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汽车国VI「上汽集团消息」

2023-10-25 08:24:40 来源：搜狐

简介:随着7月1日的到来，全国范围内除北京外的大多数地区都已经开始实施国VI排放标准，而北京地区的轻型车国VI时间表则定在了2020年1月1日，并一步到位实施国VIb

随着7月1日的到来，全国范围内除北京外的大多数地区都已经开始实施国VI排放标准，而北京地区的轻型车国VI时间表则定在了2020年1月1日，并一步到位实施国VIb标准。

国六尤其是国VIb，被称为“史上最严排放标准”，而对于各大主机厂来说，升级改造发动机及排气系统从而满足国VI排放也成为进入国VI时代之前的必须课。

其中，上汽集团在国VI标准实施前一些列国VI新车的发布颇为抢眼，半个月的时间里包括名爵6、名爵HS等全部成型均完成了国VI发动机的更新，上汽也因此成为唯一全部车型都满足国VI标准的中国车企。

那么问题来了，一款车想要从国V升级到国六究竟需要完成哪些升级？升级之后的动力系统除了满足排放标准外还会带来哪些其它影响？带着这些问题，汽车头条App与上汽集团发动机工程师进行了深入的交流，看上汽对于国VI给出了怎样的解决方案。

在了解上汽的“国VI解决方案”之前，我们先要对国VI标准进行一个简单的了解。

国V升级国VI，尤其是国VIb，是中国历次排放法规升级中，技术跨度、难度，最大的一次，不仅延续并加严了欧洲标准的基本内容，还增加了美国标准的一些考核指标，且测试工况也由NDEC、WLTC过渡到RDE。

所谓RDE是一种与WLTP相结合的是测试，在该测试中，被检测车辆不再要求速度曲线，同时也必须在测试中覆盖90%的欧洲路况，比如温度、海拔、负载、坡度、风向等不同因素都被详细规定。同时测试行程中也应包含城市（约34%）、乡村（约33%）和高速公路（约33%）驾驶循环，且三种循环间应保持连续性。因此，RDE测试是一种比降低转毂台架公告限值更为有效控制实际道路排放的测试方法。

从图表中可以看出，从国V到国VIa及国VIb，三个标准对于各种排放物指标的变化。规定中包含了一氧化碳、碳氢化合物、非甲烷总烃、氮氧化合物、一氧化二氮、颗粒物及粒子数量共7个排放指标。其中国VIb相比国V在一氧化碳、碳氢化合物、非甲烷总烃、氮氧化合物四个指标限值几乎减半，并新增了对一氧化二氮和粒子数量的要求。

其实除了国VI排放标准外，被俗称为“咖啡法规”的乘用车CAFC(企业平均燃油消耗量)法规也是敦促车企提高发动机燃油效率、改善发动机技术的另一项标准。

在CAFC的标准中规定了每一家主机厂生产车型总量的平均油耗，而这个数值也随着时间的推移逐渐严格。在第三阶段节点的2015年，中国的标准为6.9L/100km，而在第四阶段节点的2020年，国标将降低为5L/100km，到2025年第五阶段结束时将降为4L/100km。最终直到2030年第六阶段将达到3.2L/100km。

那么，面对排放量降幅达50%以上的国VIb、RDE测试以及“咖啡法规”的多重压力下，主机厂又将如何优化升级动力总成呢？

通常而言，降低排放最直接也最原始的方式是降低发动机排量并改进三元催化器及颗粒捕集器，但这样的做法往往会影响发动机动力并增加制造成本。但上汽名爵搭载在名爵6和HS上的1.5T国VIb发动机相比此前的国V版本除提升了排放规格，最大功率和最大扭矩也从124kW、250Nm提升至127kW、275Nm，同时整车NEDC循环油耗降幅达到6.5%。

为达到这一效果，发动机技术的提升自然是全方位改造的重中之重，而上汽所开发的“蓝芯”发动机在提高燃烧热效率、降低摩擦损失、减小泵气损失、改善热管理系统、减重五个层面本身就有着很好的基础，而在此之上又针对国VIb对发动机进行了一些列的优化升级。

首先是对燃烧系统的优化，这其中包括优化气道、燃烧室、活塞顶、滚流以及油束设计，从而形成均质油气混合，避免过浓区，最小化湿壁，降低由diffusion flame（扩散焰）产生的颗粒排放，而优化油束布置是降低湿壁/颗粒排放的重要手段之一，从图中不难看出，经过优化的紫色油束布局的湿壁量是三种布局方式中最小的一个。

其次是高滚流技术的使用，而该技术对于实现米勒循环和提升压缩比以及后续外部EGR的概念起到至关重要的作用。

与上汽之前的发动机（SGE1.5T）相比，改进后的NF1 1.5T在进气道、燃烧室masking 、活塞顶、喷雾油束都有所变化，从而完成燃烧的升级，使得新款发动机能够采用米勒循环以及将压缩比从10.0：1提升至11.5：1。而NF1 1.5T所采用的米勒循环，其最主要的特征就是凸轮轴型线采用了比较小的包角，使得将气门关闭时间大幅提前。

从图中可以看出，非米勒循环发动机气门关闭时间是在上止点之后，而米勒循环的关闭时间则提前至上止点之前，这样的将对每一个冲程都带来效率的提升，使得油耗可以大幅降低。

此外，NF1 1.5T发动机使用了新的增压器，使得转动惯量进一步降低，压轮涡轮进一步优化以及放气控制由气动升级为电动，而在SGE1.5T发动机上是通过压力来控制，最终带来的效果是提升增压器效率和低速响应。

据上汽工程师介绍，国VIb排放标准给主机厂带来技术上的最大挑战就在于新增的对于PN颗粒排放的限制，产生PN颗粒的原因主要包括活塞顶、气门、缸壁处的湿壁，喷油嘴结焦，油气混合不均匀以及增压PFI发动机也会由于喷油量大，导致阀门座圈，缸壁可能产生较高碳烟。

而减少湿壁的途径除了上述的优化燃烧系统外，另一途径就是提高轨压，从之前的200bar提升至现在的350bar。

在10年前涡轮增压发动机刚刚普及的时候，150bar的轨压是主流水平，如今提升至350bar已经相比之前有了超过200%的提升，而这样提升所带来的效果就是喷雾的粒径大幅下降，从而也大幅减少颗粒排放。

从图中可以看出，轨压从200bar提升到350bar后，喷雾粒径可下降40%，而轨压的提升也将减少扩散焰的出现，PN排放也随之下降40%-50%。

除了提升发动机燃烧效率外，上汽对国VIb车型的排放后处理技术也做出了多方面的升级，其中主要包括气道喷射机型、缸内直喷增压机型及颗粒物过滤器GPF技术的开发三个方面。

在气道喷射机型优化中，采用了紧耦合技术，在排气歧管采用4-2-1结构的基础上，催化器布置紧靠缸盖排气道，减少了排气热量损失，缩短起燃时间，显著改善了冷启动排放。另外在催化包的设计中，增加了载体的目数，从而增大比表面积提升催化转化能力。

此外，上汽对新的国VIb车型的排气系统也进行了优化，从而省去了下底盘位置催化器UFC的使用，而催化器UFC的使用会带来成本的提升以及背压的增加，会较大影响发动机性能，这也是上汽国VIb动力系统能够保持动力参数不降反升的原因之一。

而在缸内直喷发动机的优化中，同样采用了紧耦合技术，将催化器布置紧靠增压器，减少排气热量损失，缩短起燃时间。而Split双载体结构有两块催化剂在其中，其一是减少第一块载体的热惯量，缩短了起燃时间，其二是提升OBD故障诊断率，满足了国六OBD的法规要求。

通过上述对于动力系统的优化，上汽旗下的1.5T发动机取得了国内首批国VI证书，让发动机实现了更低排放、更高效率、设计优化及持久稳定的效果，达成了绝大多数工况下，三元催化器的转化效率≥99%；GPF的过滤效率快速提升，车辆行驶2-3万公里后，过滤效率≥90%；突破16万km排放耐久极限并具有满足20万km的排放耐久的潜力。