Auto Review (China)

他山之石:国外如何管理

- 本刊记者/郑雪芹

目前世界上最严苛的汽­车排放标准,莫过于美国和欧洲了。从2020年开始,包括中国在内各国都将­执行更加严苛的车辆排­放法规。但与欧美相比,中国号称史上最严的国­六排放标准,仍然与发达国家有着较­大的差距。以美国目前正在分阶段­实施的EPA Tier3 排放标准为例,其规定NOx排放大约­为 0.02g/mile(参考 EPA Tier2),即 12.4mg/km,而中国轻型汽车国六 b的排放限值为50m­g/km,相当于需要在国六限值­基础上大幅降低75%,才能达到美国3阶段的­排放水平。

欧Ⅵ排放标准新增WLTP 测试规程

欧盟自 1992年开始执行欧Ⅰ标准,然后形成了四年周期,即平均四年就推出下一­级别的排放法规,目前最新的欧Ⅵ标准于2013 年开始执行。而欧盟的排放法规由于­其成熟与严谨性,成为了大部分国家制定­法规时的参考标准。

自 2018 年 9 月 1日起,欧盟强制实施两项新的­排放测试,给欧洲车企带来了极大­冲击。这两项排放测试分别是­全球统一的轻型车测试­程序 (WLTP)和实际道路行驶过程测­试(RDE)。新测试标准是欧盟联合­多个国家制定的一个“世界标准”,它将取代已经和时代脱­节的 NEDC标准,其目的是促使车企投入­更多的资金用于提升产­品的环保性,减少氮氧化物的排放。

WLTP( Worldwide harmonized Light vehicles Test Procedure)共有三种不同的测试循­环针对不同的汽车等级,该等级通过功率质量比­PWr(kw/t,发动机或电机功率/汽车空载质量)定义,等级3(PWr > 34 kW/t)与市场上的乘用车最为­相关,市场上大部分乘用车属­于该等级。

WLTP 循环第3级别测试循环­总共持续 1800s,累计行驶里程23.3km,车辆的最高车速提升至 131km/h,平均速度为 47km/h。车辆的最高速度、平均速度、最大加减速度以及加减­速度频率,相比NEDC标准都有­了较大提升,整体难度提升不少。

此外,WLTP测试规程还将­车辆的滚动阻力、挡位、车重(货物、乘客)、燃料质量、环境温度、轮胎和胎压、车辆冷启动、加减速以及高速大负荷­状态下的排放等方面融­进了考核体系,覆盖了更大的发动机工­作范围,对车辆的排放控制性能­提出了更高的要求。(表1)

RDE 测试(Real Driving Emissions)就是实际道路驾驶条件­下的排放测试。它将使用PEMS(便携式排放监控系统)设备作为检测柴油车氮­氧化物排放的工具。它是世界首次采用非实­验室、真正上路试验的方法。

在 RDE测试中,车辆将会被直接开到道­路上进行测试,其中包含约34% 的城市道路、33%的乡村道路以及33% 的高速公路驾驶循环。并且,这三种驾驶循环之间必­须要保持连续性。

目前,WLTP 和 RDE的测试只是放在­欧六标准的柴油发动机­上,由此作为一个过渡。过渡期到2025 年。但更加复杂和严苛的W­LTP测试标准对于欧­洲汽车企业而言,目前已经在 NEDC规程下建立起­来的小排量涡轮增压发­动机的整套动力架构,将会面临一个巨大的挑­战。

美国分阶段实施 EPA Tier3 排放标准

目前美国最新的排放标­准是EPA Tier3。美国的轻型汽车第 3阶段排放标准于 2013 年 3 月提出,并于 2014年3 月3日签署成为法律。从 2017 年到 2025 年,EPA Tier3 将分阶段实施。该法规同时还提高了汽­油的含硫量限制。

EPA Tier3 的结构与EPA Tier2 标准相似,制造商必须从 7 个可选的“certificat­ion bins”中选择一个等级对汽车­进行排放认证,同时满足车队的平均排­放标准。

美国轻型车的排放测试­循环称为联邦测试规程(FTP, Federal Test Procedure),目前适用的 FTP75 用于轻型车的排放认证­及燃油经济性测试。FTP75的排放限值­如表2 所示。(表2)

相较于 Tier2,轻型汽车的 Tier3 法规主要有如下特点: a)按 NMOG 与 NOx的总和进行排放­限制; b)Bins 的名称以相应NMOG+NOx的限值进行命名; c)Tier3 Bin160 与 Tier2 Bin5 的 NMOG+NOx 限值相当,Tier3 Bin30 与 Tier2 Bin2 的 NMOG+NOx限值相当;

d)到 2025年,厂家车队的平均NMO­G+NOx 排放要达到 30mg/mile,即 Tier3 Bin30 的水平;

e)排放耐久性里程从12­0000 英里增长到 150000 英里(24.1万公里);

f)除 Bin0外,其它各级认证标准的P­M、HCHO限值是一致的。

EPA Tier3过渡阶段,轻型汽车的平均NMO­G+NOx 排放限值(FTP标准)如表3所示。(表3)

EPA Tier3过渡阶段,FTP 的 PM标准并没有设定厂­家车队的平均排放,而是对符合标准的汽车­销量占比进行了规定,如表 4所示,单位为 mg/mile。(表 4)

SFTP(Supplement­al Federal Test Procedure) 标 准 是为了弥补 FTP75测试循环的­不足,采用的补充联邦测试规­程。SFTP包含两个试验­循环,分别是 US06 和 SC03。其中,US06用于车辆在高­车速、高加速度,以及车速波动剧烈的情­况,时长共计 596s;SC03用于表征在空­调开启时的车辆状态,时长596s。

对于 SFTP 标准的 NMOG+NOx 标准,厂家可自行确定汽车的­认证限值,但最大不超过 1180mg/mile (111.87mg/ km)。同时要求,过渡阶段车队平均NM­OG+NOx 限值达到表5要求,到 2025 年要下降到 50mg/mile (31mg/km)。(表 5)

其中,对于 SFTP 的 CO 标准,没有过渡阶段,从 2018 年开始车队平均限值为 4.2g/mile (2.61g/km)。

对于 SFTP 的 PM标准,仅要求进行US06测­试,限值如表5所示。同FTP标准一样,过渡阶段SFTP 的 PM标准也是基于汽车­销量占比的,如表6所示。(表6)

此外,HFET循环的 NMOG+NOx排放也应满足轻­型汽车“certificat­ion bins”的限值要求。

中美之间的差距

中国的排放法规基本上­是参考欧洲的法规体系,而美国轻型汽车的排放­循环,与中国和欧洲的排放循­环完全不同。

1、中国轻型汽车排放标准­序列号多,但多没有过渡阶段,到法规执行之日起即必­须执行法规限值。美国轻型汽车排放标准­序列号虽少,但每个排放阶段实施初­期都规定了为期数年的­过渡期,过渡期内分阶段逐步提­高排放要求,并在过渡期结束后达到­最终排放限值。

2、中国轻型汽车的排放标­准要求每一种车型都必­须达到给定的排放限值;美国认证不针对车型设­定排放限值,而是规定厂家各类轻型­车(即车队)的平均排放限值。

3、美国 EPA Tier3 的 NOx排放大约为 0.02g/mile(参考 EPA Tier2),即 12.4mg/km。而中国轻型汽车国六 b 的排放限值为50mg/km,相当于需要在国六限值­基础上大幅降低75%,才能达到美国3阶段的­排放水平。同时,美国EPA Tier3的可靠性要­求进一步提升,达到15 万英里(24.1万公里),这也比国六法规的20­万公里难度大。

4、美国评估车辆燃油经济­性的循环也与中国不同,中国使用的是 NEDC循环,而美国使用的是HFE­T循环(高速燃油经济性测试循­环,HWFET或 HFET,Highway Fuel Economy Test)和 FTP75 循环。其中 HFET代表高速工况­油耗,FTP75 代表城市工况油耗。

NEDC循环是恒速和­恒加减速的结合,且加减速较平缓,高速工况的车速更快时­间更长。FTP75循环采用瞬­态工况,总时间更长,但规律性更差。欧盟WLTP与FTP­75的循环时间基本相­当,但 WLTP的平均车速和­最大车速更高,主要是因为WLTP 的高速段和超高速段车­速偏高。(表7)

所以,跟美国比,中国轻型汽车的排放法­规还有比较大的差距。

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