摩托車國五排放標準研究

尹濤 王青 唐琳

（天津摩托車技術(shù)中心 天津 300072）

引言

為了防治摩托車污染物排放對環(huán)境的污染，改善環(huán)境空氣質(zhì)量，科技部會同環(huán)境保護部等13個部門及北京等5個地方科技主管部門制定國家重點研發(fā)專項——《大氣污染成因與控制技術(shù)研究》，摩托車排放標準評估及重要標準研究作為其中專項移動源排放標準評估及制修訂方法體系研究的課題之一，將最終完成《摩托車和輕便摩托車污染物排放限值及測量方法（中國第五階段）》的征求意見稿。目前該項目已經(jīng)啟動，這也意味著摩托車國五標準的制定工作拉開序幕。

1 標準制定的背景研究

完成標準的制定，需要進行大量的前期研究工作。在摩托車排放標準評估及重要標準研究課題中，計劃開展摩托車排放系數(shù)測試及活動水平調(diào)查，對摩托車現(xiàn)行排放標準實施情況及技術(shù)、環(huán)境和經(jīng)濟進行評估，研究未來摩托車排放控制技術(shù)，建立技術(shù)庫，篩選最佳可行技術(shù)（BAT），研究國外的相關排放標準及實施管理經(jīng)驗評估現(xiàn)有標準實施情況，結(jié)合最佳可行技術(shù)，提出我國摩托車排放標準制訂、修訂及實施時間表建議，最終完成《摩托車和輕便摩托車污染物排放限值及測量方法（中國第五階段）》征求意見稿。

1.1 開展摩托車排放系數(shù)測試及活動水平調(diào)查

首先計劃從國家和地方的各種正式統(tǒng)計年鑒、國家和地方有關移動源主管部門、行業(yè)協(xié)會等，調(diào)研現(xiàn)有摩托車保有量，根據(jù)生產(chǎn)量及各企業(yè)國內(nèi)各地區(qū)銷售量等等其他輔助渠道，對年份構(gòu)成特征等進行綜合調(diào)查分析。另外，考慮我國的實際情況，選擇能夠代表我國實際交通特點的城市，對摩托車生產(chǎn)企業(yè)和使用者進行實地調(diào)研，赴主要生產(chǎn)企業(yè)以及主要的使用地點，對廠家和使用者進行調(diào)研。同時，選取保有量比較大的車型，包括對應不同排放控制水平的輕便摩托車、兩輪摩托車及三輪摩托車進行排放污染的測試，確定摩托車排放因子，同時廣泛依靠環(huán)保部門及本單位的研究基礎，收集現(xiàn)有的摩托車排放測試數(shù)據(jù)并集中整理分析。在數(shù)據(jù)整理和排放測試的基礎上，專家對摩托車的排放特征和排放因子進行研討，參照國際上的經(jīng)驗和方法[1]，確定相應的排放因子水平。

1.2 評估摩托車現(xiàn)行排放標準實施情況

系統(tǒng)回顧排放標準的發(fā)展歷程及現(xiàn)行排放標準的實施和管理現(xiàn)狀，包括國家和地方層面。調(diào)研標準實施后摩托車及相關零部件行業(yè)的發(fā)展情況、行業(yè)規(guī)模、產(chǎn)品類型、產(chǎn)銷量、技術(shù)水平和發(fā)展趨勢等。根據(jù)保有量、使用壽命和燃油種類及消耗量等，對排放現(xiàn)狀和標準產(chǎn)生的環(huán)境效益進行測算。調(diào)研標準實施推動相關行業(yè)的技術(shù)進步和升級情況，包括：主流技術(shù)、成本投入及經(jīng)濟產(chǎn)出等方面。

1.3 篩選最佳可行技術(shù)（BAT）

摩托車排放控制技術(shù)是多方面的。對于裝用傳統(tǒng)燃油發(fā)動機的摩托車，排放控制主要包括機內(nèi)凈化與機外凈化兩方面的措施。如通過發(fā)動機結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計，點火系統(tǒng)的改進，采用電控燃油噴射系統(tǒng)，排氣催化轉(zhuǎn)化技術(shù)，燃油蒸發(fā)控制路線等。對于壓燃式摩托車，我國目前剛剛開始柴油摩托車產(chǎn)品的開發(fā)研究。針對壓燃式摩托車存在的NOx、顆粒物排放偏高，噪聲振動大的主要特點，本著“成熟的機內(nèi)凈化+主流機外凈化”的技術(shù)原則，推薦采用“先進噴油系統(tǒng)+工作過程優(yōu)化+EGR+DOC”的技術(shù)方案，其方案的有效性、可靠性和穩(wěn)定性均較高。

隨著排放控制要求進一步加嚴，未來可能出現(xiàn)各種摩托車排放控制技術(shù)，如顆粒捕集器、周期性再生系統(tǒng)、選擇性催化還原系統(tǒng)（SCR）、稀燃NOx捕集/吸收器、廢氣再循環(huán)系統(tǒng)（EGR）等新技術(shù)的應用。計劃開展未來摩托車排放控制技術(shù)研究，建立技術(shù)庫，通過典型技術(shù)的經(jīng)濟技術(shù)可行分析，篩選最佳可行技術(shù)（BAT）。

1.4 開展國外的相關排放標準及實施管理經(jīng)驗研究

歐洲摩托車排放法規(guī)體系對于世界各國摩托車排放法規(guī)的制修訂具有極大的影響[2]，大多數(shù)國家的摩托車排放法規(guī)體系是建立在歐洲摩托車排放法規(guī)體系基礎之上的。而世界車輛法規(guī)協(xié)調(diào)論壇（原聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會車輛結(jié)構(gòu)工作組（UN/ECE/WP29）），是開展世界范圍內(nèi)機動車技術(shù)法規(guī)協(xié)調(diào)和統(tǒng)一工作的主要組織，按照《1998年協(xié)定書》中規(guī)定的程序規(guī)則制定全球統(tǒng)一的汽車技術(shù)法規(guī)。日本作為摩托車產(chǎn)品的全球化制造國家，摩托車各項制造技術(shù)處于世界領先地位。另外日本作為世界車輛法規(guī)協(xié)調(diào)論壇重要成員，參與全球法規(guī)的協(xié)調(diào)統(tǒng)一工作，一直積極推進各項法規(guī)修訂的工作。同時參加國際標準化組織開展的各項工作，掌握世界摩托車排放法規(guī)最新動向以及分析對策。課題組積極跟進國外相關排放標準及實施管理經(jīng)驗并展開研究，并與歐洲及日本摩托車行業(yè)法規(guī)及技術(shù)專家進行相關交流，優(yōu)化總體方案和技術(shù)路線，降低技術(shù)風險。

1.5 提出我國摩托車排放標準制訂、修訂及實施時間表建議

分析各種污染源分擔率情況，并結(jié)合相關控制技術(shù)費效比分析對于各種污染源的減排潛力。從行業(yè)規(guī)模、產(chǎn)品類型、產(chǎn)銷量、推動本行業(yè)技術(shù)進步和升級情況、成本投入、經(jīng)濟產(chǎn)出等方面進行分析和評估。根據(jù)排放現(xiàn)狀調(diào)研，評估標準實施的環(huán)境效益。評估標準的污染物項目、排放限值、測量方法及其他技術(shù)和管理內(nèi)容等方面的適用性。提出我國摩托車排放標準制訂、修訂及實施時間表建議。

2 國五標準的制定原則

在國五標準中同時包括Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ/Ⅳ/Ⅴ/VIII型試驗的方法及限值，Ⅰ型試驗排放限值參照歐盟法規(guī)限值規(guī)定，測試方法等效采用GTR中規(guī)定。另外，針對新車型、新污染物及新循環(huán)進行研究，并對新耐久測試循環(huán)進行驗證分析，確定耐久試驗里程，對OBD技術(shù)及測試方法展開進一步研究。

3 制定國五標準重點需要解決的問題

根據(jù)前期進行的課題研究工作，完成《摩托車和輕便摩托車污染物排放限值及測量方法（中國第五階段）》標準，重點需要解決的問題涉及到以下幾個方面。

3.1 混合動力摩托車測試方法及限值研究

標準的適用范圍將從以內(nèi)燃機為動力的摩托車擴展到混合動力摩托車。混合動力摩托車在摩托車領域是一種新型的動力模式，由于其價格高，技術(shù)復雜，在摩托車行業(yè)的數(shù)量較少，從國一至國四一直未進行控制。但混合動力摩托車將大幅減少燃油的消耗，以及降低有害氣體的排放和噪聲污染，混合動力摩托車燃油消耗量能減少30%以上，有害氣體排放量可以減少50%以上。隨著環(huán)保、節(jié)能法規(guī)的逐步加嚴，混合動力摩托車呈增長趨勢。摩托車由于受限于體積、質(zhì)量的要求，在動力混合模式搭配及技術(shù)路線選擇方面，需要著重摸底調(diào)查。需要就各個典型技術(shù)路線制定相應的測試方法，并對比分析，形成最終的測試方法和限值。

目前已經(jīng)進行了一些有典型代表性的混合動力摩托車驗證試驗。最終將根據(jù)混合動力摩托車的不同工作模式，研究其在充滿電及最小充電狀態(tài)下采用WMTC循環(huán)的試驗方法，并對其排放限值提出判定依據(jù)。

3.2 摩托車新污染物測試方法及排放限值研究

隨著新技術(shù)的發(fā)展，諸如缸內(nèi)直噴、多點噴射、高壓共軌等技術(shù)的運用以及新燃料的使用，尾氣中的PM、N2O、CH4等在污染物中的比重會越來越明顯，本課題將把PM、N2O、CH4作為污染物進行測量，確認其在摩托車尾氣排放中所占的比例，研究這些新的污染物的測試方法，并通過最佳排放控制技術(shù)研究和環(huán)境質(zhì)量改善目標，確定污染物排放限值。尤其對于采用直噴技術(shù)的汽油摩托車，調(diào)研國外新的技術(shù)路線，對其顆粒物進行測試，以確定其測試方法和排放限值。

3.3 摩托車車載診斷系統(tǒng)（OBD）技術(shù)及測試方法研究

為控制摩托車的排放，監(jiān)控摩托車的動力和排放控制系統(tǒng)，將在國五階段提出OBDII的技術(shù)要求和閾值。課題組將調(diào)研美國、歐洲、日本等國家和地區(qū)生產(chǎn)企業(yè)的技術(shù)動向，召開專家技術(shù)研討會，結(jié)合我國摩托車企業(yè)的技術(shù)水平和控制能力，確定OBD技術(shù)要求和閾值。

3.4 研究符合我國道路情況的排放測試循環(huán)

對全球統(tǒng)一的摩托車測試循環(huán)與我國實際道路行駛情況的相關性進行研究[3]，使新循環(huán)能夠充分反映我國的道路特征。進行路譜采集時，選擇能夠代表我國實際交通特點的城市，比如山東濟南、重慶、江浙地區(qū)等，目前已經(jīng)完成了部分地區(qū)的路譜采集工作。為盡可能精細地描述摩托車實際道路行駛特征，構(gòu)造一個完整的評價準則數(shù)體系，構(gòu)成這一體系的評價準則數(shù)的個數(shù)必須控制在可接受的范圍內(nèi)，并盡可能比較真實全面地反映出摩托車實際道路的行駛特征，同時還必須充分顧及各個準則數(shù)對摩托車實際道路有害排放物影響的大小。這些評價準則數(shù)體系是由基于全部實驗數(shù)據(jù)總體平均的一些指標參數(shù)所構(gòu)成的?？紤]到對排放影響的大小，實際確定的評價準則數(shù)體系由包括的怠速比例、加速比例、減速比例、平均速度、平均運行速度、平均加速度及平均減速度等構(gòu)成。在每一種道路上，測試車輛都緊跟車流以保證能夠代表車輛在被測道路上的真實行駛狀況。對采集的數(shù)據(jù)合成分析，擬合成符合我國道路情況的排放測試循環(huán)。

3.5 耐久排放測試的試驗方法和耐久里程要求研究

對耐久試驗，歐四法規(guī)中描述了兩種耐久工況，AMA與SRC測試循環(huán)。其中AMA測試循環(huán)即為行駛里程累積循環(huán)，我國從國三階段已經(jīng)開始采用。另一種SRC測試循環(huán)為標準道路循環(huán)，在摩托車產(chǎn)品中首次提出。針對這個新的測試循環(huán)，課題組將開展驗證工作，并對比研究不同的耐久測試循環(huán)，分析污染控制裝置的新技術(shù)在摩托車上應用，確定耐久排放測試的試驗方法和耐久里程要求。

4 結(jié)束語

《摩托車和輕便摩托車污染物排放限值及測量方法（中國第五階段）》的制訂要結(jié)合我國摩托車產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點和道路情況，力求規(guī)定的試驗方法和摩托車排氣污染物限值切實可行，合理有效，具有可操作性，達到有效控制我國摩托車有害氣體排放的目的。

1 UNECE.ECE/TRANS/180/Add.2 Measurement procedure for two-wheeled motorcycles equipped with a positive or compression ignition engine with regard to the emission of gaseous pollutants,CO2emissions and fuel consumption[EB/OL].(2005-8-30).http://www.unece.org/fileadmin/DAM/trans/main/wp29/wp29wgs/wp29gen/wp29registry/ECE-TRANS-180a2e.pdf

2 The European Parliament and the Council.Regulation(EU)No 168/2013 of the European Parliament and of the Council of 15 January 2013 on the approval and market surveillance of twoor three-wheel vehicles and quadricycles[EB/OL].(2016-01-01).http://eur-lex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?qid=1491963653645&uri=CELEX:02013R0168-20160101

3 The European Commission.Commission Delegated Regulation(EU)No 134/2014 of 16 December 2013 supplementing Regulation (EU)No 168/2013 of the European Parliament and of the Council with regard to environmental and propulsion unit performance requirements and amending Annex V thereof(Text with EEA relevance)[EB/OL].[2016-10-16]]http://eurlex.europa.eu/legal-content/EN/TXT/?qid=1491967591526&uri=CELEX:02014R0134-20161016