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京Ⅴ实施后,北京市政府又密集出台了四项重型汽车和非道路机械排放污染控制地方标准,北京机动车的排放标准继续升级。更加严格的排放标准究竟会带来什么样的变化?相关的汽车企业对此持怎样的看法?
北京市环保局又一次走在了前面,而这一次,他们似乎走得更远。北京市政府近日先后批准和发布的两项重型汽车地方标准,主要针对最大总质量3.5吨以上柴油车和燃气车制定,据了解,新标准中所涉及的一些问题是欧盟计划在实施欧Ⅵ标准时将解决的问题。
北京市政府新近批准和发布的两项重型汽车地方标准分别是:《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法(台架工况法)》(DB11/964-2013)和《重型汽车排气污染物排放限值及测量方法(车载法)》(DB11/965-2013)。作为国家标准的补充,两项重型汽车地方标准分别于2013年3月1日和7月1日开始实施。
据了解,该标准的制定甚至得到了国际清洁交通委员会(ICCT)的高度认可:“国际清洁交通委员会强烈推荐北京市环保局实施积极的管理措施,从而防止国Ⅳ和国Ⅴ重型柴油车在特定的城市行驶工况下产生过量的NOx排放。对新车实施两项附加要求——在用车车载排放测试系统(PEMS)达标测试和完善车辆排放测试要求是解决非法规工况排放问题全面、必要且有效的方法。”ICCT认为,北京环保局提出的两份规定草案基本上与他们在2012年3月发布的白皮书《欧Ⅳ/Ⅴ卡车及公交车的非法规工况NOx排放:欧洲及发展中国家面临的问题和解决方案》中提出的解决方案是一致的。
对于北京的新标准,ICCT给予了高度评价,“在制订这些规定的过程中,北京市环保局再一次证明其不仅是中国环保界的领跑者,在世界环保界也身处领先位置。我们期待这些管理措施的成功实施能够为北京市带来显著的公众健康收益,同时也希望世界上更多国家、地区和城市,包括全中国可以在日后学习北京的成功范例。”
新标准的作用
北京市环保局透露,目前北京市的重型柴油车保有量不到30万辆,仅占全市机动车保有量的5%左右,但是其排放的氮氧化物占全市机动车排放的50%以上。因此,对于重型柴油车的治理成为北京市环保局的工作重点。
根据北京市环保局的预计,实施这些标准后,第四、第五阶段重型柴油车在城市运行时的单车氮氧化物排放可削减60%。北京市环保局机动车排放管理处李昆生处长表示,实施上述标准,将有利于重型汽车企业提升污染排放控制水平和排放稳定性,有利于促进车辆的维护保养水平,同时有利于开展机动车排放污染的监督管理。
国内外多项研究表明,通过欧Ⅳ和欧Ⅴ标准认证的重型汽车在低负载或低速行驶时会产生较高的NOx排放。从技术方面分析,导致过量排放的原因是排放控制系统在低温状态下运行状态不佳,但根本原因是欧Ⅳ和欧Ⅴ标准存在缺陷,其包含的测试工况未能充分代表真实行驶状态,缺少冷启动下的要求,在北京市区内行驶及中低速行驶状态下,车辆排放超标问题较严重。欧盟计划在实施欧Ⅵ标准时解决这些问题,但是对于存在同样问题的欧Ⅳ和欧Ⅴ标准没有采取任何解决措施。
而目前我国的国家标准为等效采用欧洲机动车排放标准体系,仅公交、环卫重型车辆实施了“国Ⅳ”排放标准,其余大部分重型柴油车尚未实施“国Ⅴ”标准。同时,按照目前国家重型车辆排放标准的规定,重型车辆不需要进行整车工况测试,只进行发动机工况试验。但是,发动机试验工况与车辆实际使用工况之间存在明显差异。
“因此我市发布了两项重型汽车地方标准,作为国家标准的补充,要求重型汽车(发动机)生产企业在研发、生产环节解决此问题。”李昆生说。
标准是如何制定的
尽管本标准是2012年的项目,但直接参加了标准制定工作的中国汽车技术研究中心教授级高工、首席专家李孟良告诉记者,由中国汽车技术研究中心承担的、北京市技术监督局“重型汽车排气污染物排放限值及测量方法(车载法)”项目,已经过了4年多的论证和研究。
长期从事机动车污染防治技术研究的李孟良作为该项目的负责人主持了相关工作。“实际上,北京市技术监督局2009年就立项开始研究相关技术工作了,经过四年的研究,该标准考虑得较为全面、充分,具有良好的可行性。”李孟良说。
在研究过程中,李孟良带领的课题组得到了包括一汽技术中心、青年客车、湖南南车、北汽福田、潍柴发动机动力股份有限公司、康明斯公司和玉柴机器股份有限公司等整车企业和发动机企业的大力支持。此外,北京公交集团也作为参与方提供了有力的支持。
李孟良认为,目前针对重型柴油车的欧/国Ⅳ和欧/国Ⅴ标准存在着缺陷,其包含的测试工况未能充分代表真实行驶状态,也缺少冷启动下的要求。另外,我国重型车辆排放管理以发动机台架试验为主,重型车辆排放法规中实行的机、车分离管理方法,重型车辆的实际排放缺乏有效监管。为使车辆在使用中的排放达标,弥补现有法规中部分道路行驶工况点在台架试验中未得到体现的缺陷,开发和制定基于整车的重型车辆排放试验方法和限值,加强重型柴油车实际道路运行下排放的监管,成为北京市在实施GB17691-2005标准过程中的补充。
在调研了国外重型汽车排放相关标准和法令及其立法背景,同时也开展了大量的重型柴油车排放车载测试后,课题组发现,随着电控技术和排放控制系统在重型车发动机上得到广泛应用,车辆在实际使用中,由于电控策略的“作弊”(为获得较好的油耗)和排放控制系统的工况适应性差会导致实际排气污染物(主要是NOx)大大超过标准认证限值,一些符合国四排放标准的车辆,其NOx的排放量甚至超过了国Ⅱ、国Ⅲ标准的车辆。从技术方面分析,他们认为导致过量排放的主要原因是排放控制系统(SCR)在低温状态下运行状态不佳,车辆排放超标问题较严重。
事实上,美国在2006年就正式将基于PEMS的“不超出”测试程序(NTE-Not To Exeed)列入法规,详见美国联邦法规(CFR)40号文86章1370-1372节、1065章1节。欧盟法规(EU NO.595/2009修订草案)中也规定了欧Ⅵ重型车在用符合性要求,法规中规定利用PEMS测试系统开展气态污染物监管的评估。而我国的汽车行业标准——QC/T 849-2011《重型混合动力电动汽车污染物排放车载测量方法》(2011年底已发布),在电动汽车方面走在了常规车辆的前面。 李孟良告诉记者,建立此标准遵循了三个原则:首先,它是GB17691-2005的补充,不会改变发动机认证的排放水平要求;其次,针对车辆考核发动机的实际排放情况,要求排放达标使用;第三,引导发动机和整车企业在排放控制上互相配合,使排放控制适用实际要求。
根据研究结果,本标准规定了重型汽车整车排放氮氧化物排放限值要求、测量方法和判定方法。标准中规定,采用便携式排放测试系统(PEMS)安装在车辆、按照接近于车辆正常使用时的道路运行路况的分布进行非怠速工况时间不少于3小时的测试,以测量车辆氮氧化物(NOx),并采用功基窗口法和NTE法进行排放结果计算及判定。根据车辆的使用性质(如:单独用于城市公交车或单独用于城际间货车),制造企业可以提前申请,只采用窗口法或者NTE方法进行判定。本标准主要参照美国联邦法规40号文86章1370-1372节和1065章J节(EU No 582/2011修订草案)以及HJ439-2008《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车在用符合性技术要求》的部分技术内容,并根据北京实际情况进行了部分修改。
在充分考虑了我国汽车工业的实际情况和我国重型柴油车排放控制技术特点后,本标准对于排放污染物暂时只要求NOx——限值在依据欧美限值确定原则基础上,进行了适当的放宽。为了最大限度减少车型认证数量,在车型管理上按照“同类车型”处理;在测试车辆数量方面,由于只设置3、6和10三个档次,与国外的8档相比,也进行了简化;在测试设备选择方面与国外保持一致,目前国内已有十多家单位和机构拥有此类设备,并已经开展工作。
该如何应对?
尽管相关指标有所放宽,但是与此前的标准相比,新标准,在事实上更加严格。
对此,李孟良表示,在排放法规日趋严格的今天,汽车企业必须积极研究和应用新技术、新产品,使车辆满足运行环境要求,为改善环境做贡献。为满足本标准要求,汽车企业首先需要并且应该根据北京市车辆运行工况,匹配优化发动机控制策略,增加并加强未在法规工况中体现的部分(北京实际行驶工况)的排放控制,提高排放性能(从研究中测试结果看,这种根据实际工况优化的策略是可行的)。其次,根据企业自身尾气排放控制系统的特点,可能需要采取一些措施如保温、后喷等措施,对该系统的进气口温度进行调整和控制,满足系统合适转化效率的起燃温度需要;最后,采用新技术排放控制系统,如降低起燃低温,适应低温运行环境需要。
李孟良认为,该试验方法将提升北京市在重型车辆污染排放评价能力,提高重型车辆排放监管的科学性和有效性,有效地控制城市的重型车排放量。
北京市环保局又一次走在了前面,而这一次,他们似乎走得更远。北京市政府近日先后批准和发布的两项重型汽车地方标准,主要针对最大总质量3.5吨以上柴油车和燃气车制定,据了解,新标准中所涉及的一些问题是欧盟计划在实施欧Ⅵ标准时将解决的问题。
北京市政府新近批准和发布的两项重型汽车地方标准分别是:《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法(台架工况法)》(DB11/964-2013)和《重型汽车排气污染物排放限值及测量方法(车载法)》(DB11/965-2013)。作为国家标准的补充,两项重型汽车地方标准分别于2013年3月1日和7月1日开始实施。
据了解,该标准的制定甚至得到了国际清洁交通委员会(ICCT)的高度认可:“国际清洁交通委员会强烈推荐北京市环保局实施积极的管理措施,从而防止国Ⅳ和国Ⅴ重型柴油车在特定的城市行驶工况下产生过量的NOx排放。对新车实施两项附加要求——在用车车载排放测试系统(PEMS)达标测试和完善车辆排放测试要求是解决非法规工况排放问题全面、必要且有效的方法。”ICCT认为,北京环保局提出的两份规定草案基本上与他们在2012年3月发布的白皮书《欧Ⅳ/Ⅴ卡车及公交车的非法规工况NOx排放:欧洲及发展中国家面临的问题和解决方案》中提出的解决方案是一致的。
对于北京的新标准,ICCT给予了高度评价,“在制订这些规定的过程中,北京市环保局再一次证明其不仅是中国环保界的领跑者,在世界环保界也身处领先位置。我们期待这些管理措施的成功实施能够为北京市带来显著的公众健康收益,同时也希望世界上更多国家、地区和城市,包括全中国可以在日后学习北京的成功范例。”
新标准的作用
北京市环保局透露,目前北京市的重型柴油车保有量不到30万辆,仅占全市机动车保有量的5%左右,但是其排放的氮氧化物占全市机动车排放的50%以上。因此,对于重型柴油车的治理成为北京市环保局的工作重点。
根据北京市环保局的预计,实施这些标准后,第四、第五阶段重型柴油车在城市运行时的单车氮氧化物排放可削减60%。北京市环保局机动车排放管理处李昆生处长表示,实施上述标准,将有利于重型汽车企业提升污染排放控制水平和排放稳定性,有利于促进车辆的维护保养水平,同时有利于开展机动车排放污染的监督管理。
国内外多项研究表明,通过欧Ⅳ和欧Ⅴ标准认证的重型汽车在低负载或低速行驶时会产生较高的NOx排放。从技术方面分析,导致过量排放的原因是排放控制系统在低温状态下运行状态不佳,但根本原因是欧Ⅳ和欧Ⅴ标准存在缺陷,其包含的测试工况未能充分代表真实行驶状态,缺少冷启动下的要求,在北京市区内行驶及中低速行驶状态下,车辆排放超标问题较严重。欧盟计划在实施欧Ⅵ标准时解决这些问题,但是对于存在同样问题的欧Ⅳ和欧Ⅴ标准没有采取任何解决措施。
而目前我国的国家标准为等效采用欧洲机动车排放标准体系,仅公交、环卫重型车辆实施了“国Ⅳ”排放标准,其余大部分重型柴油车尚未实施“国Ⅴ”标准。同时,按照目前国家重型车辆排放标准的规定,重型车辆不需要进行整车工况测试,只进行发动机工况试验。但是,发动机试验工况与车辆实际使用工况之间存在明显差异。
“因此我市发布了两项重型汽车地方标准,作为国家标准的补充,要求重型汽车(发动机)生产企业在研发、生产环节解决此问题。”李昆生说。
标准是如何制定的
尽管本标准是2012年的项目,但直接参加了标准制定工作的中国汽车技术研究中心教授级高工、首席专家李孟良告诉记者,由中国汽车技术研究中心承担的、北京市技术监督局“重型汽车排气污染物排放限值及测量方法(车载法)”项目,已经过了4年多的论证和研究。
长期从事机动车污染防治技术研究的李孟良作为该项目的负责人主持了相关工作。“实际上,北京市技术监督局2009年就立项开始研究相关技术工作了,经过四年的研究,该标准考虑得较为全面、充分,具有良好的可行性。”李孟良说。
在研究过程中,李孟良带领的课题组得到了包括一汽技术中心、青年客车、湖南南车、北汽福田、潍柴发动机动力股份有限公司、康明斯公司和玉柴机器股份有限公司等整车企业和发动机企业的大力支持。此外,北京公交集团也作为参与方提供了有力的支持。
李孟良认为,目前针对重型柴油车的欧/国Ⅳ和欧/国Ⅴ标准存在着缺陷,其包含的测试工况未能充分代表真实行驶状态,也缺少冷启动下的要求。另外,我国重型车辆排放管理以发动机台架试验为主,重型车辆排放法规中实行的机、车分离管理方法,重型车辆的实际排放缺乏有效监管。为使车辆在使用中的排放达标,弥补现有法规中部分道路行驶工况点在台架试验中未得到体现的缺陷,开发和制定基于整车的重型车辆排放试验方法和限值,加强重型柴油车实际道路运行下排放的监管,成为北京市在实施GB17691-2005标准过程中的补充。
在调研了国外重型汽车排放相关标准和法令及其立法背景,同时也开展了大量的重型柴油车排放车载测试后,课题组发现,随着电控技术和排放控制系统在重型车发动机上得到广泛应用,车辆在实际使用中,由于电控策略的“作弊”(为获得较好的油耗)和排放控制系统的工况适应性差会导致实际排气污染物(主要是NOx)大大超过标准认证限值,一些符合国四排放标准的车辆,其NOx的排放量甚至超过了国Ⅱ、国Ⅲ标准的车辆。从技术方面分析,他们认为导致过量排放的主要原因是排放控制系统(SCR)在低温状态下运行状态不佳,车辆排放超标问题较严重。
事实上,美国在2006年就正式将基于PEMS的“不超出”测试程序(NTE-Not To Exeed)列入法规,详见美国联邦法规(CFR)40号文86章1370-1372节、1065章1节。欧盟法规(EU NO.595/2009修订草案)中也规定了欧Ⅵ重型车在用符合性要求,法规中规定利用PEMS测试系统开展气态污染物监管的评估。而我国的汽车行业标准——QC/T 849-2011《重型混合动力电动汽车污染物排放车载测量方法》(2011年底已发布),在电动汽车方面走在了常规车辆的前面。 李孟良告诉记者,建立此标准遵循了三个原则:首先,它是GB17691-2005的补充,不会改变发动机认证的排放水平要求;其次,针对车辆考核发动机的实际排放情况,要求排放达标使用;第三,引导发动机和整车企业在排放控制上互相配合,使排放控制适用实际要求。
根据研究结果,本标准规定了重型汽车整车排放氮氧化物排放限值要求、测量方法和判定方法。标准中规定,采用便携式排放测试系统(PEMS)安装在车辆、按照接近于车辆正常使用时的道路运行路况的分布进行非怠速工况时间不少于3小时的测试,以测量车辆氮氧化物(NOx),并采用功基窗口法和NTE法进行排放结果计算及判定。根据车辆的使用性质(如:单独用于城市公交车或单独用于城际间货车),制造企业可以提前申请,只采用窗口法或者NTE方法进行判定。本标准主要参照美国联邦法规40号文86章1370-1372节和1065章J节(EU No 582/2011修订草案)以及HJ439-2008《车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车在用符合性技术要求》的部分技术内容,并根据北京实际情况进行了部分修改。
在充分考虑了我国汽车工业的实际情况和我国重型柴油车排放控制技术特点后,本标准对于排放污染物暂时只要求NOx——限值在依据欧美限值确定原则基础上,进行了适当的放宽。为了最大限度减少车型认证数量,在车型管理上按照“同类车型”处理;在测试车辆数量方面,由于只设置3、6和10三个档次,与国外的8档相比,也进行了简化;在测试设备选择方面与国外保持一致,目前国内已有十多家单位和机构拥有此类设备,并已经开展工作。
该如何应对?
尽管相关指标有所放宽,但是与此前的标准相比,新标准,在事实上更加严格。
对此,李孟良表示,在排放法规日趋严格的今天,汽车企业必须积极研究和应用新技术、新产品,使车辆满足运行环境要求,为改善环境做贡献。为满足本标准要求,汽车企业首先需要并且应该根据北京市车辆运行工况,匹配优化发动机控制策略,增加并加强未在法规工况中体现的部分(北京实际行驶工况)的排放控制,提高排放性能(从研究中测试结果看,这种根据实际工况优化的策略是可行的)。其次,根据企业自身尾气排放控制系统的特点,可能需要采取一些措施如保温、后喷等措施,对该系统的进气口温度进行调整和控制,满足系统合适转化效率的起燃温度需要;最后,采用新技术排放控制系统,如降低起燃低温,适应低温运行环境需要。
李孟良认为,该试验方法将提升北京市在重型车辆污染排放评价能力,提高重型车辆排放监管的科学性和有效性,有效地控制城市的重型车排放量。