博弈摩托车国Ⅲ标准：专家纵论应对之策(5)

三多

朱晓明【上海摩托车质量监督检验所副所长】：摩托车要达到国Ⅲ标准，精确控制空燃比是核心，催化器和油品质量是关键。

    与欧Ⅲ法规相比，我们的国Ⅲ标准要求更高，达标难度更大。国Ⅲ标准不仅要求初次排放测试结果达到欧Ⅲ限值要求，并且在规定的耐久里程后，还要达到欧Ⅲ法规限值要求，所以，我们不能和做欧洲认证时一样，采用简单的“精调化油器+二次补气+两级催化器”的应对方案，必须系统考虑空燃比、催化器和油品的相互关系和影响。

    要实现更低的排放，在机内净化无潜可挖的情况下，必须采用催化器进行后处理，但不是说只要加装催化器，就能大幅降低排放，催化器的转化效率高低，受制于摩托车的空燃比。如果摩托车在运行过程中其空燃比能够始终保持在理论空燃比附近，就能够充分发挥催化器的转化效率，达到降低排放的目的，否则，不仅不能实现明显的降排效果，还会加速催化器的老化。因此，摩托车要达到国Ⅲ标准，空燃比的精确控制是核心。目前，精确控制空燃比主要有2种途径：一是精调化油器，二是采用闭环电喷。前者对化油器和发动机的质量要求较高；后者能够较精确地控制空燃比，发动机性能的微小差异能通过其闭环系统自动调节，应该说是应对国Ⅲ的首选方案。

    电喷技术本身不能降低排放，它只是精确控制发动机空燃比，使催化器始终发挥最大的催化转化效率。目前，国内催化器的供应商较多，其产品品质参差不齐。因此，摩托车生产企业在应对国Ⅲ时，要充分了解车辆本身的排放水平，然后根据需要选择性价比较高的催化器产品。此外，由于国Ⅲ要求在规定的耐久里程后还要达到限值要求，所以对催化器的耐久性也必须予以充分重视。催化器的综合性能可以通过一定的试验来考核，目前，上海摩托车质量监督检验所拥有最新的工况排放检测设备和排放耐久检测设备，能够在工况排放检测过程中通过两路直采同时采样来动态考核催化器的催化转化效率，通过高性能自动驾驶仪严格实现11Laps耐久循环，获得可靠的排放耐久数据。

    燃油品质也是我们国Ⅲ匹配中不可忽略的一个关键因素，否则就无法获得准确的试验数据，在国Ⅲ状态下，如采用市售93#汽油，一般的催化器不到8000km就完全失效了。燃油含硫量对排放值有较大影响，硫含量越高，催化器的转化效率越低，耐久寿命越短，目前，市售93#汽油的含硫量是北京地标93#汽油含硫量的5倍，CO和HC的排放值要高出10%左右；燃油烯烃的含量对排放也有直接影响。因此，我们在应对国Ⅲ标准时要充分考虑燃油品质对排放的影响，使我们的匹配工作事半功倍。国家相关管理部门也要根据标准的实施时间，及时推出符合标准要求的市售燃油。

    总之，摩托车要达到国Ⅲ标准，精确控制空燃比是核心，催化器和油品质量是关键，三者相辅相成，缺一不可。

    胡春明【天津摩托车技术中心第二研究室主任、中国汽车工程学会摩托车分会秘书长】：“闭环电喷+三元催化器”无论其原理、还是在实际运用中都是满足国Ⅲ排放标准最有效的技术对策之一。
目前，应对国Ⅲ排放标准的技术路线已经比较明朗，从理论上说，“精调化油器+二次空气补气+三元催化器”与“闭环电喷+三元催化器”2种技术方案都是应对国Ⅲ的有效途径，但在实际操作过程中，这2种方案则存在着显著的差距。国Ⅲ标准最大的技术特点是在摩托车全工况，尤其是在发动机冷机起动和冷态怠速运行工况下的排放物采集与测试，这就需要精确空燃比，并对发动机燃烧过程进行优化调整。“精调化油器+二次空气补气+三元催化器”经过精心调整可以确保样车满足国Ⅲ的要求，但由于国产发动机存在较严重的产品质量散差问题，因此，就目前而言，采用该方案应对国Ⅲ是不现实的。“闭环电喷+三元催化器”技术方案建立了电子技术平台，能够与三元催化器紧密的配合，轻松满足国Ⅲ标准的相关排放限值。电喷系统具有强大的自适应功能和精确的空燃比闭环控制，能够适应发动机由于制造散差以及耐久试验后发动机及其零部件的磨损和老化而造成的可燃混合气空燃比的漂移。另外，闭环电喷对点火的优化一定程度上改善了发动机的燃烧过程。所以，“闭环电喷+三元催化器”无论其原理，还是在实际运用中都是满足国Ⅲ最有效的排放技术对策之一。

    然而，就目前的客观条件而言，电喷技术的应用也面临着技术挑战。由于传统的摩托车汽油机均采用化油器供油方式，空燃比普遍偏浓，与之相适应的发动机冷却系统和润滑系统有其自身的技术特点。采用电喷技术后，混合气的空燃比趋向理论空燃比，势必会导致发动机过热，从而影响车辆性能。另外，电喷摩托车在高速动力区域处于开环运行模式，同样面临发动机制造散差所产生的不良影响。

    电喷技术的应用是一个系统工程，不仅涉及到发动机相关系统的适应性改进设计、可持续性研发技术体系的建立，还涉及到部件采购、质量保证与检验、售后以及综合技术人才梯队的建设等众多方面，需要系统供应商、摩托车及发动机生产商、关键零部件供应商的紧密配合。总之，电喷技术的应用不仅可以满足国Ⅲ，甚至更严格的排放法规，更长远的意义在于电子技术平台的建立，可以帮助企业逐步实现产品的差异化，真正走上自主创新、良性发展的道路。

    陆文锋【南昌摩托车质量监督检验所检验室主任助理】：先进完善的排放控制技术的开发和运用，是控制机动车排放污染最根本的途径，满足摩托车国Ⅲ排放标准的方法不尽相同，需要根据车型选择相应的技术路线。

    满足摩托车国Ⅲ排放标准的方法不尽相同，需要根据车型选择相应的技术路线。很多研究机构和生产企业针对国Ⅲ进行了大量的研究开发工作，现有技术路线主要有：1）改进型化油器+二次空气装置+三效催化转化器；2）闭环电喷系统+三效催化转化器；3）闭环电喷系统+二次空气装置+三效催化转化器；4）开环电喷系统+二次空气装置+三效催化转化器。

    要使摩托车达到国Ⅲ标准的要求，首先应从源头上控制发动机的空燃比，理论上讲，当空燃比为化学当量比，即A/F=14.7，将进行完全燃烧，生成CO2。当空气不足，A/F<14.7时，燃烧不充分，CO和HC浓度增加。NOX与CO和HC的生成原理不同，它不是来自于燃料，而是空气在燃烧室的高温条件下，由氧和氮的反应所形成的，高温富氧和高温持续时间是生成NOX的重要条件。高温富氧和高温持续时间下生成的NO2、NO和N2O统称为NOX，发动机排出的氮氧化物大部分是NO，少量NO2，当空燃比为16时，NOX的排放量最多。

基于CO、HC和NOX的生成原理，我们可以从2个方面着手控制排放：一是机内净化以从源头上降低排放，二是采用排气后处理等机外净化技术。

    机内净化具体措施主要有发动机结构优化设计、点火系统的改进、精确控制空燃比等。目前，有一种节油环保发动机点火真空自动调节装置，该装置利用化油器前进气道的真空度随发动机不同状况而变化的特点，自动调整所需的最佳点火提前角，使混合气充分燃烧，保证摩托车满足国Ⅲ标准，在此基础上，结合排气后处理技术就有可能满足国Ⅲ标准。

    目前对精确控制空燃比的方式基本上取得了共识，采用电控燃油喷射系统可以精确地控制空燃比，使发动机的排放特性及动力性达到最佳效果，也为催化转化器高效工作创造了条件。化油器可以改变量孔、主油针的尺寸参数，使混合气的稀浓峰值更小化，或使其单纯地达到最稀或最浓以减小CO、HC和NOX的排放。化油器的不足之处在于，在降低排放的同时，会损失发动机的部分动力。

    排气后处理技术主要包括二次补气装置和三效催化转化器。二次补气装置是利用排气管的高温效应进行二次补燃，将有害气体CO和HC氧化为无害气体CO2和H2O。三效催化转化器是在排气管内加装催化转化器，通过氧化和还原反应，使CO、HC和NOX同时得到净化，从而降低排放。从以上提到的4种技术路线可以看出，催化转化技术在摩托车排放控制技术中占有相当重要的位置。

    不同车型应对国Ⅲ可以根据具体情况选择不同的技术对策，但总的来说，从技术先进性、控制效果、可行性和发展趋势等方面考虑，“闭环电控燃油喷射系统+三效催化转化器”是应对国Ⅲ标准的最佳方案，能从根本上控制和解决排放问题。

    胡民强【五羊-本田摩托《广州》有限公司副总经理】：应对国Ⅲ是一个涉及多方面技术的系统工程，各整车厂家可以根据自己的特点，并结合成本等因素确定合理的技术路线，行业要以国Ⅲ为契机，提升摩托车产品的技术含量，使中国摩托车产业由大转强。

    新颁布的摩托车第3阶段排放法规，是摩托车行业整体面临的技术挑战，是国内众多摩托车生产厂家的一次“大考”，我们必须给予高度的重视。

    应对国Ⅲ，首先要充分认识国Ⅲ与国Ⅱ的区别所在。国Ⅲ与国Ⅱ相比，除限值加严外，最大的不同体现在2个方面：首先，国Ⅲ标准与燃油蒸发的标准同步实施，2个排放标准同期执行，这就增加了应对的难度系数。其次，试验工况也发生了变化，国Ⅲ试验工况要求如下：摩托车市区试验循环，对于排量<150ml的摩托车，试验由6个连续市区循环构成，冷态即开始采样，采样起始时间t=0，取消了第1、2个预循环，摩托车的污染物排放测试从起动时即开始；另外，对于排量<150ml车型，排放耐久性考核试验里程从10000km增加至12000km。

    目前，国Ⅲ标准的应对路线包括机内净化和机外净化，改善发动机燃烧室形状、提高点火能量、精调化油器、稀薄燃烧、电子燃油喷射、二次空气补气、催化转化等多种技术的有机组合，可以保证摩托车产品满足国Ⅲ标准。当然，具体技术路线可由各摩托车生产厂家根据自己产品的现状并结合自身的技术特点和制造成本控制能力等因素加以选择。


应该说，技术路线的选择，对摩托车整车生产厂家来说，只有最适用的，没有通用的。
    此前，在国Ⅱ标准执行阶段，部分车型加装了催转化器，导致整车的动力性能出现不同程度的下降。在国Ⅲ标准执行阶段，供油系统若继续采用化油器，原车型就需要加装两级催化转化器，这将增加排气阻力，对整车动力性能造成更大影响。所以，在满足国Ⅲ的同时，一定要控制好发动机升功率的变化，以弥补后处理带来的整车功率损失。排量<150ml车型耐久性试验里程增加至12000km，如果不改善发动机燃烧质量，就会加重催化转化器的负担，导致催化转化器使用寿命缩短或整车排放超标，所以在应对国Ⅲ时，一定要从源头上解决问题，努力提高点火能量、改善发动机的燃烧质量、提高零部件的制造精度等。另外，采用化油器应对国Ⅲ标准，加强化油器生产过程的一致性控制更是关键所在。

    满足国Ⅲ，不仅对发动机和化油器品质提出了更高的要求，催化转化器的品质同样需要加以保证。无论是采用电子燃油喷射系统还是化油器，都要采用催化转化器对排放污染物进行后处理净化。由于国Ⅲ排放标准要求从摩托车起动时即开始收集排放污染物，而目前大部分催化转化器开始工作的起燃温度为250~300℃，有关测试结果显示，某些车型在催化转化器发生作用前其污染物排放量占6个测试循环收集的污染物排放总量的50%以上，所以如何让催化转化器的起燃T50降低，并提高催化转化器的转化效率和使用寿命，应该说是应对国Ⅲ标准的一个关键。

    总之，应对国Ⅲ是一个涉及多方面技术的系统工程，各摩托车整车生产厂家可以根据各自的原车状况、自身的技术特长、批量生产的品质保证能力以及成本等因素确定适合的技术路线。