1、1京环函2017772 号附件 3重型车 NOx 快速检测方法及排放限值（征求意见稿）编制说明重型车 NOx 快速检测方法及排放限值标准编制组2017 年 9 月2项目名称：重型车NOx 快速检测方法及排放限值提出单位：北京市环境保护局业务主管部门：机动车排放管理处标准主管部门：科技和国际合作处承担单位：中国汽车技术研究中心编制组主要成员：颜燕、付铁强、郭勇、王长园、王凤滨、徐军辉、孙一龙、刘辰、李博3目录1 项目背景 11.1 任务来源 11.2 工作过程 12 制定本规范的必要性和目的 12.1 制定本规范的必要性 12.2 制定本标准的目的 33 国内外相关情况 33.1 国外重型汽车排
2、放相关规范和法令 33.2 结论 54 标准主要技术内容 54.1 适用范围 54.2 术语和定义 54.3 标准主要内容 55 标准的制定依据 65.1 排放限值的确定 65.2 测试方法的合理性与可行性 75.3 设备的可行性 96 本标准技术水平 97 实施本标准的环境效益及经济技术分析 117.1 实施本标准的环境（减排）效益 117.2 汽车技术可行性分析 1111 项目背景1.1 任务来源为改善首都大气环境质量，自 1998 年 12 月以来，北京市先后实施了十六个阶段控制大气污染措施，并经国务院批准于 1999 年、2002 年、2005 年和2008 年分别执行了国家第一阶段、
3、第二阶段、第三阶段和第四阶段机动车排放标准。通过实施一系列大气污染防治措施，北京市空气质量连续 13 年得到改善，但与国家标准还有一定差距，特别是颗粒物和臭氧问题仍较为突出。2014 年 10 月，北京市 PM2.5 来源解析最新研究成果发布。北京市全年 PM2.5来源中区域传输贡献约占 28-36%，本地污染排放贡献占 64-72%。在本地污染贡献中，机动车、燃煤、工业生产、扬尘为主要来源，分别占31.1%、 22.4%、18.1%和 14.3%，餐饮、汽车修理、畜禽养殖、建筑涂装等其他排放约占 PM2.5 的 14.1%。在车辆正常维护保养的前提下，国 3 及以上标准重型柴油车采用了电控技
4、术，基本解决了冒黑烟问题，但是 NOx 排放问题突显，尤其是当 SCR 系统工作不正常时，NOx 排放较严重。因此，在路检夜查、入户检查时，亟需一种快速检查重型柴油车 NOx 排放方法。同时结合本市的实际情况，制定本标准。1.2 工作过程2017 年 3 月，北京市环保局下达重型车 NOx 快速检测方法及排放限值的制订任务后，标准编制组开始标准的前期调研和分析工作。2017 年 3-6 月，跟踪国内外排放法规的最新进展情况，研究北京市重型车在使用中的问题，并广泛征求环保管理部门，检测机构和企业意见。2017 年 7-9 月，标准编制组起草标准草案。并开展测试方法的试验验证研究。2 制定本规范的
5、必要性和目的2.1 制定本规范的必要性随着中国工业化的发展、社会的进步，国家的实力和人民的生活水平都得到了极大地提高，但与此同时，中国的环境问题也越来越突出，环境污染越来越严重。环境污染中受关注最多的就是大气污染，因为大气的污染最易被观察2到，且与每个人的日常生活密切相关，直接影响人民的身体健康。相关研究表明，大气污染源大致有如下几个：工业生产、生活采暖、交通运输和建筑扬尘等，其中交通运输中的机动车尾气污染量大致占总污染量的百分之二十多，对于一些污染大气的特殊污染物，机动车尾气污染量占比会更大。因此，近十年来国家一直在采取各种措施治理机动车污染，陆续颁布了多项汽车排放法规，促进汽车排放控制新技
6、术的采用，控制机动车污染物的排放量。北京作为中国的首都，人口总量多、机动车保有量大，加之北京的地理位置不利于空气中污染物的流通和扩散，且受到周边城市大气污染的影响，大气污染相对更为严重。正因为如此，北京在机动车污染治理方面一直走在全国的前面，提出更为严格的汽车排放标准，并提前与中国其他地区实施汽车排放标准，这些措施都对缓解空气质量的进一步恶化起到了至关重要的作用。为了控制和减少大气污染，自 1998 年以来，北京市采取循序渐进的工作方式先后实施了 16 个阶段、共计 200 多项机动车排放污染控制措施，其中机动车排放控制措施达到三成以上，大气环境质量得到一定的改善。但是，由于北京市污染物总量大
7、，再加上不利于污染物扩散的地理和气候条件，北京市的大气污染呈典型的大气复合污染特征，可吸入颗粒物和臭氧的浓度仍然很高，强氧化性二次污染物（细颗粒、臭氧）浓度也很高。北京市汽车保有量基数大，给环境、交通带来了巨大的压力，严重影响到人们的生命健康和北京市社会、环境的可持续发展。机动车排放污染已经成为北京大气主要污染源之一，而近些年北京的机动车保有量年均增长幅度在 10以上，目前机动车保有量已经超过 550 万辆。目前北京市机动车排放的CO、HC、NOx 分别占到空气污染总量的 86%、32%、56%。2017 年北京市要实现 PM2.5 降至 6 0 微克/立方米左右的目标，这对北京市今年的减排任
8、务带来了很大的挑战。为了完成减排目标，北京市将从多方面进行努力，机动车是大气污染物的主要来源，NOx 排放占 30%左右，2012 年，重型车的 NOx 排放占所有汽车排放的 85%以上，PM 排放甚至占所有汽车排放的 99%以上，重型车是大气污染物排放控制的重点，引起了北京市的高度重视。目前我国国四以上重型柴油车主要采用 SCR 系统，需要用户额外添加尿素来降低 NOx 排放。由于给用户使用再来额外成本，部分企业或用户篡改有关功能，减少或不消耗尿素，造成 NOx 排放超标严重，达到法规限值的数倍排放。而目前针对重型车NOx 的检测方法都较为复杂，且需要较长的检测时间，不利于环保执法部门的现场
9、检测，因此目前急需一种能够快速检测 NOx 排放是否超标的检测方法。3北京市为解决重型车排放法规测试与实际车辆道路运行排放差距较大，实际道路重型车 NOx 排放严重失控，缺少整车测试方法等问题于 2013 年 7 月 1日开始实施重型整车排放测试标准 DB11/965-2013重型汽车排气污染物排放限值及测量方法( 车载法) 。但该标准测试方法复杂，测试时间长，仅适用于新生产车的检测，对重型车的入户检测和路边抽查不太适用。2.2 制定本标准的目的制定本标准的目的是为环保管理部门提供一种重型整车 NOx 快速检测方法，用于入户检测和路边抽查。3 国内外相关情况3.1 国外重型汽车排放相关规范和法
10、令在用车管理是世界各国机动车污染控制的重要内容。对于重型整车 NOx 测试，目前国内外主要基于 PEMS 设备的道路车载排放测试方法，遥感测试方法等。3.1.1 美国美国重型柴油车 NOx 测试，除了进行实验室认证测试之外，美国环境保护局（US-EPA ）已经推出了利用 PEMS 整车测试的不超出（NTE）方法所确定的附加排放要求。其相应的测试程序和便携式仪器的性能要求，都在联邦法规 40号第 1065 部分进行了规定。美国 EPA2005 年 8 月制定了“重型车辆在用测试程序（40CFR Parts 9 and 86） ”作为未来 IUC 道路排放的测试方法，要求制造商采用便携式排放测试系
11、统（PEMS）在道路上进行在用重型车排放特性评估，以便 EPA 对不同发动机和NTE 方法评估，其中包括测试 NOx 的要求美国 CFR40 Part 86 Subpart T 和Subpart N，规定了 Not-To-Exceed（NTE ）法测试规程，CFR 40 Part 1065 Subpart J 规定了场地测试规程。该方法测试时间长，主要用于车辆在用符合性的管理。4遥感检测技术起源于美国。1988 年美国丹佛大学应用非扩散红外线检测技术(NDIR）开发了能同时检测 CO2、CO、HC 的设备；之后于 20 世纪 90 年代应用非扩散紫外线检测技术(NDUV）开发了能检测 NOx
12、的设备；2001 年美国丹佛大学和沙漠研究所分别应用透射光不透明度技术和紫外线反射光探测技术(LIDAR)开发了能检测排气烟度的设备。但目前该方法不适用于柴油车的 NOx测试。3.1.2 欧洲欧洲于 2006 年 6 月完成了旨在研究 PEMS 在欧洲用于重型车辆在用符合性检查的可行性的 PEMS 项目，认为指令 2005/55/EC，2005/78/EC 中要求从整车上移除发动机进行测试，是一种非常繁杂、耗时且高成本的做法，而利用PEMS 获取数据被认为是最具成本效益的在用符合性检查方式，且很容易进行测量。随后开展了 PEMS 试点项目，其目的是将 PEMS 作为重型汽车在用符合性检查工具。
13、3.1.3 中国我国重型车整车测试方法也研究多年，北京最早于 2013 年提出了重型整车PEMS 测试方法，并推出标准 DB11/965-2013重型汽车排气污染物排放限值及测量方法(车载法) 。国家的重型整车 PEMS 标准也已经公开征求意见，并预计在 2017 年正式发布。但车载测试方法试验较复杂，测试时间长，因此不适用于入户检测和路边抽查。2017 年 7 月 27 日，国家发布了 HJ845-2017在用柴油车排气污染物测量方法及技术要求( 遥感检测法) ，国际上首次提出基于遥测方法进行重型车 NOx的排放测试，并给出了筛查高排车的 NOx 排放限值为 1500ppm。由于目前市面上已
14、经存在的重型车包含国三到国五，北京还包括欧六排放标准的车辆，单纯用一个限值有可能会把很多严重超标或破坏 NOx 后处理装置的车辆漏除。2017 年 8 月 16 日国家制定了新的柴油车污染物排放限值及测量方法（自由加速法及加载减速法） （征求意见稿） 标准，并公开征求意见，该标准也是国际首次应用加载减速法进行 NOx 测试，但该方法需要在实验室进行，不5能应用于路边抽查。3.2 结论综上所述，目前现有的重型整车 NOx 排放测试方法都不适用于环保部门进行重型整车快速 NOx 检测。4 标准主要技术内容4.1 适用范围本标准规定了重型车 NOx 快速检测方法及排放限值。本标准适用于装用满足 GB
15、17691-2005 第三、第四和第五阶段标准的发动机的重型汽车和满足 GB17691-2017 第六阶段排放标准的重型汽车的执法检查。4.2 术语和定义下列术语和定义适用于本文件本标准采用下列术语和定义。4.2.1 故障指示器 Malfunction indicator在发生故障时能清楚地通知车辆驾驶员的指示器，属于报警系统的一部分。4.2.2 车用 NOx 传感器 NOx sensor for vehicle安装在车上的能够快速、准确测量排气中 NOx 浓度的传感器。64.3 标准主要内容标准共 7 章。第 4 章为标准限值及要求，装用满足 GB17691-2005 或满足 GB17691
16、-201X阶段发动机的重型汽车，按标准第 5 章试验方法下，NOx 排放移动平均的最大浓度值应满足表 1 的限值要求。表 1 NOx 排放限值分类 排放水平 NOx 浓度限值(ppm)第三阶段 1450第四阶段 1150第五阶段 900重型汽车第六阶段 500正文第 5 章规定了 NOx 测试方法。测试设备应在 2 分钟内安装完成，NOx测试设备可采用化学发光、紫外或者红外原理、也可使用车用 NOx 传感器，并提出了设备测试精度要求。测试车辆应以正常驾驶方式在道路上驾驶至少2000m 距离，驾驶车速以当时实际道路状况为准。正文第 6 章为结果处理方法，NOx 浓度结果应以 10s 为单位进行移
17、动平均处理，接收设备应显示试验过程中 NOx 排放浓度最高的移动平均结果。5 标准的制定依据5.1 排放限值的确定本标准分别制定国三、国四、国五和国六的限值，其中国三的限值参考了HJ845-2017在用柴油车排气污染物测量方法及技术要求(遥感检测法)中NOx 的排放限值 1500ppm。该限值为所有重型车的超排车限值，因此适用于国三车辆。本标准测试方法比遥感测试方法更加准确，因此国三限值定为1450ppm。7国五限值参考了 HJ857-2017重型车用发动机与汽车排气污染物车载测量方法及排放限值中 NOx 浓度限值 900ppm，本标准国五限值定为 900ppm。国六限值参考了 GB17691
18、-2017重型柴油车污染物排放限值及测试方法（中国第六阶段） 中 NOx 浓度限值 500ppm，本标准限值定为 500ppm。国四排放限值测试参考了国五限值与国三限值，及图 1 所示的实际测试NOx 浓度结果，限值定为 1150ppm。图 1 NOx 浓度测试结果5.2 测试方法的合理性与可行性本标准的制定是为了满足环境管理部门对重型整车 NOx 快速测试，从而满足入户检测或路边抽查的需求。现在的重型车入户或路边检查方法为自由加速烟度测试方法，对该方法标准组进行了研究，对四台国五车辆分别进行有尿素和放空尿素的自由加速测试，分别测试烟度和 NOx 浓度，如表 2 所示，尿素放空前后 NOx 和
19、烟度都没有明显变化，因此用该方法无法进行车辆 NOx 排放是否合格的判断。这主要是因为在这种条件下，都没有达到尿素喷射的条件，因此加不加尿素都不影响车辆 NOx 的排放，烟度也与 NOx 排放没有关系。8表 2 自由加速测试方法条件下 NOx 浓度测试一般车辆尿素的喷射条件都是排温在 200以上，这就要求车辆必须在一定负荷运行条件下测试，才能发现 NOx 排放是否异常。因此本文采用的测试方法首先要求车辆在热机条件下进行，且测试车辆必须在道路上整车运行至少 2公里的距离。这样可以有效的判定车辆 NOx 排放是否正常。同时该方法测试时间短，标准要求安装设备在 2 分钟内，而车辆运行 2 公里大致需
20、要 3 到 5 分钟。整个实验只需要 5 到 7 分钟即可完成。环保管理部门可在道路上设立路卡，将车辆拦截后快速将设备装上，然后让车辆继续行驶，在下一个路卡将设备取下，同时判定该车 NOx 排放是否正常。标准编制组对 6 辆国 IV，6 辆国 V 和 3 辆欧 VI 排放标准的车辆按本标准的方法分布对 NOx 处理装置正常和异常的情况进行测试，如图 2 到 4 所示。由图中可以看出，通过该方法能够发现车辆 NOx 排放异常。图 2 国 IV 车 NOx 测试9图 3 国 V 车 NOx 测试图 4 欧 VI 车 NOx 测试5.3 设备的可行性本标准的 NOx 测试方法在国内外都为首次提出，对
21、测试设备也提出了特殊要求，包括安装必须在 2 分钟内完成，要求设备有远程发送数据和定位功能。NOx 测试设备可选择使用化学发光、紫外或者红外原理，特别提到了可使用车用 NOx 传感器。这种传感器目前普遍安装采用 SCR 后处理装置的重型车上，用于 NOx 排放监测，如图 5 所示。该传感器体积小，便于安装，目前已经有利用该装置进行 NOx 排放测试的设备。10图 5 NOx 传感器6 本标准技术水平本标准能有效检查重型车 NOx 排放是否合格，发现重型车 NOx 控制装置不起作用的情况。由于国 IV 以上车辆对 NOx 的处理都需要增加处理装置，因此 NOx 处理装置是否起作用对 NOx 排放
22、非常重要。以 SCR 后处理装置为例，图 6 和图 7 分别为国 IV 和国 V 车加尿素与不加尿素条件下 NOx 排放结果，由图中可以看出，在不加尿素的条件下，国 IV 车 NOx 排放是加尿素条件下的 3 到 4 倍，而国 V车 NOx 排放是加尿素条件下的 6 倍左右。因此，通过本标准可以尽快发现NOx 处理装置不起作用的车辆。11图 6 国 IV 车加尿素与不加尿素 NOx 排放结果图 7 国 V 车加尿素与不加尿素 NOx 排放结果127 实施本标准的环境效益及经济技术分析7.1 实施本标准的环境（减排）效益本标准的制定从根据上解决了重型整车 NOx 排放的管理控制问题，今后环保管理
23、部门可依据本标准对重型整车 NOx 排放进行有效监管，及时发现 NOx处理装置不起作用的车辆。7.2 汽车技术可行性分析7.2.1 现有后处理计算和满足本标准要求图 8 和图 9 给出目前国 IV/国 V 车辆的两种解决方案，采用 SCR 后处理或EGR 的车辆只要能够正常使用 NOx 处理装置就能满足本标准要求。图 8 国 IV/国 VSCR 解决方案13图 9 国 IV/国 VDPF 解决方案8 作为强制性标准的建议及其理由（法律法规）重型柴油车排放污染已成为本市机动车排放污染的主要来源，尤其是 NOX和颗粒物污染严重。市区两级环保部门开展入户检查和路检路查工作，对超标车辆依法处罚。但目前
24、主要针对柴油车烟度进行执法检查，缺少 NOX 检测标准。为此，本市急需重型柴油车 NOX 快速检测方法，用于执法部门路检路查和入户检查工作。依据中华人民共和国环境保护法第 16 条中，明确提出“国家污染物排放标准中未做规定的项目，可以制定地方污染物排放标准”以及“对于国家污染物排放标准中已作规定的项目，可以制定严于国家污染物排放标准的地方污染物排放标准” 。当前，国家无路检夜查和入户检查等重型柴油车 NOX 排放标准。因此，本市制定并实施强制性地方标准。9 强制性标准实施的风险点、风险程度、风险防控措施和预案对于维护保养不及时，或者不正常添加车用尿素溶液的柴油车 NOX 排放将超标。为此，车主需要定期维护保养车辆，对于国四及以上标准的重型柴油14车，应按要求添加车用尿素溶液。此外，应到正规加油站添加车用柴油。当车辆的 OBD 系统指示灯点亮后，说明车辆排放控制相关零部件存在故障，车主应主动及时维修。此外，对于重型柴油车应严格按照国家机动车报废标准规定，按期报废。目前，市政府发布了国三重型柴油车淘汰补贴政策，对于老旧车辆车主也可选择报废补助方式。10 实施标准的措施本标准自发布之日起即实施。市区两级相关部门在入户检查、路检夜查等工作中，将依据本标准进行重型车 Nox 快速检测。
