从国一到国六，柴油机尾气标准的提高和柴油机

对于我们的卡车朋友来说，国X排放标准常常挂在嘴边，但“国X排放标准”究竟是什么意思？什么时候实施的？相信很多人并不了解。
所谓国X汽车排放标准，是我国借鉴欧洲排放标准所制定出的我国柴油车尾气排放标准，排放标准是国家对人为污染源排入环境的污染物的浓度或总量所作的限量规定，为了防止汽车排放的废气对环境和人的身体健康造成巨大的危害。该标准对柴油车尾气中排放的一氧化碳、碳氧化合物、微尘、碳烟等有害物质的排放量有明确的限制，旨在控制汽车污染排放，提高环境质量。
 
柴油车都有哪些污染？
 
柴油车燃料混合气的形成是在发动机燃烧室内进行的，柴油高压喷入燃烧室，压缩着火后进行边喷边燃烧的扩散燃烧方式。这种工作方式，决定了柴油与空气的混合是不均匀的，不可避免地存在局部缺氧或局部富氧情况。油料在高温缺氧时，易炭化形成碳烟。柴油车负荷的调节是通过改变喷油量来控制的。柴油机燃烧时产生的废气主要有NOx（氮氧化物）、HC（碳氢化合物）、CO、CO2、PM（颗粒物）以及SO2等。柴油车混合气始终处于比较稀的状态下，也就是说柴油机的燃烧室内始终存在富余的空气。这些富余的空气在高温作用下容易产生氮氧化物（NOx），而一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）则不容易形成。因此，柴油车排放特点是颗粒物和氮氧化物（NOx）排放量多而一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）排放量少。此外，柴油燃烧后会生成一些有臭味的有机气体，因此，柴油机排放中还有臭味，这几种废气都有不同程度的致癌作用。所以，对柴油车尾气的控制是必须执行的。
 
从国一到国六的发展，我们做了哪些变化？
 
国一之前
 
在1996年的这次调查当中得出了以下几个结论：
 
（1）现行生产的车用柴油机中，大部分已经达到了ECE R4901 （欧I）法规限值的要求；
 
（2）部分柴油机接近第一阶段限值，但是这部分柴油机大都是从国外引进，这些机型主要是增压及增压中冷。
 
这个阶段的柴油机几乎没有排放限值，设计目标就是功率大，耐用，一个机型走天下。设计粗糙，加工工艺落后，零部件质量不稳定，价格恶性竞争，企业利润低，内在质量下降。
 
自上世纪80年代以来，我国逐步分阶段的实施了国一、国二、国三、国四、国五这五个排放标准。每一个阶段都比上一个阶段的要求更加严格。
 
国一排放标准：
 
上世纪80年代初，我国颁布了一系列机动车尾气污染控制排放标准，包括《汽油车怠速污染排放标准》、《柴油车自由加速烟度排放标准》、《汽车柴油机全负荷烟度排放标准》以及其测量标准，至此，我国汽车排放标准才开始一步一步建立。直到2001年7月1日，国一标准才在全国范围内全面实施。
而针对不同类型货车，实施国一标准的具体时间不同，轻型柴油车：2001年10月1日；重型汽油车：2003年7月1日；重型燃气车：2003年7月1日；重型柴油车：2001年9月1日。
 
国二排放标准：
 
在这一阶段我国已经形成了比较完整的汽车尾气排放标准以及检测体系，相当于欧洲Ⅱ号的排放标准，也就是说，尾气污染物含量相当于欧Ⅱ的含量，在北京率先实行，在2004年7月1日全国实施。
 
不同类型货车，实施国二排放标准的时间：轻型柴油车，2006年7月1日；重型汽油车，重型燃气车，均为2004年9月1日。重型柴油车则推迟至2005年9月1日。
 
在技术上来看，国一阶段和国二阶段的发动机设计技术并没有多大改变，通过优化内部燃烧就能达到限值，从另一方面也能看出来我们之前的排放是有多恶劣。怎么形容国二呢？“傻大黑”，没有电喷所以傻，采用增压中冷的方式，很粗犷，冒黑烟所以黑，多么贴切啊。
 
国三排放标准：是中国第三阶段汽车排放标准，于2008年7月1日执行。
 
国家第三阶段的排放标准相当于欧洲Ⅲ号的排放标准，也就是说，尾气污染物含量相当于欧Ⅲ的含量，国三标准给我国的柴油机尾气后处理带来了不一样的技术，多少厂家开始被扼住命运的咽喉啊！就在这一阶段柴油机开始了电喷时代，开启了高压共轨的大门，厂家的成本瞬间提高了好多，没办法谁让国产做不出高压共轨。
到了国三增压几乎都有了，电控共轨却是并没有全上，这其中一个重要原因，零配件不好买，故障率高，共轨价格高。正因为此大部分厂家开发了电控泵+EGR，比如重汽。如果是机械泵+EGR，是太可能达到国三标准的，但是法规执行不彻底，也就有这种“假国三”出现。
当时国内国Ⅲ排放的高压共轨发动机 相比国Ⅲ排放的EGR发动机在价格上贵了约1万元。
那时国内的汽车厂商使用EGR技术，高压共轨发动机相对于EGR发动机在技术上有优势，但在价格上处于劣势。
无论发动机是采用高压共轨技术也好，EGR技术也罢，二者终将殊途同归，都只是为了能够满足更高的排放标准，减少对环境的污染。
机动车污染物排放要稳定达到国Ⅲ机动车排放标准，车辆必须装备使污染物排放达到国Ⅲ标准的技术措施，同时使用达到欧Ⅲ标准的油品。
 
国四排放标准：第四阶段排放法规，于2014年全面推行。
 
国四的到来不是那么顺利，由于我国柴油品质不达标，无法从根源上解决柴油机排放污染物的问题，只能从尾气处理下手。当时的主要尾气处理技术是EGR+DOC+POC或EGR+DPF或者SCR。
看起来不太明白？说出中文名字就知道是什么了，EGR：废气在循环；DPF：微粒捕集器；SCR:选择性催化转化器；POC:颗粒氧化催化转化器。
 
国五排放标准：第五阶段排放法规，于2017年执行。
 
从国四到国五，只用了短短的三年，我国的技术路线已经慢慢确定，并且成效显著，从国四到国五是一次打补丁式的升级。国四的技术已经开始普遍应用SCR。SCR与EGR路线相比，优点是对氮氧化物（NOx）的处理更有用，净化率高，更加符合我们的柴油机尾气排放理想值。
SCR路线是在排气管后加装一个SCR处理器，NOx（氮氧化物）在SCR处理器中和喷射出的车用尿素在一定温度下发生化学反应转化成N2（氮气）和H2O（水）排入大气。SCR系统主要由SCR催化器、尿素泵、尿素罐、尿素喷嘴、油气分离器、NOx浓度传感器、温度传感器以及相应的管路和线路组成。
在柴油车市场方面，之前因为国四来的太晚，大量的国三车投入到市场，等到了推出国五，大量国三退出市场，卡车销售行业也迎来了前所未有的繁荣。
 
国六排放标准;第六阶段排放法规，2022年即将实行。
 
国六技术是将之前技术的一种整合研究，以达到更高要求的排放限值。比如EGR+DOC+DPF+SCR。
由于国六标准对于NOx和PM的限值进一步降低了，因此DPF就成了必备，此外在优化喷油这方面还增加了后喷来抑制NOx的生成。国五阶段就打基础的EGR路线目前从实际使用情况来看，在高温高压条件下，EGR阀的故障率偏高，因此部分厂家在国六阶段放弃EGR路线，通过优化喷油、优化进排气、提高SCR系统的效率以及增加尿素消耗来满足NOx排放限值的要求。
 
总结
 
后处理技术是在原机排放无法满足要求或者要使原机排放满足要求付出的成本太高的情况下才使用的补救措施，当然也是打好“蓝天保卫战”的重要武器。
从国四起，绝大部分厂家的燃油系统都采用高压共轨这一路线，到了国六阶段重型柴油机将无一例外采用高压共轨路线，喷射压力相当高，喷油器孔径非常小，这对燃油品质会非常敏感。因此，要打好“蓝天保卫找”不只是后处理，还得喝上真正的国六油！
环保标准的升级是不可逆转的，随着后处理装置的不断增多，的购车成本以及使用成本都会增加，这也是不可避免的，只能说各位要理性看待啦。后处理装置的不断增多也让系统更加复杂，这对维修保养人员的专业水平也提出了更高的要求，专业的事还得要专业的人来解决，不断学习才能适应电控时代。