我國輕型車排放標準：從借鑒歐盟到自主創新的綠色進階之路

我國自2000年開始實施輕型車第一階段排放標準，歷經多個階段的發展變遷，從最初參考借鑒歐盟標準，到自主創建排放標準體系，再到如今立足大氣污染防控需求，謀劃第七階段排放標準，這一系列舉措不僅彰顯我國在環境保護方面的堅定決心，也見證了汽車行業排放控制技術的不斷突破。

 

對標歐盟：第一至第五階段的探索與發展

 

2000年以前，我國輕型車排放控制水平相對落后，輕型汽油車大多采用化油器式燃油供給系統，這種技術在控制尾氣排放方面存在諸多局限，使得汽車尾氣成為城市空氣污染的重要來源之一。2000年，我國正式實施輕型車第一階段排放標準，拉開了我國輕型車排放控制的帷幕。

 

輕型車第一階段排放標準全面參照歐盟模式，采用ECE15＋EUDC駕駛循環進行排放測試。該實驗雖以汽車冷啟動為開端，但前40秒熱機怠速過程并不進行排放采樣，40秒后才啟動采樣程序，實驗總時長為1220秒，排放采樣時間1180秒。為實現這一階段污染控制目標，我國汽車行業迎來重大變革，新生產的輕型汽油車開始摒棄化油器，轉而采用燃油噴射技術，并加裝含有鉑、銠、鈀等貴金屬的三效催化器，以有效凈化尾氣污染物。與此同時，為防止汽油中的鉛致使催化器和排氣氧傳感器中毒失效，我國大力推廣無鉛汽油，憑借高效舉措，成為全球從有鉛汽油向無鉛汽油切換速度最快的國家之一。與排放標準實施前相比，汽油車排氣中的一氧化碳、總碳氫化合物和氮氧化物排放量大幅降低，降幅超80％。此外，第一階段排放標準還對燃油蒸發排放提出控制要求，汽車制造商必須安裝帶有活性碳罐的燃油蒸發控制系統。這一系列舉措不僅有效減少汽車尾氣污染，還極大推動我國汽車零部件產業在燃油供給系統、排放后處理系統等領域的技術進步。

 

到了第二階段（2005年），排放標準在限值上進一步加嚴，碳氫化合物和氮氧化物限值降至第一階段的一半左右。不過，在技術層面，除了要求汽車制造商更精準地控制空燃比、采用轉化效率更高的三效催化劑外，并無實質性技術突破。輕型車第二階段排放標準更多是在第一階段的基礎上，對現有技術進行優化和改進，以適應更嚴格的排放要求。

 

2008年實施的第三階段排放標準，在技術和測試環節均有重大變化。一方面，取消40秒熱機怠速不采樣的規定，發動機啟動后即刻進行排放測試。為滿足這一要求，汽車制造商需采取專門的冷啟動排放控制策略，通常采用緊密耦合催化器，將其安裝在靠近發動機排氣出口的位置，以提高催化器進口溫度，促使三元催化器盡快達到有效工作狀態。同時，對催化器本身的性能要求也大幅提升，需提高載體孔密度、增加貴金屬含量，從而提升催化器效率、降低起燃溫度；另一方面，輕型車第三階段排放標準新增低溫冷啟動排放要求，規定輕型汽油車要在-7±3℃的環境下，按照ECE15循環進行780秒的低溫冷啟動循環實驗，一氧化碳和總碳氫化合物的排放限值分別為15g/km和1.8g/km。此外，自該階段起，排放標準要求輕型車配備車載排放監控系統（OBD），用于實時監測催化轉換器效率下降、失火、氧傳感器故障、燃油蒸發系統故障、電控系統故障等與排放相關的問題。一旦檢測到故障，可通過駕駛室儀表盤上的OBD故障指示燈通知駕駛員及時維修，從而在車輛使用過程中及時發現并解決排放問題。

 

在輕型車第一至第四階段排放標準中，要求汽車在8萬公里的有效壽命期內保持排放達標。到了第五階段，這一要求提高到16萬公里，以覆蓋大部分乘用車的使用壽命，進一步保障車輛在長期使用過程中的低排放性能。

 

從第一階段到第五階段，我國在輕型車排放標準制定上緊密對標歐盟，通過不斷借鑒學習，結合國內實際情況逐步完善標準體系。每一次排放標準升級，都成為推動汽車行業排放控制技術進步的重要契機，也為后續自主標準體系的構建積累了寶貴經驗。

 

自主創新：第六階段排放標準的突破與跨越

 

隨著我國對環境問題的關注度不斷提升，對輕型車排放控制提出了更為嚴格的要求。2016年12月23日，生態環境部頒布《輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）》（GB18352.6-2016）。該標準的出臺，標志著我國輕型車排放標準邁入自主創新的全新階段。

 

與前5個階段不同，輕型車第六階段排放標準不再參照歐盟現有標準，而是基于我國環境空氣質量控制的實際需求，自主構建一套科學、全面的排放標準體系。該體系在多個方面實現創新突破：一是遵循燃料中立原則，無論車輛使用汽油、柴油抑或是氣體燃料，均需滿足統一的排放限值，確保各類燃料汽車在排放控制環節的公平性與一致性；二是將排放測試循環由NEDC循環切換為更貼合實際駕駛場景的WLTC循環；三是新增實際道路排放（RDE）測試要求，有效彌補以往實驗室測試與實際道路行駛排放之間的數據鴻溝；四是修訂燃油蒸發測試規程，延長晝間實驗時間，以此提升測試準確性；五是提高耐久性里程要求，進一步保障車輛在長期使用過程中的排放性能；六是調整低溫冷啟動排放限值和測試循環，增加汽油車加油排放控制要求；七是大幅修訂OBD監控要求，實現從EOBD到OBDⅡ的轉變。

 

具體來看，在冷啟動排放試驗方面，輕型車第六階段排放標準明確規定，排放試驗需在23±5℃的環境下，按照WLTC循環進行。WLTC循環包含低速段、中速段、高速段和超高速段，測試總時長1800秒，最高試驗車速131.3km/h。相較于之前的測試循環，WLTC循環更能精準模擬并真實反映實際駕駛工況。

 

值得一提的是，輕型車國六排放標準分為a、b兩個階段，分別于2020年7月1日和2023年7月1日實施。國六a階段氣體污染物排放限值與歐盟6e階段中汽油車限值相當，且嚴于歐盟6e階段柴油車限值；國六b階段的限值標準則明顯嚴于同期實施的歐盟輕型車限值標準。為滿足嚴格的氣體污染物控制要求，三元催化器的技術規格大幅提升，載體目數達到600目及以上，對催化器的貴金屬含量、材料、涂敷工藝也提出更高要求。此外，鑒于輕型車國六排放標準對顆粒物質量（PM）和數量（PN）設定了明確的限值要求，缸內直噴汽油機必須配備顆粒捕集器（GPF）才能滿足達標條件。然而，在標準實施過程中發現，低溫環境下短行程用戶車輛的GPF再生面臨嚴峻挑戰，這也促使汽車行業正積極探索切實可行的解決方案。

 

實際道路排放試驗（RDE）是輕型車第六階段排放標準的核心亮點之一。受“大眾柴油車排放門”事件影響，我國加快推進實際道路排放標準的實施。RDE實驗要求在具有代表性的市區、市郊和高速路段進行，每類路段測試最小長度為16公里。在實驗過程中，利用車載排放測試設備實時記錄污染物濃度和排氣流量，最終計算出車輛每公里的污染物排放量。綜合考慮我國氣象地理特點和車載排放測量設備使用要求，RDE實驗將環境溫度范圍設定為-7℃—40℃，海拔高度上限為2400米。這一要求促使汽車制造商擴大排放控制區的標定范圍，從以往僅關注實驗室特定工況，轉變為覆蓋實際道路所有工況點，實現從實驗室到實際道路排放管理的重大跨越。

 

在蒸發污染物和加油排放要求方面，鑒于汽油車燃油蒸發和加油排放已逐漸成為城市大氣中VOCs（揮發性有機化合物）的主要來源，輕型車第六階段排放標準進一步強化控制措施，燃油蒸發實驗需在蒸發密閉室中進行。雖然晝夜溫度變化區間仍維持在20—35℃，但晝間試驗時間從24小時延長至48小時，模擬連續兩晝夜的燃油蒸發排放，且晝間試驗與1小時熱浸試驗結果之和不得超過0.7g，相較于第五階段的2g限值大幅降低。為滿足這一要求，汽車需增大碳罐容積，采用吸附和脫附性能更優的活性炭，并優化脫附策略。同時，輕型車第六階段排放標準要求新生產汽油車配備車載油氣回收裝置（ORVR），以控制加油過程產生的揮發污染，規定加油過程中產生的蒸發污染物不得超過0.05g/L（燃油）。

 

此外，OBD監測要求在輕型車第六階段排放標準中也得到全面升級。該階段不再沿用EOBD的技術框架，而是參考美國加州CARB OBDⅡ的成功經驗，構建中國自主OBD（COBD）技術規范。該規范不僅加嚴對催化劑效率、發動機失火的診斷標準，還新增燃油蒸發系統小孔泄漏（1mm和0.5mm）診斷等多項內容，對各項診斷的要求更加明確具體，并提出診斷監測頻率（IUPR率）要求。此外，輕型車國六排放標準明確規定量產車OBD功能驗證（PVE）的3個階段：標準化驗證要求生產企業在車型生產后的兩個月內完成，確保所有車輛滿足COBD中關于AE J1978掃描工具與排放相關信息的正確通訊要求；監測要求驗證需在開始正常生產后的6個月內進行，生產企業應對1輛或多輛量產車輛的OBD系統進行全面評估，以驗證車型能否滿足COBD的各項功能要求；IUPR率的驗證和報告在車輛開始正常生產后12個月內開展，生產企業需按要求收集代表該OBD系族的IUPR率，驗證其是否符合標準規定。

 

輕型車第六階段排放標準的實施，有力推動了我國輕型車排放控制技術的跨越式發展，使我國在輕型車排放控制領域逐步走向世界前列，為改善國內空氣質量發揮重要作用。

 

第七階段及后續標準的愿景與挑戰

 

我國輕型車已經成功實施了第一階段到第六階段的排放法規，排放控制技術也由第一階段前的以化油器、機內凈化為主，迅速切換到理論空燃比閉環電控結合三效催化器的排放控制階段。并且隨著法規的不斷加嚴，三效催化器自身技術也不斷進步，載體目數也由原來的200—300目發展到目前600目以上，催化轉換效率持續提高，從最初僅以控制汽油車氣體污染物為主，逐步過渡到氣體污染物和顆粒物質量、數量的聯合控制，顆粒捕集器已成為輕型柴油車和缸內直噴汽油車必備的排放控制裝置。除排氣排放控制要求不斷加嚴以外，排放標準也不斷加嚴對燃油蒸發、加油過程產生污染物的排放要求。

 

目前我國正在制定第七階段排放標準，第七階段排放標準除在原來基礎上繼續加嚴污染物控制，還將引入對CO2的排放控制要求，實現對污染物和溫室氣體的協同控制。

 

作者系北京理工大學教授