蔡家思 胡明偉 黃文柯

(深圳大學(xué)土木工程學(xué)院，廣東 深圳 518060)

中國、歐盟、美國輕型機動車排放標(biāo)準(zhǔn)研究*

蔡家思 胡明偉#黃文柯

(深圳大學(xué)土木工程學(xué)院，廣東 深圳 518060)

隨著機動車保有量的快速增長，其排放帶來的大氣環(huán)境污染問題受到世界各國普遍重視。首先總結(jié)了前人對機動車排放標(biāo)準(zhǔn)的研究。其次，對不同地區(qū)、不同排放體系中的輕型機動車類型劃分標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行歸納總結(jié)。最后，對現(xiàn)行的中國、歐盟、美國聯(lián)邦和美國加利福尼亞州機動車排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了全面的比較與分析。這些將有利于中國制定一套符合國情的輕型機動車排放標(biāo)準(zhǔn)體系。

輕型機動車 排放標(biāo)準(zhǔn) 比較分析

隨著機動車保有量的不斷增加，機動車尾氣排放對環(huán)境帶來的危害日益嚴(yán)峻，引起世界各國高度關(guān)注。為控制污染物的產(chǎn)生，從20世紀(jì)60年代開始，歐洲、美國、日本等工業(yè)化國家和地區(qū)相繼制定了相關(guān)的機動車排放標(biāo)準(zhǔn)，并不斷修改完善。近20年來，各國相繼頒布越來越嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)以期改善大氣環(huán)境質(zhì)量，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

機動車排放標(biāo)準(zhǔn)主要是為了從源頭上控制污染物的排放。主要污染物有CO、碳?xì)浠衔?HC)、NOx、顆粒物(PM)等，都是發(fā)動機在運行過程中因燃燒燃料而產(chǎn)生的。由于國情和技術(shù)成熟度的不同，制定與國際先進(jìn)水平同步，并且適應(yīng)中國國情、與中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展相協(xié)調(diào)的排放標(biāo)準(zhǔn)，是中國機動車污染排放防治面臨的一大挑戰(zhàn)。

目前，學(xué)者們對不同國家輕型機動車排放標(biāo)準(zhǔn)體系的對比研究較少，且分析不夠系統(tǒng)全面。劉翔[1]對比了歐盟第Ⅴ階段輕型機動車排放標(biāo)準(zhǔn)體系(簡稱歐Ⅴ標(biāo)準(zhǔn))、日本、美國聯(lián)邦環(huán)境保護署(EPA)Tier 2及美國加利福尼亞州(簡稱加州)LEV Ⅱ排放標(biāo)準(zhǔn)中輕型機動車污染物排放限值，分析了污染物排放限值差異的原因；李懷彬[2]對中國輕型機動車排放標(biāo)準(zhǔn)適用范圍進(jìn)行了研究，并對比了不同階段排放標(biāo)準(zhǔn)間的差異；王文炎等[3]解析了歐Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)，總結(jié)了歐Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)的參考意義；旻蘇[4]分析了歐盟、中國及中國北京市機動車排放標(biāo)準(zhǔn)體系發(fā)展與實施。研究不同國家輕型機動車排放標(biāo)準(zhǔn)體系(如車輛類型的劃分、污染物的排放限值等)，可了解不同國家輕型機動車排放標(biāo)準(zhǔn)差異，找出中國輕型機動車排放標(biāo)準(zhǔn)中存在的不足，借鑒他國先進(jìn)經(jīng)驗，制定更符合國情的輕型機動車排放標(biāo)準(zhǔn)。

1 輕型機動車的類型劃分

1.1 劃分標(biāo)準(zhǔn)

研究不同國家輕型機動車排放標(biāo)準(zhǔn)體系，首先要明確其輕型機動車的類型劃分標(biāo)準(zhǔn)。

中國對輕型機動車的定義為：最大總質(zhì)量(汽車制造廠提出的技術(shù)上允許的最大質(zhì)量)≤3 500 kg的M1、M2和N1類汽車。其中，M1是指座位數(shù)不超過9座(若無特殊說明，都包含駕駛員位置)的載客汽車；M2是指座位數(shù)超過9座的載客汽車；N1是指載貨汽車。在以上劃分的基礎(chǔ)上，《輕型汽車污染物排放限值及測量方法(中國第五階段)》(GB 18352.5—2013)(簡稱國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn))在適用范圍內(nèi)對車輛類型進(jìn)一步劃分：(1)第一類車：座位數(shù)不超過6座，且最大總質(zhì)量≤2 500 kg的M1汽車。(2)第二類車：在GB 18352.5—2013標(biāo)準(zhǔn)適用范圍內(nèi)，除第一類車以外的所有汽車。

表1 Tier 2排放標(biāo)準(zhǔn)適用的輕型機動車類型劃分1)

注：1)基準(zhǔn)裝備質(zhì)量包括燃料、冷卻劑、潤滑油等質(zhì)量，不包括駕駛員和貨物質(zhì)量。

歐盟將總質(zhì)量≤3 500 kg的汽車歸為輕型機動車，反之歸為重型機動車。但在歐盟第Ⅵ階段輕型機動車排放標(biāo)準(zhǔn)體系(簡稱歐Ⅵ標(biāo)準(zhǔn))中，不再按總質(zhì)量來劃分輕、重型機動車，而是采用基準(zhǔn)質(zhì)量(基準(zhǔn)質(zhì)量指汽車的“整備質(zhì)量”+100 kg；整備質(zhì)量指汽車在正常條件準(zhǔn)備行駛時的質(zhì)量(油箱裝有90%的燃油)+隨車附件(備胎、隨車工具等)質(zhì)量)來劃分。所指的輕型機動車為基準(zhǔn)質(zhì)量≤2 610 kg的M1、M2、N1和N2類汽車[5]。其中，M1是指座位數(shù)不超過9座的載客汽車；M2是指座位數(shù)超過9座、最大總質(zhì)量≤5 000 kg的載客汽車；N1是指最大總質(zhì)量≤3 500 kg的載貨汽車；N2是指最大總質(zhì)量為>3 500～12 000 kg的載貨汽車。此外，N1可依據(jù)基準(zhǔn)質(zhì)量分為與國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)中第二類車相同的3個級別，分別表示為N1-I、N1-Ⅱ、N1-Ⅲ。

美國有兩個機動車排放標(biāo)準(zhǔn)體系，分別為聯(lián)邦、加州排放標(biāo)準(zhǔn)體系。在這兩個體系中機動車類型劃分的標(biāo)準(zhǔn)略有不同，美國聯(lián)邦采用的是EPA制定的分類標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)EPA的劃分標(biāo)準(zhǔn)，Tier 2排放標(biāo)準(zhǔn)中輕型機動車類型劃分如表1[6]所示。EPA將輕型貨車劃分為超輕型貨車和較輕型貨車，其中超輕型貨車又可分為輕型貨車1、2，較輕型貨車又可分為輕型貨車3、4。

美國加州機動車排放標(biāo)準(zhǔn)是由加利福尼亞大氣資源局(CABR)制定的，其輕型客車、輕型貨車的劃分與EPA相同，重型機動車的劃分與EPA有微小差別，美國聯(lián)邦將GVWR>4 536 kg的車輛定義為重型機動車，而加州定義GVWR>6 356 kg的汽車為重型機動車，GVWR為3 855～6 356 kg的載貨汽車定義為中型機動車[7]。加州目前正實施的輕型機動車排放標(biāo)準(zhǔn)——LEV Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)適用車型范圍為輕型客車及輕型貨車(GVWR≤3 855 kg)。

1.2 分析與比較

通過車型分類的分析，可看出雖然不同國家或地區(qū)劃分標(biāo)準(zhǔn)各不相同，但都是依據(jù)質(zhì)量來劃分。由此說明，機動車質(zhì)量不同，行駛過程中尾氣排放的情況也不同，制定的排放標(biāo)準(zhǔn)也相應(yīng)改變。為更好地研究不同地區(qū)機動車排放標(biāo)準(zhǔn)的差異，選取各地區(qū)當(dāng)前機動車排放標(biāo)準(zhǔn)中輕型機動車為研究對象，進(jìn)行分析與比較，結(jié)果見表2。

分析總結(jié)如下：(1)中國的機動車類型劃分標(biāo)準(zhǔn)與歐盟類似，輕型貨車都按基準(zhǔn)質(zhì)量劃分了3個質(zhì)量區(qū)間。而美國聯(lián)邦、加州則以GVWR為基準(zhǔn)將輕型貨車劃分為超輕型、較輕型貨車兩類。其中，超輕型貨車以車加基準(zhǔn)裝備質(zhì)量為基準(zhǔn)又可劃分為輕型貨車1、2；較輕型貨車以GVWR與車加基準(zhǔn)裝備質(zhì)量的平均值為基準(zhǔn)又可劃分為輕型貨車3、4。由此可見，美國聯(lián)邦、加州的劃分更細(xì)。(2)國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)中將最大總質(zhì)量為>2 500～3 500 kg的載客汽車劃為第二類車，同輕型載貨汽車排放標(biāo)準(zhǔn)要求相同。歐Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)從2008年開始規(guī)定所有不同質(zhì)量區(qū)間的輕型載客汽車排放要求相同。(3)Tier 2標(biāo)準(zhǔn)中載客汽車分為輕型、中型客車。這一劃分使得標(biāo)準(zhǔn)間的差異較大，但并不影響下文中排放標(biāo)準(zhǔn)的對比，歐盟M類汽車、中國第一類汽車和美國聯(lián)邦的輕型客車可看作是同類車型來對比，而美國聯(lián)邦的中型客車本研究不做研究。(4)現(xiàn)行機動車排放標(biāo)準(zhǔn)下，美國聯(lián)邦、加州對于輕型客車和輕型貨車的劃分標(biāo)準(zhǔn)相同。

表2 現(xiàn)行中國、歐盟、美國輕型機動車排放標(biāo)準(zhǔn)中輕型機動車車型分類比較

表3 國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)排放限值1)

注：1)CI為壓燃式，PI為點燃式；THC為總碳?xì)浠衔?；NMHC為非甲烷類碳?xì)?；PN為粒子數(shù)量。

表4 歐Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)排放限值

2 機動車現(xiàn)行排放標(biāo)準(zhǔn)

2.1 中 國

中國各地區(qū)間經(jīng)濟、汽車、法規(guī)發(fā)展水平各異，制定統(tǒng)一可行的排放標(biāo)準(zhǔn)難度較大。歐盟排放標(biāo)準(zhǔn)雖較寬泛，但歐盟內(nèi)部近30個成員國，各國國情不一，情況復(fù)雜，故中國機動車排放標(biāo)準(zhǔn)主要效仿歐盟法規(guī)。國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)通過環(huán)境保護部批準(zhǔn)，并于2015年開始實行，其排放限值如表3所示。

國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)主要是在國Ⅲ、Ⅳ階段的基礎(chǔ)上，基于國情和可行性，參考最新歐盟排放標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行修訂。同歐Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)基本相同，國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)的適用范圍擴大，不僅適用于最大總質(zhì)量≤3 500 kg的M1、M2、N1類汽車，也適用于最大質(zhì)量>3 500 kg、基準(zhǔn)質(zhì)量≤2 610 kg的M1、M2類汽車。

2.2 歐 盟

歐洲經(jīng)濟委員會(ECE)的排放法規(guī)和歐盟的排放指令共同組成了歐盟排放標(biāo)準(zhǔn)。2013年，歐盟開始實行歐Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)，且其載客汽車排放標(biāo)準(zhǔn)不再以車質(zhì)量為基準(zhǔn)細(xì)分，而是所有載客汽車采用同一標(biāo)準(zhǔn)[8]。歐Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)排放限值如表4所示。

歐Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)對壓燃式輕型機動車加嚴(yán)了HC+NOx和NOx排放標(biāo)準(zhǔn)，而其他污染物排放限值沒有變化。對點燃式輕型機動車新設(shè)立了PN，其他污染物標(biāo)準(zhǔn)沒有變化。

2.3 美國聯(lián)邦

當(dāng)前，美國聯(lián)邦采用的Tier 2標(biāo)準(zhǔn)從2004年到2009年逐步實施。對于輕型客車和超輕型貨車，Tier 2標(biāo)準(zhǔn)從2004年開始實施，到2007年完全實施。對于較輕型貨車和中型客車，Tier 2標(biāo)準(zhǔn)從2008年開始實施，到2009年完全實施。此外，該標(biāo)準(zhǔn)還制定了中間使用期限(行駛里程80 500 km或車齡5年的車輛，先到為準(zhǔn))車輛的尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)和整個使用期限(全壽命)車輛的標(biāo)準(zhǔn)。且該標(biāo)準(zhǔn)同時適用于汽油車和柴油車(燃料中立原則)。Tier 2標(biāo)準(zhǔn)排放限值如表5所示。Tier 2標(biāo)準(zhǔn)劃分了11個區(qū)間，其中8個永久區(qū)間(區(qū)間1～8)和3個臨時區(qū)間(區(qū)間9～11)，汽車制造商可選擇任一合適的區(qū)間作為其生產(chǎn)車輛的排放標(biāo)準(zhǔn)。但在2009年全面實施Tier 2標(biāo)準(zhǔn)后，所有汽車制造商售出車輛的NOx平均排放值必須低于0.043 g/km。區(qū)間9～11已在2008年均過期，且各汽車制造商都要計算各車隊的NOx平均排放值，并要求符合0.043g/km限值。

2.4 美國加州

加州是美國第一個實施機動車排放標(biāo)準(zhǔn)的州，1998年加州空氣資源委員會接受LEV Ⅱ排放標(biāo)準(zhǔn)，這一標(biāo)準(zhǔn)于2004—2010年被逐漸采用。車輛制造商可在2019年前使用LEV Ⅱ排放標(biāo)準(zhǔn)，同美國聯(lián)邦法令相同，該標(biāo)準(zhǔn)對中間使用期限(行駛里程80 500 km或車齡5年的車輛，以先到為準(zhǔn))中的車輛和整個使用期限(行駛里程193 200 km或車齡11年的車輛，以先到為準(zhǔn))中車輛都制定了標(biāo)準(zhǔn)。此外，該標(biāo)準(zhǔn)同時適用于汽油車和柴油車(2001年通過的修訂中，汽油車不再免除PM排放限值)[9]。LEV Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)排放限值如表6所示。LEV Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)按嚴(yán)格程度分有過渡期低排放、低排放、超低排放和特低排放4個區(qū)間，其中過渡期低排放已過期，因此未列出。

3 機動車排放標(biāo)準(zhǔn)對比分析

3.1 確定對比項

表5 Tier 2標(biāo)準(zhǔn)排放限值

注：1)對于柴油車，非甲烷類有機氣體(NMOG)是指NMHC；2)該區(qū)間只適用于中型客車，并于2008年廢止；3)該區(qū)間于2006年底廢止(對于較輕型貨車于2008年廢止)；4)NMOG、CO和HCHO中括號內(nèi)值只適用于較輕型貨車和中型客車，并于2008年廢止；5)只有具資格的輕型貨車4和中型客車才可選擇NMOG 0.121 g/km(80 500 km)、0.174 g/km(全壽命)；6)中間使用期限標(biāo)準(zhǔn)對于柴油車為可選項；7)只有具資格的輕型貨車2才可選擇NMOG 0.062 g/km(80 500 km)、0.081 g/km(全壽命)。

表6 LEV Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)排放限值

表7 各國家/地區(qū)的對比項

表8 CO排放限值對比

表9 HC排放限值對比

本研究以輕型機動車為主要研究對象，輕型機動車又被分為載客、載貨汽車。歐盟與中國制定的標(biāo)準(zhǔn)相似，對比項容易對應(yīng)。美國聯(lián)邦、加州則通常先劃分出一大類車型，對該類車型制定一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，按嚴(yán)格程度劃分區(qū)間，并逐漸推行，隨著推行力度加大，有的區(qū)間會過期。故Tier 2標(biāo)準(zhǔn)目前剩下區(qū)間2～5共4個區(qū)間，數(shù)值越小的區(qū)間排放限值一般越小，即越嚴(yán)格。此外，美國聯(lián)邦的Tier 3及美國加州LEV Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)均已發(fā)布，當(dāng)前正值美國聯(lián)邦、加州機動車排放標(biāo)準(zhǔn)更替之際，且新的排放標(biāo)準(zhǔn)中大大加嚴(yán)各污染物限值標(biāo)準(zhǔn)，故本研究中選取美國聯(lián)邦、加州較嚴(yán)格的排放區(qū)間為對比項，分別為區(qū)間2和特低排放區(qū)間。具體對應(yīng)關(guān)系如表7所示。

分析具體如下：(1)CO、HC、NOx、PM是機動車尾氣排放的主要污染物，不僅對環(huán)境造成破壞，更危害人體健康。(2)各國家地區(qū)都對CO、HC、NOx、PM排放制定了排放標(biāo)準(zhǔn)，或能通過等效替代進(jìn)行對比分析。(3)國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)中壓燃式輕型機動車沒有THC排放限值，可采用THC+NOx減去NOx排放限值得到THC排放限值，即為HC排放限值。(4)歐Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)中壓燃式輕型機動車沒有HC排放限值，可采用HC+NOx減去NOx排放限值得到。(5)NMOG中包含NMHC，故Tier 2標(biāo)準(zhǔn)中可將NMOG大體等效于NMHC，此處將其歸為HC一類。

3.2 比較分析

中國機動車排放標(biāo)準(zhǔn)的制定主要效仿的是歐盟，故中國同歐盟采用的測試工況均為NEDC工況。目前，美國使用的機動車排放測試工況為FTP75工況。兩種工況間存在明顯的差異，NEDC為穩(wěn)態(tài)工況，與實際有一定差異，而FTP75工況則更接近現(xiàn)實，且其限值大體也更嚴(yán)格。鑒于測試工況的不同，故本研究主要針對各污染物排放限值做比較。

從表8可知，中國CO排放要求與歐盟相同；美國聯(lián)邦對CO的排放要求較寬泛，美國加州對CO排放要求相對較嚴(yán)格，美國聯(lián)邦CO排放限值約為加州的兩倍左右。

從表9可知，國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)對于壓燃式輕型機動車的HC排放要求嚴(yán)于歐Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)，而對于點燃式輕型機動車的HC排放要求與歐Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)相同；美國聯(lián)邦、加州對HC排放要求相同。中國和歐盟的HC排放要求都遠(yuǎn)比美國聯(lián)邦、加州寬松。

從表10可知，對于壓燃式輕型機動車，國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)中NOx排放要求最寬松，其限值約為歐Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)的2倍以上，約為Tier 2、LEV Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)的10倍以上；對于點燃式輕型機動車，國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)中NOx排放限值與歐Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)一致，Tier 2、LEV Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)中NOx排放限值相同，且大大嚴(yán)于國Ⅴ、歐Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)。

表10 NOx限值對比

表11 PM限值對比

從表11可知，PM排放限值差別不大。歐Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)中對壓燃式、點燃式輕型機動車的PM排放限值相同；國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)中PM排放限值略低于歐Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)；Tier 2、LEV Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)中PM排放要求都較寬松。

4 結(jié) 語

中國機動車排放標(biāo)準(zhǔn)的制定滯后于歐盟，而美國聯(lián)邦、加州的機動車排放標(biāo)準(zhǔn)領(lǐng)先歐盟，故總體而言中國在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)都滯后于歐盟和美國。目前，中國輕型機動車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)中某些污染物的排放限值與歐盟和美國仍有一定差距，但中國現(xiàn)行機動車排放標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展已大大加快步伐，與歐盟和美國差距逐漸減小。此外，北京市最新的第Ⅵ階段輕型機動車排放標(biāo)準(zhǔn)(未實施)主要效仿了美國加州機動車排放標(biāo)準(zhǔn)，大大加嚴(yán)了各污染物的排放限值，致力于成為全世界最嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。這意味著中國輕型機動車排放標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展又向發(fā)達(dá)國家邁進(jìn)了一大步。

[1] 劉翔.輕型機動車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的比較[J].四川環(huán)境，2013，32(6)：73-76.

[2] 李懷彬.解讀《中國輕型汽車排放標(biāo)準(zhǔn)》[J].汽車工業(yè)研究，2005(9)：29-32.

[3] 王文炎，陳碧峰，盧彬.輕型汽車歐Ⅴ排放標(biāo)準(zhǔn)解析[J].質(zhì)量與標(biāo)準(zhǔn)化，2011(3)：29-34.

[4] 旻蘇.機動車排放標(biāo)準(zhǔn)體系分析[J].標(biāo)準(zhǔn)科學(xué)，2006(6)：29-31.

[5] 北京市環(huán)境保護局，北京市質(zhì)量技術(shù)監(jiān)督局.《輕型汽車(點燃式)污染物排放限值及測量方法(北京第Ⅵ階段)》(征求意見稿)編制說明[R].北京：北京市環(huán)境保護局，2015.

[6] EPA.US：light-duty：emissions[EB/OL].(2016-02-23)[2016-05-20].http://transportpolicy.net/index.php?title=US:_Light-duty:_Emissions#Vehicle_Categories.

[7] CABR.California：vehicle definitions[EB/OL].(2013-08-05)[2016-05-20].http://transportpolicy.net/index.php?title=California:_Vehicle_Definitions.

[8] ECE，EU.EU：light-duty：emissions[EB/OL].[2016-05-20].http://transportpolicy.net/index.php?title=EU:_Light-duty:_Emissions.

[9] CABR.California：light-duty：emissions[EB/OL].(2014-07-30)[2016-05-20].http://transportpolicy.net/index.php?title=California:_Light-duty:_Emissions.

Astudyontheemissionstandardsoflight-dutyvehiclesinChina，EuropeanUnionandUSA

CAIJiasi，HUMingwei，HUANGWenke.

(CollegeofCivilEngineering，ShenzhenUniversity，ShenzhenGuangdong518060)

With the rapid growth of automobile population,air pollution caused by vehicle emission has attracted wide attention around the world. First of all,it reviewed previous research on vehicle emission standards. Secondly,it analyzed light-duty vehicle emission standards in different regions,including China,European Union,the EPA and California of USA. It should be helpful for developing Chinese vehicle emission standards.

light-duty vehicle; emission standards; comparative analysis

蔡家思，女，1991年生，碩士研究生，研究方向為交通環(huán)境。#

。

*深圳市科技計劃項目(No.JCYJ20140418181958475)。

10.15985/j.cnki.1001-3865.2017.11.022

2016-06-04)