北京醞釀第六階段機(jī)動車排放標(biāo)準(zhǔn)
李昆生 北京市環(huán)保局機(jī)動車排放管理處處長
《北京市2013~2017年清潔空氣行動計劃》中,明確提出要力爭在2016年實(shí)施第六階段機(jī)動車排放標(biāo)準(zhǔn),在機(jī)動車排放控制上,再次走在全國前列。在下一階段,針對大氣污染控制的需求,新的排放標(biāo)準(zhǔn)將如何制定,是繼續(xù)借鑒歐標(biāo)還是參考更為嚴(yán)格的美國標(biāo)準(zhǔn)?技術(shù)路線會發(fā)生哪些變化?改變技術(shù)路線對我國汽車行業(yè)會有哪些影響?這些都是行業(yè)內(nèi)頗為關(guān)注的問題。我們特別約請北京市環(huán)保局機(jī)動車排放管理處處長李昆生,通過系列文章回答業(yè)界疑問,敬請關(guān)注。
●歐Ⅵ汽油車排放限值與歐Ⅴ要求基本相同;歐標(biāo)平均車速是33.6千米/小時,北京26千米/小時,二者工況差異較大;歐洲主要國家的緯度高于北京,油氣蒸發(fā)較北京低;歐標(biāo)從歐Ⅰ起就對輕型柴油車網(wǎng)開一面
●在第六階段輕型車排放標(biāo)準(zhǔn)方面,我們的目標(biāo)是在國Ⅴ即歐Ⅴ的基礎(chǔ)上單車減排30%~50%,總體水平與世界先進(jìn)水平相當(dāng)。標(biāo)準(zhǔn)的總體框架結(jié)構(gòu)、認(rèn)證和管理方法均繼續(xù)采用現(xiàn)有模式
目前,北京市550萬輛機(jī)動車排放的NOX的分擔(dān)率超過了50%,HC超過了40%,CO超過了80%,一半以上的NOX和HC會轉(zhuǎn)化成PM2.5,機(jī)動車在本地污染源的PM2.5分擔(dān)率超過了31%。
監(jiān)測結(jié)果顯示,北京市空氣質(zhì)量要達(dá)到國家控制質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn),各種污染源都要不斷消減總量。作為首要污染源的機(jī)動車污染排放總量更是需要大幅度消減,因此北京市未來實(shí)施更加嚴(yán)格甚至是最嚴(yán)格的機(jī)動車排放標(biāo)準(zhǔn),是改善大氣質(zhì)量的必然舉措。
在過去的15年里,在新車的排放控制標(biāo)準(zhǔn)方面我們基本上一直選擇了歐洲標(biāo)準(zhǔn),經(jīng)過實(shí)踐證明,歐洲標(biāo)準(zhǔn)對遏制北京市的機(jī)動車排放污染發(fā)揮了重要作用。但是同時我們也發(fā)現(xiàn)歐洲標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)不能完全適應(yīng)北京市和我國的實(shí)際氣候狀態(tài)和道路條件情況,標(biāo)準(zhǔn)本身也存在缺陷。
經(jīng)綜合比較,歐標(biāo)存在一定局限性,美標(biāo)更適合北京等我國大城市實(shí)際情況,在制定第六階段機(jī)動車排放標(biāo)準(zhǔn)時,北京市擬考慮借鑒美標(biāo)。
一直遵循的歐標(biāo)為何不再適用?
歐洲工況與北京實(shí)際運(yùn)行工況差異大,歐標(biāo)重視燃油經(jīng)濟(jì)性,對輕型柴油車一直網(wǎng)開一面
以3.5噸以下的輕型車為例,可以看到,歐標(biāo)不再適合北京市減排要求的具體表現(xiàn)。
第一,歐Ⅵ汽油車排放限值與歐Ⅴ要求基本相同,不能滿足北京市不斷加嚴(yán)排放限值的需求。
第二,歐洲標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)工況即俗稱“15工況”,由市區(qū)低速工況和城郊高速工況組成。按照行駛里程計算權(quán)重的市區(qū)工況約占37%,市郊工況約占63%,平均車速是33.6千米/小時。而北京市的市區(qū)工況約占70%,市郊工況約占30%,平均車速是26千米/小時左右,因此北京市車輛實(shí)際運(yùn)行工況與歐洲工況差異較大。
實(shí)車測試表明,滿足了國Ⅳ排放標(biāo)準(zhǔn)的車輛,在北京實(shí)際行駛中的排放遠(yuǎn)高于法規(guī)中規(guī)定的排放限值。
第三,歐洲主要國家的緯度高于北京市的緯度,更是大大高于中國大部分地區(qū)的緯度,緯度越低車輛的油氣蒸發(fā)排放越高。
僅以北京市為例,每年靜置時或行駛中沒有被控制的VOCs(揮發(fā)性有機(jī)化合物)排放就有2萬多噸,平均每車每年約40千克。VOCs是產(chǎn)生PM2.5和光化學(xué)污染的最重要前提物,況且我國汽油中的烯烴和芳烴含量本就遠(yuǎn)高于歐洲和美國。
我們認(rèn)為,引入美國對這部分VOCs控制的方法ORVR(機(jī)動車車載油氣回收系統(tǒng)),勢在必行。據(jù)了解緯度較低的歐洲也在考慮引入美國的ORVR標(biāo)準(zhǔn)和控制技術(shù)。而我們從歐洲和美國排放標(biāo)準(zhǔn)的對比中,不難發(fā)現(xiàn),歐洲標(biāo)準(zhǔn)多年來也一直在借鑒美國標(biāo)準(zhǔn),更準(zhǔn)確地說是加州標(biāo)準(zhǔn)。
第四,由于歐洲的燃油價格高,因此歐洲將燃油經(jīng)濟(jì)性置于最重要的位置,允許更加省油的柴油車在市場上存在。
歐洲標(biāo)準(zhǔn)從歐Ⅰ起就對輕型柴油車網(wǎng)開一面,即使到了歐Ⅴ,NOX的排放限值還是同標(biāo)準(zhǔn)汽油車的3倍多。雖然,歐Ⅵ對柴油車的NOX限值進(jìn)一步加嚴(yán)并向汽油車靠攏,但還差33%。
在歐Ⅳ之前柴油機(jī)的PM(顆粒物重量)排放遠(yuǎn)高于汽油機(jī),由于直噴汽油機(jī)的出現(xiàn),在歐Ⅴ時汽油車和柴油車的PM限值才開始統(tǒng)一。雖然我國一直采用歐洲法規(guī),但我們認(rèn)識到了輕型柴油車比汽油車更嚴(yán)重的排放問題,這也是北京市自從2002年實(shí)施國Ⅱ(歐Ⅱ)標(biāo)準(zhǔn)以來不允許發(fā)展輕型柴油車的原因之一。
相反,在油價相對較低的美國,排放法規(guī)實(shí)施“燃油中性”。從2004年起,輕型汽油車和柴油車執(zhí)行同一標(biāo)準(zhǔn)限值,即輕型柴油車要同時配置DPF(柴油機(jī)排放顆粒捕集器)和SCR(柴油車選擇性氮氧化物還原裝置)才能達(dá)標(biāo),相當(dāng)于至少歐Ⅵ的要求。使得輕型柴油車的價格遠(yuǎn)高于汽油車,也使得輕型柴油車在美國的市場份額極小。
據(jù)了解,目前歐洲大城市空氣質(zhì)量不達(dá)標(biāo)的主要原因,是來自包括柴油轎車在內(nèi)的柴油車排放污染。專家們發(fā)現(xiàn)柴油車排放的NOx和PM很高,而且在實(shí)際運(yùn)行時更是遠(yuǎn)超過標(biāo)準(zhǔn)限值。
標(biāo)準(zhǔn)設(shè)置的寬松僅是表面現(xiàn)象,更深層次的原因是由于其排放特性,決定了其控制技術(shù)相對汽油車更加復(fù)雜、后期維護(hù)較難而且成本較高,如DPF要定期清理,SCR要定期添加尿素溶液等,這就決定了理論上可以達(dá)標(biāo),實(shí)際上很難做到達(dá)標(biāo)。
美國標(biāo)準(zhǔn)為何更適合我國大城市?
美國為瞬態(tài)工況,車輛最高速度、城區(qū)、郊區(qū)行駛比例、車輛加減速比例等更適合或接近北京等我國大城市
有人認(rèn)為,歐洲測試循環(huán)體系對汽油機(jī)是固定工況限值,而美國是隨機(jī)工況限值,借鑒美國加州機(jī)動車排放標(biāo)準(zhǔn)不符合我國國情。我們將美國FTP和歐洲NEDC循環(huán)工況與北京市實(shí)際情況進(jìn)行初步對比分析后發(fā)現(xiàn):
第一,就循環(huán)工況本身而言,歐洲是穩(wěn)態(tài)循環(huán),美國為瞬態(tài)工況。美國標(biāo)準(zhǔn)體系更符合北京市或中國其他大城市瞬變的實(shí)際駕駛情況。
第二,就車輛最高速度看,歐洲NEDC工況最高速度為120公里/小時,美國FTP工況最高速度約為91公里/小時,而北京大部分道路限速在100公里/小時以內(nèi)。
第三,在城區(qū)、郊區(qū)行駛比例分配方面,歐洲NEDC工況中城區(qū)僅占37%,美國FTP工況中城區(qū)比例為52%,北京市車輛大部分為城區(qū)工況。
第四,在車輛加減速比例方面,歐洲NEDC工況加減速比例約為36%,勻速比例40%;美國FTP工況加減速比例約為54%,勻速比例29%;北京市車輛加減速頻繁。
綜上所述,我們認(rèn)為,美國FTP工況更接近北京市等中國其他大城市的實(shí)際情況。
北京下一階段機(jī)動車排放標(biāo)準(zhǔn)什么思路?
引入美國特別是加州測試程序和標(biāo)準(zhǔn)要求,制定北京或中國典型城市工況,2020年前后進(jìn)一步加嚴(yán)排放限值
《北京市2013-2017年清潔空氣行動計劃》中,明確提出要力爭在2016年實(shí)施第六階段機(jī)動車排放標(biāo)準(zhǔn)。
目前國家還沒有發(fā)布第六階段機(jī)動車排放標(biāo)準(zhǔn)。在第六階段我們準(zhǔn)備制定五項標(biāo)準(zhǔn),其中兩項油品標(biāo)準(zhǔn),一項輕型汽車排放控制標(biāo)準(zhǔn),兩項重型車排放控制標(biāo)準(zhǔn)。另外,還要修訂兩項重型發(fā)動機(jī)和機(jī)動車標(biāo)準(zhǔn)。
在第六階段輕型車排放標(biāo)準(zhǔn)方面,我們的目標(biāo)是在國Ⅴ即歐Ⅴ的基礎(chǔ)上單車減排30%~50%,總體水平與世界先進(jìn)水平相當(dāng)。標(biāo)準(zhǔn)的總體框架結(jié)構(gòu)、認(rèn)證和管理方法均繼續(xù)采用現(xiàn)有模式,初步設(shè)想是分兩步實(shí)施。
第一步于2016年前后實(shí)施。其中,Ⅰ型常溫冷啟動試驗(yàn),采用美國加州FTP(美國聯(lián)邦測試程序)75循環(huán),同時積極制定北京或中國典型城市的工況,執(zhí)行ULEV(超低排放機(jī)動車)50限值和歐Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)PN(顆粒物數(shù)量)限值;Ⅱ型怠速、Ⅲ型曲軸箱試驗(yàn)不變。
對Ⅳ型蒸發(fā)試驗(yàn),要求ORVR,且執(zhí)行美國加州兩天和3天蒸發(fā)試驗(yàn)要求;對于Ⅴ型耐久性試驗(yàn),要求實(shí)車試驗(yàn)16萬公里,剩余距離采用擬合方法延伸至24萬公里排放達(dá)標(biāo)。
在Ⅵ型低溫試驗(yàn)中,將采用美國加州標(biāo)準(zhǔn)要求,測試CO和HC。針對有些整車廠在實(shí)際銷售車輛上配裝的催化轉(zhuǎn)化器的催化劑中,貴金屬含量遠(yuǎn)低于申報時的催化劑貴金屬含量的現(xiàn)象,進(jìn)一步嚴(yán)格貴金屬含量測量,檢測催化轉(zhuǎn)化器載體體積、貴金屬總含量和貴金屬比例。
增加CO2排放要求,在Ⅰ型試驗(yàn)中測量CO2質(zhì)量排放。此外,簡化加州OBD(機(jī)動車在線排放診斷系統(tǒng))2的部分要求,但至少嚴(yán)于歐洲EOBD(歐洲機(jī)動車在線排放診斷系統(tǒng)),增加蒸發(fā)的監(jiān)控功能。
第二步于2020年前后實(shí)施,進(jìn)一步加嚴(yán)排放限值,常溫冷啟動試驗(yàn)限值加嚴(yán)到SULEV(超超低排放機(jī)動車)20或30,并增加中國城市或北京典型工況或WLTC(世界輕型車測試工況)工況下的限值要求。
根據(jù)研究結(jié)果,決定是否采用運(yùn)行損失的蒸發(fā)試驗(yàn)測試要求。輕型柴油車是否執(zhí)行同樣上述內(nèi)容的相關(guān)部分還需進(jìn)一步論證。
第六階段重型車排放核心標(biāo)準(zhǔn)是歐Ⅵ發(fā)動機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn),但針對現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的漏洞和執(zhí)法難的情況,準(zhǔn)備引入基于整車轉(zhuǎn)鼓的新車排放檢測標(biāo)準(zhǔn)與方法,為防止作弊和減輕企業(yè)、排放檢測單位和監(jiān)管部門的負(fù)擔(dān),重型車整車排放檢測與整車能耗檢測在型式核準(zhǔn)試驗(yàn)時將同時進(jìn)行。另外,將增加OBD3技術(shù)要求,即擬將NOx排放、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷等信息定期發(fā)送監(jiān)管部門。
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