150ML以下摩托车达到欧3排放标准面临的技术挑战和解决方案

在最高车速≤50 km/h车型限值为：1）HC = 3.0
g/km；2）CO = 13.0 g/km；3）NOx = 0.3 g/km。HC 和
NOx的限值按标准要求分别制定。
总体上讲，如果标准适当放宽一些，对加装化油
器产品的标准再精细一些，或使用排气后处理系统
（使用二次补气或尾气催化剂），多数四冲程摩托车
的实际问题。 本文阐述了欧Ⅲ排放标准的要求，并且确定了
几种可行的控制解决方案（在使用和不使用电喷的 情况下）。同时，列举出各种技术解决方案导致的成 本增加情况。
1 排放方面的挑战
从 2006 年 1 月起，欧洲新生产摩托车必须符合 欧Ⅲ排放标准，自2007年1月起，所有在用的摩托车 必须符合欧Ⅲ标准。按照欧Ⅲ标准的规定，HC、CO 和NOx的排放限值被进一步降低，行驶工况也发生了 变化，而且增加了冷起动。全球摩托车测试工况 （WMTC）也将在2006年推出，预计此后欧洲在相关 立法上也会有进一步的改变，相应的限值也会更能 反映出车辆的实际使用情况。
c) 2006 年实施欧Ⅲ标准：1）2002/51/EC 或
WMTC工况；2）正常环境起动；3）车速＞120 km/h；
4）排量在150 mL 及以下车型 HC 排放限值为0.8 g/
km。
d) 2008年：1）WMTC工况+新的限值；2）耐久
性要求；3） 燃油蒸发排放。
14
13
12
2000 2003 2006
关键词： 欧Ⅲ 电喷 排放控制
Meeting Euro Ⅲ - the Technical Challenge and Potential Solutions
for Sub 150 mL Motorcycles
Stephen Glover Paul Etheridge （Ricardo Motorcycle and Small Engine Group） Abstract: The Chinese domestic 2-wheeler market is currently dominated by commuter type single cylinder 4-stroke machines of approximately 150 mL or below. These machines are popular as basic transportation due to their low cost, ease of use, low maintenance and adequate performance both in and out of urban areas. Euro Ⅲ exhaust emissions legislation is being introduced in Europe in 2006 and is due to be introduced in China in 2008. Manufacturers of these machines, and higher technology machines now being developed, are facing a significant technical challenge to enable these bikes to comply with this new legislation, whilst maintaining their attractiveness to the customer in terms of cost and functionality. Key words: EuroⅢ Potential control Electronic fuel injection
欧Ⅱ 欧Ⅲ 图 1 四冲程摩托车用发动机技术的发展历程
3 欧洲摩托车排放标准介绍
欧洲摩托车排放标准发展历程见图2所示。
a) 2000年实施欧Ⅰ排放标准：1）ECE40 工况 ；
2）热起动 ；3）车速达到50 km/h。
b) 2003年实施欧Ⅱ排放标准：1）97/24/EC 工
况；2）ECE40 工况；3）怠速不超过40 s。
2 勾画技术线路图
勾画技术线路图要求： a) 需要生产摩托车产品的工程技术知识和经 验。 b) 需要能有效使用各种排放控制技术的工程技 术知识和经验。 c) 能够理解法规、领悟法律法规的变化和重要 法定排放行驶工况的变化。 d) 在最终产品、潜在的排放控制技术和目标市 场、成本增加、批量化生产、耐久性、使用性，地域市 场要求和用户的接受程度等方面具有领悟力。 本文所描绘的技术路线图主要针对装配150 mL 及以下四冲程发动机的两轮摩托车。 四冲程摩托车发动机技术发展历史见图 1 所示。
a) 目前在产的所有达到欧Ⅱ排放标准的车型，
在里卡多公司进行检测时都未能达到欧Ⅲ标准的要
求。即使安装了闭环电喷装置和后处理系统，也只
是某些指标限值（HC 或 CO ，在少数情况下能够同时
达标）能够达标，但是不能同时达标，NOx全部不能达 标。
b) 按照欧Ⅱ标准的规定，排量≤150 mL车型必
须将NOx的排放控制在初始阶段（通过对化油器的有 效控制来实现），并使用催化剂进行后处理或采用SAI
四冲程、中低功率范围发动机的摩托车在加装化油 器和排气后处理（SAI或催化剂）系统后，其排放能够
达到欧Ⅱ标准的要求。多数采用大功率、大排量发
动机的摩托车需要加装电喷系统或者闭合回路控制
系统，或模块化的SAI，加上排气催化剂，以达到欧Ⅱ
要求，主要原因是：1） 在整个工况过程中，在低载荷
的情况下，会产生稀薄燃烧；2）需进行稀薄燃烧化
欧洲将于2006年开始实行针对摩托车的欧Ⅲ排 放标准，中国将在2008年实施等同该标准的第3阶段 标准。摩托车生产企业和正在开发高技术含量摩托 车的企业都面临着严峻的技术挑战——必须使他们 的产品符合新的排放标准的要求，同时还必须在成 本和功能上仍保持对顾客的吸引力。对摩托车生产 企业来说，实施欧Ⅲ在技术上的不确定性和相关的 成本增加，尤其是电喷系统的采用等，都是需要考虑
所有在用车辆的排放必须符合欧Ⅲ标准。
欧Ⅲ标准针对HC、CO 和 NOx的排放限值更加严 格：1）排量≤150 mL车型，HC = 0.8 g/km，比欧Ⅱ减
少20%；2）排量＞150 mL 车型，HC=0.3 g/km，比
欧Ⅱ减少70%；3）CO=2.0 g/km，比欧Ⅱ减少64%；4）
NOx= 0.15 g/km，比欧Ⅱ减少50%。 排量≤150 mL的车型，HC的限值比较高，这是
阶段，从初始阶段起，在第2和第3阶段，车辆的速度 和载荷会逐步增加;2) 试验阶段的选择由摩托车生产
最高车速，km/h ＜ 45 不详 ＜ 130 ＞ 130
行驶距离，km 10 000 12 000 18 000 30 000
3.5 全球摩托车试验工况（WMTC）
目前，该标准的起草已经完成，现处于完善阶段，
尚未实施。全球摩托车试验工况能更加客观真实地 反映各种摩托车的道路使用情况:1) 试验工况分3个
为了使未安装电喷系统的车辆也能达到欧Ⅲ标准，
从源头上控制NOx的产生，采用排气后处理方式来减 少HC和CO的排放。
车辆按照新的2005/51/EC（见图4）行驶工况下 进行测试：1）在正常环境起动(25 ℃)；2）测试工况
取决于车型的排量：排量≤150 mL车型采用城市行
驶工况或6种等同模式的城市行驶工况；排量＞150 mL
3）NOx = 0.3 g/km。HC 和 NOx的限值按法规要求分
2005/ 10 25
设计 试验 研究
车速, km/h 车速, km/h
别制定。
60 预热
50
BAG 测试
40
30
20
10
0
0
200 400 600 800 1 000
1 200
时间, s 图 3 ECE40 工况
达到欧Ⅱ标准要求的车辆：总体上讲，多数采用
中国摩托车市场中，排量≤150 mL采用四冲程 单缸发动机的车型占主导地位，这些产品的技术比 较简单，通常的特点是功率输出比较低或达到中等 水平，风冷，采用化油器。由于这类车成本低，使用 便利，维修方便，性能既适合城市地区使用也适合乡 村地区使用，已经成为非常流行的基本交通工具。这 类车出口到国外市场，由于性价比较高，也很受欢迎。
车型，采用城市行驶工况加上城市特别行驶工况，或
分阶段城市特别行驶工况。对HC和 NOx的排放分别 制定限值。
140
120
阶段 1
阶段 2
100 80
60
40 20
0 0
200 400 600 800 1 000 1 200 1 400 1 600
时间, s 图 4 2002/51/EC 工况
3.3.1 符合达到欧Ⅲ排放标准的车型
油器标定控制并保持一致性；3） 简单化油器即能降
低排放（HC超标）；4） 后处理系统的起动比较慢。
总的来说，按照欧Ⅱ标准的规定，HC和CO的限
值指标足可以使得NOx在产生阶段即得到控制。 3.3 欧Ⅲ排放标准
欧Ⅲ排放标准自2006年1月实施，届时所有新出
厂的车辆必须符合欧Ⅲ标准。自2007年1月1日起，
油器来控制排放。
3.4 欧Ⅲ排放标准的最新要求
除与WMTC等同的要求外，欧Ⅲ标准还增加了
一些新的要求：1）耐久性试验工况及程序皆参照美
国标准（见表1）；2）CO2和燃油经济性的测试在排放 测试过程中同时完成；3） 燃油蒸发排放控制；4） 使
用情况测试。
表 1 耐久性要求
排量，mL ≤50 ≤150 ＞ 150 ＞ 150
距2008年只有2年左右时间，在这段时间内，最 主要的任务是开发能满足欧Ⅲ标准的排放控制技术。 中国企业所面临的技术挑战是要生产出能保证一定 利润的、符合排放标准、满足各地方市场需求、并且 能够实现国产化的优质产品。要明确地展示适应某 些特定市场领域要求的欧Ⅲ技术，需要勾画出一个 包括商业和生产前景的技术线路图。