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摩托车国IV排放标准新规定的特点及对产业的影响

2017-07-28 15:09:00 中国质量新闻网

摩托车国IV排放标准新规定的特点及对产业的影响

文 刘雪玲

摩托车国IV排放标准是在现行第III阶段摩托车排放标准的基础上修订的,对应于欧洲摩托车排放第IV阶段标准,国IV标准包括了所有关于摩托车污染物排放的试验方法及限值要求,比国III标准更加严格。

摩托车发展概况及排放标准升级的必要性

我国人口众多,人均占有资源有限,作为一种便捷的交通工具,摩托车行业发展很快,改革开放30多年来,我国摩托车年产量从300多万辆上升到最高2800多万辆,增长了数倍,约占世界总量的一半,至今已连续20多年居世界第一。虽然我国是摩托车生产和使用大国,但摩托车的整体技术水平与国际先进水平仍有差距。摩托车排放的废气成分非常复杂,其主要污染物包括:一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(HC)等,这些污染物不仅污染环境,对人体也有巨大危害。我国现阶段的摩托车排放标准处于国三阶段,限值等同于欧三法规的要求,在国际上同等排放控制水平的国家和地区,如欧盟、日本、台湾等,均采用了电控燃油喷射+催化转化器后处理的技术路线,排放的生产一致性控制较好,而国内的摩托车产品仍以化油器技术为主,150mL以下的两轮摩托车采用化油器为供油系统的车型占总车型的90%左右。

为有效控制机动车污染,环境保护部牵头制定了《摩托车污染物排放限值及测量方法(中国第四阶段)》(GB 14622-2016)、《轻便摩托车污染物排放限值及测量方法(中国第四阶段)》(GB 18176-2016)等,于 2016 年 8 月 22 日发布,以促进摩托车及其相关行业技术进步和结构优化。考虑到改造升级发动机,全面导入电喷(FI)技术,同时设计合理的OBD系统,重新设计车架、油箱、仪表、空滤器、排气消声器,与新改造的发动机和电喷技术相匹配等工作需要一定的周期, 以及企业消化库存等因素,国IV标准规定自2018年7月1日起,凡进行型式检验的摩托车及轻便摩托车都应符合标准要求,自2019年7月1日起,所有销售和注册登记的摩托车应符合标准的要求。这将推动我国摩托车全面采用电喷技术,使摩托车行业整体技术水平大幅提升,满足我国摩托车环保标准实施和管理的需要。

国IV标准适用范围

GB14622-2016和GB18176-2016分别适用于燃用各类燃料的摩托车和轻便摩托车,适用于新车定型、生产、销售,及在用车达标监管环节,但不适用于在用车辆的年检,在用车辆年检另有标准规定。摩托车和轻便摩托车是按照最大设计车速和排量划分的,其中摩托车是指以点燃式发动机为动力、最大设计车速大于50km/h或排量大于50mL的摩托车,以及以压燃式(柴油)发动机为动力、最大设计车速大于50km/h或排量大于50mL的三轮摩托车;轻便摩托车是指以点燃式发动机为动力,整车整备质量不大于400kg、发动机排量不大于50mL且最大设计车速不大于50km/h的两轮或三轮轻便摩托车。因燃料类型不同,摩托车还包括了汽油车、柴油车(仅指三轮柴油摩托车)、气体燃料车(如天然气、液化石油气)、两用燃料车等;轻便摩托车还包括了汽油车、气体燃料车(如天然气、液化石油气)、两用燃料车等。

国IV标准与国III及欧标的对比

新标准是对现行《摩托车污染物排放限值及测量方法(工况法,中国第Ⅲ阶段)》(GB 14622—2007)、《轻便摩托车污染物排放限值及测量方法(工况法,中国第Ⅲ阶段)》(GB 18176-2007)的修订,同时纳入了《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》(GB 20998—2007),并对《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)》(GB 14621—2011)中型式核准和生产一致性检查排放限值部分进行了修订。对摩托车排放Ⅰ—Ⅴ型试验(即工况排放、怠速排放、曲轴箱窜气、燃油蒸发、排放耐久)均进行了规定,并制定了摩托车排放一致性要求。

增加了对装用压燃式发动机的摩托车排气污染物的测量要求;将两轮摩托车Ⅰ型试验的测试循环修改为 WMTC 测试循环,加严了排放限值;加严了三轮摩托车Ⅰ型试验的排放限值;增加了催化转化器贵金属总含量及贵金属比例的试验要求;增加了Ⅱ型试验要求;增加了Ⅳ型试验中炭罐工作能力的试验要求;Ⅴ型试验中对车辆类别重新进行了划分,耐久试验里程进行了调整;修改了试验用基准燃料的技术要求。国Ⅳ标准包括了所有关于摩托车排气污染物排放的所有试验方法及限值要求。

主要包括以下几个方面的内容:

一是扩大了标准适用范围,新增柴油三轮摩托车的排放控制要求。由于我国一直没有压燃式(柴油)摩托车,过去我国的摩托车排放标准中没有对压燃式摩托车提出要求,近年来,我国已有企业开始开发压燃式三轮摩托车产品,所以,标准中增加了压燃式摩托车的排放控制要求,限值及测量方法与欧盟法规相同。

二是污染物限值进一步加严。摩托车和轻便摩托车的排放限值参考借鉴了欧盟第四阶段排放法规,是目前世界上最严格的排放限值。其中,对于两轮摩托车,因冷态循环污染物的计算权重与欧盟不同,国四标准的限值实际严于欧四法规的要求;对于柴油三轮摩托车,其限值也严于欧四标准25%~30%。另外,新增了污染物项目,由于新增柴油三轮摩托车的相关要求,对应的新增了对颗粒物的污染控制要求。

三是进一步提升了排放控制耐久性要求。调整了耐久试验的车辆分类,延长了污染控制装置耐久性试验的里程要求。对于国内主流车型(如排量为125 ml的摩托车),其耐久试验里程从国三阶段的12000km增加到20000km。

四是提出更加完善的环保管理和技术要求。根据我国摩托车环保管理实际需要,结合国三摩托车排放标准实施的经验,国四标准新增了对碳罐(控制燃油蒸发)、催化转化器(控制尾气)等排放关键零部件的检查要求;改进了生产一致性检查判定程序,对批量生产摩托车的环保抽查和合格性判定增加了新的、可操作性强的判定程序;新增了对车载诊断系统(OBD)的要求,规定所有摩托车都应装备OBD系统,监控相关电路连通性。

五是标准中两轮摩托车所采用的车型划分与国三阶段(GB14622-2007)不同。为了和国际接轨,两轮摩托车采用全球技术法规(GTR2)的车型划分方式,根据最高车速、发动机排量,将车型分为三个大类和5个亚类。相较于国三阶段,两轮摩托车的车型划分更加合理,对排放试验的要求也更加严格。标准中轻便摩托车、三轮摩托车的车型划分与国三阶段相同。

六是两轮摩托车的测试循环。国Ⅳ标准中两轮摩托车所采用的测试循环与国III阶段有较大不同,等同采用了全球技术法规 GTR2 的测试循环。WMTC测试循环基于世界范围内摩托车实际使用情况的最新研究成果,更为真实地反映了摩托车实际运行的道路行驶特征,可以准确地得出摩托车实际道路行驶的排放特性、对大气污染的影响以及车辆的燃料消耗量的情况。

七是三轮摩托车的测试循环。因GTR2只是对两轮摩托车的测试循环进行了修改,新标准三轮摩托车的测试循环依然采用GB14622-2007中所使用的ECE R40,这与欧盟的法规一致。其换挡要求也与原标准一致。相较于国三阶段的要求,新标准虽然采用了相同的试验循环,但是因为排放结果采用了比重计算,且由于冷态试验循环的排放污染物占比较大,所以新标准比国三的要求更加严格。

对摩托车产业的影响

随着排放标准的进一步加严,原有的化油器及电控化油器技术路线将很难满足排放标准的要求,而对于闭环电子燃油喷射系统,由于其采用了精确的闭环反馈控制,达到了对空燃比的精确控制,所以相比其他控制方式,排放控制效果和一致性保证将更加理想,因此电控喷射系统是控制车辆排放状态及保证耐久全过程排放达标的重要手段。目前摩托车生产企业也都具有电喷系统的技术贮备并进行了大量的工作。对比国三阶段的主流技术路线(化油器+催化器)与国四阶段的主流技术路线(电子燃油喷射+催化器)的成本,供油系统从化油器到电控燃油喷射技术的更新,需要增加全套的电子控制单元(ECU),也包括控制器和执行器的变化,将使每辆车的成本增加约400元左右,占单车成本的4~8%,但随着电子燃油喷射技术的普及,其制作成本也会逐步的降低。

对实施国IV标准的建议

一是摩托车生产企业绝大多数为中小企业,主流产品基本相同,研发力量有限,国家相关技术机构应选择典型车型和机型进行满足国四摩托车排放法规达标技术路线的研究与验证,引导行业的健康发展,保障排放法规的顺利实施,确保行业减排目标的实现。

二是应加强对排放控制关键零部件的研究和质量检查。电喷、催化转化器、炭罐等的工作能力,直接决定着排放污染物控制的有效性。鼓励生产企业尽快提高产品技术水平及生产规模,满足摩托车整车质量提高的需要;政府部门加严对催化转化器、炭罐等相关部件生产行业的管理,例如采用分级管理、及时出台相关标准、测试要求进一步细化和提高等。

三是实力雄厚的生产企业应积极从国外引进先进的摩托车、发动机产品及制造技术,并通过引进技术和生产设备,学习先进技术,实现独立自主的新产品设计研发,不断进行产品更新换代,提高产品质量水平和竞争力。

作者单位:河南省偃师市质量技术监督检验测试中心

(责任编辑:春天)
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