從2020年7月1日開始,國(guó)家第六階段機(jī)動(dòng)車污染物排放標(biāo)準(zhǔn)開始在全國(guó)施行,也就是我們俗稱的“國(guó)六”。國(guó)六分兩個(gè)階段,第一階段稱為“國(guó)六a”,從2020年7月1日開始施行;第二階段稱為“國(guó)六b”,從2023年7月1日開始施行。相對(duì)來說,國(guó)六a的標(biāo)準(zhǔn)寬松一些,基本上就是現(xiàn)在國(guó)五的升級(jí)版,而國(guó)六b就非常嚴(yán)格了,甚至高于歐洲的排放標(biāo)準(zhǔn)。
現(xiàn)在中國(guó)生產(chǎn)和銷售的汽車,必須達(dá)到國(guó)六a的標(biāo)準(zhǔn),否則是不允許銷售的。事實(shí)上從去年開始,就有很多車企開始銷售國(guó)六車型了。但是很多購(gòu)買了國(guó)六汽車的人普遍反映,這國(guó)六車在動(dòng)力性方面比之前的國(guó)四、國(guó)五差多了,油耗不但沒有明顯的下降,甚至有些車型還會(huì)增高。這究竟是為什么呢?
首先可以肯定的是:大家的反映是準(zhǔn)確的,汽車排放從國(guó)五升到國(guó)六,確實(shí)有很多車型的動(dòng)力性下降了,這方面是有數(shù)據(jù)支持的。以銷量巨大的某中國(guó)特供車型為例,國(guó)五車型發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率是85千瓦,最大扭矩是150牛米,百公里加速12.6秒;而國(guó)六車型發(fā)動(dòng)機(jī)最大功率是82千瓦,最大扭矩是145牛米,百公里加速14秒.。所以國(guó)五升國(guó)六,汽車的動(dòng)力性確實(shí)下降了許多。
很多人會(huì)感到非常奇怪:這汽車的技術(shù)應(yīng)該越來越進(jìn)步,發(fā)動(dòng)機(jī)也越來越先進(jìn),升功率越來越高。但是這升級(jí)排放,汽車的動(dòng)力怎么反而下降了呢?
在這里我首先給大家普及一下,在不改變發(fā)動(dòng)機(jī)排量與型式的情況下,改善汽車尾氣排放的幾種技術(shù)途徑:
1、升級(jí)燃油:燃油燃燒后的產(chǎn)物是直接影響尾氣排放的。比如汽油中的硫含量高,尾氣中的二氧化硫就會(huì)超標(biāo);烯炔烴含量高,會(huì)導(dǎo)致尾氣中的碳?xì)浠衔锖砍瑯?biāo);還有汽油中的重金屬超標(biāo)(比如錳、鉛等),不僅會(huì)導(dǎo)致三元催化器中毒,還會(huì)增加尾氣中的金屬化合物含量,等等。最簡(jiǎn)單直白的說就是:給你國(guó)三的汽油,你無論如何也弄不出國(guó)六的排放來。因此升級(jí)排放首先就要升級(jí)燃油,所以現(xiàn)在的汽油和柴油都升級(jí)到國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)了,燃油中的硫含量和重金屬含量大大降低,尾氣中的有害物質(zhì)也越來越少了。
2、改善燃燒:通過技術(shù)升級(jí),改善燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒狀態(tài),讓燃料在各種工況下都能燃燒得更加充分,提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率,也就是改善機(jī)內(nèi)凈化。這方面可以做的內(nèi)容非常多,比如改善進(jìn)排氣系統(tǒng),采用可變氣門正時(shí)與升程技術(shù);改善冷卻系統(tǒng),將排氣系統(tǒng)與氣缸蓋集成為一體等;改善燃油供給系統(tǒng),增大燃油噴射壓力,采用缸內(nèi)直噴技術(shù)等;改善燃燒室形狀,改善可燃混合氣在燃燒室中的流動(dòng);等等??傊@方面是最復(fù)雜、也是技術(shù)含量最高、成本最高、耗費(fèi)時(shí)間最長(zhǎng)的,但這是最徹底的解決方法,只有技術(shù)實(shí)力雄厚、技術(shù)儲(chǔ)備足夠的大型車企才能夠做到。
3、改善標(biāo)定:也就是改變發(fā)動(dòng)機(jī)的控制程序,改變點(diǎn)火時(shí)間及燃油供給量。比如精確計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)間,讓火花塞在最合適的時(shí)刻跳火,在動(dòng)力性與經(jīng)濟(jì)性發(fā)生矛盾時(shí),更偏向于經(jīng)濟(jì)性;此外還可以減少燃油噴射量,犧牲發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力,換取較低的尾氣排放。等等。
4、改善尾氣處理方式:汽油車的尾氣處理,主要是依靠三元催化器,改善三元催化器的催化效率,就可以改善汽車的尾氣排放;柴油車的尾氣處理主要依靠顆粒捕捉器以及SCR系統(tǒng),相當(dāng)于增加了排氣系統(tǒng)的背壓。
以上幾種方法,改善燃燒是最徹底的,但也是技術(shù)最復(fù)雜、成本最高的處理方式,對(duì)于現(xiàn)階段的國(guó)內(nèi)車企來說,一方面在技術(shù)上做不到,另一方面成本也太高,時(shí)間也來不及;而改善燃油已經(jīng)由國(guó)內(nèi)的成品油加工企業(yè)完成了,并且付出了一定的代價(jià)。所以,車企能選擇的最合理、最便捷的方式就是改善標(biāo)定以及改善尾氣處理方法。但是這兩種方法,無一例外都會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力性下降。
先來說說改善標(biāo)定的方法。
現(xiàn)在的發(fā)動(dòng)機(jī)都是電控的,進(jìn)氣系統(tǒng)一般都采用可變氣門正時(shí)與升程技術(shù),由發(fā)動(dòng)機(jī)控制單元來控制發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣量、點(diǎn)火時(shí)間及燃油噴射,以此來控制發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出。所以,只要是改變發(fā)動(dòng)機(jī)的控制邏輯,就可以改變?nèi)加驮诎l(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒狀態(tài),進(jìn)而改善尾氣排放。
比如我們?cè)诩奔铀贂r(shí),在之前的國(guó)四、國(guó)五發(fā)動(dòng)機(jī)控制邏輯里,會(huì)瞬間增大燃油供給量,加大點(diǎn)火提前角,燃油在發(fā)動(dòng)機(jī)中燃燒狀態(tài)惡化,尾氣中的有害物質(zhì)增多,但是可以獲得較大的動(dòng)力輸出;而現(xiàn)在國(guó)六發(fā)動(dòng)機(jī)控制邏輯是這樣的:駕駛員急加速,迅速踩下油門踏板,燃油供給系統(tǒng)不是立即增加燃油供給量,而是緩慢的增加,燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)中始終保持穩(wěn)定燃燒狀態(tài),盡可能的不讓燃燒惡化,燃料燃燒更充分,這樣就達(dá)到了改善尾氣排放的目的。但由于燃油增加不及時(shí),所以汽車的動(dòng)力性就會(huì)有所下降,給我們?cè)谥庇^感受就是汽車的加速比之前慢了。
此外,為了降低發(fā)動(dòng)機(jī)在高轉(zhuǎn)速下的尾氣排放,某些車型還會(huì)采用降低最大功率及最大扭矩轉(zhuǎn)速的方法,這樣也會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性下降。也就是說,發(fā)動(dòng)機(jī)在最高轉(zhuǎn)速會(huì)有所下降,比如原先國(guó)五發(fā)動(dòng)機(jī)最高可以達(dá)到7000轉(zhuǎn)/分鐘的紅線轉(zhuǎn)速,國(guó)六發(fā)動(dòng)機(jī)可能只能達(dá)到6500轉(zhuǎn)/分鐘。還有發(fā)動(dòng)機(jī)的扭矩平臺(tái)變窄,原先在4000轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速時(shí)仍然有較大的扭矩,現(xiàn)在可能在3500轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速時(shí)扭矩就開始下降了。駕駛員的直觀感受就是汽車動(dòng)力的持續(xù)性不如之前好了,沒有之前綿綿不絕的感覺。
再來說說改善尾氣處理方式。現(xiàn)在不論是汽油機(jī)還是柴油機(jī)都必須使用尾氣處理裝置,將燃料燃燒后產(chǎn)生的廢氣中的有害物質(zhì)轉(zhuǎn)化為無害的氮?dú)狻⒍趸己退?/p>
對(duì)于汽油機(jī)來說,尾氣處理的主要方法是在排氣系統(tǒng)中加裝三元催化器。從國(guó)二開始,汽油機(jī)就開始使用三元催化器了,隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的日益提高,三元催化器的催化效率和控制邏輯也越發(fā)的嚴(yán)苛。不同排放標(biāo)準(zhǔn)下的三元催化器是不一樣的,國(guó)五升國(guó)六,三元催化器的催化效率更高了,但是對(duì)排氣的阻滯也更嚴(yán)重了,排氣背壓增大,進(jìn)而影響發(fā)動(dòng)機(jī)充氣效率,降低了發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭矩。此外,對(duì)尾氣的檢測(cè)也更加靈敏與嚴(yán)苛了,只要檢測(cè)到尾氣排放超標(biāo),就會(huì)立即減小噴油量,這也會(huì)導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)力下降。
對(duì)于柴油機(jī)來說,尾氣處理的主要措施有氧化催化轉(zhuǎn)換器(DOC)、顆粒捕集器(POC)、顆粒過濾器(DPF)以及選擇性催化還原技術(shù)(SCR)等幾種?,F(xiàn)在的國(guó)六車型上,基本以上的措施會(huì)綜合使用。但是這樣做的副作用是:發(fā)動(dòng)機(jī)排氣背壓增大,進(jìn)氣效率降低,動(dòng)力性有所下降;同時(shí)排氣系統(tǒng)中傳感器檢測(cè)到排放超標(biāo),就會(huì)立即指令減少噴油量,限制發(fā)動(dòng)機(jī)輸出扭矩。所以,很多開卡車的老司機(jī)都反映,排放標(biāo)準(zhǔn)越升級(jí),汽車動(dòng)力越不足。之前國(guó)二、國(guó)三的柴油機(jī),標(biāo)載八噸的汽車敢拉二十多噸,而現(xiàn)在拉十幾噸就很吃力了。
所以,這次國(guó)五升國(guó)六,很多車企采用的都是改善尾氣處理方式的方法,并改善發(fā)動(dòng)機(jī)控制邏輯,減少噴油量,以降低尾氣排放。也就是說,直接更換一個(gè)國(guó)六的三元催化器,并適當(dāng)?shù)母膶懓l(fā)動(dòng)機(jī)電控單元控制程序,國(guó)五升國(guó)六就完成了,而發(fā)動(dòng)機(jī)的本質(zhì)并沒有變化。這就是國(guó)五升國(guó)六后汽車動(dòng)力下降的根本原因。不過即使這樣,還是有一些車企無法完成這個(gè)升級(jí),生產(chǎn)不出國(guó)六車型,不得不退出中國(guó)市場(chǎng)。但是也有一些非常優(yōu)秀的車企,通過對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)硬件升級(jí),達(dá)到了國(guó)六的排放標(biāo)準(zhǔn),這樣的車企是非常值得敬佩的。
但這只是國(guó)六排放第一階段的標(biāo)準(zhǔn),也就是我們所說的國(guó)六a,如果升級(jí)到國(guó)六b,那么這種單獨(dú)處理排氣系統(tǒng)的措施就不夠用了,必須對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)本體做出結(jié)構(gòu)性的改變,也就是首先改善燃料在發(fā)動(dòng)機(jī)中的燃燒狀態(tài),提高缸內(nèi)凈化的分量,剩余的部分由機(jī)外凈化完成。這個(gè)難度,有很多車企是跨不過去的,相信到時(shí)候又會(huì)淘汰一批沒有技術(shù)含量、只知道買買買、抄抄抄的車企,我們就拭目以待吧!
最后老侯來說說自己對(duì)國(guó)六的看法:中國(guó)的國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn),其實(shí)是在發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)沒有達(dá)到一定水平硬上的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn),個(gè)人感覺有些倉(cāng)促,有拔苗助長(zhǎng)的感覺。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的升級(jí)換代,都是有一定規(guī)律的,需要一定的研發(fā)周期,并且越往后技術(shù)難度越高。中國(guó)的機(jī)動(dòng)車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn),從國(guó)四到國(guó)五用了八年,而從國(guó)五到國(guó)六只有三年,這個(gè)時(shí)間是不足以讓車企完成發(fā)動(dòng)機(jī)升級(jí)換代工作的。很多車企的技術(shù)儲(chǔ)備不足以完成這個(gè)升級(jí),就只能采取投機(jī)取巧的方法,加大發(fā)動(dòng)機(jī)的機(jī)外凈化力度,同時(shí)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能,這樣暫時(shí)滿足了排放標(biāo)準(zhǔn),但是汽車的性能也隨之下降。這是不是與我們的初衷背道而馳呢?
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