随着汽车技术的迅速发展，每家一车不再是梦想。近年来，汽车的产销量在我国迅速增长，2009年，我国乘用车产量为1038.38万辆，同比增长了54.11%，销量为1033.13万辆，同比增长了52.93%。随着汽车保有量的激增，国家越来越关注起汽车排放造成的环境问题。自2007年7月1日起，轻型汽车国III排放标准在全国实施，从2008年3月1日，国IV排放标准在北京市率先得到实施，与此同时，由于排放标准变得越来越严格，各种控制发动机排放的方案如雨后春笋般应运而生，发动机先进技术发展迅速。目前国内的车型，如：天津一汽的威志和N5、东风悦达起亚赛拉图、奇瑞瑞麟、一汽丰田锐志和皇冠、一汽大众迈腾、克莱斯勒300C、东风日产颐达和骐达、广汽丰田凯美瑞、北京本田CRV、北京奔驰E230、奥迪A6L等车型已经达到国IV标准。但是，国内的汽车产品与发达国家相比，在动力性能和排放水平上差距还是很大，排放的标准也一直是追随欧洲的脚步，目前欧洲已经实行了欧V排放标准，很多企业甚至已经研制出对应欧VI的产品，而国内还是国III和国IV的水平，因此国内的汽车产品要想走向世界，任重而道远。为实施贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》，切实实行环境保护，保证人们的身体健康，也为使国内车辆尾气污染物的管理和控制强度与世界接轨，国家环境保护部决定制定《轻型汽车污染物排放限值及测量方法（中国第五阶段）》这一新的环保标准。目前，编制单位已完成标准的征求意见稿，向国内汽车行业征求意见。在2013年北京首先实施国V标准，而到2016年全国都要达到国V标准。为满足国家逐渐严格的排放法规要求，本课题决定采用微型汽车上比较典型的4GFA型发动机作为研究对象，探讨并试验出汽油机达国V的方案策略。4GFA发动机是由中国第一汽车集团公司技术中心研发的直列四缸、四冲程、水冷、双顶置凸轮轴、16气门、进气VCT、电控多点喷射式汽油机，目前搭载在天津一汽的主力车型N5和威志上。这款发动机应用了链传动、VCT等先进技术，目前排放已经达到国IV水平，要达到国V有相当大的潜力，在对催化器配方、标定策略进行优化后，对发动机进行性能试验、整车标定试验和整车OBD耐久试验，在试验中进一步改进方案，寻求一种最经济条件下达到法规要求的最优化方法。本文开展的试验研究工作主要包括：1.研究4GFA汽油机的基本性能参数及国IV排放的试验数据，对比国V法规，找出差距。2.研究催化器的组成成分及工作原理，通过改良催化器成分降低排放水平。3.研究电控系统的控制策略，通过标定的办法进一步降低排放，使排放达到国V的水平。4.进行发动机性能、标定、整车OBD耐久等试验，使此发动机的排放水平达到国V乃至国V+的标准。上述试验研究结果表明：1.通过以前的试验数据得知，目前状态的4GFA发动机的HC、NOX和CO的排放值已经进入了国V的限制范围，这证明此款发动机有达国V的潜力，但是考虑到国V对耐久性和一致性的要求，目前的数值还远远不够，必须通过有效的手段进一步降低排放。2.4GFA发动机达国IV的时候采用的是国IV催化剂，具有975摄氏度稀燃尖峰80小时台架老化的特点。对应国V，又新研制了A和B配方，新配方的测试需要经过空燃比扫描试验，动态起燃温度试验、发动机台架试验和整车试验来验证，采用的发动机分别为1.4T气道喷射发动机、1.2L8V发动机、1.6L欧IV发动机；这三种发动机每种都要搭载三种配方进行对比，得出的结论为B配方无论在动态起燃温度性能、HC空燃比扫描特性还是整车排放方面都比其他两种方案更加优秀，因此4GFA发动机决定采取B方案进行国V的标定，达到了国V排放标准。3.标定策略研究中，通过改变触媒暖机迟角、起动相关补正、空燃比反馈补正和断油恢复补正达到改善排放的目的；在OBD标定中，通过改善触媒劣化、O2劣化和FTP失火等参数，来满足国V+和OBD的相关要求。a)通过某标定软件和发动机ECU建立通讯，采集车辆在NEDC循环中各工况的情况。通过对起动、过度工况（加速、减速）进行适当调整，使排放结果达到预期值（标定流程图）；b)加浓增量标定，排温模型确认：为了达到排放标准，在NEDC循环中当车辆大负荷时不进行加浓喷射（延迟加浓喷射），同时确认排气温度是否在合理范围内。c)OBD标定：需要临界催化器（失效的临界状态），失火、触媒劣化、前氧传感器失效标定。d)OBD标定完成后再进行老化、新鲜催化器验证，符合标准进行数据冻结。4.要达到国V标准，就必须进行以下10项型式核准试验，数据合格才可以通过。它们是：I型气态污染物试验（常温下冷启动后排气污染物排放试验）、I型颗粒物质量试验、III型试验（曲轴箱污染物排放试验）、IV型试验（蒸发污染物排放试验）、V型试验（污染控制装置耐久性试验）、VI型试验（低温下冷启动后排气中的CO和HC的排放试验）、双怠速试验（指测定双怠速的CO、HC的值和高怠速下的λ值）、OBD系统试验、生产一致性试验、在用车符合性试验。经过国家机构的认定，本文的试验用车均通过以上试验验证，结果理想（文中附检测结果），满足国V要求，可以量产。