隨著國際《京都議定書》的正式生效，歐洲汽車產(chǎn)業(yè)希望借助“歐5”和隨后的“歐6”，利用歐洲柴油車在節(jié)能和限污方面的成熟技術(shù)，振興歐洲汽車工業(yè)并使其保持世界領(lǐng)先地位并完全壟斷環(huán)保節(jié)能發(fā)動機的科學(xué)先進技術(shù)。

我國是《京都議定書》的簽約國，無論從政治還是從政績上考量，中國政府必須要履行對全世界的承諾，用二分之一的時間，走完歐盟（加上美日）從歐州汽車排放標(biāo)準(zhǔn)I號到V號或歐VI的二十多年實施階段時間，以高度體現(xiàn)中國發(fā)展速度與政治上極端高度性。

    根據(jù)今年年初國務(wù)院常務(wù)會議的安排，今年6月底前將發(fā)布第五階段車用柴油標(biāo)準(zhǔn)(硫含量不大于10ppm)，今年年底前將發(fā)布第五階段車用汽油標(biāo)準(zhǔn)(硫含量不大于10ppm)，過渡期均至2017年底。第五階段機動車排放標(biāo)準(zhǔn)，已經(jīng)走完了所有的程序，很快即將對外發(fā)布?！杯h(huán)保部官員表示，“標(biāo)準(zhǔn)發(fā)布之后并不會即刻實施，因為新標(biāo)準(zhǔn)的實施需要一個準(zhǔn)備實施期，通常這一準(zhǔn)備期為三五年時間?！痹摴賳T解釋，汽車排放標(biāo)準(zhǔn)的實施，必須油品先行。

    因此，對新標(biāo)準(zhǔn)實施最為重要的是，油品供應(yīng)企業(yè)必須充分準(zhǔn)備，保證能向用戶提供與排放標(biāo)準(zhǔn)相配套的國五油品，同時，汽車制造廠家也要研發(fā)生產(chǎn)符合這一新排放標(biāo)準(zhǔn)的汽車，用戶也要等政府的補貼政策才能決定是否淘汰舊車。

    今年經(jīng)國務(wù)院批準(zhǔn)，自2013年2月1日起，北京市在全國率先開始執(zhí)行北京第五階段機動車排放標(biāo)準(zhǔn)。在國務(wù)院提出的十條措施中，第七條措施為，用法律、標(biāo)準(zhǔn)倒逼產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級，其中包括一項重要內(nèi)容，制定、修訂重點行業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)。

●  何為汽車排放標(biāo)準(zhǔn)？

    目前，世界汽車排放標(biāo)準(zhǔn)并立，分為歐洲、美國、日本標(biāo)準(zhǔn)三大體系。歐洲標(biāo)準(zhǔn)測試要求相對而言比較寬泛，是發(fā)展中國家大都沿用的汽車尾氣排放體系，而日美最為嚴(yán)格。中國汽車大多數(shù)系從歐洲引進生產(chǎn)技術(shù)，因此大體上采用歐洲標(biāo)準(zhǔn)體系，其尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)也是延用歐標(biāo)體系。

    汽車排放標(biāo)準(zhǔn)，是指從廢氣中排出的CO(一氧化碳)、HC＋NOx(碳氫化合物和氮氧化物)、PM(微粒，碳煙)等有害氣體。汽車排放是指從廢氣中排出的CO（一氧化碳）、HC＋NOx（碳氫化合物和氮氧化物）、PM（微粒，碳煙）等有害氣體。它們都是發(fā)動機在燃燒作功過程中產(chǎn)生的有害氣體。

    這些有害氣體產(chǎn)生的原因各異，CO是燃油氧化不完全的中間產(chǎn)物，當(dāng)氧氣不充足時會產(chǎn)生CO，混合氣濃度大及混合氣不均勻都會使排氣中的CO增加。 HC是燃料中未燃燒的物質(zhì)，由于混合氣不均勻、燃燒室壁冷等原因造成部分燃油未來得及燃燒就被排放出去。NOx是燃料（汽油）在燃燒過程中產(chǎn)生的一種物質(zhì)。PM也是燃油燃燒時缺氧產(chǎn)生的一種物質(zhì)，其中以柴油機最明顯。因為柴油機采用壓燃方式，柴油在高溫高壓下裂解更容易產(chǎn)生大量肉眼看得見的碳煙。

    為了抑制這些有害氣體的產(chǎn)生，促使汽車生產(chǎn)廠家改進產(chǎn)品以降低這些有害氣體的產(chǎn)生源頭，歐洲和美國都制定了相關(guān)的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)。其中歐洲標(biāo)準(zhǔn)是我國借鑒的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)，目前，國產(chǎn)新車都會標(biāo)明發(fā)動機廢氣排放達到的歐洲標(biāo)準(zhǔn)。

    歐洲標(biāo)準(zhǔn)是由歐洲經(jīng)濟委員會（ECE）的排放法規(guī)和歐共體（EEC）的排放指令共同加以實現(xiàn)的，歐共體（EEC）即是現(xiàn)在的歐盟（EU）。排放法規(guī)由ECE參與國自愿認可，排放指令是EEC或EU參與國強制實施的。

    汽車排放的歐洲法規(guī)（指令）標(biāo)準(zhǔn)1992年前巳實施若干階段，歐洲從1992年起開始實施歐Ⅰ（歐Ⅰ型式認證排放限值）、1996年起開始實施歐Ⅱ（歐Ⅱ型式認證和生產(chǎn)一致性排放限值）、2000年起開始實施歐Ⅲ（歐Ⅲ型式認證和生產(chǎn)一致性排放限值）、2005年起開始實施歐Ⅳ（歐Ⅳ型式認證和生產(chǎn)一致性排放限值）。

●  歐IV排放技術(shù)  

    歐洲排放標(biāo)準(zhǔn)：

    歐0階段：采用純機械式的供油系統(tǒng)(燃油泵或柴油泵)和自然吸氣技術(shù)。 歐Ⅰ階段：在歐0發(fā)動機的機械供油系統(tǒng)(燃油泵)基礎(chǔ)上，主要輔以廢氣渦輪增壓技術(shù)。

    歐Ⅱ階段：在歐Ⅰ發(fā)動機平臺上適當(dāng)改進，主要輔以廢氣渦輪增壓(水空)中冷技術(shù)或廢氣渦輪增壓中冷技術(shù)， 供油系統(tǒng)沒有本質(zhì)變化。

    歐Ⅲ階段：對歐II發(fā)動機平臺進行重大升級，主要是供油系統(tǒng)發(fā)生了本質(zhì)變化，實現(xiàn)了供油系統(tǒng)由機械式控制向電子控制的轉(zhuǎn)化，主要技術(shù)路線包括電控泵噴嘴、電控高壓共軌、電控單體泵和電控H泵+EGR。EGR(廢氣再循環(huán))技術(shù)主要是針對有害氣體(NOx) 設(shè)置的排氣凈化裝置，它將一部分排氣循入進氣管與新鮮空氣混合后進入氣缸燃燒，以增加混合氣的熱容量，降低燃燒時的最高溫度，抑制NOx的生成。

     歐Ⅳ階段：在該階段，PM與NOx的排放都做了進一步限制，其技術(shù)路線是在歐Ⅲ發(fā)動機基礎(chǔ)上，供油系統(tǒng)沒有本質(zhì)變化，主要是采取一系列機內(nèi)凈化技術(shù)如提高供油系統(tǒng)的控制靈敏性和壓力，燃燒室和進氣等進一步優(yōu)化，并綜合使用機外凈化(后處理)技術(shù)。機外凈化(后處理)技術(shù)目前主要有兩條技術(shù)路線：一種是SCR(選擇性催化還原)技術(shù)，通過機內(nèi)凈化PM，機外催化還原；另一種是EGR(廢氣再循環(huán))+DPF(微粒捕集器)+DOC(氧化催化轉(zhuǎn)換器)技術(shù)，通過機內(nèi)凈化降低NOx，機外通過微粒捕捉器過濾PM。

     歐Ⅴ階段：在該階段，對PM的要求與歐Ⅳ相同，僅對NOx的排放做了進一步限制。其技術(shù)路線在歐Ⅳ發(fā)動機基礎(chǔ)上，根據(jù)歐Ⅳ階段采取的技術(shù)路線的不同，進行相應(yīng)的調(diào)整。采用SCR技術(shù)的發(fā)動機相對容易，只需要進行部分配件和電控參數(shù)上的局部調(diào)整，而采用EGR技術(shù)的發(fā)動機則需要在油泵等管路上進行重新設(shè)計。

    歐美主要采用了兩條機外后處理技術(shù)路線：

    1、SCR (選擇性催化還原) 技術(shù)路線，通過優(yōu)化噴油和燃燒過程，盡量在機內(nèi)控制微粒的產(chǎn)生，在機外后處理過程，采用尿素溶液對NOx進行選擇性催化還原。采用該技術(shù)路線的主要有康明斯、馬克、底特律柴油發(fā)動機、戴姆勒克萊斯勒、沃爾沃、達夫、依維柯。

    2、EGR+DPF/DOC (廢氣再循環(huán)+微粒捕集器/氧化催化轉(zhuǎn)換器)技術(shù)路線，它以廢氣再循環(huán)為基礎(chǔ)，在機內(nèi)抑制NOx的產(chǎn)生，在機外后處理過程中采用微粒捕集器對微粒進行捕捉。目前，采用該技術(shù)路線的主要有康明斯、卡特彼勒、萬國、斯堪尼亞、曼等。

    采用SCR方案，對發(fā)動機不須做進一步的強化處理。燃油中的硫含量對于系統(tǒng)的影響較小，可回避燃油含硫量高的難題。采用SCR方案可通過調(diào)整噴油特性而節(jié)省燃油消耗約5%，整車需增加一套尿素貯存和轉(zhuǎn)化裝置而使成本增加。采用EGR+ DPF/DOC方案需對原發(fā)動機進行強化，提高噴油壓力和增壓中冷能力。在歐洲主要以SCR技術(shù)占主流，而在北美卻以EGR+DPF為主流。當(dāng)前，國內(nèi)主流卡車廠家國Ⅳ機型及所采用的技術(shù)路線比較認可SCR技術(shù)路線。

●  歐標(biāo)發(fā)動機技術(shù)區(qū)別   

    為滿足歐VI和歐V標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)動機制造商將必須采取發(fā)動機改進、使用含硫量極低的燃油以及排放控制系統(tǒng)等技術(shù)措施。歐VI和歐V標(biāo)準(zhǔn)要求柴油含硫量不超過50X10-6，而美國2007年和2010年法規(guī)則要求將柴油含硫量降低至15×10-6。而歐V和歐VVI標(biāo)準(zhǔn)主要針對顆粒物排放，這給柴油發(fā)動機降低002it}放量帶來更大的挑戰(zhàn)。

    柴油機作為最廣泛應(yīng)用的動力源引擎，其總體技術(shù)結(jié)構(gòu)相近，主要區(qū)別在燃油系統(tǒng)和電控系統(tǒng)，即直列式機械泵、電控共軌系統(tǒng)。目前，代表國際先進水平的是德國BOSH公司，其共軌燃油系統(tǒng)的排放標(biāo)準(zhǔn)在歐III（國3）以內(nèi)。它采用曲軸、連桿、十字頭結(jié)構(gòu)，泵壓130Mpa。

    而歐IV標(biāo)準(zhǔn)要求把油泵壓力提高到160Mpa，這種相對略簡結(jié)構(gòu)已經(jīng)不適應(yīng)了。首先，柱塞偶配精度高，難以加工；其次，這種設(shè)計方案采用的是彈簧回力點接觸傳力結(jié)構(gòu)，在壓力增高以后，容易出現(xiàn)卡死和傳動不平穩(wěn)的缺點。因此，歐V標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品已經(jīng)巔覆了傳統(tǒng)發(fā)動機的設(shè)計原則，特別是對油泵設(shè)計原理，完全是一次推翻傳統(tǒng)理論進而重新革命性的再創(chuàng)新過程。

    DOC技術(shù)裝置可以將總微粒(TPM)中的可溶性有機組分(SOF)氧化成CO2和水。還能將排氣中的CO和HC氧化成CO2和水。與控制TPM、HC和CO排放不同，NOx需要被還原成氮(N2)和水。

    其技術(shù)原理：(1)發(fā)動機排放的SO3遇水會生成硫酸，它是TPM的—部分；(2)硫極易被大多數(shù)排放控制系統(tǒng)采用的鉑催化劑從SO2氧化為SO3；(3)硫會使稀NOx捕集器(LNT)和含鈀等催化劑中毒失效。需要采用一種能氧化CO與HC、而又不會使SO2氧化的技術(shù)。一種硫酸鹽抑制劑可改變鉑的選擇性。降低SO2的活性。

    采用一些方法克服TPM的低反應(yīng)活性：(1)使TPM中的SOF組分氧化；(2)將顆粒捕集到過濾器中并在高溫下使它氧化；(3)通過NO氧化成NO2，使之產(chǎn)生一種更具反應(yīng)活性的氧化物形式。

    據(jù)查閱相關(guān)資料表明：利用過濾器捕集TPM并定期在高溫下使過濾器再生的方法已在美國2007年所有重型柴油車和歐洲大多數(shù)柴油客車上投入商業(yè)化應(yīng)用。在需要降低顆粒排放及使用鉑的場合，幾乎全部都采用NO2來氧化碳煙。在不需要完全過濾TPM的某些場合，采用一種分流式過濾器或者采用一種通過載體的標(biāo)準(zhǔn)氣流就足以滿足需要。一套DOC裝置可以去除廢氣中20%-60%的顆粒。去除NOx的第一種技術(shù)是稀NOx催化(LNC)。這項技術(shù)已在要求將NOx排放降低5%-10%的場合應(yīng)用于輕型柴油車。在排氣中添加額外HC可使NOx的降幅擴大至10%-20%。

    但其缺點是：在150-200℃之間大多數(shù)LNC催化劑會生成大量N2O。柴油機LNT在稀氣條件下使NOx吸收在LNT中直到NOx的數(shù)量達到LNT的容量為止。當(dāng)NOx達到峰值時開始脫附并與CO和HC反應(yīng)生成N2和水。這項技術(shù)最初應(yīng)用于美國的乘用車和中型載貨車。但燃油中的硫會對LNT的性能和耐久性產(chǎn)生很大影響。

    SCR技術(shù)使用的還原劑并非CO和HC，而是氨。汽車選用的SCR還原劑通常為32.5%(質(zhì)量百分比)的液態(tài)尿素溶液。目前有幾種商用SCR催化裝置可供選用，包括釩氧化物、低溫沸石和高溫沸石。釩基SCR裝置適于在200-550℃溫度范圍內(nèi)工作，但當(dāng)它暴露在600℃以上的環(huán)境時會很快失去活性。低溫沸石裝置起作用的溫度為150-450℃，正準(zhǔn)備用于輕型柴油乘用車。高溫沸石起作用的溫度為250-700℃(在SCR裝置前安裝DOC裝置有可能使其作用的溫度下限降低到200℃)。

    高溫沸石裝置將主要用于美國2010年發(fā)動機和歐IV發(fā)動機的NOx還原，該過濾裝置需要在600℃以上進行有源再生、發(fā)動機制造商面臨設(shè)計上的選擇：發(fā)動機NOx排放控制與TPM排放控制系統(tǒng)相結(jié)合，或發(fā)動機TPM排放控制與NOx排放控制系統(tǒng)相結(jié)合。歐洲有發(fā)動機制造商選擇了前者，但大多發(fā)動機制造商都選擇了SCR，這是因為它允許發(fā)動機針對低顆粒、高NOx及最大燃油經(jīng)濟性進行優(yōu)化。

    此外，歐洲現(xiàn)有的SCR排放控制系統(tǒng)有能力在改動最小的情況下(提供更高的尿素噴射率等方法)達到歐V排放標(biāo)準(zhǔn)。歐洲重型柴油車都選擇釩基SCR系統(tǒng)是因為它具有最佳的成本—效益比。在不采用DOC裝置的情況下達到歐IV標(biāo)準(zhǔn)要求的、60%-70%的NOx轉(zhuǎn)換率也是有可能的。這一方法有利于在無法供應(yīng)低硫燃油的地區(qū)使用。

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