[愛卡汽車 建國70周年 原創]
印象中,有回和父母閑談,說到他們小時候把冒着煙的煙囪視作是現代化國家、發達工業的象征,十分值得自豪。甚至,他們小時候會在路上追着屁股冒黑煙的汽車跑聞“廢氣”去。誰曾想,短短不到一代人的時間,大家對于煙囪、黑煙的态度就經曆了巨大的變化。
别說他們了,二十啷當的我從小就極其喜歡聞加油站的汽油味兒,直到有次夏天中午去加油被熏到...對于工業、汽車态度的變化其實映射着中國社會、經濟的發展。不說别的,在1969年中國的汽車保有量甚至還不足40萬輛,那會兒中國已經有了近8億人口。如此稀罕的玩意兒别說冒黑煙了,哪怕一邊跑一邊掉零件都會被認為是“發達工業的象征”。
不過,随着中國的快速發展,汽車也不再那麼稀罕了。1955年,中國汽車保有量突破10萬輛;1976年,中國汽車保有量突破100萬輛;1995年,中國汽車保有量突破1000萬輛;2011年,中國汽車保有量突破1億輛。至于目前,中國汽車保有量已突破2.4億輛,和全球汽車保有量最多的美國(2.53億輛)已經相差無幾。
在機動車保有量快速攀升的同時,汽車帶來的污染則成為了一個難以讓人忽視的問題。生态環境部的報告顯示,部分城市的機動車已成為PM2.5排放的主要來源(雖然絕大部分是由中重型貨車貢獻的吧),北京、上海、杭州、濟南、廣州和深圳的移動源排放占比分别達到了45.0%、29.2%、28.0%、32.6%、21.7%和52.1%。自然,減少機動車的污染就成為了應有之義。
早在1983年,相關部門就制定了全負荷煙度規範,開始對機動車的污染進行控制。1993年,更為規範的“國0”标準推出(實際上這個提法并沒有),2001年推出的國Ⅰ、國Ⅱ,現在實行的國Ⅴ以及即将施行的國六标準,對于機動車的限制越來越高。那麼本期建國70周年選題,我們就來看看這些排放标準,是如何保護環境、讓子孫後代也能看到綠水青山的。
▼“史前”排放标準:測試标準與“非官方”的國0
從1981年開始,我國相關部門已經開始進行标準制定,并于1983年正式發布了汽車排放标準(GB 3842-83到GB 3847-83)。這一系列标準中,規範了污染如何測量、采取怎樣的測試工況等規範,GB 3842-83、GB 3843-83、GB 3844-83則分别對四沖程汽油發動機在用車怠速時的排放要求、柴油汽車在加速是的煙度标準、柴油發動機全負荷工況下的煙度标準做出了要求。
可以說,1983年推出的标準雖然很簡陋,但為後續的标準制作開了個頭。而《汽車柴油機全負荷煙度測量方法 (GB3847-83)》直到2005年才被更為規範的《車用壓燃式發動機和壓燃式發動機汽車排氣煙度排放限值及測量方法 (GB2847-2005)》所替代,這會兒排放标準都已經進化到“國Ⅲ”了。
1989年,相關部門開始制定新的、更為完善的一系列排放标準。《輕型汽車排氣污染物排放标準》(GB 11641—89)對于污染物進行了詳細的要求,對應的測試方法則在《輕型汽車排氣污染物測試方法》(GB 11641—89)中做了詳細說明。
1993年,新的一系列汽車污染物排放标準得到批準,并于1994年5月開始實施。這一系列标準對輕型汽車污染物、車用汽油機排氣污染物、汽油車燃油蒸發污染物、汽車曲軸箱污染物、汽油車怠速污染物、柴油車自由加速煙度和汽油柴油車全負荷煙度等七項進行了排放标準的制定。而在國Ⅰ、國Ⅱ排放标準的公文中,也将1993年發布的一系列排放标準成為“國0”。不誇張的說,在80、90年代制定的這一系列标準為随後标準的推出奠定了良好的基礎。
“史前”标準——國0
▼國Ⅰ與國Ⅱ:摒棄化油器
上文我們說到,1993年相關部門推出了國0排放标準。但在那個時候,汽車的發動機還裝配了化油器以混合燃油和空氣,冬天啟動甚至還有“熱車”這個環節(當然,現在熱車也存在,但隻是為了讓潤滑油液動起來、進入工作位置就好)。随着直噴發動機的出現(噴油嘴直接在氣缸内噴射霧化的汽油),汽車可以實現對噴射的燃油進行準确控制,這也促進了國Ⅰ排放标準的出台。
在原有基礎上,國家技術監督局于1999年3月10日又頒布了四項比當時汽車排放标準更加嚴格了 80%的新國家标準。這四項标準分别是《汽車排放污染物限值及測試方法》(GB 14761-1999)、《壓燃式發動機和裝用壓燃式發動機的車輛排氣污染物排放限值及測試方法》(GB 17691-1999)、《壓燃式發動機和裝用壓燃式發動機的車輛排氣可見污染物排放限值及測試 方•法》(GB 3847-1999)、《汽車用發動機淨功率測試方法》(GB/T 17692-1999)。
這四項采用了聯合國歐洲經濟委員會排放法規體系,限值為歐洲20世紀90年代初期水平,該标準 同樣适用于液化石油氣汽車與壓縮天然氣汽車。其具體标準為:一氧化碳不得超過3.16g/km;碳氫化合物不得超過1.13g/km;其中柴油車的顆粒物标準不得超過0.18g/km;耐久性要求為50000km。
從2004年起,我國又對新款上市的汽車實施了國Ⅱ标準(等效于歐Ⅱ标準)。其具體标準為:汽油車一氧化碳不超過2.2g/km,碳氫化合物不超過0.5g/km;柴油車一氧化碳不超過1.0g/km,碳氫化合物不超過0.7g/km,顆粒物不超過0.08g/km。國Ⅱ标準比國Ⅰ标準在氮氧化物和可吸入顆粒物的排放上減少55%,在一氧化氮的排放上減少30%。
實際上,國Ⅰ和國Ⅱ排放标準在技術原理上是一樣的,要求車輛采用閉環控制系統加三元淨化裝置。隻有采用這樣的控制,車輛才能達到國Ⅰ以上的标準。隻不過,國Ⅱ标準要求控制系統的精度更高,淨化器的性能更好。
▼國Ⅲ、國Ⅳ與國Ⅴ:開始與歐洲排放法規有所區别
2007年,全國開始實行國Ⅲ标準。國Ⅲ較國Ⅱ的污染物排放總量要降低40%,基本也可視作歐Ⅲ标準。不同的是,國Ⅲ标準要求新車必須安裝一個OBD車載自診斷系統。車載自診斷系統的特點在于檢測點增多、檢測系統增多,在三元催化轉化器的進出口上都有氧傳感器。完全通過實時監控車輛排放來控制達标,可以更加保證歐Ⅲ排放标準的執行。
此外,符合國Ⅲ排放的發動機在内部結構上也進行了修改,一般涉及的零部件有缸蓋(燃燒室和氣道),進、排氣歧管,氣門,凸輪軸,活塞及相應的輔助機構;在不影響動力且減少排放的前提下,對各部件結合精密性要求更高,而外部區别并不明顯。
除此以外,國Ⅲ車輛加裝的尾氣催化器也于國Ⅱ車型有所區别。催化器的工作機理就是利用塗附在濾芯表面的貴金屬(鉑、銥、钯等)促使尾氣中的CO、HC、NOX等有害成分進一步氧化(燃燒)轉化成CO2和水等無害物質,轉化的效率與催化器中的貴金屬含量是直接相關的,貴金屬含量越高轉化就越徹底,為滿足國三排放标準,催化器中的貴金屬含量較國二發動機的要高出近1倍(一般是直接增加一個催化器)。
2011年,全國開始實行國Ⅳ标準(當然,有些車企在2007年就已經開始銷售國Ⅳ标準車輛了)。整體來看,國Ⅳ污染物排放标準相比國Ⅲ降低50%-60%。車企可以通過更好的催化轉化器的活性層、二次空氣噴射以及帶有冷卻裝置的排氣再循環系統等技術的應用,控制和減少汽車排放污染物到規定數值以下的标準。
時任國家環保總局科技司副司長的羅毅介紹,中國輕型汽車國Ⅲ、國4排放标準在污染物排放限值上與歐Ⅲ、歐Ⅳ标準完全相同,不過在實驗方法上作了一些改進,在法規格式上也與歐Ⅲ、歐Ⅳ标準有很大差别。
2016年4月,東南沿海的11省市(北京市、天津市、河北省、遼甯省、上海市、江蘇省、浙江省、福建省、山東省、廣東省和海南省)開始實行國Ⅴ标準,全國範圍内則在2017年7月推行(部分車輛)。新的排放标準相比國Ⅳ自然是更為苛刻,不僅氮氧化物排放量要降低25%,還增加了非甲烷碳氫和PM的排放限制。除此以外,國Ⅴ标準還增加了低溫啟動的監測标準,這也是中國特色了(歐美排放标準真沒這項)。
簡單來說,國Ⅴ标準進一步降低了對大氣的污染,對防治霧霾也有一定的效果。以上海為例,年度登機新車約為35萬輛左右,新增車輛的氮氧化物排放量可以降低1000噸左右。不過,短命的國五很快就要被國六替換了。
進擊的國Ⅰ至國Ⅴ
▼大魔王國六:全球最嚴
國六全稱為《輕型汽車污染物排放限值及測量方法(中國第六階段)》。在經曆了國Ⅰ至國Ⅴ對歐規的跟随後,國六突破了自我,成為了全球最嚴苛的排放标準。将于2023年實行的國6b階段标準,CO排放要求僅為現行歐标的一半,遠低于美标那根突破天際的柱子。
簡單來講,國六排放标準就是目前國五排放标準的升級版,對一氧化碳、總碳氫化合物、非甲烷碳氫化合物、氮氧化物、顆粒物的排放限值有着更加嚴苛的限定。為了降低實施難度,相關部門在制定的時候給出了a、b兩個階段,降低車企實現的難度。不過,現在推出國六車型的車企大多直接一步到位滿足了國6b排放的要求。
▼國六排放标準與國五有哪些不同?
1、測試循環不同。從國五的NEDC循環變為WLTC循環,工況(速度)曲線瞬态變化明顯,最高速度達到131km/h,對車輛的冷啟動、加減速以及高速大負荷狀态下的排放進行了全面考核,覆蓋了更大的發動機工作範圍,對車輛的排放控制性能提出了更高的要求。
2、測試程序要求不同。試驗車輛的質量要求和道路載荷設定直接影響車輛的油耗和排放表現。國六标準用更加嚴格的測試要求,例如提高試驗車輛的重量,要求輪胎規格必須與量産車一緻等措施,有效避免了汽車企業利用标準漏洞在實驗室測試中得到一個漂亮的數據,但是在實際使用中卻不盡人意的行為。
3、限值要求加嚴。相比國五加嚴了40%~50%左右,另外,與國五階段汽柴油車采用不同的限值相比,國六标準根據燃料中立原則,對汽柴油車采用了相同的限值要求。
4、相比國五新增加了實際道路行駛排放。第一次将排放測試從實驗室轉移到了實際道路,要求汽車既要在實驗室測試達标,還要在市區、郊區和高速公路上,在車輛正常行駛狀态下利用便攜式排放測試設備進行尾氣測試,結果也必須達到标準規定要求,能夠有效避免類似大衆排放門之類的排放作弊行為。
5、加嚴了蒸發排放控制要求。國五标準采用歐洲标準,由于歐洲的平均氣溫低,且柴油車占全部車輛的50%以上,蒸發問題不明顯,因此标準要求低。我國幅員遼闊,溫差變化大,汽油車占絕大多數,因此蒸發問題影響突出。據估測,目前的汽油車單車年均油氣揮發8.8kg左右。因此,國六标準對車輛在停車、行駛以及高溫天氣下的汽油蒸發排放控制提出了嚴格要求,同時還要求車輛安裝ORVR油氣在線回收裝置,增加了對加油過程的油氣控制。
6、增加了排放質保期的要求。即要求在3年或6萬公裡内,如果車輛出現排放相關故障和損壞,導緻排放超标,由汽車生産企業承擔相應的維修和更換零部件的所有費用,切實保障了車主的權益。
7、提高了低溫試驗要求。相比國五的CO和HC限值加嚴1/3,同時還增加了對NOx的控制要求,能夠有效控制冬天車輛冷啟動時的排放。
8、引入了嚴格的美國車載診斷系統(OBD)控制要求。全面提升了對車輛排放狀态的實時監控能力,能夠及時發現車輛排放故障,保證車輛得到及時和有效的維修。
▼施行國六有啥好處?
國際清潔交通委員會(ICCT)對廣東省實施更加嚴格的新車排放與燃油質量标準進行過成本效益分析。結果表明,實施國六标準可保證機動車總量增加的同時,機動車污染排放可以在2030年前實現持續下降。這将大幅度提升當地空氣質量,同時降低過早死亡和疾病的風險,使公共健康将得到提升。
此外,國六标準的實施具有很高的經濟效益性。在2030年,對實施國六标準的保守估計是淨效益超出成本的系數為2.5比1(未來這個比例将更高)。當然,施行國六意味着車企需要先行進行大規模投入,在現階段市場不景氣的情況下确實會有些難受。但是對于消費者而言,現在買輛國五的車可能真是個不錯的選擇,畢竟五、六折的豪華品牌比比皆是了。
▼寫在最後:建國以來,我國的汽車市場得到了飛速的發展,大量的機動車給了環境很大的壓力,推行排放标準自然也就是應有之義了。從開始對歐洲标準的步步跟随,再到現如今成為全球最嚴苛的标準,側面反映的是汽車工業的進步,也體現了我們國家對于環境的負責。衷心祝願我們國家以及汽車工業,會發展得越來越好。
大魔王國六
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