买国6b排放的新车......你不止会损失动力
如果将国1～国5排放标准比喻成我们疫情期间佩戴的蓝色无纺布口罩的话，那国6b就相当于给我们每个人都永久扣上了一个充满窒息感的防毒面具......2021年1月1日起，中国开始全面实施傲视全球的国6排放。原本计划分为国6a和国6b两个阶段实施的进程，在车企一劳永逸的思路下，基本都被一步到位成了国6b。那这个国6b的“防毒面具”威力究竟有多大呢？往下看！
很多人应该都知道，由于我国汽车工业起步较晚的关系，所以在很长一段时间内都没有限制排放的法规。直到2001年国家才照抄1993年欧洲实行的欧1排放标准，出台了中国首条轻型汽车排放法规--国1。随后，我国便一直通过复制欧洲的标准，将国内的排放法规一步步升级到了于2018年1月1日颁布的国5排放。可中国作为当前全球汽车保有量最大的国家，再直接“硬搬”欧洲排放法规肯定是有失大国风范的。于是，中国便先人一步推出了目前世界上最严苛的排放法规--国6。
相比起欧洲在2021年1月施行的欧6d标准而言，国6b在一氧化碳排放方面直接减半，从1000mg/km降低到了500mg/km。挥发性有机物和氮氧化物也从分别从68mg/km、60mg/km统一降低到了35mg/km。其实，到此为止都不算难，只需提升三元催化器的性能就能实现。但在主要以碳为主的细颗粒物重量上，国6b的3.0mg/km限制却让所有车企都犯了难。
其实，这项“细颗粒重量”中的颗粒物就包含我们熟知的PM2.5。然而对于汽车发动机而言，目前又没有能进一步降低PM2.5排放的技术。因此，汽车厂商为了达成国6b中的细颗粒重量的排放要求，就只能在排气管上再增加一个几乎密不透风的装置--颗粒捕捉器了。
顾名思义，颗粒捕捉器的功能就是捕捉颗粒物，也就是捕捉上文所说的PM2.5。一般情况下，颗粒捕捉器都会安装在三元催化器的后部。其内部是由蜂窝状的陶瓷材料制成，蜂窝表面有许多细小的平行孔道供尾气流通。如上图所示，尾气在跨越孔道的过程中，细颗粒物就会被拦截并吸附在管壁上，从而实现对尾气的净化效果。
看到这大家应该就明白了，颗粒捕捉器的工作原理跟我们现在每天佩戴的口罩是类似的。但口罩脏了可以每日换新，那颗粒捕捉器要是吸附满了又该怎么办呢？
答案就是“再生”！当颗粒捕捉器“捕捉”到一定量的细颗粒物后，一般为车辆行驶5000公里左右，车内的仪表盘就会出现再生图标，并自动启动再生程序，来清除蜂窝表面被吸附的细颗粒物，从而将过滤效果、通气效率恢复如初。“再生”的具体操作是，通过ECU控制使发动机持续保持在高转速，或者通过ECU退后发动机点火角，使油气混合物在燃烧未结束时就进入排气管的方式，将排气温度从500-600°提高到800°左右，通过高温与吸附在表面的细颗粒发生化学反应，从而将颗粒物变成可以通过孔道的气体（二氧化碳 & 一氧化碳+氢气 & 二氧化碳+二氧化氮）。
根据颗粒捕捉器的功能来看，它确实可以有效降低发动机尾气所造成的细颗粒物污染。但对于购买“国6b”排放汽车的车主来说，为了能让排放出的尾气达标，还是要付出不小代价的。
疫情时期大家都体验过，如果戴上口罩去运动，总会因为呼吸不畅导致状态下降，无法使出全力。而颗粒捕捉器由于孔道过小的缘故，所以通气效率极低，因此经过发动机做功后所产生的尾气，也就无法被高效地被排出，进而产生极高的排气背压，使国6b汽车的状态下降。
虽然从理论上来说，更高的排气背压可以有效提升低转速时的扭矩表现。但只要转速到达大概3500转以上时，无法被快速排出的废气就会一直堵到排气歧管与三元催化器中间的位置，从而大幅度加剧发动机活塞排气时的阻力，影响车辆的动力表现。与此同时，高转速下更高的涡轮温度，也会使发动机排出的废气在推动涡轮叶片时被“二次加热”。那根据热胀冷缩的原理，再次被加热的废气体积也会随之变大，最终进一步提高排气背压，加剧发动机排气的阻力。
左侧为进气、右侧为排气
不仅如此，排气的不顺畅也会导致涡轮自身无法进行正常散热。此时，排气一端超高的涡轮温度，便会影响到同体的进气端涡轮温度，而高温的进气端涡轮又会导致被加压后进气温度的升高。那么空气的携氧量便会在高温的环境下降低，造成车辆输出动力下降的情况。因此，那些通过颗粒捕捉器来满足“国6b”排放的车型，动力都会出现一定程度的降低，比如奥迪A4L 45TFSI在变成“国6b”排放后，官方的0-100km/h加速时间就从5.9秒变慢为了6.6秒。
左：国5 / 右：国6
在安装了颗粒捕捉器后，除了动力会变差外，排气背压的增大，也会导致发动机运转阻力的增大。那运转阻力一大，油耗自然就会增高了。这里依旧用奥迪A4L举例，据工信部显示，此前“国5”排放的2019款奥迪A4L 45TFSI的综合工况油耗为6.9L/100km，但当变为“国6b”排放后，A4L 45TFSI的综合工况油耗就变成了7.3L/100km。这也解释了为何现在新车的油耗普遍比老款车型要高的原因。
再生时的油耗
但这还不是最要命的......上面我们说过，颗粒捕捉器容量用尽时，车辆就会启动“再生”功能，通过让排气持续保持在800°高温来将颗粒物转化为气体。这就意味着，当颗粒捕捉器再生时，发动机必须要通过多喷油的方式来提升排气温度。根据目前网上给出的数据来看，颗粒捕捉器的再生时长为30分钟左右，而在这个期间，整车的油耗水平会比日常高出66%左右。
同时，由于低速工况更容易产生颗粒物的特性，所以如果你的使用场景大多是低速、短途且低环境温度的话，那颗粒捕捉器的再生间隔将大幅降低，可能会从良好工况的5000km/次缩短至2000km/次。对于很多每年行驶里程达2万多公里的人来说，相当于每个月都得来一次油耗提升66%的再生步骤，这对于“打工人”的钱包来说，无异于一场折磨。
除了增加油耗所带来的额外费用，颗粒捕捉器后期的更换费用同样也是一笔很大的开销。虽然前面说过颗粒捕捉器能通过再生的方式将大部分细颗粒物转化为气体排出，但依然会有部分细颗粒物无法被高温转化，比如尾气中的氧化钙、五氧化二磷、氧化锌、三氧化硫、氧化铁等灰分物质，都会永久存留在颗粒捕捉器的蜂窝结构内。那么随着时间的增长，颗粒捕捉器的通气效率就会出现大幅下降，届时就需要大家自己到4S店更换颗粒捕捉器了。需要注意的是，颗粒捕捉器通常都能扛到车辆的3年免费保修期之外，也就是说，国6b车主要做好自己花费大几千块后期更换颗粒捕捉器的心理准备，而且很可能不止一次......
而上文提到无法通过再生燃掉的灰分物质，其实是机油造成的。有些朋友可能不知道，所有活塞式发动机都会产生一定的机油消耗，其中70%的机油消耗是活塞在做往复运动时，从活塞环与缸壁之间的缝隙渗透到燃烧室被燃烧的，剩下的30%则是从曲轴通风箱和气门进入气缸后被燃烧的。而在燃烧过程中，机油中特有的硫、锌、磷等物质便会转化为不可被颗粒捕捉器再生的灰分。
左：SP级 / 右：SN级
因此，为了降低灰分物质的产生，所以拥有颗粒捕捉器的车型就必须使用降低硫、锌、磷的“国6专用机油”，也就是目前市面上所销售的SP级机油。由于这种机油等级比原来国5使用的SN级别更高，所以价格自然也会更贵。目前来看，同样标号的机油，每4L的SP级要比SN级贵了70元左右。并且，由于只有全合成机油才能做到低灰分，所以对于装有颗粒捕捉器的车型而言，几乎也就告别了半合成机油以及矿物油了。
虽然目前没有直接证据表明颗粒捕捉器会让发动机耐久性受到影响，但从理论上来看，颗粒捕捉器导致的高温问题肯定是会影响到发动机以及涡轮的寿命。那如果发动机真的出现问题，恐怕就需要“天价”维修费用善后了。至于这个猜想是否会应验，随着国6b的车主越来越多，时间自然会给出答案～
目前来看，颗粒捕捉器对于车辆和车主而言就一场动力、成本的双重损害。那么作为车主的我们，又能否自行拆除颗粒捕捉器，让车辆恢复“正常”状态呢？答案自然是不能的，原因主要有以下几点。
如果是只拆除颗粒捕捉器的话，首当其冲的问题就是排放不达标。日常自己开可能还好，可一旦遇到流动尾气检测点，交管系统就可以瞬间判别出车辆的当前状态与申报时并不相符，从而对你进行处罚。如果你像很多改装人士一样，将颗粒捕捉器和三元催化一并拆除的话，那冷车时发动机所排出的废气绝对会让令你感到生理不适，甚至会出现干呕的问题，伤及自身的健康。
为了降低细颗粒物的产生，符合“国6b”排放的车都会在颗粒捕捉器的进、出口两端安装传感器，实时检测尾气通过颗粒捕捉器后的过滤效果，并根据实时数据来调整发动机空燃比，进而从根源降低细颗粒物的排放。
但如果将颗粒捕捉器拆除的话，那进、出口两端传感器的数据就不会产生太大区别了。此时，传感器就会认定颗粒捕捉器出现故障，进而让发动机亮灯报警，同时还会通过降低输出功率，甚至直接进入“蠕行”模式来保护车辆，导致无法正常驾驶。为了避免车辆报故障，目前主流的解决办法是在出口位置安装颗粒捕捉器屏蔽器。但由于目前颗粒捕捉器还是个新鲜玩意，所以现阶段颗粒捕捉屏蔽器不仅价格高昂、适配范围有限，同时还很难寻觅。这就导致，现阶段当你拆除颗粒捕捉器后，故障灯大概率会处于常亮状态。
虽然颗粒捕捉器会导致种种问题，但因为它的存在，排气背压也得到了提升。而更大的排气背压则能提升车辆在低速时的扭矩释放。所以，当你移除颗粒捕捉器后，可能就会感觉车辆在日常行驶时比原来少了份劲道。不过，当转速上升后，通畅的排气还是能带来更强动力体验的。
既然颗粒捕捉器对车辆的性能有影响，又不能拆除，那是否有办法让汽车尾气排放在不使用颗粒捕捉器的前提下，满足“国6b”呢？答案是有的，但要想了解如何实现，咱们只需搞明白发动机为何会产生细颗粒物就行了。
歧管喷射
在2005年之前，发动机的喷油形式基本都还是歧管喷射。得益于汽油能在进气歧管就与空气融合，且混合物还会通过足够的路径长度进行充分融合，然后才进入缸体燃烧，所以当时的发动机几乎是不会产生细颗粒物的。而歧管喷射在排放上的问题，则主要来自于冷车时过高的氮氧化物排放（氮氧化物属于气体，不是细颗粒物）。所以，当时各国的排放法规针对的都是氮氧化物的排放量，而非细颗粒物。其实，在如今高效的三元催化器面前，控制氮氧化物排放已经不是难事了。但当时由于三元催化器效率不够高，所以控制氮氧化物也是个不小的难题。
缸内直喷
而目前市场上主流的缸内直喷，在冷车时不仅不会出现氮氧化物增高的问题，同时还能为车辆提供更强劲的动力输出，以及更低的油耗。于是替代歧管喷射也就成了一件顺理成章的事情。不过，缸内直喷也有着自己专属的排放缺陷，就是细颗粒物排放过高的问题。由于汽油是直接在缸内与空气进行混合的缘故，所以留给二者混合的时间极短，这也直接导致缸内直喷形式很容易出现油气混合物偏离最佳空燃比的情况，这时气缸内的汽油就会出现燃烧不充分的情况，从而产生细颗粒物，这一点在冷车情况下尤为明显。随着各大汽车厂家纷纷加入直喷阵营，这个问题也得到了放大。于是，在制定“国6b”排放法规时，国家便大幅加强了细颗粒物的排放标准。
根据上述细颗粒物产生的原因，以及歧管喷射与直喷的优缺点分析，此时大家应该都能大致推论出如何在不使用颗粒捕捉器的前提下，来满足国6b排放了吧？
首先，发动机必须得使用歧管喷射+缸内直喷的双喷射系统。冷车、低负载阶段用歧管喷射，彻底杜绝细颗粒排放。而歧管喷射不可避免的氮氧化物气体则交给如今高效的三元催化器搞定。
解决完冷车、低负载的细颗粒物以及氮氧化物排放问题后，接下来就要解决需要动力时，高负载情况下，为了满足动力需求切换为缸内直喷模式，但由于油气混合时间短，总是混不出最完美空燃比，从而产生细颗粒物的问题了。
为了混合出最完美的空燃比，最大程度降低颗粒物的产生，车企们普遍都会选择通过增加喷油压力的方式来降低颗粒物的产生。比如马自达2.0L的SPCCI火花控制压燃点火发动机，就使用了高达700bar的喷油压力，来保证汽油和空气能够在极短的时间内混合均匀。要知道的是，目前主流车型的喷油压力仅仅只有350bar而已。好在德尔福目前已经做出了500Bar的高压共轨喷油系统，并会在不久的将来普及到非压燃发动机上，届时燃油车的颗粒物排放就能得到进一步降低了。
虽然更高的喷油压力可以让油气混合更加充分，从而减小与最佳空燃比之间的偏差。但发动机无时无刻不在变化的负载，也让空燃比偏差成为了一件不可杜绝的事情。所以，如果要彻底控制住发动机的细颗粒物排放，那我们就需要一个能让发动机始终维持在最佳燃效区间，从而使发动机时刻保持住最佳空燃比的系统。而这个能起到调节、稳定发动机负载的系统，就是我们熟知的混动系统。比如在绝大多数工况下，歧管喷射发动机只负责发电，且用电机驱动的混动雅阁，就能在不使用颗粒捕捉器的前提下，满足国6b排放标准。
综上所述，要想在不使用颗粒捕捉器的前提下满足“国6b”，目前最优的解决办法就是使用双喷射系统来杜绝冷车和低负载工况下的细颗粒物排放，同时在高负载情况下使用压力值更高的高压共轨和喷油嘴来保证油气混合物的均匀。此时，再加上混动系统或高效的48V电机维持或分担发动机负载，就可以在保证“国6b”排放下，摘掉颗粒捕捉器这个大口罩了。当然，如果汽油品质和机油品质能够提高的话，那么实现“国6b”将会更加轻松。可惜的是，上述这套操作的成本着实不低，因此直接在排气上怼一个颗粒捕捉器才成为了绝大多数车型的解决方案。
其实，我写这篇文章的目的并不是为了抨击颗粒捕捉器或是“国6b”。因为我们作为地球上的一份子，为子孙后代维护一个美好的生存环境，绝对是优先级最高的事情。但俗话说的好，“死也要死明白”，每个“国6b”车主也都有权利知道自己的车为啥没有邻居的“国5”版本好开，这也正是我决定写下这篇文章的出发点。所以，如果你也觉得应该让更多人享有“知情权”，那也烦请你把这篇文章转发给身边的朋友一起读读吧。