（载运工具运用工程专业论文）在用车辆节能减排检测技术方案研究.pdf

摘要 随着我国汽车工业的飞速发展，机动车生产量和保有量急剧增加，控制机动车 能源消耗与环境由此带来的问题，保护人类赖以生存的环境已成为全球人们的共 识。目前，控制汽车油耗与排放的途径主要有两种：一是控制新车油耗与排放。即 采用提倡新能源的同时，对汽车制造厂家提出生产控制标准，并强制执行标准；二 是强化对在用汽车的油耗与排放治理。随着现代汽车上新能源以及先进节能减排控 制技术的大量应用，新车大都具备了节能、环保的优势，而对在用车的油耗与排放 控制力度不够。定期检测维护，可预防排放状况恶化和油耗显著增加，是在用车汽 车节能减排的主要控制策略。国内外大量的研究结果表明，加强在用车辆的检查维 护，提高在用车技术状况，是目前最为有效的节能减排措施之一。 本论文首先介绍国外机动车油耗与排放控制现状，特别是排放法规和节能减排 控制技术内容，为建立适合我国国情的汽车排放控制体系提供借鉴；其次理论分析 汽车技术状况变化对机动车油耗与排放的影响，重点分析在用车技术状况变化对油 耗与排放的影响；然后通过对道路运输典型在用车辆技术状况变化对节能减排的影 响试验研究，指出节能与减排对技术状况要求的相关性；最后，联系陕西省实际情 况，借鉴其他省市在用车检查维护制度，在投入少量的检测设备和配备高素质的检 测维护人员条件下，加强在用汽车的检测维护，探索制定了适合我省在用车辆节能 减排的检测技术方案。 关键词：在用车，技术状况，节能减排，检测技术方案 a b s t r a c t w i t ht h er a p i dd e v e l o p m e n to fc h i n a sv e h i c l e si n d u s t r y , v e h i c l ep r o d u c t i o na n dr e s e r v e s i n c r e a s e ds h a r p l y , i th a sb e e nr e a l i z e db yg l o b a lp e o p l et oc o n t r o lt h ea l e r g ya n de n v i r o n m e n t a l p r o b l e m sb r o u g h tb yv e h i c l e ，i no r d e rt og e tag o o ds u r r o u n d i n g s c u r r e n t l y , t h e r ea r et w om a i n m e t h o d so nv e h i c l ef u e lc o n s u m p t i o na n de m i s s i o n sc o n t r o l ：o n ew a yi sn e wv e h i c l ef u e l c o n s u m p t i o na n de m i s s i o n sc o n t r 0 1 t h a ti su s e dt op r o m o t en e we n e r g yw h i l et h ec a rm a n u f a c t u r e r s r a i s e dp r o d u c t i o nc o n t r o ls t a n d a r d sa n de n f o r c es t a n d a r d s t h eo t h e rw a yi st os t r e n g t h e nt h ei n - u s e v e h i c l e s sf u e lc o n s u m p t i o n 谢t l le m i s s i o n sc o n t r 0 1 w i t ht h el a r g en u m b e ro fa p p l i c a t i o n so fn e w e n e r g ya n dm o d e ma u t o m o b i l ee m i s s i o n sc o n t r o lt e c h n o l o g y , m o s tn e wv e h i c l e se q u i p p e dw i t l le n e r g y s a v i n ga n de n v i r o n m e n t a lp r o t e c t i o na d v a n t a g e s ，w h i l ei ti sn o te n o u g ht oi n u s ev e h i c l e s 。sf u e l c o n s u m p t i o na n de m i s s i o nc o n t r 0 1 r e g u l a ri n s p e c t i o na n dm a i n t e n a n c e ，c a np r e v e n tt h ed e t e r i o r a t i o n o fe m i s s i o n sa n df u e lc o n s u m p t i o ns i g n i f i c a n t l yi n c r e a s ei st h em a i nv e h i c l ec o n t r o ls t r a t e g y al a r g e n u m b e ro fs t u d i e sa th o m ea n da b r o a ds h o w e dt h a ts t r e n g t h e n i n gt h ei n s p e c t i o no fi n - u s ev e h i c l e st o m a i n t a i na n di m p r o v et h es t a t eo ft e c h n o l o g yi nt h ec a r , i st h em o s te f f e c t i v ee n e r g ys a v i n gm e a s u r e s f i r s to fa l l ，t h i sa r t i c l ei n t r o d u c e st h ef u e lc o n s u m p t i o na n de m i s s i o n sc o n t r o ls t a t u so ff i o r e i 龋 m o t o rv e h i c l e ，e s p e c i a l l yt h ee m i s s i o nc o n t r o lr e g u l a t i o n sa n de n e r g ys a v i n gt e c h n i c a lc o n t e n t ， e s t a b l i s h m e n to fas u i t a b l es i t u a t i o nf o rc h i n a sa u t oe m i s s i o nc o n t r o ls y s t e mf o rr e f e r e n c e s e c o n d l y , t h e o r e t i c a la n a l y s i st h es t a t eo ft e c h n o l o g yc h a n g eo nt h ev e h i c l ef u e lc o n s u m p t i o na n de m i s s i o n s ， s t r e s sa n a l y s i si n - u s ev e h i c l e sc o n s u m p t i o na n de m i s s i o nf a c t o r s t h i r d l y , t y p i c a lo fr o a dt r a n s p o r t v e h i c l e si nt h es t a t eo ft e c h n o l o g yc h a n g e so ne n e r g yc o n s e r v a t i o na n de m i s s i o n sr e d u c t i o np i l o t s t u d yp o i n t e do u tt h a tt h ee n e r g ys a v i n ga n de m i s s i o nr e d u c t i o nr e q u i r e m e n t so nt h er e l e v a n c eo ft h e s t a t eo ft e c h n o l o g y f i n a l l y , c o n t a c tt h ea c t u a ls i t u a t i o ni ns h a a n x ip r o v i n c e ，l e a r nf r o mo t h e rc i t i e si n t h ev e h i c l e sc h e c ka n dm a i n t e n a n c es y s t e m ，u n d e rt h ec o n d i t i o n so fp u t t i n gi n t oas m a l la m o u n to f t e s t i n ge q u i p m e n ta n de q u i p p i n gw i t hh i g hq u a l i t ym a i n t e n a n c ep e r s o n n e l ，t oe n h a n c et h ed e t e c t i o no f v e h i c l e si nu s e ，e x p l o r ea n df o m u l a t et h ep r o v i n c i a le n e r g ys a v i n gt e c h n o l o g ye x e c u t es o l u t i o n so f i n u s ev e h i c l e s k e y w o r d s ：i n - u s ev e h i c l e s ；t e c h n i c a lc o n d i t i o n ；e n e r g y s a v i n ga n de m i s s i o nr e d u c t i o n ； i n s p e c t i o nt e c h n o l o g ys c h e m e 长安大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 研究背景及意义 1 1 1 研究背景 随着社会经济的快速发展，人们对汽车的需求与同俱增，汽车工业因此在全球 范围内得到快速发展。人们在享受汽车工业带来便捷和效益的同时，也在承受着汽 车及汽车行业所带来的诸多能源与环境的问题。 国际能源机构( i e a ) 统计数据表明，2 0 0 1 年全球5 7 的石油消费在交通领域， 预计到2 0 2 0 年交通用油占全球石油总消耗的6 2 以上。美国能源部研究预测，2 0 5 0 年的供需缺1 ：3 几乎相当于2 0 0 0 年世界石油总产量的两倍【l 】。在石油危机的同时，环 境亦伴随石油的大量消耗而变得日益恶劣。美国国家科学院学报曾报告说，过 去十几年间，全球二氧化碳排放量的年增长率从1 1 上升到3 ，1 9 9 5 年，全球 共有6 0 亿吨的二氧化碳排放到大气中，到2 0 0 5 年，这一数字增至近8 0 亿吨。这 个数字，与现代汽车工业的快速发展有直接关系。汽车已经对能源和环境构成了巨 大挑战，降低油耗并寻求新的替代能源，以及开发低污染或零污染的绿色汽车( 又 称环保汽车、清洁汽车) ，已成为当今世界汽车工业发展的主题。 据中国汽车工业协会( 简称中汽协) 发布的统计详情，2 0 0 9 年中国已成为全球 第一大汽车消费市场，是世界上最具成长性的汽车消费市场【2 】。随着汽车产业的的 迅速发展，我国面临着能源消费激增和f 1 趋严重的环境污染问题。来自权威调查机 构的统计数据显示，2 0 0 8 年我国在用机动车为1 4 亿辆，其中6 0 - - 7 0 属于高能 耗、高污染物排放车辆，每年所消耗的燃油、机油的总量占我国成品油年产量的1 2 以上，使环境不堪重负。北京市环保局的一项研究也表明，北京市主要污染物可吸 入颗粒物总量的2 3 3 来自机动车尾气排放，氮氧化物、一氧化碳、氮氢化合物中 超过5 0 来源于汽车尾气。如果每辆汽车每月停驶一天，一年下来，北京市机动车 排放污染物总量将减少4 4 万吨 3 】。因此，清华大学环境科学与工程系教授、大气 污染与控制研究所所长傅立新表示，汽车尾气已经成为城市大气污染的主要原因， 解决汽车节能减排问题迫在眉睫，我国应尽快以有效方式，节约汽车能源，控制汽 车尾气对大气的污染。 据研究，在城市大气中，6 1 的c o 、8 7 的h c 、5 5 的n o 。来自汽车废气排 放，是造成全球性气候异常、自然灾害频发、恶性疾病增加的重要因素【4 】。 第一章绪论 机动车尾气中主要污染物及其主要危害见表1 1 【5 1 。 表1 1 机动车尾气中主要污染物及其主要危害 污染物主要危害 阻止血红蛋白向人体组织输送氧气，使体内缺氧，麻痹中枢神经系统，长 一氧化碳( c o )期处于低浓度污染状态，可患动脉硬化、脑溢血和末梢神经炎等疾病，对 胎儿和幼儿的生长发育有很大的影响 二氧化碳( c 0 2 ) 温室气体，对气候变化有影响 严重致癌物质，导致肺功能下降，导致富营养化，对水生生态系统造成严 氮氧化物( n o 。)重影响形成酸沉降，增加湖泊的酸性，对植物及建筑造成严重损害，在日 光作用下，与烃类反应形成光化学烟雾，严重时，瞬时即可使人群窒息 一些颗粒物的成分对酸沉降有影响，当颗粒物的浓度较高时，会影响健康、 颗粒物( p m ) 能见度。心脏，呼吸系统的疾病是颗粒物的主要影响途径 碳氢化合物( h c )有很强的致癌作用，尤其是肺癌、肝癌发病率极高 近年来，各国投入了大量的人力与物力积极降低汽车污染对环境的冲击，目前已 取得了一定的成果，除个别技术使节能与减排有冲突外，大部分的技术措施都能使节 能与减排有机统一，特别是汽车油耗降低的同时，减少了二氧化碳的排出，改善地球 温室效应。在2 0 0 9 年1 2 月7 日在丹麦首都哥本哈根召开的世界气候大会上，气候科 学家预计：如果到2 0 5 0 年全球的温室气体减排量能降低到1 9 9 0 年的8 0 的话，则可 防止全球平均气温再上升2 。目前，世界各国都承诺要采取措施共同削减温室气体 排放，并帮助脆弱地区应对变暖带来的灾害。 由于营运车辆油耗与生产的新车油耗有较大的关系，目前在国际汽车市场上，一 些低排量较低油耗汽车，已相继推出【6 】。然而，要开发和生产出一些发达国家下一阶 段油耗法规要求的3 l 以下、甚至2 l 油耗的汽车，仅用常规技术是远远不够的。油耗 的降低通常取决于传动装置效率的提高、优化的空气动力学设计和车重的降低等方面 因素，这就要求开发新的技术来提高发动机的节能减排性能，使在用机动车节能减排 性能进一步提高。目前，有些新上市的汽油车为了提高该性能，对发动机结构进行改 进，改变燃烧室形状，采用稀薄燃烧、分层燃烧等技术，使发动机转换热效率得以提 高。在尾气排放的处理上，将高性能催化剂和清洁燃料结合起来，使有害气体在催化 剂作用下高效率地转换成无害气体，排入大气中，这都已取得了一定的成果。但对于 柴油机而言，由于不能使用汽油型三元催化剂，而导致其排出的n 0 x 和颗粒物比汽油 机要高许多。用现有技术不可能大幅度降低n 0 x 排放，因此，需要开发新的技术。实 2 长安大学硕上学位论文 践证明，要实现节能减排的目标，加快技术开发和健全燃料供应体系从而促进先进清 洁能源车和低排放车的广泛应用是同等重要的。 国际能源署在面向2 0 3 0 年全球能源展望报告中表示，如果不能从政府层面 采取行动、减缓矿物燃料消耗的快速增长，中国和其他石油消费大国能源安全将面临 严峻挑战【7 1 。我国政府于2 0 0 5 年通过了第一部可再生能源利用法，使风力发电已 经成为再生能源的主力量军。此外，在哥本哈根世界气候大会十五次会议上，我国还 提出了到2 0 1 0 年实现单位国内生产总值能源消耗比2 0 0 5 年降低2 0 左右，到2 0 1 0 年努力实现森林覆盖率达到2 0 ，2 0 2 0 年可再生能源在能源结构中的比例争取达到 1 6 等一系列目标。 2 0 0 7 年6 月3 日，国务院颁发关于印发节能减排综合性工作方案的通知，明 确了2 0 1 0 年中国实现节能减排的目标任务和总体要求，明确提出了实施鼓励节能环 保型汽车的税收优惠政策，研究鼓励发展节能环保型小排量汽车，同时加快淘汰高油 耗车辆的财税政策的要求。另外，包括“两会 代表在内的社会各界，要求出台鼓励 发展节能环保型汽车的呼声也很高。根据环境保护部的要求，从2 0 0 8 年7 月1 日起， 全面停止仅达到国i i 排放标准的轻型车的销售和注册登记，新车全部被过渡到国i 标 准。另外，从2 0 0 8 年1 月1 日起，北京市实施了国i v 燃油标准；3 月1 日起，北京 率先在全国执行机动车国i v 排放标准。从国家和地方政府出台的一系列政策可以看 出政府对于节能环保的重视，节能减排成为国家宏观调控政策的工作重点。 为尽快从源头上实现在用机动车的节能减排目标，我国一些企业和科研机构正纷 纷进行技术研发，为汽车业的节能减排提供有效的技术支持和途径。目前，控制汽车 油耗与排放的途径主要有两种：一是控制新车油耗与排放。即提倡采用新能源的同时， 对汽车制造厂家提出生产控制标准，并强制执行标准；二是强化对在用汽车的油耗与 排放治理【8 1 。随着现代汽车上新能源以及先进节能减排控制技术的大量应用，新车大 都具备了节能、环保的优势，而对在用车的油耗与排放控制力度不够【9 】。现行的在用 机动车油耗与排放污染控制监督管理体系存在着法律法规不健全、管理体制不顺、监 督检测方法落后、检测质量没有保证、数据缺乏代表性等问题。 在我国新能源汽车造价较高，无法为普通消费者广泛接受，而环保需求又极为迫 切的形势下，传统动力的节能环保技术是目前重点。加强在用车辆技术状况保持，积 极研发和推广节约、替代和治理汽车尾气排放的先进适用技术，尽快缓解我国在用机 3 第一章绪论 动车的尾气排放污染，提高在用车辆的节能环保性能显得尤为重要，无疑也更适合中 国国情。 1 1 2 研究目的和意义 由汽车磨损理论和可靠性理论可知：在用车辆技术状况随行驶罩程的增加将逐渐 变坏。汽车发动机燃料供给系、点火系、配气机构和曲柄连杆机构等技术状况不良， 燃烧室积碳，供油系密封不良以及曲轴箱通风装置、废气再循环系统、催化转化装置 失效等都将导致在用汽车油耗和排污量大幅度增加。因此，在用机动车的技术状况好 坏是控制汽车节能减排的关键环节。 清华大学对几种主要的排放控制措施进行成本效益分析，结果表明：在用车检查 维修的成本最低，见表1 2 【9 1 。 表1 2 几种排放控制措施削减成本比较单位：元吨 嘉产芒 在用车改造 旧车强制淘汰 在用车的检查维修 新车排放控制 排放物、 一氧化碳( c o ) 4 6 81 9 8 31 0 21 2 1 氮氧化物( n o 。) 1 8 3 3 32 5 4 3 92 7 6 6 3 7 6 1 本课题是在分析国外节能减排的经验和我国现行汽车检测维护制度的基础上，研 究我国在用车辆节能减排技术措施，在投入少量的检测设备和配备高素质的检测维护 人员条件下，加强在用汽车车辆的检测维护，保证在用车辆始终处于良好的技术状况， 这样不仅可以大幅度降低排放污染，而且还可以节约燃油，提高运输经济效益。 1 2 国内外研究现状 1 2 1 国外机动车节能减排控制 长期以来，欧美等国一直引领着世界汽车行业节能环保的潮流方向。 国外机动车的节能，最早是从1 9 7 3 年中东战争引起的石油危机开始。由于石油 危机使美国、日本及欧盟等石油进口国的能源忧患意识日盛，能源节约被提到了政府 的重要议事日程，世界各国开始重视提高能源效率。在减排方面，国外机动车污染物 排放控制起源于美国加利福尼亚州的洛杉矶地区，本世纪四十年代由于工业的发展， 车辆剧增，加上当地自然环境条件的制约，曾出现“洛杉矶光化学烟雾事件”，六十 年代初，该市机动车保有量己超过4 0 0 万辆。因此，1 9 5 9 年加利福尼亚州最早提出 立法，控制机动车污染物的排放，1 9 6 1 年颁布限制机动车排放的强制性法规。随后 美联邦政府也颁布了相关法规。日本于1 9 6 6 年、欧洲经济共同体于1 9 7 0 年相继以不 同的方式制定了自己的机动车排放控制法规1 0 1 。 4 长安大学硕十学位论文 当时，国际上对于减排二氧化碳的磋商还没有形成统一明确的意见。许多欧洲国 家就采用了自愿协议的方式，作为减少二氧化碳排放的国家政策。美国环保局( e p a ) 于1 9 9 0 年提出减少建筑物温室气体排放的自愿计划。在1 9 9 2 年联合国通过了关于气 候变化的框架公约以后，减少温室气体排放和提高能源效率的自愿协议就为发达国家 迅速采纳。目前，欧盟有3 0 0 多个这样的协议，日本有3 0 0 0 0 个地方防止污染协议， 美国有4 0 个联邦一级的自愿协谢1 1 】。 1 ) 美国对机动车节能减排控制 美国对机动车节能减排的控制在世界上是比较早的，它采取节能减排控制技术和 不断强化节能减排控制法规相结合的原则，取得了较好的效果。表1 3 和表1 4 分别 列出了美国机动车节能减排控制的宏观进程和各种汽车节能减排控制技术【l2 1 。 表1 3 美国机动车节能减排控制技术发展历程 年份排放控制技术 1 9 6 0 - 1 9 6 3 加装了曲轴箱强制通风控制系统( p c v ) 安装了控制燃烧系统( c c s ) ，降低空燃比；安装空气喷射反应器系统( a i r ) 促进废 1 9 6 3 1 9 6 8 气中的h c 和c 0 燃烧 1 9 6 8 1 9 7 3 安装变速箱控制火花系统( t c s ) 以延迟点火时间 安装废气再循环系统( e g r ) ，降低燃烧室温度，控制n o x 排放；安装活性炭罐控 1 9 7 3 - 1 9 7 8 制燃油蒸发 1 9 7 8 - 1 9 7 9采用高能点火系统，使用无铅汽油，安装催化转化器，安装燃油蒸发控制系统 1 9 7 9 - 1 9 8 3 采用电控汽油喷射技术及安装三效催化转化器 1 9 8 3 - 1 9 9 4完善发动机技术，改变燃料成分和开发清洁燃料 采用缸内直喷技术，进行高性能催化剂和清洁燃料的开发使用，实施低排放和零 1 9 9 6 一现在 排放汽车计划， 表1 4 乘用车节能减排控制技术发展 年份技术措施 1 9 6 6 - 1 9 7 3 曲轴箱强制通风控制系统( p v c ) ，废气再循环系统( e g r ) ，空气喷射净化 1 9 7 4 - 1 9 7 9 改进的化油器，无触点点火，使用改进催化剂 反馈( 闭环) 系统，进一步改进化油器和催化剂( 包括三效催化剂) ，改进发动机， 1 9 8 0 - 1 9 8 3 挥发性排放物控制 1 9 8 4 - 1 9 9 3 发动机改进，电控燃油喷射，三效催化剂和e g r 的进一步改进 采用共轨喷射系统，进一步改进发动机，控制装置，电预热催化剂，微粒捕捉器 1 9 9 4 一现在 和e g r ，改进挥发性排放物控制，车载诊断( o b d ) 5 第一章绪论 美国对在用车还强制执行检测和维修计划( i mp r o g r a m ) 。美国的i m 制度是 从上世纪7 0 年代末8 0 年代初开始实施的，但由于各地执行i m 制度的形式和目的各 有不同，导致效果也不同。因此，美国环保局在1 9 9 2 年以立法形式确立r m 制度为 治理轻型车排放超标的法规，即1 9 9 2 年1 1 月5 日公布的美国高级i m 制度检测工 艺排放指标限值、质量控制和仪器设备标准( i m 2 4 0 ) 1 1 3 】。与排放控制技术相结合， 美国还不断强化排放污染物限值和油耗标准，制定了各种法规的实施办法，如新车合 格性实施办法包括新车鉴定、装配线试验、合格性试验和商品检查。2 0 0 9 年9 月1 5 日，美国总统奥巴马正式宣布，将于全国施行新的汽车及轻型卡车排放及油耗标准， 这个标准将会促使在美销售的汽车，满足平均油耗在2 0 1 6 年到达每加仑3 8 英里的目 标 14 1 。美国推出的新的能耗标准，将会让新汽车更绿色、也更为高效，势必将引导新 一代先进技术汽车的发展和普及。 2 ) 日本的机动车节能减排控制【l t 】 日本是全世界推进节能最先进的国家，从1 9 7 3 年至2 0 0 3 年，日本的单位g d p 平均能源消费指数下降了3 7 ，成果斐然。日本政府通过不断出台和完善节能法律法 规，并配之与各项政策措施，形成了健全的节能法规体系，使各项节能工作始终体现 了法制化、规范化的特点。 日本是仅次于美国的汽车生产大国，国土狭小，排放污染更为突出。1 9 6 6 年日 本就对新车采用四工况法进行监测，规定c o 排放小于3 ，1 9 6 9 年修订c o 排放小 于2 5 ；1 9 7 0 年要求安装p c v 通风装置，同时规定小型车c o 小于1 5 、轻型车 c o 小于3 ；1 9 7 2 年要求新车加装燃油蒸发回收装置，规定蒸发量每次试验不超过 2 9 ；1 9 7 3 年采用十工况法，对污染物的控制扩大至h c 和n o x ；1 9 7 5 年建成无铅化 汽油供给体系。日本对汽车污染物的控制比美国起步晚，但2 0 世纪7 0 年代以来，它 对氮氧化合物的控制进程却比美国快。 日本的机动车排放法规是在全国范围内强制执行的，也以型式认证方式进行控 制。其型式认证分为型式认定和型式认可两种，在出售时每一辆车都附有汽车厂出具 的认定证书，车辆注册时仍要进行监测，对申请型式认定的汽车厂需对其进行质量保 证体系和试验设备能力的认定。新型车的认证试验由运输省“交通安全公害研究所 进行，在用车的定期检验在各地陆运署的2 8 7 条监测线上进行，法规限值分为平均值 和最高值，单辆汽车排放不超过最高限值，而一个季度平均数不能超过法规平均值。 实旌办法中也有耐久性要求，按车辆型式进行分类，生产厂质量保证体系认定、退回 6 长安大学硕士学位论文 制度、产品车抽验、在用车定期检验等。此外，日本还建立了排放物控制装置的型式 认定制度和进口车的特殊处理办法，这是他国所没有的。由于日本是控制汽车排放较 早的国家之一，也是控制技术较为先进的国家。因此，其排放法规一直被认为是一个 独立的法规体系。 日本的排放规定在全世界范围内已经达到最严格的水平，汽车厂商正在积极致力 于相关技术的研发。通过努力，日本全国包括大城市在内，大气中排放污染物含量正 逐年下降。作为环境大臣的咨询机构的中央环境审议会，于2 0 0 5 年4 月提交了“今 后降低汽车排放的对策方针( 第8 次工作报告) ，决定从2 0 0 9 年开始对所有类别汽 车( 即不分汽、柴油等燃料类别) 实施相同的排放限值。能满足这一严格限值，2 0 1 0 年前后所有地区将基本达到环境标准。 3 ) 欧洲的机动车节能减排控制 欧洲标准是由欧洲经济委员会( e c e ) 的排放法规和欧盟( e u ) 的排放指令共 同加以实现的。排放法规由e c e 参与国自愿认可，排放指令是e u 参与国强制实施 的。欧共体实行的也是型式认证，按车型对汽车进行分类，认证要求对汽车厂质量保 证体系进行认定。新车的认证和产品的一致性试验由认证权力部门授权的技术机构进 行。1 9 8 6 年开始实施汽油无铅化，1 9 9 3 年无铅汽油的占有率达到5 5 。1 9 9 2 年8 月 起欧共体开始实施i m 计划。排放法规方面，欧洲分别于1 9 9 2 年、1 9 9 6 年、2 0 0 0 年、2 0 0 5 年实施了欧i 、欧i i 、欧i i i 和欧i v 排放标准。2 0 0 6 年1 2 月1 3 日，欧洲议 会通过了有关新的汽车排放标准：欧v 和欧v i 标准。欧v 标准主要针对柴油和汽油 轿车及轻型商用卡车，而欧标准单独针对柴油轿车。欧v 和欧v i 排放标准大幅度 提高了对轿车和客车在碳烟颗粒和氮氧化物排放量方面的要求。按照欧v 排放标准， 柴油轿车的颗粒物排放量将减少8 0 ( 见图1 1 ) ；而实行欧v i 标准后，柴油轿车的 氮氧化物排放量将比目前减少6 8 。欧v 标准要求从2 0 0 9 年9 月起，所有在欧洲销 售的柴油车必须加装颗粒物过滤器，现有的柴油车可以在2 0 1 1 年1 月之前改装完毕。 欧标准将于2 0 1 4 年起实行【15 1 。 e c e 排放法规的发展过程具有以下特点 1 5 】： ( 1 ) 法规限制的有害排放物的种类逐渐扩大，从早期仅限制c o 和h c 到后来 增加的n o 。和p m 等； ( 2 ) 法规规定的有害排放物排放量的限值越来越低，要求越来越严； ( 3 ) 排放物检测的标准要求更高，更加规范，并制定了专门的检测方法； 7 第一章绪论 ( 4 ) 对不同工况的检测列入了新的规定； ( 5 ) 强化对生产一致性检查的方法并逐渐向型式认证标准接近； ( 6 ) 试验运转循环更加接近实际使用条件，规定了汽车尾气排放物能够满足环 保指标的日程； ( 7 ) 确立了按汽车环保参数认证的汽车生产稳定性和质量监督统计方法。 1 曼1 妻， 麦1 pp 擎梦梦秽梦梦梦 yoar 图1 1 欧洲排放限值变化趋势 欧洲在减排的同时，也很重视节能，新能源汽车一直是其发展的重点。凭借欧 洲汽车厂商在柴油发动机上强大的技术优势，欧洲在清洁柴油乘用车方面发展最为 迅速。在政府一系列的立法保障和政策引导下，近些年来，低耗油和低成本的柴油 动力车越来越受到消费者欢迎。2 0 0 8 年，欧盟出台欧洲经济复兴计划，包括绿色汽 车的倡议，倡议资助高效节能的交通，特别是电动汽车方面的研发。法国将在未来 的四年当中投入四亿欧元进行混合动力汽车和电动汽车的研发；德国推出了国家清 洁燃料技术电池创新计划和国家电动汽车发展计划，计划到2 0 2 0 年要推广1 0 0 万 辆电动汽车，预计到2 0 3 0 年，电动汽车的数量会达到5 0 0 万辆。 纵观国外节能减排控制技术，我们可发现以下规律： ( 1 ) 最初节能减排控制大多采用源头控制，如采用新能源、废气再循环技术 等；然后再采用末端治理技术，如三元催化转换装置等。 ( 2 ) 采用现代控制技术来进行综合监控与调节，如电子燃油喷射系统、o b d 和柴油机共轨技术等。 ( 3 ) 低排量和绿色环保的节能减排车型已慢慢形成，o b d 成为今后发展的重 点。 ( 4 ) 法规控制顺序是：从轻型车到重型车，从汽油车到柴油车。 囝 长安大学硕士学位论文 1 2 2 我国机动车节能减排控制现状 我国汽车排放标准的建立与实施起步较晚。汽车排放污染物控制工作始于1 9 7 9 年中华人民共和国环境保护法( 试行) 颁布以后，机械工业部和交通部于1 9 8 3 年提出机动车排放控制标准。1 9 8 4 年4 月1 日起实施g b 3 8 4 2 3 8 4 4 8 3 四冲程汽 油车怠速排放污染物等排放标准。1 9 8 9 年制定了参照e c e l 5 0 3 和采用e c e l 5 0 4 法规的g b l1 6 4 1 11 6 4 2 8 9 轻型汽车污染物排放标准。1 9 9 4 年5 月起实施g b 1 4 7 6 1 1 1 4 7 6 1 7 9 3 共7 项汽车排放标准，完善了我国汽车排放控制标准体系，对汽 油车怠速污染物、柴油车自由加速烟度和全负荷烟度排放限值有所加严。 由于世晁三大排放标准体系中，欧洲法规在标准的严格程度、道路交通情况等方 面比较适合我国的实际情况，在充分吸收欧美的经验后，我国全面等效采用了欧盟 ( e u ) 指令、e c e 技术内容和部分前欧共体( e e c ) 法规的基础上形成了中国排放 法规体系。于2 0 0 1 年4 月1 6 日在全国实施了相当于欧i 限值的g b l 8 3 5 2 1 2 0 0 1 轻 型汽车污染物排放限值及测量方法( i ) ，而g b l 8 3 5 2 2 2 0 0 1 轻型汽车污染物排放 限值及测量方法( i i ) 等效于欧i i 排放法规，于2 0 0 4 年7 月1 日起在全国实施。2 0 0 5 年4 月2 7 日，国家环保总局会同国家质监总局颁布了轻型汽车污染物排放限值及 测量方法( 中国i i i 、阶段) 等五项机动车污染物排放新标准。其中，轻型汽车国 i i i 排放标准自2 0 0 7 年7 月1 日起实施，国排放标准自2 0 1 0 年7 月1r 起实施。北 京于2 0 0 8 年在国内率先对新车实行“国排放标准，2 0 1 0 年国内新车销售将全面 实施该标准。 我国轻型汽车排放标准的发展历程见表1 5 【l 引。 表1 5 中国轻型汽车排放标准发展历程 发展进程 排放标准中国实施日期欧洲实施时间相差年份 国l ( 欧i ) g b l 8 3 5 2 1 - 2 0 0 12 0 0 1 4 1 61 9 9 29 国2 ( 欧i i ) g b l 8 3 5 2 2 - 2 0 0 12 0 0 4 7 11 9 9 68 国3 ( 欧i i i ) g b l 8 3 5 2 3 2 0 0 52 0 0 7 7 12 0 0 07 国4 ( 欧i v ) g b l 8 3 5 2 3 2 0 0 52 0 1 0 7 12 0 0 55 在制订和实施国家排放标准的同时，按照大气污染防治法、环境保护法、 环境影响评价法等法律的规定，国家环保总局在控制机动车排放污染方面采取了 很多有效措施，目前已建立了包括新车环保型式核准生产、一致性检查等环境监管体 制。同时国家采取了一系列经济政策支持清洁汽车的发展，国家环保总局会同国家财 9 第一章绪论 政部等部门于2 0 0 1 年对提前达到国家第二阶段排放标准的低污染汽车减征3 0 的消 费税。到2 0 0 4 年前后国家已分车型，分类别全面实施国家第二阶段汽车排放标准， 污染控制效果较为明显。根据国家环保总局掌握的情况，轻型车各类污染物的排放已 经比未控制前削减9 0 以上。 但是，目前我国汽车排放性能水平仍落后发达国家。以轿车为例，全国平均排 放因子碳氢化合物与一氧化碳约为美国平均水平的3 5 倍，氮氧化物约为2 5 倍。 我国在用车检测维护只偏重于安全性、动力性和经济性，而不太重视排放性。轿车 等轻型汽油车的排放因子，在实际运行条件下，均高于为国外同类型在用车辆；而 出租车、公交车等高频使用车辆，由于超载、过度使用，维护保养状况相对更差， 在正常使用情况下，要比美国的排放水平高1 5 倍以上【17 1 。 在节能方面，随着我国第一个强制性国家标准乘用车燃料消耗量限值 的实施，政府相关部门对节能环保汽车的鼓励和监管进入实质阶段。国家六部委联 合发出关于鼓励发展节能环保型小排量汽车的意见，从源头上控制高耗油汽车 的发展。目前，我国的节能减排工作还处于初期阶段，支撑这项工作的政策体系尚 未形成，汽车节能的重要性还没有得到从管理者、经营者到社会公众普遍的共识。 完善汽车节能的政策法规，提高在用汽车燃油经济性，减少汽车路面拥堵，运用先 进的管理手段，增强国民的节能意识，学习国外先进的节油经验，将不合理用油减 少到最低限度，这是我国实现汽车节能减排的需要，也是我国汽车产业持续发展的 需要。 二十世纪九十年代以来，我国的政府部门和科研机构开始研究实施在用车的检 n 维修制度，但是一直尚未形成行之有效实施监督方案，对在用车的能源的消耗和 排放污染物控制力度不够。因此还需要对在用车节能减排控制监督体制进行探讨， 对节能减排的相关技术措施进行研究，找寻对策，为节能减排的控制监督管理提供 技术指导和理论依据。 1 3 本课题研究思路与内容 1 3 1 课题研究的思路 国内外大量的研究结果表明，汽车排放污染和能源消耗已成为汽车工业发展的主 题。汽车已经对能源和人类赖以生存的环境提出了巨大挑战，加强在用车辆的检查维 护，保持在用车始终处于良好的技术状况，是目前最为有效的节能减排措施之一。 1 0 长安人学硕上学位论文 汽车节能减排控制是一项庞大而复杂的系统工程，它与汽车的设计、制造、使用、 维修、燃油品质等直接相关，同时也与城市的道路建设、运输组织、城市交通管理等 紧密相连。不进行定期维修、保养，致使排放状况恶化和油耗显著增加的在用车是汽 车节能减排的主要控制对象。 本课题是在学习国外节能减排的经验基础上，分析技术状况变化对节能减排的影 响，研究我国现行的汽车油耗检测与排放检测的相关性技术，结合其他省市的检查维 护法规，探索制定了适合陕西省在用车检查维护的技术实施方案。 1 - 3 2 课题研究的内容 本课题主要研究以下内容： ( 1 ) 介绍国外机动车油耗与排放控制现状，特别是节能减排法规和控制技术内 容，为建立适合我国国情的汽车节能减排控制体系提供借鉴； ( 2 ) 理论分析汽车技术状况变化对在用车节能减排的影响，重点分析在用车油 耗与排放影响因素； ( 3 ) 试验研究从事道路运输典型在用车辆技术状况变化对节能减排的影响，指 出油耗与排放对技术状况变化的一致性要求； ( 4 ) 联系陕西省实际情况，借鉴其他省市在用车检测维护制度，探索制定了在 用车辆节能减排检测技术实施方案。 第_ 二章汽车技术状况变化对节能减排的影响 第二章汽车技术状况变化对节能减排的影响 2 1 汽车技术状况、工作能力与运用性能的变化 2 1 1 汽车技术状况与汽车工作能力 1 ) 汽车技术状况( v e h i c l et e c h n i c a lc o n d i t i o n ) 汽车技术状况是指定量测得的表征某一时刻汽车外观和性能的参数值的总合，汽 车外观和性能的参数值将随着汽车运行过程而不断发生变化【1 8 】。 汽车零件在使用过程中，大约有一半零件会逐渐失去原有性能，引起汽车工作质 量下降，使汽车技术状况发生变化。汽车零件技术状况是决定汽车整车技术状况的关 键性因素。汽车的技术状况的好坏一般可以通过一些诊断参数来确定。诊数参数是指 供诊断用的，表征汽车、总成及机构技术状况的参数。确定汽车或总成性能的诊数参 数有静态参数( 如装载质量、轴距、车轮外倾角等) 、动态参数( 如发动机转速、功 率、汽车制动距离等) 、过程参数( 如温度、振动、噪声、机油内所含杂质等) 、几何 ( 结构) 参数和位置参数( 如行程和间隙) 等 1 9 】。 2 ) 汽车工作能力 汽车工作能力( 或称汽车寿命) 是指汽车按技术文件规定的使用性能指标，执行 规定功能的能力 17 1 ，其大小可以按汽车使用时间或行驶里程来计算18 1 。 现将在用汽车诊断参数定义为k ，k ，匕，匕，表示技术状况的参数由初始值 ( 名义值) 逐渐变到最大极限值匕时，与其对应的诊断参数值由品变到氏。口是 汽车工作到技术状况参数达到了最大极限状态时的行驶里程，即为汽车工作能力。 由图2 1 所示为汽车技术状况参数的变化过程示意图可知：汽车无故障行驶里程 厶应该满足0 厶三p 。也就是说，在小于p 的行驶里程内，为汽车无故障工作区 域，汽车工作能力的技术状况参数x 应满足0 r 匕；超过口行驶里程后，为汽车 有故障工作区域( 图中的阴影区) ，其技术状况参数将是z - 圪。如果继续使用， 行驶里程达到图中。，则汽车是在有故障区域工作，此时已超过了汽车工作能力 j 所能达到的要求，必将导致运输能力下降和使用安全性降低，油耗增加，排放变坏， 此时应该进行维修【1 9 1 ，提高汽车工作能力。 2 1 2 汽车运用性能的变化 汽车的主要运用性能包括装载质量、容积、动力性、燃料经济性、舒适性、安全 1 2 长安大学硕上学位论文 性、排放性能和可靠性等【1 8 】，每个性能都有表明其特征的参数( 一个或几个) 或物 理量，这些参数可以作为衡量汽车工作的指标。随着汽车使用时间的延长，汽车主要 运用性能将呈下降趋势，维修工作量将大幅度增加，汽车整体运用性能下降。汽车各 种运用性能一般可按使用时间或行驶里程来进行表示，其规律可表示为1 9 】： r ，测) 2 蕊测 j - 一 l i l 藤i z i j ns l ks “ s n l 一工一 一p - - - - , - - - 一正 叫 图2 1 汽车技术状况参数的变化过程 4 ( f ) = a t l p 一 ( 2 1 ) 式中：4 ( f ) 一在用车的性能； 以。一新车初始性能； f 一汽车连续工作时间，年； 七一系数( 根据汽车工作强度而变) 。 由于在用车的实际性能是由汽车总的使用时间或总的行驶里程所确定的平均质 量指标。实际性能则可写成为 纵垆华圭p 确 ( 2 2 ) t = l 如图2 2 所示为汽车运用性能随时间变化关系示意图，可以看出，在用车辆运用 性能的好坏与是否合理运用有很大的关系，当对汽车合理运用时，可使汽车实际运用 性能提高到图中曲线5 的位置。这就需要依靠有一定维修运用经验的专业技术人员和 有效的技术管理机制，来保证汽车有良好的运用性能，以保证汽车的全生命周期的工 作能力【1 9 】。 1 3 第二章汽车技术状况变化对节能减排的影响 o ， 图2 2 汽车运用性能随时间的变化关系示意图 l 一汽车初始性能；2 汽车运用性能随时间的变化曲线：3 一汽车实际运用性能；4 汽车合理运用对 性能的影响：5 通过合理运用可以提高的实际运用性能 2 2 汽车技术状况变化原因及影响因素 2