大家好！由于站长前一段时间比较忙，也很久没写文章了，在此向关注本号的各位表示一下歉意。今天这篇文章就向大家简单介绍一下我国（顺带介绍不少欧盟体系）重型汽车的新车认证排放标准及控制排放的技术的演变历史。
目前各国的汽车排放标准适用范围多分为轻型汽车及重型汽车两大类，也有美国等国家将汽车排放标准适用范围分为轻型汽车、中型汽车和重型汽车三大类。我国、欧盟等国家或地区以车辆额定总质量3500 kg作为分界线，不高于该总质量的车辆适用于轻型汽车排放标准，高于该总质量的车辆适用于重型汽车排放标准。其中轻型汽车的排放限值主要以单位行驶里程的污染物排放为标准（一般为g/km），重型汽车的排放限值则主要以发动机单位做功的污染物排放作为标准（一般为g/kWh）。我国的轻型汽车新车认证排放标准为GB 18352（目前最新的是国六标准GB 18352.6-2018），重型汽车新车认证排放标准为GB 17691（目前最新的是国六标准GB 17691-2018）。
无论是轻型汽车排放标准还是重型汽车排放标准，我国自国一阶段至国五阶段，都与欧盟汽车排放标准基本一致（只是实施时间比欧盟晚），直到国六标准开始逐渐走上了具有中国特色的汽车排放标准体系制定道路（尤其是轻型汽车排放标准相比欧盟汽车排放标准大幅度加严，此外重型汽车国六排放标准相比欧盟同时实施的欧六排放标准也增加了一些新的要求，如远程监控）。本文主要介绍国内重型汽车排放标准与技术演变，内容也少不了欧盟排放标准体系。我国港澳台地区同样对重型汽车实施欧盟汽车排放标准，只是实施时间有一定区别。由于欧盟排放标准体系认证较为简单，很多国家和地区在制定汽车排放标准时，都参考了欧盟排放标准体系，欧盟排放标准体系也成为了世界范围内影响最广的排放标准体系。除欧盟排放标准体系之外，美国、日本等国家也有自己的汽车排放标准体系，其试验方法、限值、侧重点有所不同。
各国汽车排放标准主要限制的污染物包括一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOx)、颗粒物(PM)，随着汽车排放控制技术的加严，也增加了颗粒物数量浓度(PN)、氨(NH3)等污染物的限制。我国的重型汽车（不含汽油车）排放标准实施时间及稳态试验限值见表1，瞬态试验及非标准工况试验限值见表2，重型汽油车排放标准实施时间及限值见表3。
我国在2001年发布《车用压燃式发动机排气污染物排放限值与测量方法》(GB 17691-2001)，该标准规定了我国重型汽车柴油机第一、第二阶段排放标准（即国一、国二标准），该排放标准基本直接沿用欧盟第一、第二阶段排放标准（即欧I、欧II标准，Directive 88/77/EEC）。同时，在《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》 (GB 14762-2002)中，也规定了我国重型汽车点燃式发动机第一、第二阶段排放标准（即国一、国二标准），其中重型汽车燃气发动机的排放限值及测量方法与柴油发动机测量方法相同。该阶段只有发动机试验（台架试验）要求，试验工况采用十三工况法(ECE R49)，由标定转速和最大转矩转速各5个负荷点(10%、25%、50%、75%、100%)以及3个怠速工况共13个工况构成，均为稳态工况，无需测量瞬态工况。这一阶段车用柴油机仍然主力使用机械式喷油泵（俗称的“大泵”），使用涡轮增压基本可达到国一/欧I标准，增压中冷基本可达国二/欧II标准，不使用尾气后处理装置。这一阶段的重型柴油汽车仍然有一定的“冒黑烟”情况。
2005年，我国发布《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与测量方法（中国三、四、五阶段）》(GB 17691-2005)，该标准即我国重型汽车第三、第四、第五阶段排放标准（简称“国三”、“国四”、“国五”标准），也是基本直接沿用欧盟第三、第四、第五阶段排放标准（即欧III、欧IV、欧V标准）。北京早在2002年就引进了达到国三（欧III）排放标准的柴油公共汽车，2006年引进达到国四（欧IV）排放标准的柴油公共汽车，2011年年初引进达到国五（欧V）排放标准的柴油公共汽车。此外，环境友好型车辆(EEV)标准自1999年10月规定，该标准限值严于国五（欧V）标准，我国也引入了部分装用符合EEV排放标准的发动机的车辆。这一时期的重型汽车排放标准仍然主要是发动机试验要求。在这一时期，内燃机-电力混合动力客车也开始在国内逐渐完成小规模试验到较大规模引进的过程。
自国三/欧III阶段起，瞬态试验循环(ETC)以及负荷烟度试验(ELR)被加入车用柴油机排放认证体系中，原有的ECE R49十三工况法试验循环也被改为更能够反映柴油机实际运行情况的新的稳态试验循环(ESC)十三工况点，并增加了NOx抽查点要求。这一时期，车用柴油机逐渐将原有的机械式喷油泵升级为电控高压共轨燃油喷射系统，其可大幅度提高柴油喷射压力并可灵活控制燃油喷射（中间也有电控单体泵、电控泵喷嘴等技术进行过渡）。值得一提的是，国三/欧III阶段为我国（不含港澳台地区）重型柴油汽车排放“黄标车”与“绿标车”的分界。满足国三排放标准的重型柴油汽车被核发绿色环保标志，也就是所谓的“绿标车”；不满足国三排放标准的重型柴油汽车则被核发黄色环保标志，也就是所谓的“黄标车”。2009年起（尤其是2014年以后），很多城市对“黄标车”（包括用于公交客运等用途的车辆）限行措施加严，促进了“黄标车”的提前淘汰更新。也有一些用户对“黄标”柴油车进行改造（有部分加装后处理装置，也有部分更换达到国三/欧III及以上标准的柴油机或天然气发动机）使其满足更高阶段的排放标准，降低环境污染。
“柴改气”这操作济南公交大修厂没少干
柴油机一般使用稀薄燃烧技术，燃烧产生的CO及HC较少，燃烧温度高时会倾向于产生较多NOx排放，但燃烧温度较低时也会倾向于产生较高颗粒物PM排放，总的来说，NOx排放以及PM排放呈现一种“此消彼长”的关系。在国三/欧III阶段，仅使用机内净化技术尚可满足NOx以及PM排放要求，但自国四/欧IV阶段起，NOx以及PM排放要求被大幅度加严，仅使用机内净化技术难以满足要求，因此颗粒捕集器(Diesel Particulate Filter, DPF)、柴油机氧化催化器(Diesel Oxide Catalyst, DOC)、废气再循环技术(Exhaust Gas Recirculation, EGR)以及选择性催化还原(Selective Catalyst Reduction, SCR)等机外净化技术也被广泛应用。国四/欧IV、国五/欧V阶段车用柴油机主要有两种技术路线：一种是EGR+DPF技术路线，该技术路线使用EGR技术引入一部分废气到燃烧室，降低氧气含量，从而降低燃烧温度，进而降低NOx排放，这样发动机排出的PM排放会比较高，使用DPF可将其降低到限值水平。另一种是SCR技术路线，该技术路线通过在排气管中加装催化还原设备，向其中喷射反应剂（32.5 %尿素水溶液，商品名为“AdBlue”），用还原剂中的尿素热分解产生的氨(NH3)将尾气中的NOx还原为氮气(N2)及水(H2O)，从而减少NOx排放。采用EGR+DPF技术路线的重型车用柴油机无需使用尿素溶液，但结构一般更为复杂（有的发动机增加EGR要求后对原型机往往是大改），且对散热要求较高，同时由于发动机燃烧温度较低，效率及燃油经济性难免受影响较大，且这一时期DPF再生技术尚未成熟，有时会产生不能及时再生的情况（长期用于市区工况的车辆会较易面临该问题），增加维护保养成本；采用SCR技术路线的重型车用柴油机燃烧温度一般较高，效率及燃油经济性受影响较低，且SCR设备对原有发动机改造较小，结构同样较为简单。但需额外定期补充尿素，且在市区工况下，由于尾气温度较低，远离SCR系统效率较高的区间，对NOx排放的控制效果往往较差。除了尿素水溶液SCR外，也有部分厂商采用固态氨SCR技术，但更换复杂，也没有广泛使用。国五/欧V标准也增加了对装备SCR的车辆NOx控制系统正确运行的要求，当检测到反应剂余量不足、反应剂浓度不正确、反应剂消耗量和/或喷射次数异常及系统被篡改等情况时，会顺次对驾驶员发出提示，若问题长时间未得到解决或更加严重，将会激活驾驶性能限制系统（初期限制最高扭矩不得超过额定值75%，严重时限制车速不得超过20 km/h）。国内厂商在国四/欧IV、国五/欧V阶段使用SCR技术路线的较多，使用EGR+DPF技术路线的也较少。这一时期较多采用EGR+DPF技术路线的企业主要有MAN、斯堪尼亚(SCANIA)、日野(HINO)等。除柴油车外，也有部分天然气汽车使用SCR技术路线。这一时期的天然气发动机一般使用电子控制燃料喷射（电喷）+稀薄燃烧技术，不使用后处理设备，天然气发动机达到排放标准限值要求还是较为容易的。至于液化石油气(LPG)发动机，由于燃料物理化学特性的影响很难使用电喷技术，一般使用类似化油器的减压阀将燃料汽化后与空气混合（也有部分使用电控化油器），难以做到较高精度的混合。国产重型汽车用LPG单一燃料发动机也止步于国四时代，曾经大量在公共汽车上使用LPG燃料的广州在2013年以后已经不再更新LPG车辆，香港小巴业界常用的丰田柯斯达小巴在2021年停产。
国六/欧VI阶段的NOx以及PM排放限值相比国五/欧V阶段大幅度加严，为了达到国六/欧VI排放标准限值要求，新技术的应用也是少不了的。重型柴油车普遍选择DPF+SCR技术路线，因此所有车辆均需使用AdBlue反应剂，此外，在DPF与SCR装置上游也有柴油机氧化催化器(Diesel Oxidation Catalyst, DOC)，其将尾气中的CO、碳氢化合物HC转化成为二氧化碳(CO2)及水(H2O)，并将一氧化氮(NO)氧化成二氧化氮(NO2)便于后续在SCR中的还原，此外也能够帮助DPF进行主动再生。对于燃气车辆，由于以往普遍采用的稀薄燃烧必须采用SCR进行后处理才能达到国六/欧VI排放标准限值要求，这样会增加车辆的复杂性以及使用成本，因此在国六/欧VI标准时代，重型燃气车辆也普遍选择类似轻型汽油车的当量比燃烧+三元催化剂(Three-way catalyst, TWC)后处理路线。相比于轻型汽车，重型燃气车辆的三元催化剂体积较大，贵金属含量也较高，也成为一些不法之徒偷盗的目标。国六/欧VI标准也增加了氨排放限值（WHSC稳态试验循环及WHTC瞬态试验循环均为10 ppm），因此尾气中氨排放也被加以控制，一般使用氨氧化催化剂(Ammonia Slip Catalyst, ASC)。
前文已经写到，国六标准相比欧VI标准也增加了一些其它要求，最重要的一点就是国六b阶段新增的远程排放管理车载终端数据发送要求。远程排放管理车载终端记录车辆运行数据（包括车速、车辆位置、里程表读数、发动机转速、发动机转矩、发动机进气量、发动机燃料流量、冷却液温度等）、车辆排放后处理系统工作状态（包括SCR系统入口及出口温度、SCR系统前、后NOx浓度、SCR系统反应剂余量、DPF系统前后压差等），并上传给汽车制造厂商，汽车制造厂商再进一步上传至国家监控平台，实现对车辆排放状况（主要是NOx排放）的远程监控。
至于在国内占比较少的重型汽油车（目前以中巴车为主，也有一些特种用途的总质量超过3.5 t的汽油面包车、皮卡也被归类为“重型汽油车”一类，甚至红旗LS7“国耀”由于申报的总质量超过了3.5 t，也适用于重型汽油车排放标准），排放控制主要是采用电喷+三元催化器的技术路线，类似轻型汽油车。目前的重型汽油车排放标准暂无对颗粒物排放限制，因此重型汽油车一般不装备汽油车颗粒捕集器(Gasoline Particulate Filter, GPF)。
除新车认证排放标准外，新车出厂/进口时、新车注册登记时以及在用车进行定期技术状况检测（俗称“年检”）时，也需要进行尾气排放检测，使用的标准也与新车认证的标准不同。我国现行的新车注册登记及在用车排放标准根据车辆的发动机种类（燃料）不同，采用不同的标准，点燃式发动机汽车（汽油车、燃气车）适用《汽油车污染物排放限值及测量方法（双怠速法及简易工况法）》 (GB 18285-2018)，压燃式发动机汽车（柴油车）适用《柴油车污染物排放限值及测量方法（自由加速法及加载减速法）》 (GB 3847-2018)，值得一提的是，在新车注册登记及在用车检测排放标准方面，同类轻型汽车与重型汽车适用于同一排放标准。
对于点燃式发动机汽车，新车注册登记及在用车年检主要使用简易工况法（包括稳态工况法、瞬态工况法或简易瞬态工况法）进行检测，也有的车辆需使用双怠速法（怠速+高怠速）进行检测，主要测量其CO、HC及NOx排放水平；对于压燃式发动机车辆，则主要使用加载减速法进行检测，对于无法使用加载减速法进行检测的车辆也使用自由加速法进行检测，主要测量尾气的光吸收系数或不透光度、林格曼烟度（反映颗粒物排放状况）以及NOx排放水平。
最后补充一点，烟度以及气味是大家对汽车尾气排放最直观的感受，但不“冒黑烟”并不一定代表排放达标，随着汽车技术的发展，若不是在通风较差的室内空间（如地下停车场、室内公交总站等），汽车尾气污染物的气味也不明显（能感受到的气味主要来自HC，NOx尤其是NO气味不大）。
总的来说，我国重型汽车排放标准从国一时代一直到国六时代，随着技术的提升以及社会对环保事业的不断重视逐渐加严，也逐渐从以往完全效仿欧盟排放标准发展到有了自己的一些新的要求，逐渐形成具有中国特色的重型汽车排放标准体系。
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