国外机动车污染控制管理体系分析  2008-01-31    
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    当今发达国家的先进经验表明,一个综合性的机动车污染控制管理体系应该包括新车和在用车的管理:应该确保汽车在批量生产前的设计阶段就能达到排放标准,还应当通过可强制推行的保证和回收制度对生产排放超标车的生产商起到威慑作用;此外应建立一套行之有效的I/M制度,促进车主对排放设施的保养和维护,而且维修部门也应受到有效的监督,以确保对排放控制部分的维修质量。
    1 新车污染控制管理体系
    1.1 美国的新车污染控制管理体系
    1.1.1 生产前鉴定
    美国联邦政府制定的汽车排放法规,各州都是强制实施的。在制造厂的生产线投产之前,必须证明生产线上所用的各种类型的发动机都能满足排放标准。为了简化认证工作,不是每一种车型都要进行认证,美国是按“发动机簇”进行分类,属同一类的各车型,只选定其中一种车型进行认证,以确保产品的一致性。由于有强有力的召回制度作保障,美国目前实行的是自愿认证制度,即认证试验和日常的监督试验原则上由汽车制造商自己进行。
    美国还对汽车的排放性能提出耐久性要求,实际上是要求汽车在规定的耐久性里程内,其污染物的排放量都要满足法规限值的要求。其具体作法是:汽车制造商提供一辆原型车(样车)进行加速耐久性试验,距离范围从6000km(对小型摩托车)到160000km(对客车)或192000km(对轻型货车)。重型发动机与此类似,但其测试是在发动机测功机上完成的。通过样车的耐久性试验,可以确定每个“发动机簇”的每种污染物的劣化系数。若该生产线上有各种类型的发动机组合的不同重量、不同变速器的车辆以及其他变型车,均用其对应的基本车型进行测定,当排放预测量低于规定的标准限制时,就能给生产线颁发鉴定书。
    1.1.2 产品合格性实验
    装配线合格性实验用来监督产品车辆质量,保证它们满足排放物标准。包括三方面的内容:(1)功能检查。检查每辆车所装排放物控制系统的功能。(2)怠速试验。测定每辆产品车怠速下的排放量,其限值是从产品车中抽样,实测它们的排放量而确定的,这样可检查出来怠速排放量过高的汽车。(3)装配线试验终了时,还要按全套CVS试验规程抽试2%的产品,此2%的抽样车每种污染物的平均排放量必须低于规定的限值。装配线测试的目的在于使管理机构识别排放超标车,从而可以采取补救措施防止不符合排放标准的汽车生产。
    1.1.3 产品一致性试验
    装配线产品一致性实验是对产品进行进一步的质量检测,是在加州空气资源委员会的试验室里进行的。抽取少量能代表95%产品车排放质量的新车,以三辆为一组,连续三天每天按CVS试验规程做一次测定,取其平均数。如果有两辆车的一种或二种污染物超过限值的15%或者有一辆车的三种
污染物的排放限量超过15%,则认为不通过。制造厂可以再提供两辆车做进一步试验,如果5辆车中的3辆有一种或两种污染物的排放量超过限值,或者两辆车有三种污染物超过限值,则认为不合格。
    进口汽车必须首先提供排放测试数据及样车,被证明满足美国排放标准的车才准许销售。新车一旦被联邦EPA和加州CARB证实其排放存在问题,制造商或进口商将会被严厉处罚,同时要求全部收回这些已销售出的车辆进行改造。
    1.1.4 商品监督
    商品监督是由空气资源委员会的官员来到任选的几家商店,检查车辆所装的排放物控制装置的安装情况和调整参数是否符合要求。如果这些检查和试验发现了不合格的车辆,行政官员就要求制造厂商提交一份使所有装这些品种发动机的车辆符合标准限值的计划。计划中包括修复有毛病的车辆和收回已出售车辆的内容。在修复之前将强制暂停出售。对每辆不合格车,销售者要罚款50美元,对制造厂商每出售一辆不合格车,要罚款5000美元。
    1.2日本和欧洲的新车污染控制管理体系
    日本的汽车排放控制法规在世界上是比较严格的,对制造厂产品的要求也是比较苛刻的。日本的排放法规在全国范围内强制执行,对于新开发的车型采用型式认证的方式进行控制。型式认证分型式认定和型式认可。通过型式认定的车型,在出售时每一辆车都附有汽车厂的认定证书,在车辆注册时无须检测。通过型式认可的车型,在车辆注册时还要进行简单的检测。但对于申请产品型式认定资格的汽车厂,要对其试验设备的能力进行认定。新型车的认证试验由运输省的“交通安全和公害研究所”进行,生产厂家进行一定比例的产品检测,但其实验室需经认定,检验结果要上报运输省。为了简化认证手续,日本将整车按车辆型式进行分类。属同一型式的车辆,只要其中一种车辆通过了认证,其他车辆也就通过了认证。日本还建立了尾气排放物控制装置的型式认定制度,以及对进口车的特殊处理办法,这两方面是别的国家所没有的。
    日本汽车排放法规的限值有最高值和平均值两种,产品车的比例检验值都要用耐久性试验中得到的劣化系数进行修正,每一辆车的排放量不得超过最高值,而一个季度测得的各辆车的平均值,不得超过法规规定的限值中的平均值。
    欧洲也按车型对汽车进行分类以简化认证工作,认证也需对汽车厂的质量保证体系进行认定。新车的认证试验和产品车的一致性试验,欧洲许多国家都是由认证权力部门(一般为运输部门)授权的试验机构进行的。
    2 在用车污染控制管理体系分析
    2.1 在用车检查/维修制度(I/M制度)
    I/M制度可以有效地控制在用车的排放,是新车实行强制性标准的补充,它的作用主要表现在两个方面:一是它可以识别出有系统故障从而导致排放超标的高排车,一般这样的车辆占机动车保有量的比例并不高,但是它对污染的贡献率却很大。大量研究表明,5%的高排车的污染物占机动车排放总量的25%,15%的机动车占总排放的43%,而20%的机动车引起的污染占到机动车总排放量的60%,因此识别出这些车辆具有重大意义;二是它可以确定机动车的故障根源,对车辆进行维修,并督促车主加强维护,从而使机动车在其整个生命周期内,排放控制技术一直发挥有效。
    I/M制度目前主要适用于汽油轿车和轻型货车,后来部分国家和地区将此扩大到重型货车和摩托车。测试频率一般为1年或2年一次。I/M制度分基本型和增强型两种:基本型 I/M项目包括怠速实验、油箱盖/压力检查和目测检查三部分;增强型 I/M项目最多包括五项,即目测检查、台架排放实验、挥发吹清气流实验、挥发完整型(泄漏)实验、对1996年生产车的车载诊断系统的检查。
    基本型 I/M规划在发达国家已经有20多年的历史了,1981年以前检查实验车采用单怠速法,1981年以后对于安装了催化转化器的汽车,又增加了一个高怠速,即所谓双怠速法。怠速法通常用排气尾管探针测量HC和CO的排气浓度,能够有效识别出不合格车辆,对于化油器或机械燃油喷射系统尤其灵敏。但怠速法对电子控制系统的识别很不理想,因此,实验方法由怠速法向模拟车辆的简易工况法过渡也是必然趋势。增强型 I/M规划从1995年起在美国使用,台架负荷实验作为更具有代表性的测试实验,也给出了更符合实际的结果,尤其对NOx的排放测定更为准确。目前有许多国家和地区采用加速模拟工况ASM5015来进行测试,对识别高NOx排放很灵敏。为了在测功机上更准确地模拟机动车运行的真实情况,美国自80年代开始研究新的检测方法,提出所谓IM240方法,是目前该领域最先进的技术。之所以称之为IM240,是因为它是建立在FTP测试规程前240s的基础之上,包含了过渡工况,与整个FTP实验有很好的相关性,比稳定负荷工况更容易识别高排车。 I/M检测方法的改进是与日益严格细化的尾气排放标准相适应的,I/M 规划在日本和美国发展得比较成熟,其经验表明,I/M制度是机动车污染控制的关键。
    2.2 担保、监督与回收制度
    美国的排放法规要求,汽车制造商在规定的耐久行驶里程内应对汽车的排放质量负责。如果车主一直按照厂家要求的详细说明书进行使用、维护、保养,若在规定的期限内发现某一与排放有关的零部件出现故障,从而影响到它的排放性能,则制造商必须根据担保制度的有关规定,对机动车进行免费修理。若故障的次数超过规定的比例,制造商必须对所生产的该车型的全部车辆实施回收,并通过采取修理、更换或赔偿的方式来纠正车辆存在的缺陷与不符,保证经认证的车辆能安全行驶且排放污染合格。
    因排放不合格被回调而产生的额外的花费和消费者的不满会督促生产者去开发更持久、更有效的排放控制系统,并建立起比法定标准限值严格得多的内部排放目标。大多数生产者将机动车的排放值设计约比法规规定的标准限值低30%~50%,有一定的富裕制度,以保证车辆经一段时间的正常使用后,其排放值仍处于合理的范围之内,低于法规规定值。
    排放监督规划给汽车排放提供了现实行驶的可靠数据,恰好可弥补原型车实验的不足,通过把这些重要的信息提供给大气质量计划机构、汽车管理机构和制造厂家,能够使排放控制规划更切合实际,也能促进技术的进步。监督规划已在美国对高排放车的原因识别方面发挥了重大的作用,它使管理者和生产者轮流采取行动纠正这些错误。
    当然,监督和回调制度并非十全十美。监督程序费用昂贵,并且潜在地服从于对车型的偏见。重型发动机的测试需要将发动机从整车上卸下来。在发动机测功机上进行,这也是一项费用昂贵的操作,因此该类型的测试迄今为止极少采用,在用重型车的排放数据也就因此很有限。回调也并非完全有效,在美国只有平均55%的回调汽车被制造商进行修理。而强制性的回调只有当一类或一种汽车中很多辆单车超过标准限值才可能被应用,该措施只能预防严重但发生概率低的召回事件。
    2.3 加速淘汰制度
    在国外,淘汰在用车是很平常的事,而且多属于自然淘汰。如美国是汽车工业高度发达的国家,高产出,高消费,老百姓更新车辆的频率相对较高。当然政府也鼓励在用车的淘汰,大体上是通过加严排放标准或增加年检的费用等方法来非强制性淘汰在用车,日本采用增加老车的年检频率、检查费用,延长新车的免检期限等措施来加快旧车的淘汰。
    3 其他机动车排放控制管理办法
    3.1 排放标准的变通办法
    排放法规和标准是控制机动车排污的基本方法,但因其存在强制性和普遍性,所以它可能导致比其他一些更灵活的方法投入更高的费用,可效益却很低。为统一市场,普遍性的标准必须处于一个几乎所有机动车都能达到的水平上,这就意味着有些机动车的用途对排放标准带来的影响均忽略不计。如在高度污染的市中心行驶的出租车和在偏远农村地区行驶的小汽车要遵从相同的排放限值,而后者的排放控制几乎没有社会效用,由此所涉及的社会资源则被浪费了。
    目前美国已在采取一些措施来弥补这种不足,引入了排放均化、交易和累积规划。如果汽车制造商开发出新的汽车或发动机,其排放比标准限制低,则排放超标的生产厂家可以从他们手中获得超标排污“许可证”。当然,这种“许可证”除了卖给另外制造商(交易)外,他们自己还可以在同一年内平衡使用(均化),也可以把它们储存起来以备来年使用(累积)。
    另一有效的方法是在高度污染地区对大量使用的车辆制定不同的排放标准。如在美国,在大城市城区行驶的机动车必须满足“清洁燃料车”规划,一个确保汽车通过低排放认证的规划;在墨西哥的高污染区对以汽油为燃料的小巴建立了特别严格的排放标准;在智利、圣地亚哥的公共汽车先于其他汽车被要求满足排放标准。
    3.2 经济手段
    税收是经济刺激的一个重要方面。在一些发展中国家,由于购买新车利税较高,但若购买旧车则随着车辆使用年限增长,税率下降,因此形成大量的旧车积累,使得加速淘汰的制度难以推行。若将利率调节为利率随着年龄增长而增长,势必会改善现在的状况。另外,还可通过对淘汰旧车的车主给予税收补贴金的方式来鼓励其购买现代技术的新车。一些西欧国家,比较显著的是德国,已经采取有效的利税刺激来鼓励买方选择比最严格的排放限值更低的汽车;美国则通过提供方便的服务来鼓励顾客购买低排放的车辆,如购低排车者可免除强制性的禁止行驶日等。这些原则和方法亦被墨西哥采用,用以鼓励商用汽车转向使用清洁燃料,如液化石油气和天然气等。
    3.3 交通管理法规和措施
    国际上所使用的有助于控制汽车排放污染的交通管理手段主要有:
   (1)限速。高速行驶会导致NOx排放的大幅度增加,若没有催化转化器还会导致CO的大量排放。该措施较为经济,但实施起来较难以控制。
   (2)规定最长怠速时间。这一措施已在部分国家中采用,允许的时间范围为1~5min。虽然这一行为的直接环境效益尚待商榷,但其对公众提出了一种警告信号。
   (3)扩大公共运输。采用对公共交通有利的标准与限制私家车相结合,并注意城市功能分区,合理安排交通量。这一措施多依赖于各地方政府,已在欧洲各城市中广泛采用。
   (4)大力推行智能交通系统(ITS)。ITS是将先进的信息技术、数据通信传输技术、电子控制技术和计算机处理技术等有效地综合运用于整个交通管理系统,这是一种实时、准确、高效的运输综合管理系统。发达国家从70年代末就开始竞相发展ITS,美国、欧洲和日本在开展ITS研究及开发工作中已获得了丰富的实践经验,并取得较好的经济效益。整个系统优化了城市区域交通流量分配,从而降低了城市的机动车排气污染。

来源:中国客车网  



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