点燃式汽车国家排放标准的技术要点

环境与可持续发展

点燃式汽车国家排放标准的技术要点

韩应健

(国家环保总局机动车排污监控中心, 北京, 100012)

【摘要】我国在用汽油车尾气污染控制的重要技术法规, G B18285-20052005年5

月30日批准发布、2005年7月1日实施放限值的确定、; ; X :A 　　文章编号:1673-288X (2007) 06-0058-04

　　近年来, 我国机动车行业发展迅速, 机动车保有量的高速增长导致了空气污染的加重。特别是大型城市, 汽车排放已经成为主要污染源。

为科学有效地控制在用车排气污染, 完善在用车排放标准体系, 国家环保总局科技标准司提出了对

G B1476115-1993《汽油车怠速污染物排放标准》排放

保总局依据环境保护法中对部门职责的分工对当时标准的清理捋顺。

113　修订和增补的主要内容

新标准规定了点燃式发动机汽车怠速和高怠速排气污染物的排放限值和测量方法, 同时规定了稳态、瞬态和简易瞬态三种简易工况测量方法。新标准增加λ) 的要求。本了高怠速排放限值和对过量空气系数(次修订和增补的主要内容有:

(1) 新增了自本标准实施之日起的新生产汽车、

标准的修订。经过几年的努力, 新修订标准已由国家环保总局和国家质量监督检验检疫总局于2005年5月

1〕

30日联合发布〔。该标准为强制性国家标准, 要求在

2005年7月1日实施。型式核准和生产一致性检查的双怠速法排气污染物排放限值; (2) 规定了在用汽车双怠速法排放限值, 其中新增了自2000年7月1日起生产的各类在用汽车的高怠速限值; (3) 对电喷加三元催化器汽车要求测量过量λ) ; (4) 新增了双怠速法排放气体测试仪器空气系数(

的技术条件(附录A ) ;

(5) 新增了简易工况的检测方法(附录B 、C 、D ) 。

1　修订背景

111　修订原标准的必要性

我国原有汽油车的排放标准为G B1476115-1993《汽油车怠速污染物排放标准》, 相应的测试方法为G B Π

T 3845-1993《汽油车排气污染物的测量怠速法》。该

套标准只适用于高排放的化油器汽车。2000年7月1日以来, 我国新生产车实施严格的国I 、国II 排放标准, 汽车采用电喷和三元催化器技术, 1993年标准已不适用于这类车, 在用车需要重新制定低限值的排放标准。

传统的单怠速测量法有较大的局限性, 一些国家为监控因化油器主量孔磨损造成的排放恶化, 或为监控因催化器效率降低造成的排放升高, 普遍采用双怠速法。国际标准化组织在IS03929标准中也制订了双怠速测量法。因此, 用双怠速法代替怠速法势在必行。

112　新旧标准替代关系

2　适用范围

本标准适用于:

(1) 符合G B1476111-93《轻型汽车排气污染物排

放标准》的点燃式发动机在用汽车。(2) 装用符合

G B1476112-93《车用汽油机排气污染物排放标准》发

动机的在用汽车。(3) 符合G B1835211-2001《轻型汽

) 》或G 车污染物排放限值及测量方法(ⅠB1835212-) 》的2001《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(Ⅱ

点燃式发动机的新生产车和在用汽车。(4) 装用符合

G B14762-2002《车用点燃式发动机及装用点燃式发动

本标准代替G B1476115-93和G B ΠT 3845-93, 原因前已描述; 并代替G B 18285-2000《在用汽车排气污染物排放限值及测试方法》中的相关内容, 主要是因环

机汽车排气污染物排放限值及测量方法》发动机的新生产车和在用汽车。

韩应健:点燃式汽车国家排放标准的技术要点・59・

3　双怠速检测法和污染物排放限值

311　规定了新生产汽车排放限值

机的汽车, 本次修订充分考虑到当前的检测技术水平, 参考IS O 3929ΠOIM L R99中的有关规定, 新制定了双怠速法排放气体测试仪器技术条件(标准附录A ) 。

对于按G B1476111-93和G B1476112-93生产的汽车, 测量仪器的要求仍按照H J ΠT 3-93《汽油机动车怠速排气监测仪技术条件》的规定执行。

314　对两用燃料车和单一燃料汽车作规定

自2005年7月1日本标准实施之日起的新生产汽车, 其排放达到了G B1835212-2001和G B14762-2002第二阶段的标准要求。我们参照欧洲排放法规欧共体委员会92Π55ΠEEC 指令中对装配三元催化器的电喷车的要求, 即:低怠速C O ≤015%; 高怠速C O ≤013%, 同时综合国内各主要汽车生产厂家新车申报中HC 的排放数据, 确定了新生产汽车、型式核准和生产一致性检查的排放限值。

312　规定了在用汽车排放限值31211　新车新标准、老车老标准

由于天然气和液化石油气在价格和污染排放上都有优势, 近年来出现了能燃用汽油和一种气体燃料的两用燃料车, 也出现了燃用一种气体燃料的单一燃料汽车。对于两用燃料汽车, , , 仅按, 11的和装用符合G -93, 留当时的G B147611593, 本次修订增加了高怠速限值。排放符合G B1835211-2001或

G B1835212-2001以及装用符合G B14762-2002第二阶

411　无负荷检测方法的局限性

怠速法是汽车无道路阻力的检测方法, 不能全面反映行驶汽车的真实排放状况。一些达国Ⅰ或国Ⅱ排放标准的、行驶了

6～15万公里的车, 有负载的工况法检测表明其排放超标, 但怠速检测C O 和HC 浓度却完全达标。怠速法检测不能反映NO X 的排放, 对于那些行驶中NO X 排放已经很高的车, 怠速法检测无能为力。

412　国外在用车检测方法

90年代后, 国外除采用双怠速法外, 还开发出较

段限值发动机的在用汽车, 根据北京、上海、广州等城市的实际检测结果, 并参照欧共体92Π55ΠEEC 的部分技术要求, 所确定双怠速限值大约是1993年老标准的

1Π4～1Π10。

31212　新增高怠速检测的意义

新标准对所有的在用车都规定了高怠速检测。其优点:

(1) 化油器主量孔过度磨损造成的排放恶化可(2) 催化器转化效率降低造成的排放升高可(3) 人为调稀怠速混合气使检测达标的作弊

复杂的简易工况检测方法, 国际上加强型I ΠM 制度通常采用此类检测法。车辆有载荷工况法是指检测时, 将受检车辆置于底盘测功机上, 车辆按照规定的车速在底盘测功机上“行驶”。底盘测功机会按照试验人员事先的设定向滚筒、最终向车辆驱动轮施加一定的负荷, 来模拟汽车在道路上的行驶阻力。车辆按照一定的速度、并克服一定的阻力, 走完试验工况曲线, 同时测量尾气中的污染物浓度。有载荷的检测与新车排放试验方法相比, 其检测设备与分析仪器作了简化, 完成试验所需的时间也缩短很多, 价格也远远低了下来, 故称为“简易工况法”。

美国80年代中期从多种有载荷方法中开发出针对在用车排放测试的有效方法。通过设定不同加载功率、不同行驶工况来模拟车辆道路排放状况, 如加速模拟稳态法、瞬态工况法和简易瞬态工况法等。大量检测表明, 简易工况法能较准确地判断车辆排放的实际情况, 特别是能对NO X 有好的控制作用。简易工况设备较贵, 操作维护也远比怠速法复杂。对于多种检测方法的选择, 由各州根据空气质量等因素确定。一般是空气污染较重的州采用工况法, 空气质量一般的州采用双怠速法, 空气质量优良的州甚至没有检测要求。另外, 一种遥感监测的方法也被广泛使用在道路边的实际车辆排放监测中。

被测到; 被测到;

对高怠速检测无效; (4) 符合国际当前通用检测方法。北京、上海、广州等城市近几年应用双怠速检测的实践证实了上述观点, 双怠速检测更为科学合理。

31213　对电喷汽车增加限定λ的要求

增加λ测量、监控电喷汽车的空燃比是否正常, 主要是为了保证三元催化器对氧化型污染物和还原型污染物都同时能高效净化。如果发动机EC U 系统没有调整到正确的λ值, 最好的催化器也难以通过检测。欧洲的研究表明:对未通过检测的三元催化器车作原因分析时发现, 因λ失效使排放超标占全部受检车辆的45145%, 而因催化器失效使之超标仅为15157%。通过对λ的监测, 可及时发现和维修车辆故障, 达到有效减少尾气排放的目的。本次修订根据IS O 3929Π

OIM L R99(在用车排放测试方法) 和欧共体92Π55ΠEEC

指令中关于空燃比的要求, 规定发动机为高怠速转速时, λ值为1100±0103或制造厂规定的范围。

313　新规定了对测量仪器的技术要求

对于按G B1835211-2001或G B1835212-2001生产的汽车以及装用符合G B14762-2002第二阶段限值发动

・60・

　　与美国不同, 欧洲和日本等国家一直采用怠速测量方法, 随着电喷技术的广泛使用, 为满足年检、维修和故障诊断上的需要, 而采用了双怠速法。在欧盟资助的一个研究项目中, 对285辆在用轿车(包括192辆电喷加三元催化器车、41辆化油器车、7辆安装氧化型催化器车、17辆LPG 车和28辆柴油轿车) 进行了不同方法的排放测试, 包括:法规认证工况法、实际工况法、简易工况法、稳态负荷法(在50km Πh 匀速时

7kW ) 、无负荷高Π低怠速法。同时进行了遥感测试, 受

环境与可持续发展　2007年第6期

的部分技术内容。

2〕

5　各简易工况法要点简介〔

511　适用范围

新标准附录中规定的稳态工况法、瞬态工况法和简易瞬态工况法三种检测方法, 适用范围均为最大总质量不大于3500kg 的M 类、N 类车辆。

512　瞬态工况法(IM 195)

瞬态法的行驶工况采用G B1835211中市区运转循环的15工况单元, 车速和载荷随试验时间而变化, 试验时间为195s , 同新车认。

1) 检车辆超过80000辆。分析测试结果得到几点结论:

(1) 怠速法对发现化油器轿车中的高排放车很有效, 而

对三元催化器轿车则效率明显降低; (2) 在各简易工况测试中, 瞬态工况可取得最大的环境效益; (3) 费用效益分析显示, , ; 4辆; , 对于准确判定某车辆排放是否达标尚存在困难。

413　国家对简易工况法的鼓励政策

, , 以模拟道路行驶阻力和车辆的加速惯量。

(2) 采样装置与分析仪器。瞬态法的采样系统与污

染物分析仪器与新车试验一致。采样系统为定容稀释取样(C VS ) 。污染物分析C O 用不分光红外分析仪

(NDIR ) , HC 用氢离子火焰分析仪(FID ) , NO X 用化学

针对我国当时的在用车排放检测方法, 国家环保总局曾在1999年的一份通知中指出“对安装了闭环控制和三元催化净化系统、达到更加严格排放标准的车辆, 应采用双怠速法控制, 并逐步以简易工况法代替。”“在2000年以后, 应尽快采用双怠速法检测, 并检测空燃比控制是否正常。为此, 应尽早制定双怠速的测试方法和限值的国家标准。作为下一步, 应采用简易工况法对这部分车辆进行排放测试。”

414　新标准采用的简易工况法及技术依据

发光分析仪(C LD ) 。最后的测试结果以g Πkm 表示。

(3) 瞬态法特点。瞬态法是一种技术含量高的检测

方法, 设备费用昂贵, 维护比较复杂, 检测时间较长, 对检测使用人员有较高的要求。

为了减少检测设备的一次性投资和日常运行、维护费用, 为扩大检测范围、提高检测效率, 美国又提出了更为简单的工况法。AS M 方法和VM AS 是使用较多、具有代表性的两种。

513　稳态加速模拟工况法(AS M )

通过对国外各种检测方法的研究, 结合中国目前国情, 本标准采用并规定了稳态工况法、瞬态工况法和简易瞬态工况法三种检测方法, 供机动车污染严重的城市和地区选用。这三种检测方法主要参照美国环保署的有关技术文件制定。稳态法参照美国环保署标准EPA -AA -RSPD -IM -96-2《加速模拟工况试验规程、排放标准、质量控制要求及设备技术要求技术导则》(1996年7月) 制定, 同时参考了北京市地方标准《汽油车稳态加载污染物排放标准》(DB11Π122-2003) 的部分技术内容; 对于瞬态法, 测试规程采用

G B1835211中试验工况的一个循环, 部分技术内容参照

该方法为稳定的匀速过程, 加载保持固定值。有二个等速工况段:一是AS M 5025工况, 车速为25km Πh , 按车辆加速度为1147m Πs 2时负荷的50%对该工况进行加载, 故称为AS M 5025工况; 二是AS

M 2540工况, 车速为40km Πh , 按车辆加速度为1147m Πs 2(实际为111m Π

s 2左右) 时负荷的25%对该工况进行加载, 故称为AS M 2540工况。分析仪器采用下列原理:C O 、HC 和C O 2

采用不分光红外法(NDIR ) , NO 和O 2采用电化学法。排放结果以浓度表示。

514　简易瞬态工况法(VM AS )

美国环保署标准EPA420-R -00-007《IM 240&燃油蒸发技术导则》(2000年5月) 制定; 对于简易瞬态工况法, 测试规程仍然采用G B18352. 1中试验工况的一个循环, 部分技术内容参照美国环保署标准EPA420-R

-00-007《IM 240&燃油蒸发技术导则》(2000年5

该方法吸取了IM 195瞬态工况法用环境空气稀释废气、对稀释排气量进行测量的思路, 同时还使用与

AS M 相同的光学平台, 测量未经稀释的尾气中污染物

成分的浓度, 采用气体流量分析仪来测得汽车的排气流量, 经处理计算, 最终可得出每种污染物每公里的排放质量。

月) 和纽约州瞬态短工况循环测试(NY TEST ) 的部分技术内容, 同时也参考了北京市地方标准《轻型汽油车简易瞬态工况污染物排放标准》(DB11Π123-2000)

环境与可持续发展

生态示范区可持续发展指标体系的实例研究

毛晓茜　铁柏清　秦普丰　赵　婷　杨佘唯

1

2

2

2

2

(11湖南省环境监测中心站, 湖南长沙, 410004; 21湖南农业大学资源环境学院, 湖南长沙, 410128)

【摘要】本文以长沙市芙蓉区为研究对象, 采用定性与定量分析相结合的方法, 展水平的综合评价进行了探讨。在运用主成分分析中, 数:。、。

; ; 主成分分析法:X :A 　　文章编号:1673-288X (2007) 06-0061-04

　　生态示范区建设是生态环境保护和经济发展紧密结合的新走向, 目前已经成为世界上很多国家实施生

1,2〕

态环境保护和可持续发展战略的重要措施〔。但是目

会“窗口”、“三湘第一区”的美誉。全区总面积

4018km 2, 地势较平缓, 高差较小, 区内土地肥沃, 气

候温和, 水、热丰富, 适宜多种农作物生长。近五年来, 芙蓉区的国民经济持续快速增长。2003年芙蓉区生产总值在全市范围内首次突破百亿大关, 2004年G DP 总量攀升到12613亿元, 三次产业结构为112∶2312∶

7516。主要大气污染物的质量都能达到《环境空气质量

前尚缺乏有理论基础和可操作性很强的方法来评价生态示范区的建设对整个区域可持续发展水平的推进作用, 衡量该区域复合生态系统的发展水平, 进而监控

3〕和考核整个生态示范区建设的成效〔。

1　芙蓉区基本情况介绍

〔4〕

标准》(G B3095-1996) 中的二级标准; 近五年(2000

-2004年) 主要水污染物平均排放量达到G B3838-2002中的Ⅱ类标准; 近五年(2000-2004年) 城市区

芙蓉区位于长沙市中心城区、湘江东岸, 素有省

6　新标准实施应遵守的规定

新标准中规定的四种检测方法, 双怠速法为当前全国在用车排气污染物主要的强制性检测方法。机动车保有量大, 且空气污染严重的地区, 则可采用本次新修订标准中所列的简易工况法检测。对于三种简易工况法, 地方环保部门根据自身情况进行选择, 对已实施简易工况法的车型, 环保定期检测时将不再执行双怠速法。

对于实施简易工况法的地区或城市, 需制定地方排放限值, 经省级人民政府批准后执行, 同时报环保总局备案。为使所制定的排放限值科学合理, 制定了

H J ΠT 240《确定点燃式发动机在用汽车简易工况法排气

染的监管方面发挥了重要的作用。对于自2000年7月1日起生产的第一类轻型汽车和自2001年10月1日起生产的第二类轻型汽车以及自2004年9月1日起生产的重型汽车, 地方环保部门已能按照本标准新增加的排放限值进行环保定期检测, 测出排放超标车。通过对超标车检修、维护或更换三元催化器, 达到降低排放、达标行驶的目的。另外, 有的省市已采用简易工况法进行检测, 对于部分城市开展加强型检测制度起到了推动作用。G B18285-2005已成为地方环保部门查处高排放车辆、控制在用车排气污染的重要执法依据。

参考文献

1　G B18285

-2005, 点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方

污染物排放限值的基本原则和方法》, 已由国家环保总局2005年12月12日批准发布, 于2006年1月1日实施, 作为地方上制定排放限值的依据。

法(双怠速法及简易工况法) 〔S 〕1

2　韩应健. 简易工况检测方法〔N 〕. 中国环境报, 2003-9-19(第

四版) 1

7　新标准实施效果

G B18285-2005实施已有一年多, 对在用车排气污

作者简介:韩应健(1952-) , 男, 山东人, 副研究员, 主要从事机动车污染控制与监管方面研究。