轻型汽车国六排放试验方法的分析研究
孙晨%上汽大众汽车有限公司,上海201805)
【摘要】文章阐述了轻型汽车国六排放法规各项试验的试验方法和评价标准,对法规中新增和限值加严的技术内容析研究,提岀了对格的标准要求可以采取的措施,为车企在动力系统升级和生产准备方面好对标准切换提依据。
-Abstract】In this paper,the Ast methods and evvluation standards of vvrious tests on national sixth-stage emission standard for light vehicle arc explained.The new and tightened technical contenh arc analyzed and studied.Better responds to standard switch in terms of power system upgrade and pro­duction preparation far vehicle companies arc provided.
【关键词】“国六”标准排放试验RDE试验蒸发试验
doi:10.3969/j・iss.1007-4554.2021.01.06
0引言
“国六”标准的全《汽车污染物排放限值及测法(中国第六)》,是国家生态环境治动车污染物排放、改善质:出台的排放标准⑴。标准在全面客,判车辆排的同时,对污染控制提出更格的要求。
1国六排放试验项目
1.1常温下冷启动后排气污染物排放试验%I型
试验)
1.1.1试验方法
在I型试验前,车辆需要进行一次WLTP 预,然在23±5h温度下6-36h常温温。在排前,将车辆安在转鼓台架上,调用标准试验程序进行试验,如图1°
抽气泵
空气加热器
过滤器
混合器
排气
MB
ns
MB
1
HU
1.1
bllll
后催化器1)(
司机助
巨跟踪风机
图1排放试验系统示意图
车辆按照WLTP工况循环驾驶,尾气由CVS 系统采集,最终通过排析仪得出测量结果。从图2中到,“
国六”WLTP工况不存在周期性速和加减速段,驾驶过程更贴近日常生活中不同路况下车速时快时慢的情况。此外,WLTP工况
收稿日期:2020-10-11
上海汽车2021.01・
的运行时间从1 180 s 延长至1 800 s ,超高速段平 车速也达到92 km/h  °
“国五” NEDC 工
况,WLTP 工况具有更长的测
期和更高的
车速,对车 面
的综合 也 格。
进行驾驶,
路 驶16 km ,测试时长为
90 - 120 min ,
起 点和结束点的海拔高度
差不得超过100 m (
2)。
环境温度 20-30°C 运行时间 | 1 180 s  怠速时长 j  293 s
行驶里程 11.04 km  最高车速|^20 km/h
63 km/h
• 一 _ _ ・••O  O O O O O O O O  42086421 K
事)、鰹敢200 400 600 800 时问/J  00200 1 40016001800
环境温度 潼亍嘔 意窥时:性_
行驶里程 23.27 km 最高车速 131 km/h
超高速段平均车速92 km/h 表2 RDE 行驶路段要求
项目市区路段市郊路段高速路段备注
实时车速/(km/h )
.<60
60 <.<9090 <.<120
1、各路段行驶比例 误差±10% ;
2、停 车阶段占市区行驶
6% -30%; 3、高速 段车速>100 km h  , 至少5 min
占总行程比例/%
29-34
3333
平均车速/ (km/h  )
15-40-
90-110测试时长/m in
-
90-120
-
图2 “国六”与“国五”I 型试验工况
1.1.2 试验评价
了给车企提供车型和动力系统变更及生产 准备的缓冲期,“国六”为I  设置了“国六a ”和“国六b ” 的限 案。其中,较宽
松的“国六a ” 已2020年7月1日
实施,
格的“国六b ”
也将在2023年全面实施o
从表1中到,“国六a ”除了新增NO 和PN
两项测
求外,仅对CO 限 30%,其余污
染物限 求与“国五”
致;而真 义上
的“国六b ” 对 污染物的限
大幅加严。
其中,THC 、NMHC 和CO 的限值下降50% ,NOa 限
下降42% °值得一提的是,在2021年7月1日 前,企业仍
6 x  1012 /km 作为PN 排放的
过渡限值o
RDE
车 排 测 设备
(PEMS ),包括气体采样单元和颗粒物采样单元,
别测量NOa #CO 和PN °试验过程中,PEMS 放 在车
备箱内,连接排 和流量计,然后在
道路上
驶里程测量°测 成后,由PEMS 控系统
数据
和排
析,并生成试验
报告,测试流程
3所示。
试验准备 试验进行
•设备安装与暖机
•系统检漏
•零气、标准气 检查
・颗粒分析仪零点检查・测试设备时间对齐
图3 RDE 测试流程
试验结束
•零气、标准气 检查
・颗粒分析仪 零点检查•试验结果后处理 (窗口平移法)
•试验结果分析
表1 “国六”与“国五”限值对比
第一类车
THC/(mg/km )NMHC/ ( mgskm )N 2O/ ( mgskm )CO/( mg[km )NOa/
( mg[km )PM[
( mg[km )PN/
(个/km )
国五10068-100060  4.5-
国六a
100
682070060  4.56X1011国六b 50
35
20
500
35
3
6X1011
注:2021年7月1日前,汽油车的污染物颗粒数PN 适用6X1012个/km 过渡限值
1.2.2 试验评价
“国六”要求RDE 试验市区行程和总行程的
NOa 和PN 排放,均不得超过I  限 符合
的乘积(
3),同时,应测
CO
排放结果。在2023年7月1日前,上述
排放
求监测并报告结果。
1.2实际行驶污染物排放试验(II 型试验)
1.2.1
II
又称为“ RDE 试验”,为更加真实反车辆在实 驶过程中的排 ,RDE-将排放测试从 室扩展到实际路面。 过程
中车
在市区、市郊和高速公路3种路上
表3 RDE 符合性因子
发动机类型
NOa PN CO 点燃式/压燃式  2. 1
2.1
-
1.3曲轴箱污染物排放试验(III 型试验)
1.3.1
“国六”III
“国五”相同,在试验过程
中车
规定工况行驶( “国五”标准)/20 ,
30・
上海汽车
2021.01
并利用压力传感器测量曲轴箱通风口处的压力。
1.3.2试验评价
测得的箱内的压力应为负压,并确
保没有箱污染物排入大气。
1.4试验(IV型试验)
1.4.1试验方法
车辆燃油系统产生的蒸发污染物有两
类:一是油箱内温起的合物
排放,即昼间换气损失;二是车驶时间
在静置状态下燃料系统产生的合物排
放,即热浸损失。“国六”I在“国五”基础
上了放油+40%加油、浸车6-36h#WLTP预
和高温浸车,并将昼间排放时长
到48h o流程包含4,4。
表4IV型试验流程
第一阶段第二阶段第三阶段第四阶段
1、车辆检查
2、放油+40%加油
3、常温浸车1、WLTP常温行驶
处理
2、油+40%油
3、
4、碳罐预处理
5、38h高温浸车
1、WLTP高温行驶
处理
2、38h高温热浸
3#20h常温浸车
48h呼吸试验(20-
35h)
尼桑二手车
1.4.2评
“国六”IV限值由“国五”的2g/test降低至0.7g/tesA并新面的要求,采用劣
0.06g/hst校,新车磨合前测试结果必须0.64gtesh才能符合蒸发排求。1.5控制装置耐久性试验(V试验)
1.5.1
V车载三元器的可靠,以及在规定工况和行驶里程下的排放控:况°“国六”在程累积方法上与“国五”保同,以在跑道、道路或底盘测上AMA循环进行实车测试,也以在上r SBC循环“器-氧传感器”测试(见图4和图5)。
1.5.2评
与I样,“国六”对于V型试验也给出了“国六y)和“国六b”的程要求。
中,“国六y)的程为160000km,与“国五”相同,而“国六b”的程为200000km,
t
车,然后加速至循环的最大卒
减速至32km/h,
然后加速至循环
的最大车速
起步、停车,然后加速至
循环的最大车速
减速至32km/h,
然后加速至循环
的最大车速
停车,然后加速至
倨环的最夫车速
减速至32km/h,
然后加速至循环
弋号大车速
减速至32km/h,
然后加速至循环
的最大车速
"减速至32km/h,
然后加速至循环
的最大车速
停车,然后加速至
循环的最大车速
图4AMA测试循环
0204060
时间/s
1理论空燃比
控制催化器温度
至800°C
1
孑次空气
“浓”
1
g
r
图5SBC测试循环
加严40000km°在2023年7月1日前可使用160000km作为过渡限值°
1.6低温动后中CO#THC和NO k
试验%VI型试验)
1.6.1试验方法
前车WLTP工况预,
火在环境仓中保温12-36h,将环境温设为-7兀,第二天温动。试验工况为WLTC循环的低速段和中速段,共计续1022s(见图6)°
1.6.2评
“国六”VII“国五”新增NOx测量求,且THC和CO污染物的限值较“国五”
33%,5°
1.7加试验(VII型试验)
1.7.1试验方法
油污染物排放是指车辆在加油过程中产生的合物的蒸发排放〔30°(国六”VII脸
上海汽车2021.0131・
图6 VI 型试验工况
表5 VI 型试验限值
测量项目THC/( mg/km )CO/( mg/km )
五菱宏光试驾NO x /% mg/km )
国五1 80015 000一
国六
1 200
10 000
250
纳了美国ORVR %加油蒸汽回收系统)的求,
将加油时产生的燃油蒸汽全部存 内,在
对蒸发排放控
的同时,也对燃油系统 :
提出更高的要求。
从表6可以看到,“国六” VII 型试验包含4个
阶段,在车辆和
预 成后,首
排放测试%包含I
电动车临时标识预 ), 外 I
“ p  +中+低”工况的加油行驶
,总时长
5 800 s ,行驶 60.57 km , 速 J
37.60 km/h o
国标准相比,“国六”加油排放测
试时间更长,平均速 高,更有
表6 VII 型试验流程
第一阶段
第二阶段
第三阶段
第四阶段
1、 车辆检查
2、 放油+40%加 油
3、 常温浸车1、 WTP 常温行驶处 理2、 油 +40% 油3、
4、 碳罐预处理
5、 WTP 常温行驶处 理
6、 常温 车
1、 WLTPI 型试验
2、 WTP 加油行驶处
理3、4、 油 +10% 油
5、 常温 车1、 重新连接碳罐
2、 密闭室加油
85%
3、 加油污染物计
1.7.2 试验评价
“国六”要求VII
劣化系数
0.01 g/L 校正后,加油蒸发排 不得超过
0.05 g[Lo
1.8 OBD 系统试验
1.8.1 试验方法
“ OBD )是
系统,通过监测所有
与排放相关的系统
,确 车辆排放控制系统
。“国六”
国OBD  II ,将测项目“国五”的9 到15
,对 测要求、监
测条件、故障标准、亮灯和存 障 面进行
了 详细的规定, 7
表7 OBD 监测项目
序号
测目
国五国六类型
1催化器监测%
%加严2催化器加热监测
%新增
3
失火监测%
%加严4
蒸发系统监测一
%新增
5二次空气系统监测
%%加严6燃油系统监测%%加严7
排气传感器监测
%%加严8废气再循环% EGR )系统监测%
%加严9曲轴箱通风% PVC )系统监测
%新增
10发动机冷却系统监测%
%加严11
冷启动减排策略监测
%新增
12VVT 系统监测
%
%加严13
颗粒捕集器% OPF )监测
%新增
14综合零部件监测%%加严15
其他排放源检测
-
%
新增
1.8.2 试验评价
“国六”OBD 采用NMHC 和NOx 两项污染物
合 的限
求,对PM 排
76%,CO 限
不 ,
8
表8 OBD 限值要求
第一类车
NMHC  + NOa/( mg/km )
C0/( mg/km )PM/( mg/km )
国五-
190050
国六2601900
12
2应对措施
作为“国五”的升级版,“国六”新增加油排放
目,常温排
新增NO 和PN 控 :
求;实 驶污染物排 、蒸发污染物 和OBD
的测试条
苛刻,测
法也
近车辆实 况。
对“国六”在
法和限 面 格的要求,车企和零部件
供应商
对 系统 升级。
2.1
力,采
化的排放匹配
参数
“国六”标准的排放引入了更多的瞬时动
32・
上海汽车
2021.01
减速工况,使得车辆的
、 力和轮胎滚 对排放结果的影响
敏感,车 在改型或者全新开发时,必须尽早确定车辆的滑行
,并在
的车
内设[础
匹配参数。
7和8
,在早期研发
,车
面状 不够成熟, 到 排放匹配的滑
力所涵盖的车
以及后续车
、空
力和滚动阻力
出现的
,通常会在项路虎星脉
目初期给出 想阻力% Best  Casa)和最苛刻阻力
% Wore  Case ) 力边界。随 发项目的不推进,
的滑 力
在原有 上
,力边界不断收拢,最终趋于符合新车
实际的阻力状态。
N /
-R
屈心莊
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100110120 130140
车速/(km/h)
图7阻力匹配初始状态
2.2
平,采用更先进的排放匹
配技术
发动机燃烧室结
整喷油嘴喷油量
及喷油
,使得
燃烧室的燃油混合气燃烧
; ECU 控 ,在 不损失发动
的情况下,
适 车辆的
深圳2手车市场
夏利n3报价及图片驶工况;
OBD 系统的监测
,做到既不误报,也不漏报,实时监测排 控制系统 是 常工作;扩大 容积, 发动 的工
况控制,避免在高温环境下燃油蒸发被排放到大
中; RDE 系统 ,减实 驶污染物排放;加装颗粒捕集器%OPF ),减少排入大气的污
染物颗粒等。
9
,汽油车可通过加装OPF 来满足
“国六”严苛的PN 限 求。当排 流经OPF 多
孔介质时,通过
、碰撞、扩
颗粒物被
续不
捕集在载体壁面内,使PN 排放有效降
-随 体内颗粒物的积累,排气系统阻力和
压也在不 。为确保OPF
常的工作
状态,必须及时 OPF 再生,
积的颗粒物
再次燃烧,以避免车辆动力性和燃油经济性下降-
图9 OPF 结构图
2.3减少 ,采用更符合标准要求
的零部件材料
通过 三元 器
含量, 排污染物在
转化器内发生更好的
,改
善排气污染物排 ;改燃油管的材料和燃
油箱加油锁盖的结构,应对
格的燃油蒸发污染
物排放和加油时的燃油蒸发污染物排
求。
10和11
4 合燃油
F-TPV 为内层胶,与中
胶ECO 复合,
AR 芳
,再包
ACM
烯酸
外层胶。改 的5 合型燃油管
上海汽车 2021. 01