海湾国家与我国重型柴油机排放标准研究比对

文/刘依敏

【机动车专栏】

海湾国家与我国重型柴油机排放标准研究比对

文/刘依敏

本文主要介绍了海湾国家和我国重型柴油车大气污染物试验方法中排气污染物测定的相关内容，对两者之间的共同点和差异进行了对比，并结合我国国情和重型发动机实际发展情况谈谈几点想法。

海湾标准 重型柴油机 排放

随着我国机动车保有量的不断增加，机动车尾气排放已成为大气污染物的主要来源之一，而柴油机尾气排放物更是被国际癌症研究机构定义为1类致癌物，直接危害到人类的身体健康。近年来，我国对于重型柴油机尾气排放物的测量方法和标准限值也日趋严格。随着我国与海湾国家经贸合作关系的日益密切，以及海湾国家单一经济结构的特点，重型柴油车的出口需求量也在逐步增长，从而要求我国柴油机制造商在符合本国排放标准的同时，增加对海湾认证体系和标准的了解和研究。本文针对重型柴油机排放污染物，对两个认证标准中的技术要求、试验循环、标准限值等重点内容进行分析比较。

一、两个重型柴油机排放标准介绍

1. 我国标准

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）》是根据《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》，对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》进行了修订。自2007年1月1日起，我国执行重型柴油机国III阶段排放标准，2013年7月1日起执行国IV阶段排放标准。2016年3月，环保部和工信部下发关于实施第V阶段机动车排放标准的公告：东部11省市（河北省、辽宁省、江苏省、浙江省、福建省、山东省、广东省、海南省、北京市、天津市、上海市、）自2016年4月1日起，所有进口、销售和注册登记的轻型汽油车、轻型柴油客车、重型柴油车（仅公交、环卫、邮政用途），须符合国五标准要求；全国自2017年1月1日起，所有制造、进口、销售和注册登记的轻型汽油车、重型柴油车（客车和公交、环卫、邮政用途），须符合国五标准要求；全国自2017年7月1日起，所有制造、进口、销售和注册登记的重型柴油车，须符合国五标准要求；全国自2018年1月1日起，所有制造、进口、销售和注册登记的轻型柴油车，须符合国五标准要求。

2. 海湾标准

海湾阿拉伯国家合作委员会（GCC）其成员国为沙特阿拉伯、科威特、阿拉伯联合酋长国、卡塔尔、阿曼苏丹王国和巴林王国6国。GCC自2005年启动了GCC认证。GCC认证是一种强制性认证，当车辆和轮胎产品进入海湾国家市场前，必须对其进行质量认证。GCC认证的管理机构是GCC下设的标准组织（GSO）。自2005年1月1日起，GSO将依照相关海湾标准对机动车辆和轮胎进行检验并颁发GCC认证证书，被核准的GCC证书将在所有GCC成员国内有效。其中，重型车排放污染物相关标准为GSO 145/1991《机动车辆——重型柴油车大气污染物试验方法——第1部分：排气污染物的测定》，至今无修改增补件。

二、标准对比

1. 基本技术要求对比

海湾与我国的技术要求对比见表1、表2。

表1 技术要求对比

表2 两个标准限值范围差异g/kWh

从标准的适用范围对比，GSO 145/1991的适用范围为装有柴油机的重型车辆，对装用燃气机的机动车辆没有相关规定，也没有其他标准对此有补充说明。GB 17691-2005涵盖了压燃式和气体燃料点燃式发动机。

在污染物检测方面，GB 17691-2005对颗粒物有明确的测量要求和规定限值，GSO 145/1991在这方面没有相关规定。污染物的测量原理，两者是基本相同的；几种测量方法也是目前较为通用的测量方法。

对于排放限值的要求，我国是分三个阶段实施，每个阶段的限值要求也愈加严格。海湾标准目前只有一套限值要求。

2. 试验设备技术要求对比

重型柴油机排放试验需要通过各种检测设备，模拟发动机在整车上的运转状态，并测量其排气污染物。这些设备的测量精度、稳定性对试验过程和结果都会产生一定影响。其中，测功机和排放分析系统的性能直接影响了发动机是否能按规定工况正常运转，并测量最终的污染物结果。所以，本节主要就这两套设备的相关性能和技术要求进行对比（见表3）。

对于测功机的技术要求，GB17691-2005中规定了测功机的转速和扭矩的准确度要求。在GSO 145/1991中除了要求对测功机的转速和扭矩进行定期校准，在试验规程中也对转速和扭矩的控制提出要求，该要求同GB17691-2005的试验要求相一致。

对于分析仪，GSO 145/1991中的测量误差要求为满量程的±2.5%之内，比GB17691-2005中不超过读数的±5%或满量程的±3.5%（取较小值）要略高一点，但对于设备的重复性、噪声、零点漂移和量距点漂移没做说明。

表3 设备要求对比

其他设备，在GB 17691-2005附录D中做了相关说明和设计方案，而GSO 145/1991的要求为准确度在±2.5%之内，并定期校准，其他并未提及。

3. 试验规程对比

① 试验循环对比

表4为GB 17691-2005和GSO 145/1991试验循环比对情况。GB 17691-2005中的排放试验循环主要为稳态循环（ESC）试验13工况循环和瞬态循环（ETC）试验1 800 s循环工况。由于GSO 145/1991中只要求进行13工况的循环试验，故本节就两个标准中的13工况法进行对比。

对比两个循环的试验环境要求，在GB 17691-2005中要求大气因子需满足一定范围，也就是发动机进气口处，空气的绝对温度和干空气压经过公式计算后满足要求即可。GSO 145/1991的要求是远离与排放物相同的污染源，避免影响测量结果，且试验温度控制在（25±5）℃之内即可。

两个测试循环虽然都由13个工况点组成，但每个点的转速、负荷百分数和加权系数不一样。

GB17691-2005中转速A、B、C应按下列公式计算：

表4 试验循环对比

表5 污染物计算方法对比

高转速nhi是最大净功率70%下的转速，低转速nlo是最大净功率50%下的转速。最大净功率、转速nhi和nlo应从功率曲线上确定。如果测得的转速A、B和C在制造厂确定的发动机转速的± 3%以内，则在排放试验中采用制造厂确定的发动机转速。如果，其中任何一个发动机转速超出限值，则在排放试验中采用测量所得的发动机转速。

GSO 145/1991中的中间转速是发动机最大转矩转速或者是额定转速的60%，以较高者为准。

另外，GB 17691-2005中除了第一个怠速工况点的时间为4 min，其余12个点均为2 min，并且在最初20 s内完成转速和负荷的转换。在GSO 145/1991中，每个工况点运转时间为6 min，在最初60 s内完成转速和负荷的转换。针对采样，GB 17691-2005中规定：气态污染物浓度的采样应为每工况最后30 s的平均值，颗粒物采样不能迟于每工况的最后1 min，并同时记录发动机转速、负荷、排气背压温度等参数。GSO 145/1991中规定分析仪的平均读数应在最后1 min确定，但其他参数的记录在最后5 min内记录。

② 污染物计算方法对比

表5为GB 17691-2005和GSO 145/1991污染物计算方法的比对情况。排气流量、污染物质量流量和比排放量的计算方法都是一致的，主要差别在于修正系数的确定。在GB 17691-2005中，污染物浓度需要通过湿基计算，若未以湿基进行测量，则需要将干基转换成湿基。由于NOx的排放量还与大气状态有关，所以，NOx的浓度还要进行温度和湿度的校正。在GSO 145/1991中，对CO和NO都进行了修正，NO也进行了温湿度校正，但具体公式不一样。

三、结 论

本文通过对比海湾国家与我国的柴油机排放试验标准，总结了两者的共同点和差异。从中发现，海湾国家排放标准相对于我国仍显宽松和落后，其排放限值要求低于我国三阶段的限值要求。在目前我国全面实行四阶段柴油车部分地区实行V阶段标准的情况下，柴油机排放污染物控制技术水平完全可以达到海湾标准的限值。但两个标准采用的试验循环不一样。所以，我国柴油机出口海湾国家可能需重新对发动机本体进行标定，在进行排放污染物测量和计算时也要注意两者的区别。

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

（作者单位：国家机动车产品质量监督检验中心（上海））