《重型車用發(fā)動機高原污染物排放測量方法》

編制說明（征求意見稿）

一、工作簡況

1.1任務來源

本項目根據(jù)中國內(nèi)燃機學會文件“中內(nèi)會字〔2022〕27號《關(guān)于2022年第二

批團體標準立項的公告》，任務書編號：2022-37,標準項目名稱《重型車用發(fā)動機

高原污染物排放測量方法》進行制定，為新制定項目。

1.2編制背景與目標

我國高原地區(qū)幅員遼闊，分布在中西部11個省份，民用汽車保有量5992萬輛，

海拔超過1000米的地級市就有83個、國土面積占比達到50.7%、覆蓋人口1.8億。

同時，高原地區(qū)大氣壓力低、含氧量低、海拔起伏大，相對于東部低海拔地區(qū)，機

動車燃燒惡化、熱負荷增大，可靠性下降等引起尾氣污染物排放增加，機動車在高

原環(huán)境下的排放需要更加關(guān)注。另外，柴油車NOx和顆粒物排放能夠占到汽車排放

總量的80%和90%；隨著國家“一帶一路”戰(zhàn)略、西部大開發(fā)戰(zhàn)略以及“碳達峰、碳

中和”的目標要求，同時為貫徹落實《中華人民共和國環(huán)境保護法》和《中華人民

共和國大氣污染防治法》，完善高原地區(qū)柴油機排放測試和監(jiān)控，使環(huán)境主管部門

有法可依、生產(chǎn)企業(yè)有法可守。因此，研究如何開展高海拔條件下車用柴油機高原

排放測試具有重要意義。

1.3主要工作過程

2022年7月項目立項及準備；

2022年8月～2023年5月標準研究及標準初稿起草，編寫征求意見稿；

2023年5月～7月完成征求意見稿。

1.4主要參加單位和工作組成員及其所做的工作

本標準由中汽研汽車檢驗中心（昆明）有限公司提出，中國內(nèi)燃機學會、中汽

研汽車檢驗中心（天津）有限公司、天津大學、昆明理工大學、濰柴動力股份有限

公司、廣西玉柴機器股份有限公司、昆明云內(nèi)動力股份有限公司、安徽江淮汽車股

份有限公司等單位共同負責起草。

主要成員有：鄭永明、胥峰、劉典云、李樹生、楊國峰、裴毅強、雷基林、陳

瑋、吳春玲、李萬洋、曹斌、何述超、鄧偉、解禮兵、李世峰、吉江林、趙龍龍。

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所做工作：鄭永明、李樹生、楊國峰、劉典云、解禮兵、李世峰、吉江林、趙

龍龍等主要負責標準立項、標準起草和編制說明編寫等工作。裴毅強、雷基林、陳

瑋、吳春玲、李萬洋、曹斌、何述超、鄧偉等主要負責標準內(nèi)容的校正等工作。胥

峰主要負責各試驗項目資源協(xié)調(diào)和協(xié)調(diào)標準立項及驗收等工作。

二、標準編制原則和主要內(nèi)容

2.1標準制定原則

為了確認在平原排放達標的重型發(fā)動機在高原環(huán)境下的排放水平，需要制定適

用于高原環(huán)境下的重型發(fā)動機排放測試方法，在充分總結(jié)和比較了國內(nèi)外最新重型

車用發(fā)動機排放測試方法標準的基礎(chǔ)上，同時考慮重型車用發(fā)動機在高海拔地區(qū)與

平原地區(qū)的實際工況的差異，并且參考了GB17691—2018《重型柴油車污染物排放

限值及測量方法（中國第六階段）》標準中的有關(guān)內(nèi)容編寫。本文件規(guī)定了高海拔

重型車用發(fā)動機污染物排放測試要求、系統(tǒng)及方法。

2.1.1通用性原則

本文件規(guī)定了在高原環(huán)境下重型車裝用壓燃式發(fā)動機所排放的氣態(tài)和顆粒污染

物的測試方法；以及在高原環(huán)境下重型車裝用以天然氣（NG）或液化石油氣（LPG）

作為燃料的點燃式發(fā)動機所排放的氣態(tài)污染物的測量方法。

本文件適用于壓燃式或氣體燃料點燃式車用發(fā)動機在發(fā)動機臺架上開展高海拔

排放測試，非道路移動機械用發(fā)動機的高原排放測試也可參照使用，通用性高。

2.1.2指導性原則

本文件提出的方法能為高海拔地區(qū)發(fā)動機污染物排放測量提供指導作用。目前

使用的GB17691—2018標準所規(guī)定的排放物測試方法不適用于大氣因子大于1.07

的高海拔地區(qū)，而本文件提出的方法可以實現(xiàn)高海拔地區(qū)車用發(fā)動機污染物排放的

測量。

2.1.3協(xié)調(diào)性原則

本文件提出的方法與目前使用的國家標準中的方法協(xié)調(diào)統(tǒng)一、互不交叉。僅作

為一種更便捷、精確度更高、更高效的方法對目前使用的方法進行補充。

2.1.4兼容性原則

本文件提出的重型車用發(fā)動機高原排放測量方法充分考慮了試驗室條件、試驗

用設(shè)備及試驗測量參數(shù)等，具有普遍適用性。

2.2標準主要技術(shù)內(nèi)容

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本文件共分為6章，規(guī)定了重型車用發(fā)動機高原排放試驗方法和要求。內(nèi)容包

括范圍、規(guī)范性引用文件、術(shù)語和定義、試驗條件、試驗程序、試驗結(jié)果。

2.3關(guān)鍵技術(shù)問題說明

本文件提出針對高海拔地區(qū)的重型車用發(fā)動機污染物排放的測量方法，因此要

求試驗室條件為建立于高海拔地區(qū)或帶海拔模擬功能。若采用進排氣海拔模擬試驗

室進行本文件所述試驗，發(fā)動機的ECU及增壓器（若有）需要進行改造，適應高海

拔模擬下的試驗需求，以保證增壓器處于正常工作狀態(tài)、ECU控制器準確識別當前

試驗的模擬海拔。

2.4標準主要內(nèi)容的論據(jù)

GB17691—2018標準規(guī)定試驗室測試須滿足0.93-1.07的大氣因子條件，但

1000米以上高海拔重型車用發(fā)動機的工作環(huán)境已超過試驗室的大氣因子要求，即試

驗室測評與實際使用環(huán)境偏差過大，導致發(fā)動機的試驗室測量方法未能全面覆蓋車

輛的使用場景，尤其是大氣因子超過1.07的高海拔地區(qū)。

在不考慮大氣因子的前提下，采用GB17691-2018標準規(guī)定的試驗方法進行重

型車用發(fā)動機污染物測量，依據(jù)標準生成的瞬態(tài)排放循環(huán)（WHTC）和穩(wěn)態(tài)排放循環(huán)

（WHSC）工況在高海拔地區(qū)不適用。因此，本文件提出重型車用發(fā)動機高海拔排放

測量方法，使得高海拔重型車用發(fā)動機的試驗測評工況覆蓋整車實際應用的工況需

求，以準確測量并評價高海拔重型車用發(fā)動機排放的污染物。

2.5標準工作基礎(chǔ)

牽頭起草單位中汽研汽車檢驗中心（昆明）有限公司具有豐富的發(fā)動機高原研

發(fā)和性能測試評價經(jīng)驗。

三、明確是否有對應的國家標準或行業(yè)標準

美國EPA汽車排放法規(guī)規(guī)定海拔高度在1219米以上地區(qū)為高原地區(qū)，在0～

1676米海拔范圍內(nèi)運行的重型車輛，必須滿足1676米海拔的NTE（no-to-exceed

method,工況區(qū)達標法）排放限值的規(guī)定，超過該海拔高度則不作要求。

歐洲和日本大部分地區(qū)海拔高度低于1000米，歐六法規(guī)對OBD的NOx控制要求

覆蓋海拔范圍0～1600米，OBD系統(tǒng)硬件診斷要求覆蓋到2500米海拔。而歐七標準

草案則提高了海拔要求，提出整車試驗擴展海拔要求覆蓋到1800米。

中國的排放法規(guī)起步較晚，但在高海拔要求方面進展較快，如GB17691重型車

排放法規(guī)在海拔方面的要求演變：在國一、二階段對海拔未作要求，到國三、四、

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五階段要求試驗環(huán)境海拔不得高于1000米，在最新的國六階段排放法規(guī)中非標準循

環(huán)的環(huán)境壓力允許到73kPa（相當于2700米海拔）；最新國六階段法規(guī)對整車PEMS

要求海拔則達到2400米。

但上述國內(nèi)外法規(guī)標準對海拔的要求主要集中于整車方面，對發(fā)動機排放測試

則限定在平原地區(qū)。因此，國內(nèi)尚無對應的國家標準或行業(yè)標準，本標準為拾遺補

缺類標準。

四、主要試驗（或驗證）情況分析

在本文件起草過程中，分析了GB17691-2018標準規(guī)定的試驗方法在高原試驗

室的應用結(jié)果，并對比本文件提出的重型車用發(fā)動機高原污染物測量方法，二者的

試驗結(jié)果存在差異，同時本文件提出的高海拔測試工況是基于高原動力需求更大為

原則，更貼合重型車用發(fā)動機在高海拔地區(qū)的實際使用情況。

4.1重型車高海拔下輸出動力需求增加

統(tǒng)計不同海拔下某款重型車實際道路測試的運行工況差異，分析不同工況占比

情況，如下圖示，10%載荷下整車PEMS高負荷工況占比（≥80%）隨著海拔的升高呈

現(xiàn)略微的增加，而隨著載荷（50%和100%載荷）的增加高負荷工況占比（≥90%）隨

著海拔的升高而增加，這是由于隨著載荷的增加重型車對高負荷工況需求增加，而

海拔的升高將導致發(fā)動機進氣量的減小從而導致動力性損失，這進一步加劇了重型

車對高負荷工況的需求。通過以上分析表明重型車高海拔下輸出動力需求增加。

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4.2當前排放循環(huán)工況法的不適用性

在不考慮大氣因子的要求條件下，分析按GB17691-2018法規(guī)生成的不同海拔

下重型車用發(fā)動機臺架WHTC和WHSC循環(huán)負荷及工況占比差異。如下圖示，隨著海

拔的升高，采用當前方法生成的WHTC和WHSC循環(huán)工況的不同負荷工況占比保持不

變，與整車PEMS下高負荷工況的增加不相符，表明按照當前方法生成的高海拔WHTC

和WHSC循環(huán)工況無法代表發(fā)動機在高海拔的實際負荷變化，不適用于高原環(huán)境。

4.3提出滿足高原實際負荷變化的高原工況法

為解決當前方法生成的高海拔WHTC和WHSC循環(huán)無法體現(xiàn)隨著海拔的升高高負

荷工況增加的變化趨勢，即要解決隨著海拔的升高發(fā)動機動力性損失致使相比平原

環(huán)境下的WHTC和WHSC循環(huán)高負荷工況點無法達到的問題。

參考GB27840-2021的5.5.2“當試驗車輛不能達到CHTC行駛工況要求的加速

度或試驗車速時，應將加速踏板完全踩到底”，和GB18352.6-2016的C.1.2.6.7.4

“如果車輛無法跟蹤車速曲線，應將輸出功率保持在可能的最大值，直到車速重新

回到目標車速”。

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本文件針對發(fā)動機在高海拔動力性損失的特殊性，參考整車工況法針對動力性

不足時的處理方法，提出在高海拔地區(qū)依據(jù)本標準第5條描述的方法生成WHTC和

WHSC循環(huán)工況，即依據(jù)平原外特性曲線生成WHTC和WHSC循環(huán)工況，并對超過當前

高原環(huán)境下能夠達到的最大扭矩點以當前最大扭矩值進行替換。如下圖所示新生成

的排放測試循環(huán)考慮了在高海拔下發(fā)動機動力性降低的影響，高負荷工況占比隨著

海拔的升高而增加。

對新方法生成的不同海拔WHTC循環(huán)工況與PEMS工況（由于不同海拔實際PEMS

工況一致性較差，本次采用基于平原50%載荷的PEMS路譜采用相同的方法生成不同

海拔的PEMS的發(fā)動機工況）進行比對，可以看到不同海拔下PEMS工況的不同負荷

占比與WHTC工況的不同負荷占比一致性較強，相關(guān)系數(shù)均大于0.95。

4.4兩種方法對排氣污染物的影響

分析新方法和當前方法生成的WHTC循環(huán)不同海拔下的污染物排放結(jié)果，如下圖

所示，新方法由于提高了高負荷工況占比循環(huán)功相比當前方法更大，并隨著海拔的

升高差距逐漸拉大，同時由于高負荷的增加CO排放相比當前方法更高，而THC和

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NOx排放兩種方法有差異，但沒有明顯規(guī)律。

分析新方法和當前方法生成的WHSC循環(huán)不同海拔下的污染物排放結(jié)果，如下圖

所示，新方法由于提高了高負荷工況占比循環(huán)功相比當前方法更大，并隨著海拔的

升高差距逐漸拉大，同時由于高負荷的增加CO排放相比當前方法更高，而THC和

NOx的比排放與WHTC循環(huán)相同兩種方法有差異，但沒有明顯規(guī)律。

4.5高海拔試驗邊界條件驗證

高原環(huán)境下，需要對發(fā)動機的進排氣邊界條件進行監(jiān)控及狀態(tài)確認，并對發(fā)動

機額定點的邊界條件進行設(shè)置。根據(jù)本文件的邊界條件控制要求，對發(fā)動機的排氣

背壓、進氣負壓、中冷壓降及中冷后溫度進行確定。試驗時，高原環(huán)境下控制發(fā)動

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機的排氣背壓、進氣負壓、中冷壓降和中冷后溫度控制范圍應與平原保持一致，排

氣背壓在規(guī)定值的80%-100%，如果規(guī)定的上限值≤5kPa，則控制在規(guī)定的上限值的

±1kPa內(nèi)；進氣負壓在規(guī)定的上限值的±300Pa；中冷壓降在規(guī)定的上限值的±1kPa

內(nèi)，中冷后溫度在規(guī)定的上限值的±5K。

經(jīng)檢驗，在1900m額定點采用模擬法和計算法的排氣背壓計算值與模擬值相差

約為2kPa；1900m額定點的進氣負壓計算值與模擬值相差約為0.3kPa；1900m額定

點的中冷壓降計算與模擬值的差值小于1kPa；中冷后溫度的計算值與臺架模擬值的

偏差小于2℃。能夠較好的確認高海拔的試驗邊界。

五、標準中涉及專利的情況

本文件不涉及專利問題。

六、預期達到的社會效益、對產(chǎn)業(yè)發(fā)展的作用的情況

本文件為國內(nèi)首次基于高原特殊環(huán)境對發(fā)動機性