聊一聊国六。
国六是轻型汽车污染物排放限制及测量方法（第六阶段）的简称。该法规是国家环保部于2016年12月23日发布，要求自2020年7月1日起，所有销售、注册车辆应满足国六a要求。去年年底曾经有一段时间业内讨论得很多，部分城市想率先实施国六机动车排放标准，但是由于种种原因，最终还是推迟实施。
比起国五的排放法规，国六的排放标准可以说是“全球最严格”的排放法规了。欧六的排放标准在全球来讲也是相当严格的，但国六比欧六还要严格。
以往中国的排放法规一直参照欧洲的排放标准制定，而这次国六则全面采纳了美国的技术路线。这次国六排放标准主要涉及到3块内容：常规气体排放，颗粒物排放，蒸发排放及其应对策略。也就是说汽车上目前针对国六的系统或零部件更改都是围绕这三点来展开。
今天就罗列一下相关信息，也自我解答一些心中的疑问。
下面是我要想的问题：
国五与国六的差异；
如何应对国六要求；
发动机应对策略（常规气体排放）；
排气系统应对策略（颗粒物排放）；
燃油系统应对策略（蒸发排放）；
1、国五与国六的差异
首先，国六排放标准分为两个阶段：国6a和国6b，最晚实施时间分别在2020年7月1日和2023年7月1日，从标准的要求来看，国6a应该算是国6标准实施的过渡阶段。
在国6标准中采用全球轻型车统一测试程序，全面加严了测试要求和标准限值（例如增加了N2O的污染物限值），并且采用燃料中性原则，对柴油车的氮氧化物和汽油车的颗粒物不再设立较松的限值（增加了汽油车的PN限值）。此外还引入实际行驶排放测试（RDE），对车辆在实际使用状态下的排放水平进行监管。
在尾气排放方面，测试工况采用了WLTC循环。该工况比欧洲的NEDC更贴近用户实际工况，增加了调校的复杂程度。
在蒸发排放方面，全新采纳美国的ORVR要求。以前，在加油时是允许燃油蒸汽直接排放到大气中的，但随着汽车保有量的增加，加油排放已经开始影响空气质量，国六采用了美标的ORVR要求，即在汽车加油时产生的汽油蒸气都要存储在汽车内部。所以，燃油系统在结构设计上也会有较大的改动，燃油系统的成本也会有大幅度的增加。
2、如何应对国六要求
要知道如何应对，就要先知道到底要控制哪些东西，先看看汽车吃的什么，排出的又是什么。从加油和汽车燃烧过程可以看出，国六主要控制加油时汽油蒸气的挥发，以及车辆行驶过程中，发动机燃烧后排出的气体和颗粒物。
因此针对上述三个主要过程直接相关的汽车系统需要更改，即燃油系统、发动机本身和尾气处理，以及颗粒物捕集器的应用。
针对整车蒸发污染物排放限值由国五的2g/test降至0.7g/次，且测试时间为国五的2倍，同时增加车载加油油气回收系统ORVR（Onboard Refueling Vapor Recovery），它能够收集加油过程中从油箱中挥发出来的燃油蒸气，加油排放限值不超过0.05g/L。因此供油系统需要有较大的改动，涉及整个燃油系统的更改和升级。
汽车运行中排放的主要污染物有一氧化碳（CO）、碳氢化合物（HC）、氮氧化合物（NOx）、二氧化碳（CO2）和颗粒物（PM）。一氧化碳（CO）主要是空气不足或混合气体不均匀造成不完全燃烧时所产生的一种无色、无味的气体。碳氢化合物（HC）是指发动机废气中的未燃烧部分。氮氧化合物（NOx）是发动机混合气体燃烧过程中，空气和氧气在高温下生成的。颗粒物（PM）主要有不可燃物质和可燃物质未进行燃烧以及燃烧的生成物这三个主要来源，主要是由炭烟，可溶性有机物和硫酸盐组成。
针对上述汽车燃烧排放的气体和颗粒物，发动机需要做升级，尾气的后处理也需要升级，如三元催化转化器，以及针对PM和PN的要求，增加颗粒物捕捉器等等。
3、发动机应对策略（常规气体排放）
针对发动机，主要涉及发动机本体以及尾气后处理即三元催化器的更改。
3.1 发动机本身
针对发动机，可以通过以下三种方式的更改。
3.1.1 减少喷油提前角
减少喷油提前角，可降低发动机工作的最高温度（1500摄氏度），使NOx的生成量减少。
3.1.2 EGR废气再循环
将一定数量的废气引入发动机的进气系统，使发动机混合气体中惰性气体（H2O、N2和CO2）的比例增加，降低了混合气体中氧气的浓度，破坏了NOx的生成条件，有效抑制了NOx的生成。当然，虽然EGR的使用对于NOx的优化有利，但同时也影响发动机的动力性。
3.1.3 稀薄燃烧
可燃混合气中空气质量与燃油质量之比为空燃比，汽油的理论空燃比大体约为14.7，也就是燃烧1g汽油需要14.7g的空气。稀薄燃烧技术是将空燃比提高到15:1 ~ 27:1。随着空燃比的增加，尾气中的NOX和CO浓度会明显降低，HC的排放也有一定降低，此技术中降低汽油机排放、提高发动机性能的主要技术方向。稀薄燃烧技术，通常与分层燃烧技术，紧凑的燃烧室形状，火花塞结构以及布置的改善等技术协调应用。
3.2 三元催化器TWC
三元催化器一直是处理汽车尾气的重要装置。它的原理是在高温下进行氧化还原反应，将发动机燃烧排出的CO、HC和NOx等有害气体转变为无害的CO2、H2O和N2。
三元催化器一般由法兰、壳体、减振层、载体和催化剂涂覆五部分组成。三元催化器的核心部件是载体，因为载体上含有铂（Pt）、钯（Pd）、铑（Rh）等主要成分的贵金属涂覆，所以三元催化器成本较高。三元催化剂大多在350摄氏度的时候起反应，温度过低时，转化效率低，它的最佳工作温度在400~800摄氏度。
4、排气系统的应对策略（颗粒物排放）
4.1 GPF的工作原理：
针对颗粒物排放，主要是增加汽油机颗粒捕集器GPF装置（与之对应的是DPF柴油机颗粒捕集器），实验证明GPF可以减少90%的烟灰量。捕集的颗粒在GPF里聚集，当达到预定值上限时，压力传感器会根据设定的压力信号反馈到ECU，ECU会调整燃烧工况，将颗粒物燃烧。GPF是一种蜂窝状的陶瓷组成，与三元催化器载体不同的是颗粒捕集器的蜂窝状孔是交替封堵的，这样更容易捕集颗粒，但同时排气系统的背压也会提高，对发动机的功率和油耗产生负面影响。
4.2 GPF的常用材料
常用的GPF材料有堇青石（Cd）、碳化硅（SiC）、钛酸铝（AT）、莫来石（Mullite）等。别问我为什么是这些材料，因为我不懂。
4.3 GPF的布置方式
在汽油机上，GPF在排气管中的布置有两种：紧耦合布置（Closed-coupled简称CC）和后置式布置（Under-floor简称UF）。紧耦合式布置即把GPF与TWC集成在一起，安装在距离排气歧管较近的地方，后置式布置是把GPF安装在距离TWC较远的下游位置。
两种布置方式，都有各自的特点。
底盘式（或称为：后置式）布置排气系统的背压比紧耦合式低，较低的背压可以降低整车燃油消耗。底盘式（或称为：后置式）布置时，GPF在底盘式布置时的平均温度和最高温度都比紧耦合布置时低约140度，较低的排气温度可以抑制PM的燃烧，有利于形成PM层，从而提高过滤效率。
GPF紧耦合式布置时，排气温度很高，较高的温度下更容易实现GPF的再生（下文描述什么是GPF再生）。但是在底盘式布置的情况下，GPF可能需要周期性的主动再生，增加了后处理控制系统的复杂程度。
4.4 GPF的再生
我心中一直有个疑问，就是GPF不断捕捉颗粒物，时间长了不就堵了吗？其实前面的GPF工作原理已经提到了再生，后来查找了相关资料，有专门介绍GPF再生技术。
颗粒捕集器能够快速有效地捕集汽车尾气中的颗粒物，但经过持续不断的捕集，颗粒物沉积在载体中，排气系统的背压也会随之升高，影响汽车的动力性与经济性。因而需要促使颗粒捕集器中的碳烟颗粒再次氧化燃烧，去除捕集到的颗粒物，称为再生技术。GPF再生的温度在600度左右。带涂层的GPF再生温度在450度。
GPF再生循环会直接影响到汽车排气系统的背压，高效的再生方式和可靠的再生控制策略能够提升GPF的工作能力和使用寿命。在汽油机上，常采用加浓断油的方式使颗粒捕集器主动再生。在颗粒物捕集较多，系统背压显著升高时，通过先加浓后断油的方式将燃油和二次空气送到载体前端，混合气在此处氧化升高载体温度，高温下颗粒物氧化燃烧，实现主动再生。加浓断油再生可控性差，需要电控系统的支持，同时要控制燃烧温度，过高的温度可能会烧坏GPF载体。
5、燃油系统的应对策略（蒸发排放）
前面提到国六相对于国五其中一个改动就是增加了ORVR加油排放污染物试验的要求，规定加油排放不超过0.05g/L。根据美国环保署统计，无ORVR系统车辆每加1L汽油，会损失1.5g油气；而通过加装ORVR系统，可将排放损失降低98%。
5.1 ORVR系统
ORVR系统的作用是收集和储存加油过程中汽油蒸气，然后脱附到发动机中燃烧，以节约能源。
ORVR系统工作原理见下图。
在加油过程中汽油首先经过加油单向阀（ICV）到达油箱，油箱里的汽油蒸气和少量空气通过加油限位通气阀（FLVV）和通气管到达炭罐储存起来，车辆行驶时脱附到发动机中燃烧，这样就把原来加油时逃逸到大气中的大部分汽油蒸气回收利用起来。
加油管的回气管是利用文氏效应工作的。文氏效应是指流体在通过缩小的过流断面流速增大，流速的增大伴随着流体压力的降低，从而产生吸附作用的现象。回气管可以将加油时油箱中的蒸气吹入加油管，吹的高速气流在加油管口形成负压，这样加油管口气压低于周围大气压力，有效防止了汽油蒸气从加油管往外溢出。
整个ORVR系统主要涉及到如下零件的变更：
5.2 燃油箱
首先燃油箱的六层结构（由内层到外层分别为高密度聚乙烯HDPE、线性低密度聚乙烯LLDPE、阻隔层EVOH、LLDPE、回料层REGRIND及外层HDPE）中的阻隔层EVOH厚度将增加，目的是为了减少燃油和蒸发泄漏。
另外由于采用ORVR系统，燃油系统会增加一系列阀体，而增加的阀体会增加泄漏的风险。因此，很多原来外置的零部件，如滤清器、管路、阀门等，需要内置在油箱内，这就对油箱的成型工艺提出了更高的要求，尤其是针对比较扁平的油箱采用了两片式技术。该技术长期以来被国外的供应商垄断，如考泰斯（德国）、英瑞杰（法国）等企业，据说目前国内燃油系统供应商扬州亚普也攻克了这一技术。就短期内来说，油箱的成本增加仍是国六对应成本压力的主要来源。
5.3 加油管
为了ORVR加油时形成加油液封，缩小了加油管径，大约35mm~40mm缩小到25mm~28mm，而加油软管为了降低蒸发排放也更改了材料。
5.4 阀体
燃油箱内另一个改变较大的地方就是阀体。例如，所有焊接的阀门都升级为双层注塑阀门（简称2K），内层由POM保证阻隔性，外层使用HDPE保证与油箱的焊接性能，而国五的油箱阀体为单层注塑阀门（1K）。主要涉及的阀门有FLVV阀、ICV阀等。
FLVV阀：为了防止加油跳枪时，燃油进炭罐，将nipple加油回气嘴改为FLVV控制阀。
FLVV保证油箱与炭罐的连接处于长通状态。FLVV的通气管直径比当前燃油系统蒸发管路直径要大，有利于减少通气阻力，便于汽油蒸气进入炭罐。加油时，主要通过FLVV排气，FLVV可以起到控制油箱液面高度和加油跳枪的作用。如有需求，还需增加油气分离器（LVS）。
ICV阀：ICV又称加油单向阀/加油止回阀，作用是确保燃油单向通过，阻止回流。另外针对ICV阀还增加氟化橡胶（FKM）材质密封圈，以避免翻转后炭罐处出现燃油泄漏。
5.5 炭罐
ORVR系统要求炭罐有很强的油气吸附和脱附能力。为了充分吸附与脱附，炭罐的容积也增大至原国五炭罐的2~3倍，并且从布置上更加靠近燃油箱。
另外，炭罐内部装有对燃油蒸气吸附和脱附能力很强的活性炭，通过吸附口与油箱连接，用于收集油箱内部燃油蒸发产生的燃油蒸气；通过脱附口与发动机相连，将吸附的燃油蒸气脱附至发动机内部进行燃烧；通过通气口与大气相通，给发动机提供新鲜空气的同时实现炭罐的脱附。
当车辆静止，发动机不运转时，油箱内汽油挥发产生燃油蒸气经重力阀和燃油蒸发管，通过炭罐的吸附口进入炭罐，被炭罐内部活性炭吸附并储存；
车辆加油时，汽油挥发速度快，产生较多的燃油蒸气，油箱内部压力急速升高，在压差的作用下，油箱内部的燃油蒸气进入炭罐，被吸附并储存；
发动机运转时，通过ECU控制炭罐电磁阀的通断。发动机达到一定转速时，炭罐电磁阀开启，发动机进气系统产生负压，新鲜空气从炭罐通气口进入炭罐，与燃油蒸气一起从炭罐脱附口进入进气管，最后进入发动机燃烧。
5.6 油泵
为了降低蒸发排放，将汽油滤清器内置在油泵中，同时增加了容尘量。 当然燃油泵内置的同时也会增加售后维修的难度。另外，为了将传感器、阀体等部件集成在油泵上，燃油泵还采用大尺寸的法兰盘。
5.7 燃油系统OBD检测
国六的燃油系统增加了OBD检测要求。
针对OBD检测，目前主要有两种方案，一种是从油箱抽气产生负压的DTESK方案，另一种是往油箱打气产生正压的DMTL方案。
DTESK方案是指将炭罐通风电磁阀CVS关闭，在怠速工况时，通过碳罐冲洗阀与进气歧管等真空区域连通，使蒸发系统产生一个负压，通过测量蒸发系统密闭环境下压力上升的速度来判断泄漏量，所以需要在油箱内加装一个油气压力传感器。另外，该方案要求在碳罐进气口加装一个碳罐关闭阀，保证必要时可通过关闭此阀来制造密闭真空。
该方案有一个问题就是必须利用发动机运行建立真空才能进行诊断，因此对于一些带启停功能的车辆，要启动这个功能可能会影响油耗；另外，对于一些油箱容积较大的车辆，要建立真空可能需要花更长的时间，这样将导致诊断周期变长，而在WLTC的工况下可能无法诊断，这也是需要考虑的问题。
DMTL方案是在炭罐通风口处增加了一个DMTL模块，模块里有一上充气泵、双向阀和一个标准孔。DMTL的原理就是往油系统里打气，通过监测充电泵往系统中打气的难易程度来判断泄漏量，而这个难易程度是通过充气泵的泵电流的大小计算出来的。
DMTL由于是主动建压，因此可能避免DTESK方案涉及的两个问题，但它的问题主要是成本较高。
6、结束语
2018年下半年到年底，国六被讨论的很多，原因是很多地方声称要提前实施，当然最终还是没有实现。
一方面，国内不同的地区和城市纷纷出台提前实施条例，毫无章法可言，似乎提前实施就代表着城市走在了时代的前列，似乎提前实施城市就立即变成绿水青山，国六成了各地方政府竞相表演与表决心的舞台；另一方面，国六的燃油排放及蒸发排放标准较严，国内很多整车及零部件企业还无法在短时间内积累相应的技术研发水平及产品来支撑这样的技术要求。
我们可以回顾一下前面介绍的内容，关于国六涉及到的零件更改，有多少零件是国内供应商提供的？
这篇内容车三道四前前后后、断断续续花了不少时间收集整理，给自己释疑的同时也希望能够给您带来帮助。
好了
能看到这里
说明
你足够有耐心
因为
我整理的内容
也的确
挺枯燥
欢迎添加个人微信号或公众号交流
