我国轻型汽车排放控制现状及对策

我国轻型汽车排放控制现状及对策李孟良高继东方茂东（中国汽车技术研究中心，天津 300162）【摘要】由于采用了先进的车辆排放控制技术，我国汽车排放水平不断提高，目前已达到欧2并部分达到欧3；汽车排放控制技术的提高对油品质量提出更严格的要求；欧美的油品质量紧随着汽车排放标准变化。

我国逐步认识到了汽车排放与油品关系，一系列基础试验研究在石化行业和汽车行业展开和筹划中。

关键词：排放控制, 劣化系数, 燃油品质An Analysis On The Actuality OfLight-duty V ehicle Emission Control Level In ChinaLi Mengliang, Gaojidong Fangmaodong（China Automotive Technology and Research Center,Tianjin 300162）Abstract: Zero Mile Level and Deterioration Factor are the two parameters for evaluating the level of vehicle emission. The variation of the parameters always come up the implement of advanced let control technology and strict emission regulation. This paper analysis the actuality of light-vehicle emission control level base on the statistic collecting from test. The forecast of the trend are discussed on paper.KeyWords:Emission Level, Deterioration-Factor, Fule quality1引言由于城市机动车保有量的迅速增加，汽车排放已经成为最主要的空气污染来源。

我国汽车工业生产技术相对落后、维修服务体系不完善（无车辆I/M制度）、燃油质量水平低和机动车运行的工况条件较差，加大了车辆对城市的污染物。

受国家公众利益的要求，国家陆续出台了车辆排放法规。

为改善这种状况，必须提高车辆排放控制水平，改善燃油质量。

车辆开始采用满足法规的新技术（电喷+三元催化转化器），从根本上提高了我国车辆的排放水平。

由于新排放控制技术，我国修订了燃油质量标准GB17930，限制燃油中铅含量。

近几年来，通过8万公里耐久性试验（V型试验）检验污染控制装置，通过实际的劣化系数评价车辆排放控制水平的。

受财政部、环保总局减税政策激励，国内主要汽车生产厂家都进行了耐久性试验；我们随机采样70多辆新车型（通过了8万公里耐久性试验，达到GB18352.2标准）测试数据（均为轻型汽油车辆）。

我们选择的车辆包括：轿车有35种车型共48辆，客车有15种车型共22辆。

这些车辆基本覆盖了我国当前时市场上所有轻型车型，也代表了我国当前汽车水平，可以代表我国轻型汽车排放控制的总体情况。

本文介绍了我国汽车产品的排放水平现状和趋势的研究成果。

分析了影响先进排放技术应用的因素，并结合目前进行的研究情况提出了对应策略。

2 轻型汽车排放水平现状与预测基于工况法测试结果的试验数据库，我们按轿车、客车进行归类。

由于GB1835.2将HC+NOx作为总体评价，我们将CO指标作为图形的横坐标，HC+NOx视做一个指标作为图形的纵坐标，这样下列各散点图的一个点代表一个测试车辆的排放数据。

3000km左右的I型试验数据作为车辆ZML，一个数据点代表一个车辆，所有车辆的ZML排放数据见图1（轿车、客车）。

为了便于更直观地分析耐久性试验效果，将Ⅴ型试验8万km间隔的排放数据结果布置在图1中。

2.1 排放水平现状按照表2中限值范围在图1中划分了四个区域。

粗实线覆盖了EU I限值范围，双划线框A覆盖了EUⅡ，点划线框B覆盖了EUⅢ，和短划线框C覆盖了EUⅣ。

可以清楚看出，2000~2002年度轻型车辆V 型试验后排放水平已经完全且大大超过EUI水平、几乎全部达到EUⅡ，且绝大部分都处于限值下限。

2.2 排放水平预测假设不考虑EUⅢ的冷启动后前40S的采样，车辆几乎都能满足EUⅢ的CO限值，HC+NOx限值（为便于比较，EU-Ⅲ/Ⅳ车辆排放物HC和NOx限值权宜合并考虑）则不能完全达到。

考虑到图1结果尚未包含冷启动后前40S排气，而冷启动会使CO增加特别是HC的增量增加40%左右[3，4]。

图4是在图1中ZML基础上乘以[2]中劣化系数1.2后再乘以[3，4]中增量1.4系数后的排放水平预测结果，采用推荐的DEF也显示相似的结果：总体上接近34%的车辆不能达到EUⅢ，失败的原因在于HC+NOx主要是HC的排放控图2 I型试验排放水平EUⅢ预测制水平不足；大部分轿车和一半的客车可以达到EUⅢ。

实行新的法规已具有相当的基础，通过更严厉的法规（如EUⅢ）如可以推进HC+NOx排放控制技术的采用，全面提升轻型车辆排放控制水平。

采纳分析EU-Ⅲ的假设，已有少数车辆ZML达到EUⅣ，考虑劣化系数，差距则很大（图4短划线），而且是全方位的，采用EUⅢ的排放控制技术不能够实现EUⅣ，不具备EUⅣ基础。

汽车制造商必须选择全新的排放控制技术，控制CO、HC和NOx的排放。

3 劣化系数（DEF）耐久性排放试验数据又按不同的里程作为不同的系列，所有车辆的劣化进程的排放水平数据分别见图3 V型试验不同进程排放水平数据（轿车）一个数据点对应一个车辆在相应里程的排放水平。

横坐标为CO的DEF，纵坐标为HC+NOx的DEF。

用点化线按排放因子CO和HC+NOx的劣化系数1.0分割图3。

区域的第三象限和第四象限，表明车辆的污染物排放量不仅未升高，而且得到降低；这种现象在各个不同进程的比例不同，在前4万km内比例较高，后前4万km内比例很少。

进一步观察发现，在前1~2万km内，CO排放DEF较多小于1；而3~4万km内HC+NOx排放DEF较多小于1。

从图3中我们还发现，V试验的劣化系数都比较高，随着行驶里程的增加而增大。

在整个耐久进程中，个别特例出现了高达10左右。

大部分的排放因子CO的DEF超过1.2，处于1.2~5之间，而排放因子HC+NOx的DEF达到5,大部分处于1.2~3之间。

GB18352.2中可选的劣化系数1.2（图3中粗实线方框内）的覆盖区域车辆很少，但是我们对照图1明显可以看到，总的排放水平并没有因此而出现对应的超标现象。

我们细致地分析发现，是由于这种较高的劣化系数往往对应着较低的ZML。

图3 车辆劣化系数分布图对于劣化系数高现象，我们深入分析，认为主要是由于这种低ZML车辆采用的污染排放控制装置有关，如CCC（紧凑耦合催化转化器）、FLS（快速起燃氧传感器）和CFL（改变载体结构和贵金属含量）等更先进的综合排放控制技术。

由于他们的结构和化学特性，造成DEF的波动和劣化系数显著加大。

具体表现以下两方面的原因，造成了上述现象：我们还可以欧美国家普遍实行的检查/维护（I/M）来理解这种现象。

那些更先进的排放控制技术，其对行驶工况、气候温度和燃油质量等因素影响很敏感，污染控制装置性能产生波动和下降；在试验过程中，又禁止对车辆的排放控制装置进行调整和维护。

国外的研究证明，如新车的ZML较低，若I/M未起作用，则车辆随行驶里程的增加劣化明显[4]。

所以在车辆的生命周期内，对于车辆的排放水平的劣化系数的控制，需要采取正确的I/M。

这些先进技术的使用，其对行驶工况、气候温度特别是燃油质量等因素影响很敏感，造成DEF的波动和劣化系数显著加大。

4 采取的对策及措施2002年通过低污染排放小汽车减征30%消费税的推动，新的车型达到欧II排放标准。

2003年北京、上海提前强制实施欧II排放标准，2004年全国范围实施第二阶段排放标准。

在此基础上，许多厂商通过引进国外先进排放控制技术，在发动机设计、空燃比控制策略、燃油喷射技术以及后处理技术（改性CCC）等方面作出了很多的努力，使车辆达到了欧3排放要求。

我国第二阶段排放标准也正在制订过程中。

对于车辆使用中的特殊情况特别是3.1的现象，我国有关部门已开始采取对应措施，并在一些方面取得了一定的成果。

4.1 燃油及清净添加剂国家标准GB17930-1999《车用无铅汽油》发布，满足三元催化器的要求，这个标准在三大城市先行，无铅汽油指标已经跟上汽车排放技术的发展。

但是，由于我国油品产业的特殊性（烯烃含量高和芳烃含量低），与世界汽车先进国家的燃油特性正好相反，而高含量的烯烃会堵塞电喷发动机的喷嘴。

针对这种特性，国家标准化委员会已立项修订，年底征求意见；同时国家四部委资助了“车/油研究项目”，在国内首先将车和油结合起来，研究双方的要求和能力。

这个项目目前正由承担单位天津汽车技术研究中心（CATARC）和中石化、中石油开展；年底将得到“第二阶段汽车排放标准对无铅汽油的质量要求”的结果；进而，在2004年度得出“第三阶段汽车排放标准对无铅汽油的质量要求”的结论。

从目前的进展来看，国内车用燃油质量仍在不断提高，铅含量完全得到控制和保障；硫含量降低明显；烯烃含量下降，见表1。

但是随着高标号油用量的猛增，为提高和保证辛烷值，添加了含锰化合物如MMT，导致油中锰含量上升。

国家环保总局委托我们正在组织十大城市在用车排放与市场汽油质量调查项目，希望汽车厂积极参加；表1 几种汽油主要指标另一个值得关注的成果是，由于汽车、石化行业的共同努力，国家标准GB17930《车用无铅汽油》规定的油品添加有效的汽油清净剂的要求将得到确保。

在国家环保总局和国家经贸委的《车用汽油清净剂》行业标准基础上制订其技术要求的国家标准，标准主要制定了添加清净剂后的汽油指标，禁止加入任何金属添加剂到燃油中，以及通过发动机台架试验评价在进气阀和燃烧室里的积炭。

相关的试验方法国家标准—进气阀和燃烧室沉积物试验方法于年底发布。

从国外的车用汽油标准来看，也经历了一个发展的过程。

总体来说紧随车辆技术的进步而改善，但市售和标准汽油指标间仍有一定差距。

直到2000年（欧3实施年）市售汽油硫含量和铅含量才有突变提高，分别从1998年的0.05％和13mg/l降至0.015％和5mg/l；烯烃含量18％，低于欧2要求（10％）。

4.2 排放测试用运转循环运转循环是排放I型试验的主要依据，我国采用的是欧洲循环。

该循环是否适合我国的实际情况以及与我国实际行驶工况的相关性，也制约着我国制定排放政策。