摩托车排气污染物排放限值及测量方法(工况法,中国第Ⅲ阶段)
轻便摩托车排气污染物排放限值及测量方法(工况法,中国第Ⅲ阶段)
征求意见稿编制说明
摩托车和轻便摩托车排气污染物排放标准编制组
2005年07月
摩托车排气污染物排放限值及测量方法(工况法) (Ⅲ阶段)
轻便摩托车排气污染物排放限值及测量方法(工况法)(Ⅲ阶段)
征求意见稿编制说明
1.任务来源
摩托车和轻便摩托车排气污染物排放标准修订项目来源于国家环境保护总局环办[2002]106号文《关于下达2002年度国家环境保护标准制修订项目计划的通知》.包括两个标准:《摩托车排气污染物排
放标准及测量方法(Ⅲ阶段)》,《轻便摩托车排气污染物排放标准及测量方法(Ⅲ阶段)》.项目主要起草单位为国家摩托车质量监督检验中心,参加起草单位为中国兵器装备集团公司,天津摩托车技术中心,联合汽车电子有限公司,中国嘉陵工业股份有限公司(集团),上海摩托车质量监督检验所,完成期限为2005年.
2.目的和必要性
2.1目的
为贯彻《中华人民共和国环境保护法》和《中华人民共和国大气污染防治法》,使我国对摩托车和轻便摩托车污染物排放的控制力度进一步向国际靠拢,减少摩托车和轻便摩托车对我国城市大气的污染, 防治摩托车污染物排放对环境的污染,进一步改善环境空气质量.
同时促进摩托车生产企业增强环保意识,积极采用新技术,以对应国家排放标准的要求,把摩托车对环境的污染降低到最低水平,保护人类的生存和生活环境.
2.2必要性
本次制定'摩托车排气污染物排放限值及测量方法(工况法) (Ⅲ阶段)'和'轻便摩托车排气污染物排放限值及测量方法(工况法)( Ⅲ阶段)'标准,对我国摩托车和轻便摩托车污染物排放的控制力度相当于欧洲2006年实施的EURO-Ⅲ摩托车和轻便摩托车排放法规.
在此之前,国家环境保护总局和国家质量监督检验检疫总局于2002年6月14日联合发布了《GB14622-2002摩托车排气污染物排放限值及测量方法(工况法)》和《GB18176-2002轻便摩托车排气污染物排放限值及测量方法(工况法)》等两项国家摩托车和轻便摩托车污染物排放标准.这两项标准对摩托车和轻便摩托车污染物排放的控制力度相当于欧洲1999年实施的EURO-Ⅰ和2003年实施的EURO-Ⅱ摩托车和轻便摩托车排放法规,第一阶段于2003年1月1日,第二阶段分别于2004年1月1日和2005年1月1日实施,这对改善我国大气环境质量起到了重要作用.
但由于国民经济的发展和人民生活水平的提高,摩托车和轻便摩托车造成的环境污染日益成为影响环境质量的重要因素,继续推进摩托车和轻便摩托车排放控制工作,制定第三阶段排放标准是必要的,主要原因如下:
摩托车和轻便摩托车保有量还在快速增加,而每个地区的环境容量有限,所以总的来说,随着摩
托车和轻便摩托车的增加,必须降低单车的污染排放量,实施更加严格的摩托车和轻便摩托车排放标准是大势所趋.近几年我国摩托车产量持续保持在1000万辆以上,摩托车的保有量为5000万辆;2004年总产量为1700万辆.如此规模的摩托车工业为国家的经济发展和人民生活的改善作出了不可磨灭的贡献,但同时其排出的污染物给我们赖以生存的环境造成的污染也日益严重.
2)摩托车和轻便摩托车污染物排放的分担率呈上升趋势.
据统计摩托车和轻便摩托车排气污染物对环境污染程度占总运输排放中的比例:
由上图可以看出如果摩托车和轻便摩托车排放维持目前的水平,摩托车排气污染物对环境污染程度占总运输排放中的比例将逐年上升,成为机动车排放的主要污染源.
3)我国摩托车和轻便摩托车的排放水平
以下为摩托车和轻便摩托车排放试验的数据统计:
图2.四冲程摩托车原机与安装催化器后的排放水平统计
从图中可以看出大部分摩托车和轻便摩托车采用后处理技术后,可以达到EURO-Ⅰ和EURO-Ⅱ甚至EURO-Ⅲ的要求.为了促进我国摩托车工业的技术发展水平,督促摩托车生产企业不断采用新技术,新材料,降低摩托车的排放以保护环境,必须制订更为严格的摩托车和轻便摩托车排放标准.
根据制定标准要求,我们对一些国产摩托车和轻便摩托车的排放水平进行了摸底试验,结果如下:
未采取污染控制措施的摩托车排放水平
被调查摩托车33种车型,就我国第二阶段排放控制标准而言,怠速法检测合格车型为30种,比例为90.9%;工况法检测合格车型仅为7种,合格比例仅为21.2%.
未采取污染控制措施的轻便摩托车排放水平
被调查轻便摩托车4种车型, 就我国第二阶段排放控制标准而言,怠速法检测合格车型为2种,比例为75%(认为DY50-2A怠速法检测合格);工况法检测合格车型仅为1种,合格比例仅为25%.
采取污染控制措施的摩托车和轻便摩托车排放水平
从检测数据可以看出,采取了采取排放措施或匹配试验之后的摩托车和轻便摩托车排放水平有了大幅度的提高,均能满足我国现行摩托车排放标准第二阶段的要求.
4)特定要求
为保持国家摩托车和轻便摩托车排放标准的统一和协调,满足各地实施更高排放标准的要求,有必要制定一个统一的国家第三阶段排放标准.
3.标准制修订过程说明
3.1编制组组成
国家摩托车质量监督检验中心接到任务后,协同有关单位,立即成立了摩托车和轻便摩托车排气污染物排放标准编制组,组成为:
主编单位:国家摩托车质量监督检验中心
项目负责人:段保民
主要编写人:苏兴安
参加编写人员:柳庆华,杨建伟,孙海洲
参与编写单位及人员:
天津摩托车技术中心:王青
中国兵器装备集团总公司:钱一欣,李京林
联合汽车电子有限公司:贾雨
上海摩托车质量监督检验所:缪文泉
中国嘉陵工业股份有限公司(集团):易小波
3.2标准制修订过程
●2002.09.23摩托车和轻便摩托车排气污染物排放标准编制组编写了《环境标准计划任务书》和《环境保护事业经费申请补助项目审批表》,于2003.05.24编制了《摩托车和轻便摩托车排气污染物排放标准标准修订的开题报告》,并通过了2003.09.25由国家环境保护总局主持的标准开提报告审查会.
●2003.12.03～19日由国家环境保护总局,中国兵器装备集团总公司,国家发展与改革委员会,国家摩托车质量监督检验中心代表组成的考察团赴英国德国有关环境保护的政府管理部门,认证检验机构,检测设备供应商等进行了考察访问,了解欧洲近阶段及下一步摩托车环保法规要求,了解其降低摩托车排放污染物的技术和措施,了解其摩托车排放检测设备和测试技术,为制定下一阶段摩托车环境保护法规提供依据.
●2004.02.25摩托车和轻便摩托车排气污染物排放标准编制组向主要摩托车生产企业发出标准修订征求意见表,在以下几方面征求其对三期排放标准制订的意见和建议:
▲贵公司生产的主要型号摩托车和轻便摩托车产品目前的排放水平(请提供贵公司的检验数据);
▲贵公司目前已对哪些车型做过降低排污的匹配试验 效果如何(前后比对数据) 需增加多少成本
▲贵公司目前针对现生产摩托车和轻便摩托车的排放问题采取了哪些措施
▲贵公司对下一步排放标准修订采用欧Ⅲ指标有什么看法 准备如何对应
▲是否就排放标准修订,降低摩托车排放等方面愿意与摩托车排放标准编制小组进行技术合作
依据收到的反馈资料,整理总结编制了《摩托车生产企业应对排放标准调查分析》,汇集了33种国产摩托车的排放数据和19种采取排放措施或匹配试验之后的摩托车和轻便摩托车车型的排放数据.
●2004.02先后向日本雅马哈发动机株式会社和本田技研株式会社围绕排放标准修订提出了一系列议题,以寻求尽可能的技术帮助,为此于2003和2004年分别同雅马哈发动机株式会社和本田技研株式会社进行了5次技术交流活动,通过交流收集了大量宝贵的技术资料,了解了国际最新摩托车排放法规的动向,为我们下阶段的标准修订提供有力的技术支持.
●2004.07.01制订了《关于摩托车第Ⅲ阶段排放标准验证试验的方案》和《欧3排放标准验证工作实施计划》并确定了试验用样车,由国家摩托车质量监督检验中心同西安交通大学共同进行电喷改造,同时加装催化转换装置.催化转换装置由桂林利凯特环保实业有限公司提供;电喷技术包括ECU,氧传感器等由西安交通大学提供.改装后的样车试验及10000公里排放劣化耐久试验由国家摩托车质量监督检验中心负责进行试验.现验证试验已取得阶段性成果.
●2004.06完成标准的初稿.
●2004.08完成标准的讨论稿.
●2004年8月16-17日,受国家环境保护总局科技标准司的委托,国家摩托车质量监督检验中心在西安主持召开了摩托车和轻便摩托车排气污染物排放限值及测量方法(Ⅲ)及摩托车燃油蒸发标准研讨会.
参加会议的代表有国家环境保护总局科技标准司,中国兵器装备集团科技质量部,国家摩托车质量监督检验中心(天津),上海摩托车质量监督检验所,洛阳北方易初摩托车有限公司,建设工业(集团)有限责任公司,中国嘉陵集团,重庆隆鑫集团,广东江门大长江集团有限公司,联合汽车电子有限公司等企业专家共计19人.会议代表听取了由标准编制工作小组起草的有关标准编制情况的阶段汇报总结和情况说明,讨论了《摩托车和轻便摩托车排气污染物排放限值及测量方法(Ⅲ)》标准草案稿和《摩托车和轻便摩托车燃油蒸发污染物排放限值及测量方法》标准草案稿,经过认真的讨论,形成11点意见和建议供编制组参考,并修订相关内容.
●2004年12月,与本田技研株式会社有关专家进行了排放标准中Ⅴ型试验中运行循环工况控制和试验设备等具体技术问题,达成一致意见,并在标准中采纳.
●2005年3月形成两项标准的征求意见稿,并广泛征求政府机构,检验机构,科研机构,摩托车制造企业,催化转化器和电控装置制造商的意见.
●2005年4月,在上海摩托车质量监督检验所召开两项标准的征求意见稿讨论会,编制组根据会议纪要对相关内容进行了修改.
3.本标准等效采用的国际法规
'摩托车排气污染物排放限值及测量方法(工况法) (Ⅲ阶段)'中的限值和测量方法等效采用欧盟(EU)
指令97/24/EC《关于两轮和三轮摩托车主要部件和特性》的指令中第五章附录2《关于两轮和三轮摩托车产生的排气污染物测量要求》及其修订指令2002/51/EC《修订97/24/EC降低两轮和三轮摩托车排气污染物限值》,2003/77/EC《修订97/24/EC和2002/24/EC关于两轮和三轮摩托车排气污染物型式认证要求》的有关技术内容;'轻便摩托车排气污染物排放限值及测量方法(工况法)( Ⅲ阶段)' 中的限值和测量方法等效采用欧盟(EU)指令97/24/EC《关于两轮和三轮摩托车主要部件和特性》的指令中第五章附录1《由轻便摩托车产生的气体污染物的测量规范》的有关技术内容.
同时对所有摩托车和轻便摩托车要求进行V型试验,V型试验方法等效采用U.S.EPA 40CFR86.426-78里程累积和Appendix Ⅳ to 40CFR86耐久试验循环的有关技术内容.
这两项标准参照GB/T 1.1-2000《标准化工作导则第1部分:标准的结构和编写规则》编写.
4.本标准与97/24/EC指令的差异
将97/24/EC指令附录1和附录2中的'发动机的主要特性和与进行试验有关的资料'改写为本标
准的附录A'型式核准申报资料'.
将97/24/EC指令附录1和附录2中的Ⅱ型试验删除,作为另一个标准《GBXXXXX-XXXX摩托车和
轻便摩托车排气污染物排放限值及测量方法(双怠速法)》.
将97/24/EC指令附录1和附录2中曲轴箱排放试验改写为Ⅲ型试验.
'术语和定义'一章中增加了'稀释排气'和'污染控制装置'等术语和定义.
增加了国务院环境保护行政主管部门对'型式核准的申请和批准'的管理条款.
根据U.S.EPA 40CFR86.426-78里程累积和Appendix Ⅳ to 40CFR86耐久试验循环,以及我国台
湾省《机器脚踏车申请符合第三期排放标准耐久测试程序作业要点》的有关技术内容,增加了V型试验,耐久试验保证里程根据发动机排量进行了划分,并提出了排放劣化耐久试验规范和计算劣化系数的方法,以及劣化系数在生产一致性检查试验中的应用.
在章节和附录的编排上作了调整,使标准更加有序.
将2002/51/EC指令各项内容的实施日期,改为适合我国实际情况的执行时间.
9)附录E 基准燃料的技术要求采用GB18352.3-2005中规定的Ⅲ阶段用基准燃油,它是石化部门提供的用于排放试验的无铅汽油.
基准燃料的技术要求与欧盟标准EN 228-1999(优级品)主要差异是:
——规范性引用文件均采用我国相应的国家标准和行业标准;
——将20℃密度规定为735～765kg/m3;
——蒸汽压为不大于55～65kPa;
——硫含量为0.010～0.015%;
——烯烃含量为30%;
——车用汽油的牌号,抗爆性,诱导期与GB 17930-1999国家标准一致.
10)根据《中华人民共和国道路交通安全法实施条例》规定,将2003/77/EC中摩托车市郊运行循环EUDC中的最高车速从110 km/h改为90km/h.
5.技术经济可行性分析
5.1摩托车和轻便摩托车排放控制技术可行性分析
5.1.1 Ⅰ型试验
第三阶段与第二阶段相比,Ⅰ型试验的变化主要表现为摩托车排放限值加严.各种排气污染物排放量加严的程度是:
表4
CO
两轮摩托车63.6%,三轮摩托车42.8%
HC
两轮摩托车33.3%,三轮摩托车33.3%
NOX
两轮摩托车50%,三轮摩托车37.5%
针对上述变化,摩托车和轻便摩托车一般采用的排放控制技术对策多为下列措施的组合:
——在排气管中加装一级或两级催化转化器;
——采用新工艺,新配方的催化剂;
——完善发动机控制软件,采用电控喷射技术;
——发动机和化油器匹配优化设计;
——加装二次空气系统;
——采用废气再循环装置等.
上述技术都是成熟的排放控制技术措施,且容易采纳.总体而言,国内摩托车和轻便摩托车进行重新
匹配,标定后,新生产车Ⅰ型试验不难达标.但10000km排放劣化耐久试验要求和生产一致性检查试验要求有一定难度.
5.1.2 Ⅲ型试验
第三阶段与第二阶段相比无变化,摩托车和轻便摩托车的曲轴箱绝大部分为封闭式,新生产车Ⅲ型试验容易达标.
5.1.3 Ⅴ型试验
第三阶段与第二阶段相比,耐久试验保证里程不变,仍为10000km.但提出了在底盘测功机上,道路上或跑道上的排放劣化耐久试验规范和计算劣化系数的方法.国内摩托车和轻便摩托车产品Ⅴ型试验时,达到排放控制标准Ⅰ型试验限值要求难度较大.主要原因是长期使用市售燃料,其品质不能严格控制,易造成触媒中毒和老化;另外我国摩托车和轻便摩托车产品本身可靠性和耐久性整体质量下降,从而造成其正常的使用寿命较短,不能在10000km的排放劣化耐久试验中始终达到Ⅰ型试验限值要求.
严格地说,Ⅴ型试验只表明制造企业提供的样车在正常维修保养和严格控制油品质量的前提下,可以满足排放控制标准Ⅰ型试验限值要求.
5.1.4生产一致性检查试验
对已通过本标准型式核准试验而获准生产的成批摩托车和轻便摩托车,以标准附录A和附录B的内容为基础,进行生产一致性检查试验.如果型式核准的摩托车和轻便摩托车具有一个或多个扩展,则在进行Ⅰ型试验时,可在附录A所述车型或相关的扩展车型上进行试验.
其主要工作是制造企业应进行大量的Ⅰ型试验,确定每个生产车型的测量结果的算术平均值和标准差是否满足标准规定,若满足则通过;否则不通过,应增加抽样数量,直到通过.则认为该批产品符合生产一致性要求.
实施生产一致性检查试验的关键是制造企业要严格按照一致性保证计划书的规定,组织生产,控制采购和供应,检验等过程,确保油品质量和正常的维护保养,就可达到标准要求.
5.1.5整体可行性分析
上面分别对Ⅰ型试验,Ⅲ型试验,Ⅴ型试验和生产一致性检查试验的技术要求进行了分析,并简要分析了技术可行性.综合起来,要满足第三阶段摩托车和轻便摩托车排放标准,就摩托车和轻便摩托车排放控制技术而言,技术上是成熟的,可行的.
5.2燃油技术可行性分析
5.2.1欧盟排放标准燃料要求
表5为欧盟排放标准用优质无铅汽油技术要求
5.2.2中国车用无铅汽油技术要求
表6为GB17930-1999车用无铅汽油技术要求
表5.基准燃料的技术参数:CEC 1) RF-08-A-85(类型:优质无铅汽油),用于摩托车试验.
项 目
限值
ASTM 2) 方法
最小
最大
研究法辛烷值
95.0
D2699
马达法辛烷值
85.0
D2700
密度(15℃),kg/L
0.748
0.762
D1298
蒸汽压,kPa
56
64
D323
馏程,℃
初馏出温度
10%馏出温度
50%馏出温度
90%馏出温度
终馏出温度
残留量,%
24
42
90
155
190
40
58
110
180
215
2
D86
D86
D86
D86
D86
D86
烃组份,%(V/V)
烯烃
芳香烃
饱和烃
(含5%容积的苯) 3)
20
45
其余
D1319
D3606/D2267 3)
D1319
烃/氢比
比例
比例
诱导期,min
480
D525
实际胶质,mg/mL
4/100
D381
硫含量,ppm(m/m)
10
D1266/D2611/D2785
铜片腐蚀(50℃),级
1
D130
铅含量,g/L
0.005
D3237
磷含量,g/L
0.0013
D3231
表6.车用无铅汽油技术要求
项目
质量指标
试验方法
90号
93号
95号
抗爆性:
研究法辛烷值(RON)
抗爆指数(RON+MON)/2
不小于
不小于
90
85
93
88
95
90
GB/T 5487
GB/T 503
GB/T 5487
铅含量1),g/L
不大于
0.005
GB/T 8020
馏程:
10%蒸发温度,℃
50%蒸发温度,℃
90%蒸发温度,℃
终馏点,℃
残留量,%(V/V)
不高于
不高于
不高于
不高于
不大于
70
120
190
205
2
GB/T 6536
蒸气压,kPa
从9月16日至3月15日
从3月16日至9月15日
不大于
不大于
84
74
GB/T 8017
实际胶质,mg/100mL
不大于
5
GB/T 8019
诱导期,min
不小于
480
GB/T 8018
硫含量,%(m/m)
不大于
0.08
GB/T 380
硫醇(需满足下列要求之一):
博士试验
硫醇硫含量,%(m/m)
不大于
通过
0.001
SH/T 0174
GB/T 1792
铜片腐蚀(50℃,3h),级
不大于
1
GB/T 5096
水溶性酸或碱
无
GB/T259
机械杂质及水分
无
目测6)
苯含量,%(V/V)
不大于
2.5
附录A
芳烃含量,%(V/V)
不大于
40
GB/T 11132
烯烃含量,%(V/V)
不大于
357)
GB/T 11132
5.2.3 GB18352.3-2005规定试验用基准燃油
表7. 类型:无铅汽油
项目
质量指标
试验方法
抗爆性:
研究法辛烷值(RON) 不小于
抗爆指数(RON +MON)/2 不小于
93
88
GB/T 5487
GB/T 503
铅含量a g/L 不大于
0.005
GB/T 8020
铁含量a g/L 不大于
0.01
SH/T 0712
密度 (20℃), kg/m3
735~765
GB/T 1884 GB/T 1885
馏程:
10%蒸发温度,℃
50%蒸发温度,℃
90%蒸发温度,℃
终馏点,℃
残留量,%(体积分数)
50~70
90~110
160~180
180~200
2
GB/T 6536
蒸气压b,kPa
55~65
GB/T 8017
实际胶质 ,mg/100mL 不大于
4
GB/T 8019
诱导期 ,min. 不小于
480
GB/T 8018
硫含量,%(质量分数) 不大于
0.010~0.015
GB/T 380
铜片腐蚀(50℃,3h),级 不大于
1
GB/T 5096
水溶性酸或碱
无
GB/T 258
机械杂质
无
GB/T 511
水分
无
GB/T 260
硫醇(需满足下列要求之一):
硫醇硫(博士试验法)
硫醇硫含量,%(质量分数) 不大于
通过
0.001
SH/T 0174
GB/T 1792
氧含量 %(质量分数) 不大于
2.3
SH/T 0663
苯含量,%(体积分数) 不大于
1
SH/T 0713
烯烃含量,% (体积分数) 不大于
30
GB/T 11132
芳烃含量,% (体积分数) 不大于
40
GB/T 11132
a. 铅,铁虽然规定了限值,但是不得人为加入.不应添加对机动车排放净化系统和人体健康有不良影响的金属添加剂.
b. VI型试验用汽油的最大蒸气压为88kPa.
总之,从表5,表6,表7的比较可看出,我国车用无铅汽油标准规定的硫含量和烯烃含量与EURO-Ⅲ阶段的欧洲优质无铅汽油差距明显;GB18352.3-2005规定试验用基准燃油的技术要求与欧洲优质无铅汽油基本一致.所以采用GB18352.3-2005规定试验用基准燃油是可行的.
5.3经济可行性分析
5.3.1摩托车和轻便摩托车生产成本增加
2004年4月,我们对国内主要摩托车和轻便摩托车制造企业,电控喷射装置和催化转化器制造商进行
了调查.实施第三阶段摩托车和轻便摩托车排放标准带来的成本变化情况如下:
化油器优化:单车成本增加约10-20元;
二次空气系统:单车成本增加约40-50元;
加装三元催化转化器:单车成本增加约100元;
采用电喷技术:单车成本增加约800-1000元.
考虑到成本和技术等诸多原因,大多数摩托车生产企业通常采用的措施是加装三元催化转化器,化油器优化和二次进气,或者是采用两种以上的措施复合使用.采用增加触媒,改进化油器的结构来降低摩托车排放的前期研发费用一般几万元,每台车增加的成本基本是100～300元左右.但是如果采用电喷技术,其研发费用将达到200万左右,每台车的成本增加将近400～1000元左右.
对大多数摩托车生产企业而言,生产成本的增加相对容易消化.
5.3.2燃油价格的影响
炼油厂要在现有工艺基础上,降低汽油的芳烃,烯烃,硫含量,并保持高辛烷值水平,必须在装置调整上投入大量资金,尤其是脱硫设施投资巨大,并由此产生油品生产成本的提高.
同时应注意燃油消费税的增收等国家政策对燃油价格的影响.
5.4环境效益分析
从排放控制限值来看,与第二阶段排放限值相比较,并考虑测试循环的变化,单车总实际污染物排放量平均下降50%以上.也就是说,单车污染物排放至少削减50%.
因此,如果条件成熟,实施第三阶段排放标准将比第二阶段排放标准削减摩托车和轻便摩托车污染物排放量75%以上.
6.关于标准的执行时间
6.1制定原则
1)基于上述技术可行性分析结果;
2)基于上述经济可行性分析结果;
3)基于欧盟指令在试验项目执行时间差异化情况;
4)基于国内基础设施(燃油等)状况.
6.2初步方案
我国摩托车发展速度和保有量,加入WTO的承诺兑现,2008年奥运会,我国燃油标准修订情况以及石
化行业技改实施情况等大环境考虑,全国从2008年起实施第三阶段排放标准的型式核准试验要求;
2)生产一致性检查试验执行时间同相应的型式核准试验执行时间.