博弈摩托车国Ⅲ标准：专家纵论应对之策(1)

三多

4月初，一篇题为《国家环保总局批准第3阶段摩托车污染物排放标准》的报道一夜之间成为各摩托车相关网站的头条新闻。面对这一消息，摩托车业内没有太多震惊，有的反而是一种尘埃落定的坦然和淡定。犹如“狼来了”的故事，喊得多了，人们就有了免疫能力，“狼”真的来了，人们反倒觉得是一位久违的朋友千呼万唤始出来。

    欧盟规定，从2006年1月1日起在该市场销售的摩托车必须达到欧Ⅲ法规，我国出口到欧洲的摩托车只有满足欧Ⅲ法规才有资格进入其市场。2008年7月1日，国Ⅲ标准开始实施也已成定局，我们除了接受别无选择。兵来将挡、水来土掩本无争议，但是采取的招式却大相径庭，究竟哪一招式最适合国情、行情？哪一招式最具杀伤力？带着颇多悬念，我们将邀请多位业内权威人士作客本刊，探讨国Ⅲ的应对之策。

    本期作客专家为白景开、段保民和王青

    白景升【天津内燃机研究所名誉所长】：就目前中国的实际情况而言，要想切切实实降低排放，采用电喷技术是摩托车达到国Ⅲ标准的最佳选择。

    国Ⅰ摩托车要想达到国Ⅱ标准，只需提高化油器供油精度并采用二次空气技术就能实现，方法比较简单。但是，国Ⅱ摩托车要想达到国Ⅲ标准，难度系数就会大幅度提高，甚至整个系统都需要更改或重新设计，可以说从国Ⅱ到国Ⅲ，摩托车对发动机要求有质的提升。

    从大的方面说，摩托车达到国Ⅲ标准的技术路线有2条，一是化油器+后处理技术，二是闭环电喷+三效催化转化技术，这应该说已成为行业内的共识。但是具体采用哪一条路线，摩托车排量不同选择也不尽相同。例如，排量≥150mL的车型在高速、高负荷条件下做EUDC实验循环，要求发动机对全工况空燃比进行精确控制，化油器难以保证摩托车在全工况范围内将空燃比控制在理论空燃比附近，而电喷技术则可以比较容易地实现，所以排量≥150mL的车型只能选择闭环电喷技术路线。而排量<150mL的车型，从技术层面而言，化油器和电喷技术都可以满足要求，化油器车型要求发动机必须以较好的机内净化为前提，特别是要在降低NOX上做工作；如果原机的排放水平不高，化油器车型根本无法达到国Ⅲ标准。

    需要特别指出的是，在实际中化油器的使用往往会受很大的限制。这是因为化油器是一种精密装置，任何一点小的变化都会严重影响车辆的排放情况。针对这种情况，欧美、日本和我国台湾地区的摩托车企业对其摩托车产品都有定期检修的跟踪检测制度，制度的完善保证了化油器性能的稳定。然而，我国的大气质量差、灰尘多、市售燃油杂质的含量高，化油器在使用过程中不可避免会受到污染，导致供油特性变化，所以实际使用情况相对于标定状态会有较大偏差。这就加大了后处理的负担，降低了催化器的转化效率，排放耐久性无法保证，达不到降低排放的目的。
目前，我国在摩托车检修和检测的政策管理、监督机制等方面还不够完善，许多消费者在化油器出现问题后往往自行进行拆洗，这样无法保证化油器的精度。在这种情况下，化油器车型虽然在出厂前可以达到国Ⅲ标准，但出厂后其在排放控制方面却处于一种失控状态。所以说，如果化油器车型要想控制排放，必须以企业建立完善的定期检修和跟踪检测制度为前提。相比之下，电喷技术则有非常明显的优势。闭环电喷的整个控制系统有自适应能力，受到外界影响后，系统可以自我修正，而且性能稳定，这样才能切实起到控制摩托车排放的作用。
    总之，政府的监管对技术路线的选择有非常关键的影响，只有政府主管部门加大监管力度，完善在用车排放监控和例检制度，对超标的车辆实行召回制度，摩托车国Ⅲ达标技术的真实意义才能体现。

    段保民【中国兵器装备集团摩托车检测技术研究所所长、国家摩托车质量监督检验中心主任、《GB14622—2007摩托车污染物排放限值及测量方法（工况法，中国第3阶段）》主要起草人】：应对国Ⅲ标准的措施不尽相同，可以根据具体的车型选择不同的技术对策，也可以根据实际需要对各种技术加以综合应用。

    要使摩托车满足国Ⅲ标准排放水平，首先应该采取机内净化技术，将排放降到一定程度后再采用机外净化技术。但是，不论采用何种技术，都要以提高发动机性能为目标，同时要保证较好的功率、转矩，以及较低的燃油消耗率和噪声水平。机内净化技术通常可以采用5种措施：1）稀薄燃烧技术，也就是空燃比控制在17：1~20：1之间，以提高发动机的燃料经济性；2）高能量点火技术，现在绝大多数摩托车采用磁电机式点火方式，这种不能随负荷变化，而且低速时点火能量点火方式结构简单，点火提前角可随转速变化，但不能随负荷变化，而且低速时点火能量不足，有可能出现断火现象，使排放恶化，所以要改进点火系统，精确控制点火提前角；3）优化发动机燃烧室设计；4）优化进排气系统设计；5）电控燃油喷射技术，该技术可以比较精确地控制空燃比，使发动机的排放特性、燃油经济性和动力性达到最佳效果。目前，多数摩托车采用缸内直接喷射技术。机外净化主要有3种措施：排气催化转化技术、二次空气补气系统以及废气再循环系统。

    可以说，机内净化是在燃烧完善度方面寻求解决方案，而机外净化则是在排气系统中寻求处理方案，概括而言，机外净化的各种措施都是基于氧化还原反应原理。排气催化转化技术是在排气管中继续未燃混合气和有害气体的氧化还原反应，使之变成无害气体，降低排气污染物排放，过到良好的净化效果；采用二次空气补气系统是在排气管上安装二次空气单向阀或在发动机排气缸头安装控制阀，通过补充一定的新鲜空气，利用排气管的高温效应，将排气中的CO和HC进行充分的氧化，使之转化为CO2和H2O，同时将NOX还原成N2；废气再循环系统是将从气缸盖排气口排出的部分废气再循环回到进气歧管，与混合气一起进入燃烧室以降低燃烧温度，从而减少NOX的生成量，最终减少对大气的污染。

    以上措施的实际效用有所区别，可以根据具体的车型选择不同的技术对策，也可以根据实际需要对上述技术综合应用。

    我们在采用以上措施控制排放满足国Ⅲ标准的同时，要注意几项配套技术的完善，其中主要包括整车和发动机运行模式数据分析技术、发动机运行工况控制技术以及数据集成分析处理技术。
另外，我们还要严格控制好关键零部件的生产一致性以及整车的生产一致性。只有保证以上几点，才有可能真正达到控制排放的目的。
    总之，要想真正满足国Ⅲ标准要求，控制排放水平，就需要对国Ⅲ标准要求有一个全面的把握和理解。国Ⅲ标准的排放限值是要求在摩托车整个使用寿命内各种污染物排放都要达到规定要求，实质上就是要求新车、在用车都要符合标准，这也就是说，在用车排放控制和监测将会成为今后摩托车环保控制的重点。鉴于此，今后开发新车型时，要把污染物排放和噪声指标作为关键指标，将排放控制作为摩托车整车及发动机系统整合的一个分系统，力求污染物排放与动力性能、经济性能、制造成本以及噪声指标等都达到最佳效果。

    王青【国家摩托车质量监督检验中心（天津）总工、国家环保总局摩托车专家组成员、中国汽车工业协会摩托车分会催化净化器行业组秘书长】：对不同的车型，应对国Ⅲ标准可采用多种技术路线，但随着标准逐步加严、技术不断进步，电喷技术将是最终的发展方向。

    摩托车国Ⅲ与国Ⅱ标准相比，不同之处主要体现在3个方面：一是摩托车排放限值加严，排量<150mL车型HC降幅达20%，排量≥150mL车型HC降幅为70%；CO降幅为64%；NOX降幅为50%。二是取消了预循环，排放试验从摩托车起动时开始收集排气，排量<150mL的摩托车测量6个EUDC循环，排量≥150mL两轮摩托车增加了高速工况下的EUDC实验循环。三是耐久性试验里程和耐久试验循环有较大改变，排量≥150mL摩托车耐久性里程最高达30000km。在应对国Ⅲ排放标准时，催化转化技术占有相当重要的地位，不仅要考虑排放耐久性，同时要对CO、HC、NOX都具有较高的净化效果，因此要求在全工况范围内尽量保证空燃比控制在理论空燃比左右。目前很多研究机构和生产企业进行了大量的研究与开发工作，主要技术方案有：1）改进型化油器+二次空气装置+三效催化转化器；2）开环电喷系统+二次空气装置+三效催化转化器；3）闭环电喷系统+三效催化转化器；4）闭环电喷系统+二次空气装置+三效催化转化器。

    从技术层面来说，不同排量的车型应对国Ⅲ有不同的解决方案。对于排量≥150mL车型，由于排量大，完成循环排放的排气量大，试验中增加了EUDC循环，发动机在高负荷下工作CO和NOX排放大幅增加，且HC限值更加严格，因此要求精确控制空燃比，以使发动机的排放特性和动力特性达到最佳匹配，在这种情况下，采用电控燃油喷射技术是必然的选择。对于排量<150mL车型，通过改进化油器，同时匹配二次空气装置+三效催化转化器满足国Ⅲ标准要求有很多成功的案例。目前，我国生产的车型以125mL为主，且市场主要集中在农村，如果全部采用高技术含量的电喷技术，售后维修会受到很大程度的限制，而且摩托车价格会大幅度提高，这样消费者不易接受。因此，在现有化油器的基础上进行一定的技术改造，如采用精调化油器+催化转化器+二次空气补气的技术路线，产品达到国Ⅲ标准要求也是可行的。但在生产过程中，需严格控制排放系统相关零部件的产品一致性，尤其是化油器供给一致性及重复性是非常重要的。另外，即便都是排量<150mL的车型，由于车型不同所采取的技术路线也不一定相同，对原机排放恶劣的车型，机内净化是首先要解决的问题，采用电喷技术的措施也将更易满足国Ⅲ标准。

    总而言之，对不同的车型，应对国Ⅲ标准可采用多种技术路线，但随着标准逐步加严、技术不断进步，电喷技术将是最终的发展方向。