基于ASM的在用汽車(chē)排氣污染物排放限值修訂方法

任亞平,阮文就,崔鵬飛,金世洲,儲(chǔ)江偉,王勝軍

(1.東北林業(yè)大學(xué) a.交通學(xué)院； b.理學(xué)院，哈爾濱 150040；2.哈爾濱市重點(diǎn)污染源環(huán)境監(jiān)控管理中心，哈爾濱 150027；3.黑龍江省環(huán)境保護(hù)廳，哈爾濱 150090)

基于ASM的在用汽車(chē)排氣污染物排放限值修訂方法

任亞平1a,阮文就1a,崔鵬飛1b,金世洲2,儲(chǔ)江偉1a,王勝軍3

(1.東北林業(yè)大學(xué) a.交通學(xué)院； b.理學(xué)院，哈爾濱 150040；2.哈爾濱市重點(diǎn)污染源環(huán)境監(jiān)控管理中心，哈爾濱 150027；3.黑龍江省環(huán)境保護(hù)廳，哈爾濱 150090)

調(diào)查了黑龍江省機(jī)動(dòng)車(chē)排氣污染物檢測(cè)現(xiàn)狀，介紹了國(guó)家點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)在用汽車(chē)排氣污染物排放限值的確定原則及基本要求，提出了黑龍江省原執(zhí)行的點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)在用汽車(chē)排氣污染物排放限值標(biāo)準(zhǔn)的修訂方法。通過(guò)對(duì)黑龍江省點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)在用汽車(chē)排氣污染物排放檢測(cè)數(shù)據(jù)及限值修訂后的不合格率分析，確定了基于ASM(加速模擬工況法)的點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)在用汽車(chē)排氣污染物排放限值，為其他省、自治區(qū)、直轄市點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)在用汽車(chē)排氣污染物排放限值的修訂提供理論參考。

加速模擬工況法；在用汽車(chē)；排放限值；標(biāo)準(zhǔn)修訂

按照“十二五”期間環(huán)保規(guī)劃對(duì)氮氧化合物減排的要求[1]，結(jié)合黑龍江省機(jī)動(dòng)車(chē)排氣污染檢測(cè)與控制的實(shí)際情況，根據(jù)《點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)汽車(chē)排氣污染物排放限值及測(cè)量方法(雙怠速法及簡(jiǎn)易工況法)》(GB 18285—2005)關(guān)于制訂地方排氣污染物排放限值的規(guī)定[2],依據(jù)《確定點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)在用汽車(chē)簡(jiǎn)易工況法排氣污染物排放限值的基本原則和方法》(HJ/T 240—2005)的相關(guān)要求[3]，對(duì)黑龍江省原執(zhí)行的《點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)在用汽車(chē)排氣污染物排放限值及測(cè)量方法(穩(wěn)態(tài)加載工況法)》(DB 23/1061—2006)進(jìn)行修訂，為其他省、自治區(qū)、直轄市在用汽車(chē)排氣污染物排放限值的修訂提供借鑒。

1 排放限值確定原則與基本要求

1.1 確定原則

按照HJ/T 240—2005的相關(guān)要求，排放限值的確定應(yīng)執(zhí)行以下原則：

1) 技術(shù)性原則。遵循“新車(chē)新標(biāo)準(zhǔn)，老車(chē)?yán)蠘?biāo)準(zhǔn)”的原則。根據(jù)車(chē)型在新車(chē)進(jìn)行型式核準(zhǔn)時(shí)所達(dá)到的排放標(biāo)準(zhǔn)水平，同時(shí)考慮車(chē)輛在正常使用和維修保養(yǎng)情況下排放控制系統(tǒng)的正常劣化，確定該車(chē)型的在用汽車(chē)排氣污染物排放限值[4-6]。

2) 可控性原則。確定的排放限值應(yīng)能有效地檢測(cè)出高排放的車(chē)輛。推薦的城市控制高排放車(chē)輛的比例為10%～25%。

3) 區(qū)域性原則。在確定排放限值時(shí)，應(yīng)根據(jù)當(dāng)?shù)貙?shí)際情況，堅(jiān)持“初始放松、逐步加嚴(yán)”的原則。

1.2 基本要求

按照HJ/T 240—2005的相關(guān)規(guī)定，排放限值確定的基本要求為：根據(jù)國(guó)家不同階段的新生產(chǎn)機(jī)動(dòng)車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)地方在用車(chē)分布情況進(jìn)行調(diào)查，對(duì)不同排放水平類型的在用車(chē)進(jìn)行排放檢測(cè)；原則上每種排放水平類型車(chē)輛的抽測(cè)數(shù)量應(yīng)不低于100輛，同時(shí)應(yīng)考慮不同排放水平車(chē)型的占有比例[7-9]；對(duì)檢測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，根據(jù)地方對(duì)高排放車(chē)輛的監(jiān)管比例確定在用汽車(chē)排氣污染物排放限值。

2 檢測(cè)數(shù)據(jù)收集與不合格率分析

2.1 檢測(cè)數(shù)據(jù)收集

收集整理了近10萬(wàn)輛在用汽車(chē)排氣污染物的檢測(cè)數(shù)據(jù)，包括使用年限在12年以上且具有不同排放水平的各類車(chē)型。采用不同方法進(jìn)行檢測(cè)的車(chē)輛數(shù)比例如圖1所示，其中采用ASM(加速模擬工況法)進(jìn)行檢測(cè)的車(chē)輛數(shù)為57 997輛，涵蓋了不同排放水平的各類車(chē)型。根據(jù)HJ/T 240—2005要求，不同檢測(cè)方法下各車(chē)型車(chē)輛數(shù)大于100輛的樣本統(tǒng)計(jì)情況如圖2所示。

圖1 數(shù)據(jù)樣本中采用相關(guān)檢測(cè)方法的比例

圖2 不同檢測(cè)方法被檢車(chē)型車(chē)輛數(shù)大于100輛的樣本統(tǒng)計(jì)情況

2.2 檢測(cè)不合格率統(tǒng)計(jì)

以收集到的在用汽車(chē)排氣污染物檢測(cè)數(shù)據(jù)為基礎(chǔ)，基于DB 23/1061—2006標(biāo)準(zhǔn)排放限值對(duì)ASM檢測(cè)，得到的不合格率的統(tǒng)計(jì)結(jié)果如表1所示。

表1 ASM檢測(cè)結(jié)果不合格率統(tǒng)計(jì)

由表1可見(jiàn)：采用ASM對(duì)在用車(chē)輛進(jìn)行排氣污染物檢測(cè)的總體不合格率為8.55%，與TJ/T 240—2005中提出的“確定的排放限值應(yīng)能有效地檢測(cè)出高排放的車(chē)輛，推薦的城市控制高排放車(chē)輛的比例為10%～25%”的要求相比，控制比例相對(duì)偏低，因此有必要制訂更加嚴(yán)格的DB 23/1061—2006規(guī)定的排放限值。

3 排放限值修訂與不合格率預(yù)測(cè)

3.1 排放限值修訂對(duì)象

通過(guò)對(duì)收集到的在用汽車(chē)排氣污染物檢測(cè)數(shù)據(jù)樣本的統(tǒng)計(jì)分析得出：一氧化碳(CO)和碳?xì)浠衔?HC)排放的總體劣化率相對(duì)一氧化氮(NO)的劣化率較低，其排放的平均值總體低于HJ/T 240—2005推薦的最低限值；NO的劣化率相對(duì)較高，使用年限大于8～10年的車(chē)輛排放平均值總體高于HJ/T 240—2005推薦的最低限值。因此，對(duì)本省在用汽車(chē)排氣污染物排放限值的修訂主要是對(duì)NO的排放限值制訂相對(duì)更加嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)[10],而CO及HC的排氣污染物的限值不作修訂。

3.2 NO擬修訂限值比較

第I類限值車(chē)輛(2000年7月1日以前生產(chǎn)的第1類輕型汽車(chē)和2001年10月1日以前生產(chǎn)的第2類輕型汽車(chē))、第Ⅱ類限值車(chē)輛(2000年7月1日起生產(chǎn)的第1類輕型汽車(chē)和2001年10月1日起生產(chǎn)的第2類輕型汽車(chē))[11-13]的NO擬修訂限值、原標(biāo)準(zhǔn)限值(DB 23/1061—2006)及HJ/T 240—2005推薦最高限值比較如表2、表3所示。擬修訂限值平均值比原標(biāo)準(zhǔn)限值平均值降低了16.50%，比HJ/T 240—2005推薦的最高限值平均值增加了11.09 %。

3.3 基于擬修訂標(biāo)準(zhǔn)限值的不合格率預(yù)測(cè)

1) 汽車(chē)排氣污染物檢測(cè)不合格數(shù)預(yù)測(cè)分析流程如圖3所示。

圖3 汽車(chē)排氣污染物檢測(cè)不合格數(shù)預(yù)測(cè)分析流程

圖3中，擬修訂的新標(biāo)準(zhǔn)僅對(duì)NO排放限值進(jìn)行加嚴(yán)，對(duì)HC及CO排放限值未作修改，因此ASM5025檢測(cè)下會(huì)相應(yīng)地增加新的NO排放不合格車(chē)輛數(shù)，即原ASM5025檢測(cè)下新增不合格車(chē)輛數(shù)與原標(biāo)準(zhǔn)下ASM5025檢測(cè)不合格車(chē)輛數(shù)組成新標(biāo)下ASM5025檢測(cè)總體不合格車(chē)輛數(shù)；對(duì)新標(biāo)下ASM5025檢測(cè)合格的車(chē)輛繼續(xù)進(jìn)行ASM2540檢測(cè)，獲得新標(biāo)下ASM2540檢測(cè)總體不合格車(chē)輛數(shù)，與新標(biāo)下ASM5025檢測(cè)總體不合格車(chē)輛數(shù)組成擬修訂的新標(biāo)準(zhǔn)限值下總體不合格車(chē)輛數(shù)。

2) 由表2及表3可知：采用擬修訂限值標(biāo)準(zhǔn)后，基于ASM檢測(cè)的新增不合格率預(yù)測(cè)為(10 361+260-2 806)/57 997=13.47%，其中2 806為ASM5025與ASM2540同時(shí)新增的不合格數(shù)?；跀M修訂標(biāo)準(zhǔn)限值的ASM檢測(cè)車(chē)輛總體不合格率預(yù)測(cè)為8.55%+13.47%=22.02%。

3) 基于擬修訂標(biāo)準(zhǔn)限值的不合格率變化的主要特點(diǎn)如表2所示，擬修訂標(biāo)準(zhǔn)限值后的第Ⅰ類限值不同基準(zhǔn)質(zhì)量車(chē)輛的不合格增加數(shù)并不明顯，因此對(duì)第Ⅰ類限值的車(chē)輛檢測(cè)不合格率的影響較小，即總計(jì)不合格車(chē)輛增加數(shù)為260輛，不合格車(chē)輛數(shù)增加比例僅為0.45%；如表3所示，擬修訂標(biāo)準(zhǔn)限值后的第Ⅱ類限值不同基準(zhǔn)質(zhì)量的不合格車(chē)輛增加數(shù)在基準(zhǔn)質(zhì)量小于1 770 kg的范圍內(nèi)增加較大，因此對(duì)第Ⅱ類限值的車(chē)輛檢測(cè)不合格率的影響較大，即總計(jì)的不合格車(chē)輛數(shù)增加了10 361輛，不合格車(chē)輛數(shù)增加比例達(dá)到17.86%。

采用擬修訂標(biāo)準(zhǔn)限值后，基于ASM檢測(cè)車(chē)輛排氣污染物不合格率預(yù)測(cè)值為22.02%，是修訂前車(chē)輛排氣污染物不合格率8.55%的2.6倍。因此，擬修訂限值的加嚴(yán)幅度較大，不合格率增加明顯。

3.4 基于DB 23/1061—2013標(biāo)準(zhǔn)的不合格率預(yù)測(cè)

由表3可知：第Ⅱ類限值基準(zhǔn)質(zhì)量小于1 700 kg的車(chē)輛檢測(cè)不合格率增加相對(duì)較多。因此，應(yīng)對(duì)與其基準(zhǔn)質(zhì)量相應(yīng)的NO排放限值進(jìn)行適當(dāng)放寬修訂。修訂后車(chē)輛檢測(cè)不合格增加數(shù)統(tǒng)計(jì)如表4所示。

由表4可知：放寬修訂后的NO排放限值比原限值平均加嚴(yán)了11.88%，比擬修訂限值平均放寬了6.34%，檢測(cè)不合格增加數(shù)減少了2 886，總體檢測(cè)不合格率有所降低。采用修訂標(biāo)準(zhǔn)限值后，在收集的數(shù)據(jù)中基于ASM檢測(cè)的新增不合格率預(yù)測(cè)為(7 475+270-2 242)/57 997=9.49%，其中2 242為ASM5025與ASM2540同時(shí)新增的不合格數(shù)?；谛抻喓髽?biāo)準(zhǔn)限值的ASM檢測(cè)車(chē)輛總體不合格率預(yù)測(cè)為8.55%+9.49%=18.04%，比擬修訂標(biāo)準(zhǔn)限值降低4.00%，符合國(guó)家環(huán)保部推薦的檢測(cè)不合格率10%～25%的限值范圍。實(shí)際上，隨著汽車(chē)排放控制技術(shù)的提高及在用汽車(chē)中新車(chē)比例的增加，在用汽車(chē)排氣污染物檢測(cè)不合格率將低于上述不合格率的預(yù)測(cè)結(jié)果。

表2 基于擬修訂標(biāo)準(zhǔn)的第Ⅰ類限值不同基準(zhǔn)質(zhì)量的不合格車(chē)輛增加數(shù)統(tǒng)計(jì)

表3 基于擬修訂標(biāo)準(zhǔn)的第Ⅱ類限值不同基準(zhǔn)質(zhì)量的不合格車(chē)輛增加數(shù)統(tǒng)計(jì)

表4 第Ⅱ類排放限值修訂后檢測(cè)不合格的車(chē)輛增加數(shù)統(tǒng)計(jì)預(yù)測(cè)值

4 結(jié)束語(yǔ)

CO和HC的總體劣化率相對(duì)NO較低，其排放平均值低于HJ/T 240—2005推薦的最低限值。對(duì)黑龍江省在用汽車(chē)排氣污染物排放限值的修訂主要是對(duì)NO限值進(jìn)行加嚴(yán)。限值修訂后，采用ASM檢測(cè)的車(chē)輛不合格率預(yù)測(cè)值為18.04%，在國(guó)家環(huán)保部推薦的檢測(cè)不合格率10%～25%的限值范圍內(nèi)。

限值修訂后的總體加嚴(yán)比例為12.34%，上調(diào)空間充足，滿足“初始放松，逐步加嚴(yán)”的控制要求。遵循“新車(chē)新標(biāo)準(zhǔn)，老車(chē)?yán)蠘?biāo)準(zhǔn)”的原則，對(duì)于第Ⅰ類限值范圍內(nèi)的車(chē)輛(老車(chē))NO排氣限值加嚴(yán)了12.80%；對(duì)于第Ⅱ類限值范圍內(nèi)的車(chē)輛(新車(chē))NO排氣限值加嚴(yán)了11.88%。老車(chē)NO排氣限值加嚴(yán)比例有所增加，可以有效檢測(cè)出老車(chē)中的高排放車(chē)輛，進(jìn)而進(jìn)行強(qiáng)制維修或淘汰，大大減少了機(jī)動(dòng)車(chē)排放的污染物。

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[3] 確定點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)在用汽車(chē)簡(jiǎn)易工況法排氣污染物排放限值的基本原則和方法，HJ/T 240—2005 [S].北京:中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社， 2005.

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(責(zé)任編輯 劉 舸)

Research on Revising Method of Exhaust Pollutants Limits for In-Use Vehicles Based on ASM

REN Ya-ping1a, RUAN Wen-jiu1a, CUI Peng-fei1b,JIN Shi-zhou2, CHU Jiang-wei1a, WANG Sheng-jun3

(1.a.Traffic College; b. College of Science, Northeast Forestry University,Harbin 150040, China; 2.Harbin Key Pollution Sources Environmental Monitoring Management Center, Harbin 150027, China;3.Environmental Protection Office of Heilongjiang Province, Harbin 150090, China)

Vehicles exhaust pollutants testing situation of Heilongjiang province was investigated deeply, and determining principles and basic requirements of vehicles in-use exhaust pollutants emission limits in China were introduced. In addition, revising methods for Heilongjiang’s former executive standard of ignited-engine vehicles in-use exhaust pollutants emission limits and measurement methods (steady-state load conditions) were proposed. Vehicles in-use exhaust pollutants emission limits based on ASM (acceleration simulation mode) was determined gradually according to the failure rate analysis of vehicles in-use exhaust emissions testing data and revised limits. This paper can provide theoretical reference to other provinces in exhaust pollutants emission limits revising of vehicles in-use.

ASM; vehicles in-use; emission limits; standard revising

2015-04-18 基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51405075)

任亞平(1995—),男,山東東明人,碩士研究生,主要從事智能交通控制研究；通訊作者 儲(chǔ)江偉(1962—),男,江蘇宜興人,博士,教授,主要從事汽車(chē)運(yùn)行品質(zhì)控制理論與方法研究。

任亞平,阮文就,崔鵬飛,等.基于ASM的在用汽車(chē)排氣污染物排放限值修訂方法[J].重慶理工大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2015(12):84-88.

format：REN Ya-ping, RUAN Wen-jiu, CUI Peng-fei, et al.Research on Revising Method of Exhaust Pollutants Limits for In-Use Vehicles Based on ASM[J].Journal of Chongqing University of Technology(Natural Science)，2015(12):84-88.

10.3969/j.issn.1674-8425(z).2015.12.014

U491.9+2

A

1674-8425(2015)12-0084-05