摩托车国五排放标准研究

尹涛 王青 唐琳

（天津摩托车技术中心 天津 300072）

引言

为了防治摩托车污染物排放对环境的污染，改善环境空气质量，科技部会同环境保护部等13个部门及北京等5个地方科技主管部门制定国家重点研发专项——《大气污染成因与控制技术研究》，摩托车排放标准评估及重要标准研究作为其中专项移动源排放标准评估及制修订方法体系研究的课题之一，将最终完成《摩托车和轻便摩托车污染物排放限值及测量方法（中国第五阶段）》的征求意见稿。目前该项目已经启动，这也意味着摩托车国五标准的制定工作拉开序幕。

1 标准制定的背景研究

完成标准的制定，需要进行大量的前期研究工作。在摩托车排放标准评估及重要标准研究课题中，计划开展摩托车排放系数测试及活动水平调查，对摩托车现行排放标准实施情况及技术、环境和经济进行评估，研究未来摩托车排放控制技术，建立技术库，筛选最佳可行技术（BAT），研究国外的相关排放标准及实施管理经验评估现有标准实施情况，结合最佳可行技术，提出我国摩托车排放标准制订、修订及实施时间表建议，最终完成《摩托车和轻便摩托车污染物排放限值及测量方法（中国第五阶段）》征求意见稿。

1.1 开展摩托车排放系数测试及活动水平调查

首先计划从国家和地方的各种正式统计年鉴、国家和地方有关移动源主管部门、行业协会等，调研现有摩托车保有量，根据生产量及各企业国内各地区销售量等等其他辅助渠道，对年份构成特征等进行综合调查分析。另外，考虑我国的实际情况，选择能够代表我国实际交通特点的城市，对摩托车生产企业和使用者进行实地调研，赴主要生产企业以及主要的使用地点，对厂家和使用者进行调研。同时，选取保有量比较大的车型，包括对应不同排放控制水平的轻便摩托车、两轮摩托车及三轮摩托车进行排放污染的测试，确定摩托车排放因子，同时广泛依靠环保部门及本单位的研究基础，收集现有的摩托车排放测试数据并集中整理分析。在数据整理和排放测试的基础上，专家对摩托车的排放特征和排放因子进行研讨，参照国际上的经验和方法[1]，确定相应的排放因子水平。

1.2 评估摩托车现行排放标准实施情况

系统回顾排放标准的发展历程及现行排放标准的实施和管理现状，包括国家和地方层面。调研标准实施后摩托车及相关零部件行业的发展情况、行业规模、产品类型、产销量、技术水平和发展趋势等。根据保有量、使用寿命和燃油种类及消耗量等，对排放现状和标准产生的环境效益进行测算。调研标准实施推动相关行业的技术进步和升级情况，包括：主流技术、成本投入及经济产出等方面。

1.3 筛选最佳可行技术（BAT）

摩托车排放控制技术是多方面的。对于装用传统燃油发动机的摩托车，排放控制主要包括机内净化与机外净化两方面的措施。如通过发动机结构优化设计，点火系统的改进，采用电控燃油喷射系统，排气催化转化技术，燃油蒸发控制路线等。对于压燃式摩托车，我国目前刚刚开始柴油摩托车产品的开发研究。针对压燃式摩托车存在的NOx、颗粒物排放偏高，噪声振动大的主要特点，本着“成熟的机内净化+主流机外净化”的技术原则，推荐采用“先进喷油系统+工作过程优化+EGR+DOC”的技术方案，其方案的有效性、可靠性和稳定性均较高。

随着排放控制要求进一步加严，未来可能出现各种摩托车排放控制技术，如颗粒捕集器、周期性再生系统、选择性催化还原系统（SCR）、稀燃NOx捕集/吸收器、废气再循环系统（EGR）等新技术的应用。计划开展未来摩托车排放控制技术研究，建立技术库，通过典型技术的经济技术可行分析，筛选最佳可行技术（BAT）。

1.4 开展国外的相关排放标准及实施管理经验研究

欧洲摩托车排放法规体系对于世界各国摩托车排放法规的制修订具有极大的影响[2]，大多数国家的摩托车排放法规体系是建立在欧洲摩托车排放法规体系基础之上的。而世界车辆法规协调论坛（原联合国欧洲经济委员会车辆结构工作组（UN/ECE/WP29）），是开展世界范围内机动车技术法规协调和统一工作的主要组织，按照《1998年协定书》中规定的程序规则制定全球统一的汽车技术法规。日本作为摩托车产品的全球化制造国家，摩托车各项制造技术处于世界领先地位。另外日本作为世界车辆法规协调论坛重要成员，参与全球法规的协调统一工作，一直积极推进各项法规修订的工作。同时参加国际标准化组织开展的各项工作，掌握世界摩托车排放法规最新动向以及分析对策。课题组积极跟进国外相关排放标准及实施管理经验并展开研究，并与欧洲及日本摩托车行业法规及技术专家进行相关交流，优化总体方案和技术路线，降低技术风险。

1.5 提出我国摩托车排放标准制订、修订及实施时间表建议

分析各种污染源分担率情况，并结合相关控制技术费效比分析对于各种污染源的减排潜力。从行业规模、产品类型、产销量、推动本行业技术进步和升级情况、成本投入、经济产出等方面进行分析和评估。根据排放现状调研，评估标准实施的环境效益。评估标准的污染物项目、排放限值、测量方法及其他技术和管理内容等方面的适用性。提出我国摩托车排放标准制订、修订及实施时间表建议。

2 国五标准的制定原则

在国五标准中同时包括Ⅰ/Ⅱ/Ⅲ/Ⅳ/Ⅴ/VIII型试验的方法及限值，Ⅰ型试验排放限值参照欧盟法规限值规定，测试方法等效采用GTR中规定。另外，针对新车型、新污染物及新循环进行研究，并对新耐久测试循环进行验证分析，确定耐久试验里程，对OBD技术及测试方法展开进一步研究。

3 制定国五标准重点需要解决的问题

根据前期进行的课题研究工作，完成《摩托车和轻便摩托车污染物排放限值及测量方法（中国第五阶段）》标准，重点需要解决的问题涉及到以下几个方面。

3.1 混合动力摩托车测试方法及限值研究

标准的适用范围将从以内燃机为动力的摩托车扩展到混合动力摩托车。混合动力摩托车在摩托车领域是一种新型的动力模式，由于其价格高，技术复杂，在摩托车行业的数量较少，从国一至国四一直未进行控制。但混合动力摩托车将大幅减少燃油的消耗，以及降低有害气体的排放和噪声污染，混合动力摩托车燃油消耗量能减少30%以上，有害气体排放量可以减少50%以上。随着环保、节能法规的逐步加严，混合动力摩托车呈增长趋势。摩托车由于受限于体积、质量的要求，在动力混合模式搭配及技术路线选择方面，需要着重摸底调查。需要就各个典型技术路线制定相应的测试方法，并对比分析，形成最终的测试方法和限值。

目前已经进行了一些有典型代表性的混合动力摩托车验证试验。最终将根据混合动力摩托车的不同工作模式，研究其在充满电及最小充电状态下采用WMTC循环的试验方法，并对其排放限值提出判定依据。

3.2 摩托车新污染物测试方法及排放限值研究

随着新技术的发展，诸如缸内直喷、多点喷射、高压共轨等技术的运用以及新燃料的使用，尾气中的PM、N2O、CH4等在污染物中的比重会越来越明显，本课题将把PM、N2O、CH4作为污染物进行测量，确认其在摩托车尾气排放中所占的比例，研究这些新的污染物的测试方法，并通过最佳排放控制技术研究和环境质量改善目标，确定污染物排放限值。尤其对于采用直喷技术的汽油摩托车，调研国外新的技术路线，对其颗粒物进行测试，以确定其测试方法和排放限值。

3.3 摩托车车载诊断系统（OBD）技术及测试方法研究

为控制摩托车的排放，监控摩托车的动力和排放控制系统，将在国五阶段提出OBDII的技术要求和阈值。课题组将调研美国、欧洲、日本等国家和地区生产企业的技术动向，召开专家技术研讨会，结合我国摩托车企业的技术水平和控制能力，确定OBD技术要求和阈值。

3.4 研究符合我国道路情况的排放测试循环

对全球统一的摩托车测试循环与我国实际道路行驶情况的相关性进行研究[3]，使新循环能够充分反映我国的道路特征。进行路谱采集时，选择能够代表我国实际交通特点的城市，比如山东济南、重庆、江浙地区等，目前已经完成了部分地区的路谱采集工作。为尽可能精细地描述摩托车实际道路行驶特征，构造一个完整的评价准则数体系，构成这一体系的评价准则数的个数必须控制在可接受的范围内，并尽可能比较真实全面地反映出摩托车实际道路的行驶特征，同时还必须充分顾及各个准则数对摩托车实际道路有害排放物影响的大小。这些评价准则数体系是由基于全部实验数据总体平均的一些指标参数所构成的。考虑到对排放影响的大小，实际确定的评价准则数体系由包括的怠速比例、加速比例、减速比例、平均速度、平均运行速度、平均加速度及平均减速度等构成。在每一种道路上，测试车辆都紧跟车流以保证能够代表车辆在被测道路上的真实行驶状况。对采集的数据合成分析，拟合成符合我国道路情况的排放测试循环。

3.5 耐久排放测试的试验方法和耐久里程要求研究

对耐久试验，欧四法规中描述了两种耐久工况，AMA与SRC测试循环。其中AMA测试循环即为行驶里程累积循环，我国从国三阶段已经开始采用。另一种SRC测试循环为标准道路循环，在摩托车产品中首次提出。针对这个新的测试循环，课题组将开展验证工作，并对比研究不同的耐久测试循环，分析污染控制装置的新技术在摩托车上应用，确定耐久排放测试的试验方法和耐久里程要求。

4 结束语

《摩托车和轻便摩托车污染物排放限值及测量方法（中国第五阶段）》的制订要结合我国摩托车产品结构特点和道路情况，力求规定的试验方法和摩托车排气污染物限值切实可行，合理有效，具有可操作性，达到有效控制我国摩托车有害气体排放的目的。

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