国家污染物排放标准.doc

国家污染物排放标准 点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法 （双怠速法和工况法） （征求意见稿）编制说明中国环境科学研究院2004年5月一、 任务来源及目的本编制说明所及的点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法 双怠速法及工况法（征求意见稿）的编制任务是由国家环保总局科技标准司下达。标准将由国家环保总局和国家质量监督检验检疫总局联合发布。标准为强制性国家标准。近年来，随着汽车工业的迅猛发展和汽车保有量的飞速增加，汽车排放污染已经成为主要污染源之一，特别是在一些大型城市，机动车排放污染已经成为首要污染，治理汽车尾气的呼声日益强烈。我国现行的在用车排放标准为怠速法。由于只规定测量HC、CO的排放浓度，所以无法适应新车发展的需要。为此，国家环保总局发布了环发1999134号文件“关于发布机动车排放污染防治技术政策的通知”，通知规定“对安装了闭环控制和三元催化净化系统，达到更加严格排放标准的车辆，应采用双怠速法控制，并逐步以简易工况法代替。”通知中还指出，“2000年以后，新生产的轻型汽油车将逐步采用闭环电喷和三元催化净化等技术，目前的怠速检测方法难以满足这部分车辆进行排放检测的需要。因此，在2000年以后，应尽快采用双怠速法检测，并检测空燃比控制是否正常。为此，应尽早制定双怠速的测试方法和限值的国家标准。作为下一步，应采用简易工况法对这部分车辆进行排放测试。”因此，制订新的在用车排放标准已成为当务之急。国家环保总局根据我国汽车及相关工业的发展状况以及机动车污染控制的实际情况，进一步完善新车及在用车排放标准体系，制定一套较现行新生产车和在用汽车排放标准更全面、科学、合理的标准，使汽车污染防治工作有据可依，特下达了本标准的编制任务。二、 标准主要内容及适用范围本标准是对GB14761.5-93汽油车怠速污染物排放标准和GB/T3845-93汽油车排气污染物的测量 怠速法的修订与合并，并代替GB 18285-2000在用汽车排气污染物排放限值及测试方法部分内容。本标准规定了点燃式发动机汽车怠速和高怠速工况排气污染物排放限值和测量方法，同时规定了稳态工况法、瞬态工况法和简易瞬态工况法三种测量方法作为标准的附录，供参考使用。本次修订增加了高怠速工况排放限值和对过量空气系数（）的要求，同时增加了三种工况法的测量方法。本标准适用于：1) 符合GB14761.1-93轻型汽车排气污染物排放标准的在用汽车。2) 装用符合GB14761.2-93车用汽油机排气污染物排放标准点燃式发动机的在用汽车。3) 符合GB18352.1-2001轻型汽车污染物排放限值及测量方法（）或GB18352.2-2001轻型汽车污染物排放限值及测量方法（）的、装用点燃式发动机的新生产和在用汽车。4) 装用符合GB14762-2002车用点燃式发动机及装用点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法点燃式发动机的新生产和在用汽车。三、 国内外概况1、国内情况介绍对于新生产的点燃式发动机汽车我国颁布实施了一批排放标准。但对于在用车却一直在沿用1993年制定的GB14761.5-93汽油车怠速污染物排放标准和GB/T3845-93汽油车排气污染物的测量 怠速法两项标准。标准中规定了新生产和在用车的单怠速CO和HC的排放限值，见表1。实际上这一标准仅仅适用于化油器车辆，对于使用电喷和催化转化器技术的车辆无法有效识别排放超标情况，同时无法对车辆的NOx排放状况进行有效监控。 表1 汽油车怠速污染物排放标准值 （体积分数） 项 目车型车别CO %HC 10-6四冲程二冲程轻型车重型车轻型车重型车轻型车重型车1995年7月1日前定型汽车3.54.09001200650070001995年7月1日前新生产汽车4.04.510001500700078001995年7月1日前生产的在用汽车4.55.012002000800090001995年7月1日起的定型汽车3.03.5600900600065001995年7月1日起的新生产汽车3.54.07001000650070001995年7月1日起生产的在用汽车4.54.5900120075008000注：HC体积浓度值按正己烷当量2、国外情况介绍西方发达国家对在用车的治理是与新车排放水平相辅相成的。汽车处于怠速工况时，其燃烧条件比较恶劣，怠速燃烧质量的稳定是其它工况燃烧质量稳定的前提条件，测量怠速工况下排气中各种排放物的浓度，可以判断发动机燃烧质量的好坏。怠速法分为单怠速法和双怠速法。双怠速法不仅能测量怠速污染物排放浓度，而且可以监控因化油器量孔磨损或催化转化器转化率下降而造成的汽车排放恶化。因此，国外普遍采用双怠速法测量。美国从1981年开始对装催化转化器的轿车和轻型车采用双怠速法测量，以达到大幅度加严排放限制的目的。随着汽车工业的发展，法规、标准的不断加严，90年代以后，除采用双怠速法以外，还开发出更准确且复杂的工况法测量方法，如ASM加速模拟工况法、IM 240瞬态工况法、IG240简易瞬态工况法等。对于这些测量方法，具体实施哪种，由各州政府，根据空气质量状况等因素确定。一般情况是空气污染较严重的州采用工况法，空气质量一般的州采用怠速法或双怠速法，空气质量优良的州甚至没有检测要求。另外，一种遥感监测的方法也被广泛使用在道路边的实际车辆排放监测中。表2中汇总了美国各州对在用车排放检测采用的不同方法。表2 美国各州在用车排放检测方法汇总目测法怠速法IM240IG240ASM2个州7个州10个州3个州9个州与美国不同，欧洲和日本等国家一直采用怠速测量方法，随着电喷技术的广泛使用，为了满足在用车年检、路检、维修保养和故障诊断上的需要，而逐步采用了双怠速测量方法。在欧盟资助的一个研究项目中，有关研究机构对261辆在用轿车（其中包括：192辆装备电子燃油喷射系统和三元催化转化器的汽油轿车、41辆化油器轿车、7辆装备氧催化转化器的轿车、17辆LPG轿车和28辆柴油轿车）进行了不同方法下的排放测试，主要包括：法规认证工况法、实际工况法、简易工况法（包括简易认证工况和简易实际工况）、稳态负荷法（在50km/h匀速时7Kw）、无负荷法（包括高/低怠速法测试），同时进行了大样本数的遥感测试（Remote Sensing），受检车辆超过80,000辆。通过分析实际测试结果，得到以下几点结论：1） 怠速法对于发现化油器轿车中的高排放车非常有效，而对于装备电子燃油喷射系统和三元催化转化器的轿车则效率明显降低；2） 在所有进行的简易测试中，瞬态简易工况测试被认为可以取得最大的环境效益；3） 费用效益分析显示，随着装备三元催化转化器车辆比例的提高，简易工况法显示出很好的费用效益；4） 遥感测试的优点是快速、高效、不影响司机正常行驶和自动化程度高，它可以很有效地发现行驶中的高排放车辆，其缺点是检测结果受车辆行驶工况的影响较大，但随着装备三元催化转化器车辆比例的提高，这一缺点将被逐渐忽略。怠速及双怠速测试方法，优点是方法简便，设备费用低。但无法对车辆NOx的排放状况进行监控，同时对电喷车的排放检测也存在很大的局限性。法规认证工况法主要应用于新车型式认证和生产一致性检查，如我国GB18352.12001规定的轻型车排放检测方法，由于试验设备昂贵，试验方法复杂，不适用于在用车的大规模排放检测。遥感测试法的优点是快速、高效，可以有效的发现行驶中的高排放车辆，是一种较理想的测试手段，其缺点是检测结果受车辆行驶工况的影响较大，测试技术尚不成熟，对评价城市车辆整体排放水平有一定的作用，对于准确判定车辆排放状况尚存在缺陷。简易工况测试方法是美国80年代中期开始，从多种负荷试验方法中开发出的针对在用车排放污染物测试的有效方法之一。通过选取不同加载功率、不同工况来模拟车辆在道路行驶时的排放状况，如ASM和I/M240等。经过大规模试验，综合分析试验结果得出的结论表明，简易工况法能够较准确的判断车辆排放的实际情况，特别是对NOx有很好的控制作用。其缺点是检测设备较昂贵，操作维护较怠速法更为复杂。四、本标准制订的主要原则1 测量方法的确定通过对世界范围内各种在用车排放检测方法的充分研究，结合中国目前的国情，本标准规定了点燃式发动机汽车双怠速工况下排气污染物排放限值和测量方法，同时规定了稳态工况法、瞬态工况法和简易瞬态工况法三种测量方法作为标准的附录，供参考使用。本标准中的双怠速法规定了高、低怠速的测试方法，同时对使用闭环控制电子燃油喷射系统和三元催化转化器技术的汽车增加了过量空气系数（）的测量。采用双怠速测试方法有如下优点：（1）有助于判断化油器式汽油机过渡工况和低、中速运行工况是否正常，杜绝排放检测中人为调节怠速混合气浓度现象；（2）及时发现高排放车辆，并能提示车辆超标的原因所在；（3）对于装备电喷加三元催化转化器的车辆，能够反映出各部分的工作状态是否正常，同时高怠速工况能够加速三元催化转化器的起燃过程，正确反映车辆的实际状态。根据我国北京、上海、广州等城市应用双怠速工况实际测试的结果，证明该方法不仅能够表现车辆怠速状况下的排放水平，也能大致表现车辆在行驶时的排放状况。因此，有必要在怠速法中增加高怠速工况的检测。另外，我国的机动车排放标准体系多年来一直沿用欧洲法规体系，双怠速测试方法也是欧洲在用车排放法规中规定使用的排气污染物测试方法。增加过量空气系数（）的测量，主要是为了适应电子燃油喷射系统和三元催化转化器技术的广泛使用。对于装配三元催化转化器和氧传感器的电喷车辆，如果车辆发动机管理系统没有调整到正确的值，即使装上最好的催化器，也难以通过排放检测。当的值在10.03的范围之外时，即使催化器自身的各项性能正常，它也无法发挥作用，导致车辆污染物排放很高，同时也会加速催化器的老化失效。在欧洲进行的一项研究中表明：在对未通过排放检测的电喷加三元催化器的车辆进行原因分析时发现，由于控制失效而造成排放超标的车辆占全部受检车辆的45.45%，而由于催化器失效而排放超标的车辆比例仅为15.57%。通过对值的测量，可以及时判断车辆的控制和尾气净化系统是否处于正常的工作状态，及时发现和维修车辆故障，从而达到有效减少尾气排放的目的。另外，标准中将稳态工况法、瞬态工况法和简易瞬态工况法三种工况检测方法作为标准的附录，供机动车空气污染严重的城市和地区选用。标准中规定的三种工况检测方法，主要应用于美国的部分州，总体上来讲各有优缺点，表3中汇总了三种工况法和怠速法的各自特点。表3 在用车排放检测方法比较检测方法优 点缺 点怠速法成本低、设备简单、操作维护简单 适用范围广浓度测量、无NOx监控、只能检测无负荷情况下的简单工况瞬态工况法（IM）测量精确、与新车认证检测结果关联性好、能有效检测NOx排放设备成本高、维修复杂简易瞬态工况法（IG）测量较准确、与新车认证检测结果有关联性、可以检测NO排放设备成本较高、技术不成熟、没有大规模使用经验稳态工况法（ASM）设备成本适中、测量稳定、技术成熟、操作较简便、能检测NO排放浓度测量、与新车认证检测结果关联性差2 双怠速法的有关说明21 适用范围的划分本标准以“新车新标准，老车老标准”为指导原则，按照我国不同阶段实施的新车排放标准，分别制定了两套高、低怠速排放限值，具体情况详见下表4：表4 双怠速法标准适用范围适用本标准限值符合新车排放标准轻型车重型车表1中排气污染物排放限值（）GB14761.1-93轻型汽车排气污染物排放标准GB14761.2-93车用汽油机排气污染物排放标准表2中排气污染物排放限值（）GB18352.12001轻型汽车污染物排放限值及测量方法（）或GB18352.22001轻型汽车污染物排放限值及测量方法（）GB14762-2002车用点燃式发动机及装用点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法22 标准限值的确定本标准表1中的排放限值()，适用于符合GB14761.1-93轻型汽车排气污染物排放标准的在用汽车和装用符合GB14761.2-93车用汽油机排气污染物排放标准点燃式发动机的在用汽车。在保留GB14761.5-93标准限值的基础上，增加了高怠速排放限值的要求，这是对原标准的补充和完善。高怠速的限值在以前标准中虽然未加规定，但根据北京、上海、广州等城市较长时间的实际应用、各新车制造厂新车申报排放数据以及我单位的实测数据结果，可确定本标准制定的排放限值不存在比现行单怠速标准“加严”的问题，而是使本标准更为科学合理。具体限值见表5：表5 排气污染物排放限值（） （体积分数） 项 目车 型怠 速高怠速CO %HC 10-6 1)CO %HC 10-6 1)轻型汽车4.59003.0900重型汽车4.512003.0900注：1）HC体积分数值按正己烷当量。标准表2中的排放限值()，适用于符合GB18352.1-2001轻型汽车污染物排放限值及测量方法（）或GB18352.2-2001轻型汽车污染物排放限值及测量方法（）的、装用点燃式发动机的新生产和在用汽车以及装用符合GB14762-2002车用点燃式发动机及装用点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法点燃式发动机的新生产和在用汽车。新生产汽车部分参照欧洲标准92/55-EEC中对装配三元催化转化器和氧传感器的电喷车的要求，即：低怠速CO0.5%；高怠速CO0.3%，同时综合国内各主要汽车生产厂家的新车申报排放数据，确定了HC的相应限值；在用汽车部分的限值主要依据北京、上海、广州等城市的实际检测结果，同时考虑车辆劣化和车辆对中国油品的适应性等因素来确定。具体限值见表6： 表6 排气污染物排放限值（） （体积分数） 项 目车 别车 型怠 速高怠速CO %HC 10-6 1)CO %HC 10-6 1)新生产汽车在用汽车新生产汽车在用汽车新生产汽车在用汽车新生产汽车在用汽车第一类轻型汽车0.50.81001500.3100第二类轻型汽车0.81.01502000.5150重型汽车（）2)4.04.5100012003.0900重型汽车（）3)1.01.52002500.7200注：1）HC体积分数值按正己烷当量。2）该类汽车装用符合GB14762-2002车用点燃式发动机及装用点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法第一阶段排放限值的点燃式发动机。3）该类汽车装用符合GB14762-2002车用点燃式发动机及装用点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法第二阶段排放限值的点燃式发动机。23 关于标准中过量空气系数（）的确定标准4.2.2中，增加了过量空气系数（）的测量。根据ISO 3929/OIML R99（在用车排放测试方法）和EC96/96（点燃式发动机排放测量要求）中对值测量的规定，本标准规定：发动机转速为高怠速转速时，值为1.000.03（或制造厂规定的范围）。24 标准中测量仪器的规定本标准中，规定了测量仪器的技术要求。适用于4.1的测量仪器要求应符合HJ/T 3-93汽油机动车怠速排气监测仪技术条件；适用于4.2的测量仪器要求主要参考了ISO 3929/OIML R99中的有关规定。25 对于两用燃料车和单一燃料汽车的规定标准6中规定单一燃料车和两用燃料汽车适用于本标准。对于两用燃料汽车，要求对两种燃料分别进行排放检测；对于单一燃料汽车，仅按燃用气体燃料进行检测。另外，两用燃料车两种燃料的排放检测结果均应符合排放限值的要求。3 工况法的有关说明31 适用范围本标准附录中规定的稳态工况法、瞬态工况法和简易瞬态工况法三种测量方法，适用范围均为最大总质量不大于3500kg的M类、N类车辆。32 测量方法的技术依据本标准附录中规定的稳态工况法、瞬态工况法和简易瞬态工况法三种测量方法主要参照美国环保署的有关技术文件制定。其中，对于稳态工况法，参照美国环保署标准EPA-AA-RSPD-IM-96-2加速模拟工况试验规程、排放标准、质量控制要求及设备技术要求 技术导则（1996年7月）制定，同时参考了北京市地方标准汽油车稳态加载污染物排放标准（DB11/122-2000）的部分技术内容；对于瞬态工况法，测试规程采用了GB14761.1-93轻型汽车排气污染物排放标准中试验工况的一个循环，部分技术内容参照美国环保署标准EPA420-R-00-007IM240 & 燃油蒸发 技术导则（2000年5月）制定；对于简易瞬态工况法，测试规程仍然采用了GB14761.1-93轻型汽车排气污染物排放标准中试验工况的一个循环，部分技术内容参照美国环保署标准EPA420-R-00-007 IM240 & 燃油蒸发 技术导则（2000年5月）和纽约州瞬态短工况循环测试（NYTEST）的部分技术内容，同时也参考了北京市地方标准轻型汽油车简易瞬态工况污染物排放标准（DB11/123-2000）的部分技术内容。33 测量方法的选择对于本标准中规定的四种测量方法，双怠速法为标准实施后全国统一强制执行的在用车排气污染物检测方法。对于机动车空气污染确实严重的城市，经过国家环保总局同意，地方人民政府批准后，可以选择使用标准中推荐的工况法。对于三种工况测量方法，地方环保部门可以根据自身情况进行选择，对于已经实施工况法的车型，将不再执行双怠速法。五、 标准实施的相关问题建议本标准自发布之日起在全国范围内实施，双怠速法排放限值及测量方法作为标准规定的基本方法在全国范围内强制执行。对于计划实施工况检测方法的城市，可以向国家环境保护主管部门提出实施工况法的申请，待审查批准后，可以选择相应的工况法对在用车进行排放检测，同时必须停止使用标准中规定的相应的基本测量方法。对于实施工况法的地区或城市，可以根据辖区自身情况制定和调整工况法排放限值，经省级人民政府批准后执行，同时需将有关材料报送国家环境保护主管部门备案。具体的审批办法见地方实施在用车工况法排放测量方法审批办法（附件）。六、技术可行性及成本效益分析1 环境效益分析自改革开放以来，我国机动车数量迅速上升，已经成为城市空气污染的主要原因之一。控制机动车排放污染的巨大需求与目前I/M过于薄弱的状态形成了鲜明反差。国际经验证明，实施在用车的I/M(检测/维护)制度，是控制在用车排放污染最经济有效的手段。我国目前不能真正有效实施I/M制度的主要原因就是缺乏一套系统的I/M技术与管理法规。因此，建立并实施一套完整规范的I/M体系，在面临WTO国际竞争压力下，不仅对于有效保护我国的国产I/M排放检测维修设备具有关键意义，甚至对于提高我国汽车工业的排放控制水平和在国内的竞争优势都具有重要意义。国内外调查研究证实，城市在用车队中有1015排放严重超标的车辆，其污染物排量占整个地区的在用车污染排放量的5060，I/M制度中的检测制度就是要准确地找出这1015的高排放车，然后用维护、修理的办法使其恢复到接近出厂时的排放水平，这样仅治理1015的在用脏车，达到削减占排放总量5060的污染物，达到事半功倍的效果。因此，通过制定和提高排放标准，治理高排放在用车，可以有效减少在用车的排放污染总量，迅速改变全体在用车的排放状况，产生的净化大气效果十分可观。根据我国汽车现阶段排放水平，估计我国轻型车平均排放因子为CO-20g/km；HC-2.2 g/km；Nox-1.8 g/km；按照全国汽车保有量2000万辆计算，若2004年以后开始采用新的在用车排放标准，加强对高排放车辆的监督和维修，使这些车的排放水平维持在一个中等水平CO-10g/km；HC-1.2；Nox-1.6g/km。单车年削减能力q吨/年qCO=(20-10) g/km *30000 km/年=0.3吨/年qHC=(2.2-1.2)g/km *30000 km/年=0.03吨/年qNOX=(1.8-1.6) g/km*30000 km/年=0.006吨/年按其车辆得到控制，削减在害排放物量为Q万吨QCO=0.3吨/年*2000万辆=600万吨QHC=0.03吨/年*2000万辆*=60万吨QNOX=0.006吨/年*2000万辆*=12万吨预计2004年后部分采用简易工况法的城市，其机动车排放污染物的削减量会更高于上述估算的数值。2 检测设备技术可行性分析对于双怠速法检测设备，国内外已使用多年，技术十分成熟。目前国内有多家厂商可以提供五组分气体分析仪，包括空燃比检查功能，另外，国际知名的设备厂商如AVL、HORIBA等均在国内设有合资企业，因此完全能够满足标准实施后对设备的需求。从价格上分析，一套五组分气体分析仪的价格范围在510万元之间，对于检测站是完全可以承受的。对于简易工况法检测设备，美国在技术方面处于世界领先地位，其中较为突出的公司有ESP公司、PARSONS公司、MD公司、WorldWide公司等，都有多年丰富的实际经验积累。简易工况法检测在美国25个州普遍采用。国内除了北京市的地方标准外,还没有颁布更严格的在用车排放法规，市场上还没有出现大批量的国产简易工况法检测设备。国外（美国）一些厂商正在努力打入中国市场。在美国简易工况法检测设备生产非常专业化，野马（MD）公司以生产底盘测功机为主厂商，现已售出该产品1万台，自己生产和与其它公司配套尾气监测设备在占美国市场占有率为60%。美国环境保护系统公司（ESP）是以生产电脑控制的机动车尾气监测系统的公司，生产的分析仪器、CVS系统、VMAS系统和电脑控制系统，在国际上有一定的市场份额。随着国家即将实施新的在用汽车排放标准和北京市地方在用车排放标准的出台实施，目前国内已有近10家设备厂商开始生产工况法检测设备，其中部分厂家为独立开发，另外一些为与国外企业合作开发。目前国内已经开发的产品系列，将可能在我国大面积推广更严格的在用车排放法规的同时，减少这种产品的大量进口，为国家节省大量的外汇，并创造可观的经济和环境效益，并可以开拓新的环保产业领域。国产设备具有全中文化，成本低，售后服务好等明显优势，在国内的市场竞争中将占有绝大部分市场。预计在今后几年配合新标准对在用车检测采用简易工况法，按目前全国3000个尾气检测站，每个汽车尾气检测站2套，每套5万美元，所需外汇1.5亿，若1/3大型汽车维修厂装备简易工况检测设备，全国市场在用车简易工况法检测设备需求10000台套以上。按每套40万元，市场在40个亿以上。若开发成功出口东南亚和欧美，还可进一步创汇，取得更好的经济效益。 标准编制组 2004年5月附件：地方实施在用车工况法排放测量方法审批办法（征求意见稿）为了贯彻落实中华人民共和国大气污染防治法（以下简称大气污染防治法）中的有关规定，顺利实施国家机动车污染物排放标准，制定本办法。 一、审查范围 全国各省、自治区、直辖市人民政府计划实施工况法测量方法对