摘
施。经过二十年的发展，我国重型柴油车排放标准已相对完善，污染物排放控制限值日益严格，测试方法也趋于完善，目前已处于世界先进水平。梳理了我国重型柴油车新车和在用车排放标准的发展
历程，重点分析了重型柴油新车排放标准主要内容的发展及其与国外标准的对比。分析结果显示，我国重型柴油车排放标准仍存在一些问题，如污染物排放限值仍需进一步加严、
缺乏温室气体排放控制要求、排放控制装置耐久性要求仍未得到保证等，这也是下阶段排放标准升级时需考虑的问题。关键词：重型柴油车排放标准发展历程中图分类号：U469.74
文献标识码：A
文章编号：2095-8234（2020）06-0079-09
The Development of Diesel Fuelled Heavy-duty Vehicle
Emission Standards in China
Wei Hongyuan 1，Zhou Hua 1,Yan Yan 1,Guo Yong 1,Wang Tao 2
1-China Automotive Technology and Research Center Co.,Ltd.(Tianjin,300300,China)
2-Beijin Municipal Vehicle Emission Management Center
Abstract ：Since the implementation of the first stage national emission standard for heavy diesel vehicles in 2000,China has gradually experienced the implementation of the first to sixth national emission stan -
dards.After nearly 20years of development,China's heavy-duty diesel vehicle emission standards have been relatively perfect.The pollutant emission control limits are increasingly strict,and the test methods are also increasingly perfect.Now the sixth national standard is at the world's advanced level.This paper reviews the development of emission standards for new and in use heavy-duty diesel vehicles in China,and focuses on the analysis of the development of the main contents of emission standards for new heavy-
duty diesel vehicles,as well as the comparison with foreign standards.The results of comparative analysis show that there are still some problems in the emission standards of heavy-duty diesel vehicl
es in China,such as the pollutant emission limits still need to be further tightened,the lack of greenhouse gas emission control requirements,and the durability requirements of emission control devices are still not guaranteed,which are also issues to be considered in the next stage of emission standard upgrading.Keywords ：Diesel fueled heavy-duty vehicles;Emission standard;Development course
我国重型柴油车排放标准的发展历程*
危红媛1周华1颜
燕1郭勇1王
涛2
（1-中国汽车技术研究中心有限公司天津
300300
2-北京市机动车排放管理中心
）小型内燃机与车辆技术
SMALL INTERNAL COMBUSTION ENGINE AND VEHICLE TECHNIQUE
第49卷第6期2020年12月Vol.49No.6Dec.2020
*
基金项目：国家重点研发计划课题：汽车排放标准评估与重要标准研究（2016YFC0208002）。
作者简介：危红媛（1990-），女，工程师，主要研究方向为重型车排放标准及汽车非常规污染物排放。
引言
随着我国经济的稳定发展和人民生活水平的提
高，我国汽车销量每年保持稳定增速，
汽车保有量不断攀升。汽车尾气排放总量增大，
由此带来的汽车尾气污染问题日益突出。空气质量监测显示，
重污染天气中城区硝酸盐增长速度明显高于其它组分，证明机动车排放对PM2.5浓度有明显贡献。汽车排放标
·综述·
小型内燃机与车辆技术第49卷
准的实施有效遏制了汽车污染物排放总量不断上升的势头，为改善我国的大气环境质量起到了重要作用[1]。从2000年我国实施汽车国一排放标准开始，逐步经历了国一至国六排放标准的实施。重点区域、珠三角地区、成渝地区及所有燃气车辆均已于2019年
7月1日实施重型车国六排放标准。重型车国六排放标准是我国汽车排放标准发展史上的一个重要节点，标准中规定的环保信息公开的要求意味着我国汽车污染防治工作的主战场转向了在用车的排放达标管理。经过二十年的发展，我国重型柴油车排放标准目前已处于世界先进水平。
本文回顾了我国重型柴油车新车和在用车排放标准的发展历程，并对重型柴油新车排放标准主要内容的发展及其与国外标准开展了对比分析，旨在全面梳理我国重型柴油车排放标准的同时，认识到我国排放标准与国外标准的优势与不足，进而持续完善我国下阶段排放标准。
1我国重型柴油车排放标准的发展历程
1.1新车排放标准
我国重型柴油新车排放标准一开始仅对烟度排放进行控制，发展到第五阶段又增加了天然气发动机CH4排放的限制，测试循环从R49工况更改为ESC、ETC和ELR工况。1999年，我国发布了GB3847-1999《压燃式发动机和装用压燃式发动机的车辆排气可见污染物限值及测量方法》，该标准适用于新车型式认证试验和产品一致性检查试验，对压燃式发动机的全负荷烟度及装用压燃式发动机汽车的自由加速烟度进行了限制。从2001年9月1日开始，我国对重型柴油车实施GB17691-2001《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》标准的第一阶段，2004年9月1日实施该标准的第二阶段。该标准适用于新车型式认证及生产一致性检验，对发动机的污染物排放采用R49工况法进行测试，对CO、HC、NO x和PM4种污染物的排放进行限制。2005年，我国发布了GB17691-2005《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）》，该标准增加了装用以天然气或液化石油气作为燃料的点燃式发动机及其汽车的排放限值及测量方法；发动机污染物测试循环从R49工况循环更改为ESC、ETC和ELR循环；第四阶段的配套标准增加了OBD、耐久性和在用符合性要求；第五阶段的配套标
准增加了整车实际道路排放测试的要求。2018年6月22日发布的GB17691-2018《重型柴油车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》增加了PN和
NH3的排放限值要求，发动机污染物测试循环更改为WHSC、WHTC和WNTE循环，并将整车实际道路排放测试要求纳入该标准中。
1.2在用车排放标准
自1983年开始，我国采用自由加速法对在用柴油车进行烟度检测，逐步发展到自由加速法和加载减速法并行使用，这些检测方法对限制柴油车烟度和颗粒排放起到了积极促进作用。为防治柴油车烟尘对环境的污染，1983年我国发布了GB3843-83《柴油车自由加速烟度排放标准》，该标准规定采用滤纸式烟度计测试自由加速工况下尾气中的黑烟，控制柴油车冒黑烟较为严重的自由加速工况的烟度，适用于所有装用柴油机的新车、进口车及在用车[2]。1993年，考虑到GB3843-83标准已经实施10年，我国对该标准进行了第一次修订，修订后的标准为GB14761.6-93《柴油车自由加速烟度排放标准》。2000年，我国正式发布了GB18285-2000《在用汽车排气污染物排放限值和测量方法》，针对在用柴油车整车采用自由加速法测试烟度排放，该标准于2001年7月1日实施。2005年7月1日实施的GB3847-2005《车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及测量方法》是对GB3847-83和GB14761.6-93的修订，该标准规定了车用压燃式发动机/汽车排气烟度的排放限值及测量方法。2019年5月1日起，我国开始实施新的在用柴油车标准GB3847-2018《柴油车污染物排放限值及测量方法（自由加速烟度法及加载减速法）》，该标准规定了柴油车自由加速法和加载减速法排气污染物排放限值及测量方法。与GB3847-2005标准不同的是，为了对在用柴油车的排放等进行有效监管，该标准新增了柴油车外观检验
、OBD检查的方法和判定依据，并规定了采用加载减速法得到的氮氧化物排放限值。
我国重型柴油车排放标准的发展历程如图1所示。
2重型柴油新车排放标准主要内容的发展
2.1标准适用范围覆盖更全
随着排放标准的发展，标准的适用范围覆盖更全。我国重型车国一、国二排放标准仅适用于压燃式发动机，第三、四、五阶段排放标准增加了装用天然
80
第6期气或液化石油气发动机汽车及其点燃式发动机的气
体污染物排放限值及测量方法。第六阶段排放标准取消了设计车速要求大于25km/h 的限制，标准适用
范围覆盖更全。
GB 17691重型汽车及发动机排放标准的适用范
围如表1所示
。
图1我国重型柴油车排放标准的发展历程
表1
GB 17691重型汽车及发动机排放标准的适用范围
排放阶段适用范围
国一设计车速大于25km/h 的M 2、M 3、N 1、N 2和N 3类及总质量大于3500kg 的M 1类机动车装用的压燃式发动机
（不包括农用车装用的发动机）
国二国三设计车速大于25km/h 的M 2、M 3、N 1、N 2和N 3类及总质量大于3500kg 的M 1类机动车装用的压燃式
（含气体燃料点燃式）发动机及其车辆
国四国五国六
装用压燃式、气体燃料点燃式发动机的M 2、M 3、N 1、N 2和N 3类及总质量大于3500kg 的M 1类汽车及其发动机
2.2
每升级一次排放标准，污染物排放限值加严
30%~50%
随着排放标准的不断推进，重型车单车排放限
值逐渐加严。从国一升级至国六标准，NO x 排放限值加严了95%，PM 排放限值加严了97%，每升级一次
排放标准，单车污染物排放减少30%~50%。表2~表
4为我国重型车污染物排放限值，
图2表示我国重型车用发动机排放限值发展阶段。
与国一标准相比，国二标准中压燃式发动机型式核准的NO x 排放限值从8g/（kW ·h ）减小到7g/（kW ·h ），限值加严了12.5%。对于功率不超过85kW 的压燃式发动机，其型式核准的PM 排放限值从0.61g/（kW ·h ）减小到0.15g/（kW ·h ），限值加严75.4%；对于功率超
过85kW 的压燃式发动机，
其型式核准的PM 排放排放阶段实施日期适用范围g/（kW ·h ）
国一2000.09~2003.09
4.5
1.1
8.0
0.61a ；0.36b
型式核准2001.09~2004.08
4.9
1.239.0
0.68a ；0.40b
生产一致性国二
2003.09~2006.12
4.0
1.17.0
0.15a ；0.15b
型式核准2004.09~2007.12
4.0
1.1
7.0
0.15a ；0.15b
生产一致性
CO HC NO x PM 注：a ：发动机功率≤85kW ；b ：发动机功率>85kW 。
表2
我国重型车用发动机国一、国二阶段排放标准的污染物排放限值
危红媛等：我国重型柴油车排放标准的发展历程81
小型内燃机与车辆技术第49卷
限值从0.36g/（kW ·h ）减小到0.15g/（kW ·h ），限值加严58.3%。国三至国五阶段排放标准对压燃式发动
机的NO x 排放限值逐步加严。ESC 试验循环下，压燃式发动机的NO x 排放限值从国三阶段的5g/（kW ·h ）
被逐渐加严至国四阶段的3.5g/（kW ·h ）、国五阶段的
2g/（kW ·h ）；PM 排放限值从国三阶段的0.1g/（kW ·h ）
被加严至国四阶段的0.02g/（kW ·h ），与国四阶段相比，国五阶段的PM 排放限值并未被加严。与国五标准相比，国六阶段标准的NO x 、PM 排放限值分别加严了77%和67%，并新增了PN 、NH 3的限值要求；
为了实现对重型整车的排放控制，国六标准中增加
了整车排放限值要求。2.3
测试循环更符合车辆的实际运行工况特征
2005年5月，国家环境保护总局与国家质量监督
检验检疫总局联合发布了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）》，其中，气体燃料点燃式发动机部分代替了GB17691-2001和
GB14762-2002《车用点燃式发动机及装用点燃式发
动机汽车排气污染物排放限值及测量方法》中的气体燃料点燃式发动机部分。与GB 17691-2001排放标准相比，GB 17691-2005将稳态循环R49十三工
况循环替换为欧洲稳态标准测试循环（ESC 循环），ESC 循环的工况主要集中在怠速区和中高转速A 、B 、C 3个转速区。同时，为了防止生产厂家仅对欧洲
稳态标准测试循环的13个工况进行标定的作弊行
为，该标准还新增了3个任意选取的考核区进行排
放测量，
图3所示为ECE R49循环与ESC 循环的对比。此外，GB17691-2005还新增了负荷烟度
（ELR ）试验和欧洲瞬态循环（ETC ）试验。其中，气体燃料点燃式发动机采用ETC 试验循环测定其气态污染物，
而对于压燃式发动机，第三阶段排放标准中仅对采
表3
我国重型车用发动机国三至国五阶段排放标准的污染物排放限值
国三 2.100.66— 5.0—0.10；0.13(2)
0.8ESC 、ELR 0.78—
1.60 5.0 1.600.16；0.21(2)
—
ETC 国四 1.500.46— 3.5—0.020.5ESC 、ELR 0.55— 1.10 3.5 1.100.03—ETC 国五 1.500.46— 2.0—0.020.5ESC 、ELR 0.55— 1.10 2.0 1.100.03—ETC EEV
1.50
0.25—
2.0—
0.020.15
ESC 、ELR
0.40—0.65
2.0
0.65
0.02
—ETC g/（kW ·h ）
CO HC NMHC NO x CH 4(1)PM 排放阶段烟度/m -1
试验工况注：（1）CI =压燃式发动机；（2）PI =点燃式发动机；（3）整车PN 排放限值从国六b 阶段开始实施。
表4
我国重型车国六阶段排放标准的污染物排放限值
注：（1）仅对NG 发动机。（2）对每缸排量低于0.75L 及额定功率转速超过3000r/min 的发动机。
发动机
WHSC （CI (1)）
1.50.13——0.40.0108×101110WHTC （CI (1)）40.16——0.460.0106×101110WHTC （PI (1)）4—0.160.50.460.0106×101110WNTE 20.22——0.600.016—
—
整车
CI 6—
—
—
0.69
—
1.2×1012—PI
60.24（LPG ）；0.75（NG ）——0.69———
双燃料发动机
6
1.5×WHTC 限值
——0.69— 1.2×1012
—
#/（kW ·h ）10-6g/（kW ·h ）CO THC NMHC CH 4NO x PM PN (3)
NH 3项目
图2我国重型车用发动机排放限值发展
108642
2025
20002005
2010
2015
2020
NO x PM
国一
国二
国三
国四
国五
国六
0.40.30.20.10年份
82
第6期用了NO x 和PM 后处理装置的柴油机有ETC 试验要
中国重型汽车求。到国四、国五阶段，所有柴油机均应按照ETC 试验循环进行排放测试。
与国五排放标准相比，国六排放标准的发动机
测试循环发生了改变，ESC 和ETC 循环被分别替换为WHSC 和WHTC 循环；国六标准在型式检验中增加了循环外排放测试的要求，包括发动机台架的非
标准循环（WNTE ）和利用PEMS 进行的整车实际道路排放测试。
WHSC 与ESC 测试循环都选择了具有代表性的
13个工况来进行测量，但是在运行参数方面有较大差异，WHSC 循环更注重低速低负荷工况下的污染物排放。图4是WHSC 与ESC 测试循环对比图。ESC 循环转速范围较窄，且3个转速都是中高转速，在每
个转速下分别进行高、中、低3个负荷下的测试；
而WHSC 循环转速范围宽，
且低于50%最大净功率转速占到了将近半数（6个低转速工况），体现了WHSC
循环对低转速工况的侧重。此外，WHSC 循环避免了
ESC 循环每个转速平均排布转矩的方式，如对75%
高速工况和25%低速工况只是有选择地分别测量它
13001200110010009008007006005004003002001000
-100
-200
2700
60070080090010001100120013001400150016001700180019002000210022002300240025002600转速/（r ·min -1）
Bubble size depicts weighting factor for each
mode
Euro Ⅵ-WHSC
Euro Ⅴ-ESC
图4WHSC 与ESC 循环对比
图3R49循环与ESC 循环对比
b ）ESC 循环
10075
50
25
转速/%
a ）ECE R49循环
危红媛等：我国重型柴油车排放标准的发展历程
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