国内外机动车排放标准体系发展状况研究
作者:丁剑
来源:《决策探索·收藏天下(中旬刊)》 2019年第11期
    丁剑
      摘要:随着环境污染问题的日趋严重,世界各国越来越重视对汽车尾气排放的监管。美国、日本、英国等发达国家从20世纪 80 年代开始就通过完善的法律法规、高效的协调机制、严格的监督管理,使用车污染排放得到有效控制。基于此,文章结合我国机动车尾气排放监管现状,对国内外机动车排放标准体系发展状况展开研究。
    关键词:机动车;排放检测;尾气污染
    随着经济的快速发展、人民生活水平的提高,汽车产业迅猛发展。统计显示,截至 2018 年 9 月,全国机动车保有量达 3.22 亿辆,其中汽车 2.35 亿辆,全球汽车保有量超过了12亿辆。同时,预计2020年,我国汽车销量可达3000万辆以上。然而,汽车产业的快速发展,带来了不可忽视的问题,即环境污染,机动车尾气已成为大气环境污染的主要源头。科学研究发现,机动车尾气中含有数百种不同的化合
物,其中一次污染物有固体悬浮微粒、一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物等。同时,由于机动车大多行驶在人口密集区域,尾气排放直接威胁众健康。根据《中国移动源环境管理年报(2019)》统计,2018年全国机动车四项污染物排放总量为4065.3万吨,其中一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化物(NOX)、颗粒物(PM)排放量分别为3089.4万吨、368.8万吨、562.9万吨、44.2万吨。汽车是污染物总量的主要贡献者,其排放的一氧化碳、颗粒物和氮氧化物超过90%,碳氢化合物超过80%。汽车尾气已成为细颗粒物(PM2.5)污染的重要来源。
    一、背景
    由于机动车保有量的不断增加,机动车尾气排放对大气环境的污染日益严峻,世界各国越来越重视对汽车尾气排放的监管。为控制机动车排放污染,减少污染物的产生,从20世纪60年代开始,美国、日本、欧洲等发达国家和地区相继制定了相关的汽车排放标准,并不断修订完善。近半个世纪以来,世界各国相继颁布越来越严格的排放标准以期改善大气环境质量,实现可持续发展。
    而我国自1983年颁布了第一项机动车尾气污染控制排放标准,实现了汽车尾气排放法规从无到有,2000年开始实施国一标准,2017年1月1日全国开始实施国五标准,2019年7月1日,重点区域提前实施国六标准。从国一到国五,新生产汽车的单车污染物排放量下降了90%以上,环保技术水平跨越了欧洲二十多年的发展历程,已基本建立了一套较为完整的汽车尾气排放标准体系。
    二、国际发展现状
    欧美日等汽车发达国家十分重视机动车污染排放治理工作,通过完善的法律法规、高效的协调机制、严格的监督管理,使机动车污染排放得到有效控制。
    (一)美国
    美国共有两个机动车排放标准体系,分别为美国联邦排放标准体系和加州排放标准体系。其中美国对汽车排放法规的实施由美国环境保护署EPA依据《清洁空气法》的授权来实施EPA认证,其认证模式由最初的型式认证逐步转变为自我证明的方法。最初的型式认证是由厂家向EPA提出认证申请并提交产品说明书、技术方案、试验规程及测试报告等资料。由EPA依据发动机族系,在自己的试验室或厂家的试验室进行试验,测试通过后发放EPA认证标识。2017年9月汽车销量
    现在美国EPA的认证中的政府强制性程度不断降低,大部分情况是EPA依据厂家的自我检验结果发放认证标识,EPA认证已由政府的型式认证逐步转变为企业自我申报的形式,美国EPA采取事后抽检的方法加强管理。美国EPA要求机动车在生命全周期内必须进行三次排放检测,即生产前的认证检测、新产品下线检测和使用阶段的排放检测。测试的内容包括EPA标准化的5项测试程序(FTP、HWFET、US06、FTP20、SC03)、实验室特殊测试项目和实际道路测试。如发现车辆产品不能达标排放,将对企业采取达标监管执法措施,包括对不合格产品进行召回,以满足EPA的环保法规要求。
    美国国家汽车和油品排放实验室(安娜堡实验室)作为国家实验室,主要负责对车辆和发动机进行测试保障其排放合规,测试车辆保证其符合燃油经济性标准等,并且是全球车辆排放实验室的对标对象。
    第三方试验室中,美国西南研究院主要为汽车工业和政府机构提供的科研开发、工程和试验技术咨询服务。位于美国德克萨斯州的圣安东尼奥市,拥有近280亩的实验室、试验设施、车间及办公室,并在美国各地、中国和英国设有办事处。发动机、排放和车辆研究所是美国西南研究院的一个重要技术部门,具有当前行业顶级的研发能力、世界一流的设备及工程技术人员,为客户提供各种技术服务。其主要承担的职能有发动机、变速器和传动系统的设计和分析,柴油和天然气发动机开发与研制,传动控制系统的开发与研制,变速器及车辆的开发与研制等。
    (二)日本
    从销量增速来看,日本汽车市场在 1982 年以前基本保持 3~4 年一个小周期。此后每个周期的跨度拉长,1982 年至今基本保持 5~7 年一个周期。与美国车市一样,日本车市随着成熟度越来越高,销量周期的时间间隔逐渐拉长。日本汽车市场已步入典型的存量市场阶段,普及需求消耗殆尽,当前保有量7807.8万辆已至瓶颈。预计2019-2105 年日本的汽车检测行业增速保持在 2%~3%之间。
    在日本,新车出厂后,从车辆登记日开始3年内需要接受检查,此后每2年需要进行一次车检。检查
项目包括刹车性能、转向性能和发动机排放性能。行政机关要检查车辆是否能在路上安全行驶并且不污染环境。检查合格后,车主支付税金和检查费用,行政机关就会发放认可汽车继续使用的证书。日本是最早实行汽车排放法规的国家之一,通过道路交通法案建立了车辆达标管理体系,确保交通车辆的安全性与环境性能。其中机动车排放管理部门是国土交通省环境政策处,型式核准则是型式核准与召回处负责,车辆的一致性检查和技术审核是车辆型式核准测试部门(NALTEC株式会社)。日本汽车污染物排放限值标准主要分为两个部分,即每辆车的排放量不得超过最高值,同时在一个季度内,所测车辆排放量的平均值不得超过法规所规定的平均值的限值。为减轻大气污染,日本政府自2016年10月开始实施新的重型车排放标准,重型车排放测试开始使用WHDC工况,同时氮氧化物和颗粒物排放限值分别从1994的6.0g/kWh和0.7g/kWh下降为0.4g/kWh和0.01g/kWh。
    对于乘用车,日本自2005年开始对汽油车实施以JC08工况为基础的排放标准,自2009年开始对柴油车以JC08工况为基础的排放标准,于2018年开始实施以WLTC工况为基础的排放标准。自美国EPA发现大众汽车的柴油发动机安装有失效装置后,日本的国土交通省在对本国车辆调查中也发现由于保护性控制因素,部分车型的氮氧化物排放高达法规限值的2~13倍。因此日本于2017年4月,加入乘用车实际道路排放测试,测试要求在-2℃~38℃条件范围内,保护性控制不应启动,在RDE测试过程中,NOX排放水平不应超过测功机测试条件下法规限值的两倍。
    (三)欧洲
    欧洲大部分汽车工业较发达的国家都采用了联合国欧洲经济委员会的排放标准,其排放标准除了限制有害排放物的种类外,还规定了污染物的排放限值。欧盟595/2009法规出台了欧VI排放标准及其实施办法(EC582/2011)。上述管理规定自2013年开始对新车型式核准实施,2014年开始对所有登记注册车辆实施欧VI标准。欧VI标准中引入了PEMS测试规程,将其作为核准法规中的一项强制性测试,从而确保重型发动机在实际使用过程中符合对应的认证排放标准,即“在用车符合性标准”(ISC)管理要求。规程要求ISC测试应能够代表车辆的实际行驶状况,车辆应处于正常负载状态下,由普通职业驾驶员驾驶。在对发动机系族进行型式核准后,生产企业应在第一辆装备该系族发动机的车辆进行注册登记后的18个月内开展ISC测试(车辆应使用至少2.5万公里)。在车辆的整个使用寿命周期中,至少每两年应对每个发动机系族开展一次定期ISC测试。
    为避免再次发生大众“柴油门”事件,2017年,欧盟经济委员会通过欧盟管理法规2017/1154发布了实际道路排放测试3阶段(RDE3)的测试规程。包括AES/BES测试方面的改变,增加了PN的测量,并在冷启动、混合动力等方面做了相关的规定。同时出台了AES/BES和失效装置指导文件,在文件中强化了关于审批辅助排放措施(AES)的规定。
    同时,为更优化实验室排放测试工况,联合国欧洲经济委员会于2009年开始开发世界统一轻型车测试规程,由欧洲和日本牵头,韩国、印度和美国也积极参与,并于2017年开始在欧洲逐渐实施,将从2021年开始全面实施以代替型式核准中的NEDC工况。与NEDC相比,测试规程的解释更为严谨,测
试循环更具有实际代表性,灵活性有所降低。
    三、国内发展现状
    1998年,北京市《轻型汽车排气污染物排放标准》的出台和实施,标志着我国对汽车尾气排放的法规与政策进入了新阶段,并开始逐步追赶国际水准。2001年4月16日,当时的国家环境保护总局、国家质量监督检验检疫总局联合发布了《轻型汽车污染物排放限值及测量方法(I)》并开始实施,国一由此诞生。国一排放标准与欧I标准相当,但比欧I晚了9年实施。随后,国二、国三、国四、国五阶段排放标准的陆续发布,对汽车尾气排放愈发严格。可以说,从国一到国五,我国汽车工业用了十余年时间,达到了与世界先进水平相近的标准。
    2016年,轻型车国六标准正式发布,2018年,重型柴油车国六标准发布,分为国六a和国六b两个阶段。其中,国六a基本与欧VI标准相当,国六b要求甚至比欧VI标准更高,成为目前全球最严苛的汽车尾气排放标准之一。据此前环境保护部门公布的数据显示,自相关排放标准实施后,单车污染物排放已降低90%以上,对环境保护起到一定作用,也有效促进了汽车行业的技术升级。
    为强化汽车的环保生产一致性,2000年起我国参考欧美先进管理经验,建立企业负责、政府监管的汽车环保生产一致性保障制度。企业必须制定汽车环保生产一致性计划,通过定期报送计划执行情况,来声明企业对汽车环保一致性承诺的兑现情况。为强化汽车环保一致性监管,生态环境部联合工
信、公安、市场监管等部门建立了机动车环保达标联合监管工作机制,在生产、销售、注册登记等环节强化汽车环保生产一致性监管。目前我国正在按照《中华人民共和国大气污染防治法》要求,构建以信息公开为核心、排放标准为引领、数据互联共享为支撑、执法监督为保障的机动车环境管理新模式。