李剛：中國(guó)重型車未來(lái)排放標(biāo)準(zhǔn)思路

2023年3月28日-29日，首屆中國(guó)商用車論壇在湖北十堰舉辦。本屆論壇由中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)、湖北省經(jīng)信廳、東風(fēng)公司和十堰市人民政府共同主辦，以“應(yīng)變 求變 謀變——共創(chuàng)商用車發(fā)展新局面”為主題，共設(shè)“1場(chǎng)閉門(mén)峰會(huì)+1個(gè)大會(huì)論壇+4個(gè)主題論壇”，旨在聯(lián)合能源、交通、信息等各方力量，共同探討商用車產(chǎn)業(yè)發(fā)展趨勢(shì)，推動(dòng)商用車高質(zhì)量發(fā)展。其中，在3月29日舉辦的“商用車新能源轉(zhuǎn)型”主題論壇上，中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究院機(jī)動(dòng)車排污監(jiān)控中心政策標(biāo)準(zhǔn)研究室二級(jí)首席專家、高級(jí)工程師李剛發(fā)表精彩演講。以下內(nèi)容為現(xiàn)場(chǎng)發(fā)言實(shí)錄：

各位領(lǐng)導(dǎo)，各位嘉賓大家下午好，很榮幸能夠參加首屆中國(guó)商用車論壇，我們前期做了一些關(guān)于未來(lái)商用車排放標(biāo)準(zhǔn)的研究工作，也很高興能有這個(gè)機(jī)會(huì)和大家做一個(gè)分享，我的介紹主要分三部分：

第一， 背景情況。

大家應(yīng)該都可以感受到，我們的環(huán)境空氣質(zhì)量各方努力下在近些年確實(shí)有了很大的改善。但從數(shù)據(jù)上來(lái)看，其實(shí)總體的形勢(shì)依然不是很樂(lè)觀，尤其是PM2.5和臭氧污染依然很嚴(yán)重，需要持續(xù)開(kāi)展污染治理行動(dòng)。同時(shí)，在“30·60”雙碳目標(biāo)的背景下，應(yīng)對(duì)氣候變化問(wèn)題，我們也需要去推動(dòng)交通領(lǐng)域低碳清潔轉(zhuǎn)型來(lái)實(shí)現(xiàn)減污降碳和協(xié)同增效。

應(yīng)對(duì)氣候變化和空氣質(zhì)量全面改善的雙重目標(biāo)，排放標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)和加嚴(yán)是汽車領(lǐng)域減污降碳的一個(gè)重要手段。在前兩年，包括十四五節(jié)能減排綜合工作方案，以及減污降碳協(xié)同增效實(shí)施方案，兩個(gè)政策性文件當(dāng)中，也都提出了要去研究制定下一階段的汽車排放標(biāo)準(zhǔn)這個(gè)要求，所以我們也是在整個(gè)政策要求下去開(kāi)展相關(guān)的研究，全面推動(dòng)污染物和溫室氣體協(xié)同控制，將商用車未來(lái)的排放標(biāo)準(zhǔn)管理思路進(jìn)行了一個(gè)梳理。

第二部分，歐美法規(guī)介紹。

因?yàn)樽罱肽隁W美法規(guī)發(fā)展非常快，頻繁出臺(tái)幾個(gè)文件。首先是歐七。去年11月份發(fā)布了歐7草案，提到很多新內(nèi)容：首先是它的具體目標(biāo)，包括降低現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)復(fù)雜性；還有控制行政的成本來(lái)促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施。第二，提供了所有相關(guān)的空氣污染物的最新排放限值。再有，強(qiáng)化了對(duì)真實(shí)世界污染的排放控制。

歐七標(biāo)準(zhǔn)有六個(gè)主要特點(diǎn)，一是燃料中立原則。無(wú)論是汽油、柴油，還是其他的替代燃料都采用了相同的限值；再有對(duì)限值做了更新和加嚴(yán)，增加甲醛等非常規(guī)污染排放的限制要求，顆粒物也從從23納米擴(kuò)展到10納米；再有就是電動(dòng)車的部署，包括乘用車和面包車上安裝電池的相關(guān)要求等等；然后是擴(kuò)展的RDE邊界條件，也就是實(shí)際道路的車載法排放測(cè)試，包括溫度，海拔條件都有一些擴(kuò)展；五是關(guān)于耐久性，有大幅的延長(zhǎng)，并且引入了一個(gè)擴(kuò)展的概念，對(duì)耐久性之后的里程也提出了排放的規(guī)定；最后，充分利用大數(shù)據(jù)的監(jiān)管技術(shù)，包括OBM和OBFCM，都是要求充分利用這種自動(dòng)化，智能化的技術(shù)做一些輔助監(jiān)管。

這個(gè)是歐七限值的表格，采用燃料中立原則，大家可以看到都是不同燃料類型均采用相同的限值。增加了非常規(guī)污染物，對(duì)于氧化亞氮以及甲烷等非二氧化碳的溫室氣體，規(guī)定和其他污染物采用一樣的測(cè)試程序，一樣的測(cè)試工況，一樣的評(píng)價(jià)方法，是完全協(xié)同的。

這個(gè)是對(duì)歐七限值的一個(gè)簡(jiǎn)單分析，這個(gè)就不再具體細(xì)說(shuō)了，首先它有一個(gè)冷啟動(dòng)，100%的功基窗口要滿足要求，我們理解就是第一個(gè)窗口，要滿足350g/kWh的NOx排放限值。再有就是熱態(tài)工況，90%的功基窗口要滿足要求。

歐洲重型車的溫室氣體，實(shí)際上是通過(guò)三項(xiàng)歐洲的法規(guī)來(lái)把整個(gè)體系建立起來(lái)，比較復(fù)雜。其測(cè)試是通過(guò)軟件模擬方式進(jìn)行，并不是實(shí)際的車輛測(cè)試。再有整個(gè)評(píng)價(jià)方法并不像油耗標(biāo)準(zhǔn)一樣有一個(gè)單車限值。實(shí)際上是一個(gè)企業(yè)平均概念，要求從2025年企業(yè)總體的平均值要相比它2020的基準(zhǔn)值降15%，每個(gè)企業(yè)都會(huì)有一個(gè)基準(zhǔn)值，企業(yè)自己和自己比，不需要橫向比較。2030年要降30%，這是之前規(guī)定，今年2月份有一個(gè)新的提案，到2030年要把這個(gè)數(shù)字加嚴(yán)到45%，同時(shí)提出2035年和2040年的要求，2040年要降90%，不達(dá)標(biāo)會(huì)根據(jù)企業(yè)超標(biāo)的克數(shù)進(jìn)行處罰。

加州重型車污染物排放法規(guī)，2024和2027年實(shí)施，明年開(kāi)始實(shí)施超低排放法規(guī)，溫室氣體排放同樣是2024和2027年實(shí)施，同時(shí)也看到加州對(duì)于二氧化碳的排放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)際上并不是非常嚴(yán)格，它是一個(gè)類似于我們商用車油耗標(biāo)準(zhǔn)的單車型排放管理模式，跟歐洲不太一樣。污染物有很大幅度的加嚴(yán)，同時(shí)也提出了其他的配套規(guī)定，比如說(shuō)它的整車的車載法測(cè)試，拋棄了以往的NTE方法，而是用三個(gè)BIN的評(píng)價(jià)方法，同時(shí)增加低負(fù)荷排放要求，這是加州非?？粗械姆矫?，重型車低負(fù)荷工況的污染物排放比較高。

這個(gè)是去年12月份，EPA發(fā)布了新一代重型車的排放法規(guī)——ETA2027法規(guī)，實(shí)施時(shí)間和節(jié)點(diǎn)和歐七法規(guī)一致，2027年7月1日實(shí)施?？偟膩?lái)說(shuō)，基本上全面向加州的超低排放法規(guī)看齊，污染物排放有一個(gè)大幅的加嚴(yán)，同時(shí)增加了低負(fù)荷測(cè)試工況要求，包括怠速工況測(cè)試，都提出了相關(guān)的限值。整車測(cè)試方法和加州稍有不同，它是兩個(gè)BIN，通過(guò)與加州EPA專家的溝通，他們通過(guò)超低排放技術(shù)路線的發(fā)動(dòng)機(jī)去做驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)采用這種技術(shù)路線之后，低負(fù)荷工況和正常的工況污染物排放是沒(méi)有任何區(qū)別的，所以他們就沒(méi)有單獨(dú)把低負(fù)荷工況作為一個(gè)BIN，等于相比加州少一個(gè)BIN。排放耐久性也有大幅度延長(zhǎng)。

這是EPA2027限值分析，以25度常溫計(jì)算，NOx排放限值為105mg/kWh，相比歐洲，我們用冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)綜合限值，也就是150mg/kWh來(lái)對(duì)比，相當(dāng)于美國(guó)EPA2027是比歐七法規(guī)要略微嚴(yán)格的。

美國(guó)溫室氣體管理，這個(gè)和歐洲差別比較大，它已經(jīng)有兩個(gè)階段，目前是2027年將實(shí)施第二階段要求，同樣是采用軟件模擬，但軟件和歐盟不一樣，管理模式類似商用車油耗標(biāo)準(zhǔn)是但車型限值管理，不是企業(yè)平均。

總體趨勢(shì)來(lái)說(shuō)，國(guó)際上關(guān)于重型車未來(lái)的排放法規(guī)都是向污染物超低排放發(fā)展，包括加州，美國(guó)，歐七都是這個(gè)趨勢(shì)。并且國(guó)際更加注重車輛真實(shí)情況下的污染物排放，包括美國(guó)采用的不同等級(jí)BIN的評(píng)價(jià)方法，以及歐洲對(duì)于整個(gè)邊界條件的擴(kuò)展。再者碳排放管理模式相對(duì)類似，都是采用軟件模擬，沒(méi)有實(shí)車測(cè)試。評(píng)價(jià)方法都是采用克每噸公里的評(píng)價(jià)方式，這個(gè)跟我們國(guó)家的油耗標(biāo)準(zhǔn)管理模式不同，我們是按總質(zhì)量分段，然后用克每千米的方式評(píng)價(jià)。然后就是管理模式差別比較大，歐洲是企業(yè)平均，是自己和自己去比，美國(guó)更多是一個(gè)單車限值，排放上限的管理。再有大數(shù)據(jù)監(jiān)管，這個(gè)實(shí)際上都是一個(gè)國(guó)際的趨勢(shì)，歐盟的OBM，美國(guó)也提出了OBM的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)要求做后續(xù)監(jiān)管服務(wù)。

基于這些研究，我們同時(shí)結(jié)合國(guó)內(nèi)一些標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施情況和最新的管理需求，提出了一個(gè)中國(guó)未來(lái)排放標(biāo)準(zhǔn)的思路的建議。這張圖就整體概括了我們整個(gè)標(biāo)準(zhǔn)思路，首先也是基于兩點(diǎn)，一個(gè)是燃料中立，燃料包括柴油，燃?xì)?，雙燃料、氫燃料。另一點(diǎn)是技術(shù)中立，包括傳統(tǒng)燃料車、混動(dòng)車和純電動(dòng)車。對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，它的污染物排放和溫室氣體排放總體是協(xié)同控制的思路，采用單機(jī)型限值的管理模式，測(cè)試方法會(huì)統(tǒng)一，評(píng)價(jià)方法也保持一致，但是我們定限值的時(shí)候會(huì)充分考慮這種翹翹板的關(guān)系。對(duì)于整車來(lái)說(shuō)，污染物排放管理延續(xù)國(guó)六的車載法排放測(cè)試，氮氧化物和顆粒物依然會(huì)是排放控制的重點(diǎn)，但是在國(guó)六的測(cè)試當(dāng)中對(duì)冷啟動(dòng)和低負(fù)荷工況的考慮是不周全的，所以國(guó)七里面也會(huì)充分考慮這方面要求。對(duì)于整車的溫室氣體排放管理，目前總體思路是將會(huì)和商用車油耗標(biāo)準(zhǔn)充分協(xié)同，不會(huì)出兩套標(biāo)準(zhǔn)，這就基本決定了單車型的管理模式，測(cè)試方法，也會(huì)和油耗標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，包括采用的工況等等。但同時(shí)，我們也會(huì)去研究一些軟件模擬的方式，和國(guó)際保持一致，目的是作為一個(gè)補(bǔ)充、一個(gè)替代的方法。在OBD方面對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)提故障診斷要求，相當(dāng)于會(huì)把以前國(guó)六對(duì)OBD的定位有一個(gè)調(diào)整，OBD可能更多定位為一個(gè)后市場(chǎng)服務(wù)，去診斷故障，定位故障，做維修。然后對(duì)于監(jiān)管，可能更多會(huì)去采用OBM，也就是車載的排放監(jiān)測(cè)，直接看它的排放狀況以及后續(xù)的遠(yuǎn)程監(jiān)控。

這是發(fā)動(dòng)機(jī)的整個(gè)控制方案，剛才已經(jīng)提到了，主要介紹一下最后這個(gè)圖，是我們前期做的驗(yàn)證，實(shí)際上如果考慮污染物要大幅下降，同時(shí)也去管控溫室氣體降低，這個(gè)成本是非常高的，所以總體思路來(lái)說(shuō)，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)可能控制污染物大幅度下降，降低污染物排放為主，二氧化碳為輔，所以對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的溫室氣體排放要求不會(huì)過(guò)于嚴(yán)格，只是一個(gè)基本的底線。

這是前期我們聯(lián)合發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)做的開(kāi)發(fā)，基于雙噴的技術(shù)，冷啟動(dòng)污染物排放仍然比較高，而且一致性會(huì)有一些問(wèn)題。右邊那個(gè)圖是PN排放，如果把PN的粒徑下調(diào)到10納米，相關(guān)尿素、氨的排放也會(huì)對(duì)它造成比較大的影響。

這個(gè)是PN測(cè)試，國(guó)六之前我們的測(cè)試相當(dāng)于是沒(méi)有辦法校準(zhǔn)，只是做了一個(gè)零點(diǎn)的標(biāo)定，針對(duì)這個(gè)問(wèn)題我們聯(lián)合包括中國(guó)計(jì)量院和中科院安光所合作開(kāi)發(fā)了移動(dòng)源顆粒物排放校準(zhǔn)平臺(tái)，就是這個(gè)設(shè)備，可以對(duì)儀器設(shè)備的顆粒物測(cè)試精度做一個(gè)校準(zhǔn)，目前做到23納米，誤差可以做到1.3%，到10納米需要使用一些其他霧化器的介質(zhì)做更進(jìn)一步的研發(fā)。

整車污染物排放管理思路，歐洲是功基窗口法，美國(guó)加州和EPA都是采用BIN評(píng)價(jià)方法，我們自己的思路是基本還是會(huì)去延續(xù)國(guó)六，重點(diǎn)是實(shí)現(xiàn)全工況控制，以克每千瓦時(shí)的方法來(lái)評(píng)價(jià)，同時(shí)加強(qiáng)冷啟動(dòng)排放控制研究，會(huì)去研究一些自己的數(shù)據(jù)評(píng)價(jià)方法。

這個(gè)是與歐美PEMS測(cè)試做比較，我們的思路首先一點(diǎn)，因?yàn)镻EMS測(cè)試需要用OBD數(shù)據(jù)，我們充分信任這個(gè)OBD數(shù)據(jù)，后續(xù)會(huì)對(duì)OBD數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性問(wèn)題做充分驗(yàn)證。再有冷啟動(dòng)工況，單獨(dú)考慮冷啟動(dòng)排放控制，因?yàn)閲?guó)六階段是沒(méi)有評(píng)價(jià)冷啟動(dòng)的，國(guó)七如果按照一定的比例去加權(quán)也不合適，因?yàn)槲覀冎匦蛙嚕黝愜囆退睦錈岜壤遣灰粯拥?，我們采用同樣的加?quán)比例實(shí)際上不太合理，所以考慮冷啟動(dòng)單獨(dú)控制，熱啟動(dòng)單獨(dú)控制，兩個(gè)限值，對(duì)于任何車輛冷啟動(dòng)和熱啟動(dòng)排放都是相同要求。再有考慮縮短pems測(cè)試時(shí)間，測(cè)試時(shí)間太長(zhǎng)對(duì)于我們監(jiān)管和測(cè)試來(lái)說(shuō)都是有一些難度。我們因?yàn)楹罄m(xù)采用一些大數(shù)據(jù)的監(jiān)管，OBM監(jiān)控，所以盡量簡(jiǎn)化PEMS分析方法，便于后續(xù)大數(shù)據(jù)的監(jiān)管做一個(gè)協(xié)同。

溫室氣體我們總體思路，首先左邊是我們計(jì)劃寫(xiě)到標(biāo)準(zhǔn)里面的內(nèi)容，采用單車型的限值管理模式，主要會(huì)去和油耗標(biāo)準(zhǔn)做協(xié)同，限值也會(huì)被考慮進(jìn)去，大家都說(shuō)國(guó)七是最后一代排放標(biāo)準(zhǔn)，為了我們標(biāo)準(zhǔn)后續(xù)的前瞻性，會(huì)去提出一個(gè)bin限值的體系，對(duì)任何車提出一系列的限值，最高的限值和油耗標(biāo)準(zhǔn)統(tǒng)一，后面采用一些等比或者等差的方式降低，企業(yè)到時(shí)候自主選擇執(zhí)行哪個(gè)限值，用這個(gè)方式把后續(xù)的持續(xù)管理兼容起來(lái)。右邊這個(gè)就是我們會(huì)去探索一些企業(yè)的平均管理制度，前面的bin模式為企業(yè)平均管理制度服務(wù)，可以類似歐洲企業(yè)降幅管理，也可以按照一個(gè)車隊(duì)，一個(gè)絕對(duì)目標(biāo)值分段，幾年一個(gè)臺(tái)階這種降低的模式，當(dāng)然我們也會(huì)去討論，包括一些相關(guān)的存儲(chǔ)，獎(jiǎng)懲機(jī)制，以及對(duì)于新能源和零排放會(huì)有一些激勵(lì)，這個(gè)激勵(lì)可能開(kāi)始比較大，后面逐步下降。

最后簡(jiǎn)單總結(jié)一下，未來(lái)標(biāo)準(zhǔn)的重點(diǎn)一定是會(huì)大幅加嚴(yán)污染物排放限值，重點(diǎn)是冷啟動(dòng)排放限制；再有就是引入溫室氣體的排放要求，與污染物排放協(xié)同控制；然后顆粒物粒徑會(huì)擴(kuò)展到10納米，增加HCHO等非常規(guī)污染物，增加N2O等非二氧化碳溫室氣體；整車測(cè)試將大幅改進(jìn)，縮短測(cè)試時(shí)間，擴(kuò)展更廣泛的邊界條件；最后，未來(lái)標(biāo)準(zhǔn)還將充分利用智能化的大數(shù)據(jù)監(jiān)管技術(shù)。

以上是我的介紹，感謝大家的關(guān)注，謝謝！