。主要有以下三个方面考虑 ： （）技术压 力 对于国Ⅲ发动机 及其国Ⅳ、国 Ｖ升级 ，我们并未完全 １
掌握 自主核 心技 术 ，为 了满足新的法规 要求 ，仍需寻求 国外 技术支持 ；对
如燃料 质量在 各地 区差异 ；￣ Ｅ Ｎ ＧＲ
针 对单缸 排 量小 于０７Ｌ，额定功 率 速度 大于 ３０ ／ ｎ ． ５ ０ ０ｍｉ的发 动机
在 美 国，Ｅ Ａ （ Ｐ 环境保护 署 ）所发布 的Ｕ ２ ０ ￣放标准 中 ，Ｐ Ｓ０７ Ｍ排放 值为０ １／ｈ — ｒ Ｎ ． ｇ ｐ ｈ ， ｏ排放值为０ ０／ｈ — ｒ ０ ｂ ． ｇ ｐ ｈ。从２０年 开始 ， ２ ｂ ０７ 要完全实 现Ｐ Ｍ排放标准 。对于Ｎ Ｏ 排放标 准 ，则实行分阶段执行 的政 策 ，在２０ ～ ０７
■ 中国环保产业协会机动车污染防治委 员会／ 良 李孟
重 型 柴 油机 国Ｉ Ｖ技 术 路线 及实施建 议
重型柴油机国Ｉ技术路线背景 Ｖ
Ｃ Ｅ （ Ｖ Ｃ 中国环 保产业协 会机动车污 染防治委 员会 ）组 织其核 心成 员
（ 车辆 排 气 控 制 系统 制 造 商 ） ，围绕 着 目前 国 际上 在 重 型 柴 油车 排 放 于尾 气后处理技术 ，同样面临这个 技术压 力的问题 。
解析重型汽车、发动机污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段）标准
解析重型汽车、发动机污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、
Ⅳ、Ⅴ阶段）标准
解析重型汽车、发动机污染物排放限值及测量方法(中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段)标准
为了严格控制汽车污染物CO、HC、NOx和PM等的排放,我国于2001年4月16日起实施相当于欧Ⅰ、欧Ⅱ法规的GB 17691-2001<车用压燃式发动机排气污染物排放限值及测量方法>(简称旧标准),今年4月,我国又发布了相当于欧Ⅲ、欧Ⅳ法规的GB 17691-2005<车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法(中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段)>(简称新标准),标志着我国汽车污染物排放控制达到了更高水平.
作者：车胜新 Che Shengxin 作者单位：淄博汽车制造厂刊名：机械工业标准化与质量英文刊名：MACHINERY INDUSTRY STANDARDIZATION & QUALITY 年，卷(期)：2005 ""(12) 分类号：F4 关键词：。
国Ⅳ柴油机SO2排放特性试验研究
进 气 方式 发 动 机 排 量／ Ｌ Ｅ Ｒ型式 Ｇ 怠 速 额 定 功 率／ 速 转 后 处 理 类 型
４冲程 ／ 列 ４缸 直
增 压 中 冷 ２７ １ ．１ 冷Байду номын сангаас Ｅ Ｒ Ｇ ８０ ｍｉ一 ０ ｒ． ｎ １ ８ ｋ ３４ ０ ｍｉ １ ０ Ｗ／ ０ ｒ． ｎ一 Ｄ Ｃ＋Ｐ Ｃ ０ ０
，
机进 行 Ｅ Ｃ试 验 ， Ｓ Ｓ Ｅ Ｃ试 验 循 环 工 况 点 如 图 ２所 示 。为更好 地 研 究 发 动 机 在 Ｅ Ｃ试 验 循 环 下 的 Ｓ ｓ ： 放特 性 ， 发 动机进 气方 式 、 油提 前角 、 Ｇ ０排 对 喷 ＥＲ 率 和 Ｅ Ｃ循 环 的 Ａ、 、 速做 了相 应 的变化 ， Ｓ Ｂ Ｃ转 分析
发 动机 参数 ， 以及 发 动 机 的试 验 转 速 变 化对 Ｓ ：测 ０ 试 结果 的影 响 。
酸盐微粒会被人吸入肺部 ， 对身体健康有长期 的影
响。因此 ， 国家在《 环境空气质量标准》 中明确规定
了 Ｓ ： 大气 中的浓 度 限 值 。柴 油 机 燃烧 也会 生 成 Ｏ在
Ｓ 而 目前 的机动 车排 放 法 规 中并 没 有 规 定 Ｓ Ｏ， Ｏ 的 限 值 ， 此 须 对 机 动 车 的 ｓ 放 进 行 深 入 分 为 Ｏ排
００ ｌ ． ０ ２ ２５ ． ８８ ３
图 ３为有无 Ｄ Ｃ＋ Ｏ Ｏ Ｐ Ｃ后 处理装 置 的发动 机常
规 污染 物 （ Ｏ、 、 Ｏ Ｃ ＨＣ Ｎ 和 Ｐ 和 国 Ⅳ排 放 限值 的 Ｍ）
对 比。
１２ 试验 发动机 ．
试验发 动机 为 高压 共 轨 国 Ⅳ柴 油 发 动 机 ， 发 该 动机 的主要 技术参 数见 表 ２ 。 表 ２ 发动 机参数 描述
柴油机排烟测试国家标准分析与建议
２ Ｏ都适用于船用 柴油机 ，两部标准 对烟 度的限值不 ・ ０９
致。这就使得柴油机 生产企业无所适 从 ，难以确定该满
烟度 的排 放 ，包括新车 型核 准和生产一致性检查 、新生 产汽车和 在用汽车的检 测 ，本标准也适用于污 染物排放
符合ＧＢ １ ３２ ８ ５ 的装用压燃式发动机 的轻型汽车 ，但不适 用于低速载货汽车和三轮汽车 。 本标 准规定用 不透光烟度法或滤纸 烟度法测量上述
足哪部标 准 ， 这是标 准必须避 免的问题 。 （ ）双重滤纸式 烟度参量 ３ 对于滤纸 式烟度 ，ＧＢ
９ ８ １ ８ 规定用Ｆ Ｕ作单 位 ，ＧＢ Ｔ ８ ９ ＿ ２ ０ 、 ４ ６ ９８ Ｓ ／ １０３ ０ ３ ＧＢＴ ５ ４ ２ ０ 和Ｇ ８０—２０ 规定用Ｆ Ｎ作单 何。 ／ ７ １ Ｏ ８ Ｂ ８ ４ ０９ Ｓ
规定烟度参量尺 用Ｆ Ｕ Ｓ 作单位，经向国际标准化组织｝ ４ ｝
放专家咨询 ，他们不知道Ｆ Ｕ 个单何 。冈此 用Ｆ Ｕ束 Ｓ这 Ｓ
ＧＢ ８ ４ ２ ０ 船用柴 油机 排气烟度 限值 》 由国 ８０ ０ ９
家标准化 管理委 员会和 国家质量监督检验检 疫总局联合
发布 ，适用于船用柴油机排 气烟度的 限制 。
３４ ．
３３ ＿
３８ ．３
３７ ４
ＧＢ ９ ８ —１ ８ 柴 油机 稳 态排 气烟 度 及测 定方 ４６ ９ ８ 法》 由原 国家机 械 工业 委 员会 批准 ，原 国家标 准 局发
布 ，适用 于汽车及其他 道路机械 、工程机械 、船 舶 、发 电及固定式柴油机 。
１５ ７ ２ ０～ １ ０ ０ ００
４５ ．
４４ ．
转换为滤纸式 烟度值Ｓ／Ｓ ｖ Ｎ Ｆ
柴油机国四排放标准
柴油机国四排放标准
柴油机国四排放标准是指柴油机车辆在运行时产生的废气排放需要符合国家规定的标准，以保护环境、减少空气污染。
国家对柴油机国四排放标准进行了严格的规定和监督，以确保车辆在使用过程中排放的废气符合环保要求。
首先，柴油机国四排放标准要求控制氮氧化物（NOx）的排放。
NOx是一种主要的大气污染物，对环境和人体健康都会造成严重影响。
因此，国家对柴油机车辆的NOx排放进行了严格的限制，要求车辆在运行时尽量减少NOx的排放，以降低空气污染的程度。
其次，柴油机国四排放标准还要求控制颗粒物（PM）的排放。
颗粒物是一种细小的固体颗粒，也是空气污染的主要成分之一。
国家对柴油机车辆的PM排放进行了严格的监管，要求车辆在运行时尽量减少PM的排放，以改善空气质量，保护环境。
此外，柴油机国四排放标准还要求控制碳氢化合物（HC）和一氧化碳（CO）的排放。
这两种废气排放物也是空气污染的主要成分，对环境和人体健康都会造成危害。
国家对柴油机车辆的HC和CO排放进行了严格的限制，要求车辆在运行时尽量减少这两种废气的排放，以减少空气污染的程度。
总的来说，柴油机国四排放标准是为了保护环境、减少空气污染而设立的，对柴油机车辆的废气排放进行了严格的规定和监督。
只有车辆在运行时符合国家规定的排放标准，才能保证空气质量得到改善，环境得到保护。
因此，我们要认真遵守柴油机国四排放标准，减少废气排放，共同保护我们的环境，让我们的生活更加美好。
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有关国Ⅳ重型车用柴油机排放测试的讨论中国大陆的国Ⅳ柴油机已处于起步阶段。
未雨绸缪，予先对国Ⅳ柴
油机排放测试中可能出现的问题，梳理思考，提出对策，无疑会对
行将面临和必须解决的课题带来裨益。
现仅就可以予见的与国Ⅳ排
放测试有关问题讨论如下。
排放控制装置的耐久试验
从国Ⅳ开始，另行增加了针对柴油机排放控制装置（SCR、EGR+DPF）的耐久考核。
试验可在试验台架上完成，也可用汽车道路试验或实
际使用里程数替代。
若在台架上耐久，需经历600-800小时循环工况考核，每循环由27个工况，历时5小时组成。
车载诊断系统OBD的模拟试验
欧盟于2005年10月1日开始在重型汽车上安装OBD-Ⅰ诊断系统，该系统储存了大量柴油机排放控制元件的故障代码。
一旦某些元件出现故障，导致排放控制能力下降时，传感器和诊断程序将该元件的故障码读出，进而提示驾驶员，需按指示的故障部位和性质予以处理。
欧盟已于2008年10月1日在欧Ⅴ车上安装了具有排放监测功能的OBD-Ⅱ。
我国国Ⅳ重型车上，也会随势而上。
由于OBD与柴油机排放控制系统（包括电控燃油系统）有不可分割的联系，它们之间的匹配试验将由主机厂完成。
OBD匹配试验即模拟试验，是有意识将故障元件（另件）装在柴油机上，按缩短时间的ESC 循环（每工况1分钟），完成3-9循环，检查故障码的读出状态。
燃料柴油品质的升级
车用柴油机要达到国Ⅳ标准，除采取机内外措施外，还有一个重要的前提，即燃料柴油品质必须升级，满足国Ⅳ柴油机对油品的特殊要求，否则国Ⅳ柴油机就会成为无本之木，无源之水。
国Ⅳ柴油要有髙十六烷值，低芳香烃含量，低密度和极低的含硫量。
欧盟2005年开始，要求柴油中含硫量小于50ppm（质量比，下同），美国2006年六月一日前，含硫量小于160ppm，之后含硫量小于
15ppm。
我国国Ⅲ柴油含硫限值小于350ppm。
按我国国情，日后国Ⅲ、国Ⅳ柴油机将会共存若干年，因此，两种
品级的柴油，从生产到使用的各个环节，都要严格分开，否则会给
国Ⅳ柴油机带来灾难性后果。
相比较而言，采用SCR的柴油机对油品含硫量的要求要比EGR低得多，有专家予言，满足EⅢ排放的柴油可用在国Ⅳ柴油机上（SCR）。
提髙电力测功系统瞬态控制精度，确保ETC循环功接近或超过设定
值
在试验台架控制系统中，柴油机供油量的改变（油门位置改变），电力测功激磁电流的变化（测功机负载变化），都能分别改变柴油机的转速和输出扭矩，形成相互关联，互为因果的双闭环控制体系。
另
外，又因柴油机运行时，其油量、转速和扭矩三者之问呈非线性变
化关系，变化斜率及正负因不同的运行区间而不同。
因此柴油机在
试验台架上按ETC工况运行，是一个程序步骤繁多，逻辑关系复杂，各种条件相互关联的动态响应过程。
尽管采取了各种先进的控制理
论和方法，ETC试验的试验结果仍有些不尽人意。
某国外着名公司的电力测功试验台运行ETC的实验数据，在1800个
工况点中，有80%以上的转速，50%以上的扭矩和60%以上功率点，
实测值小于设定值，完全符合设定值的几乎没有。
有许多工况点的
实际扭矩偏离设定值几倍甚至十几倍，其结果是整个循环的循环功（KWh）低于理论计算值（设定值）。
GB17691-2005标准允许低于计算值的15%，这种宽松的限值，实质上是对电力测功台位动态控制品质不良的默认。
但对于主机制造商而言，是极为不利的。
有可能会
出现这种情况，排放原本合格的柴油机，仅因为试验台架控制品质
较差，实际循环功降低，导致比排放超限而被判为不合格；或因电
测功试验台型号不同，得出不同的循环功和比排放。
因此，在试验中，我们要努力使实际循环功接近甚超过（允许超5%）理论计算值。
提高分析仪系统测试精度
目前国内使用的排放分析仪系统绝大多数为日本HORIBA公司和奥地利AVL公司产品。
从一般意义上看，它们都可以满足国Ⅳ柴油机排
放测量要求。
但细究起来，还有许多工作要做。
5.1.整定分析仪测量精度和分辨率
以NOX污染物为例，国Ⅳ柴油机NOX排放限值比国Ⅲ收紧1/3，由
5g/kwh减至3.5g/kwh，各工况点原始排气NOX浓度会大幅度降低。
显然，我们只能选用分析仪的小量程测量。
按标准，分析仪的最佳工作量程应保证被测浓度在量程的15%-100%区间内。
低于100ppm浓度者，其误差≤4ppm。
在低于15%量程的范围内，若要用来计量，则至少标定包括零点在内的5个点浓度，用
最小二乘法回归拟合，其拟合计算值与标定值之差应在标定值的±4%以内，零点在±1%FS以内。
建议用4、20、40、80Pppm的NO标准气标定分析仪100ppm量程，目前国内可提供3-5ppm级的标准气。
5.2.添置新分析仪
5.3.调整颗粒测量运行参数
国Ⅳ柴油机颗粒排放限值为0.02g/kwh，仅为国Ⅲ柴油机的1/5，因
废气中颗粒大幅减少，完全有可能一次试验循环后，滤纸荷重小于1.3mg。
此时，应按原试验条件和原工况，再进行一次试验循环，取
其荷重平均值。
若要避免重复试验，事前要根据成熟的经验，调整CVS系统运行参数，诸如减小一级稀释风道的定容流量，稀释空气温度降至20℃，甚至更低（美国EPA-2007重型柴油机排放法规定15℃）。
除尽可能降低一级稀释风道的定容流量外（保证二级稀释进口处温度小于191℃）。
也可加大二级风道流量（滤纸迎风风速要小于80cm/s，保证滤纸处温度小于52℃）等等。
顺便指出，若引用美国EPA-2007重型柴油机排放法规，在滤纸上游
增设一个离心式颗粒予分器Cyclone，将稀释样气中大于2.5μm的
颗粒除掉50%以上，1μm以下的被滤纸吸附99%。
届时滤纸的荷重就会更少了。
ETC试验工况参数的回归处理
为判定ETC试验工况的有效性，要对实测转速、扭矩、功率数值与其设定值之间，用最小二乘法按线性方程进行回归分析。
其方程
Y=b+mX即是对应设定值X的计算方程，计算值Y是实测值的平均值。
为控制ETC试验工况的精确性，标准规定了斜率m，截距b和相关系数r2的限值。
同时对回归方程本身的精度予以评估，计算实测值偏离方程计算值（平均值）的标准偏差S（标准条文中为SE）。
该标准偏差即是实测值的波动范围。
根据误差理论，实测值在y±2s范围内的概率是95%以上，在y±s范围内的概率是54%。
转速，扭矩，功率回归处理时，可将不参与回归的工况点了删除，删除的条件如下：
⑴转速：在怠速工况点，若实测转速大于设定值，则该点删除。
⑵扭矩、功率：
①倒拖工况点全部删除，有正扭矩也不例外。
②被删除的怠速工况，即使带负载也予以删除。
③全负荷点，若实测值小于设定值，则该点删除。
④空车工况，若实测扭矩不为零（无论正负），则该点删除。
⑤其他工况，若实测扭矩为负值，则该点删除。
交流电测功试验台最终给出回归结果并判定合格与否。