发布时间:2014-09-03 来源:中国汽车报
2016年北京将力争率先实施第六阶段机动车排放标准。据悉,与以往我国排放标准参照欧盟体系不同,新标准将会引进美国加州标准。近期,记者就相关问题采访了美国西南研究院发动机、排放及车辆研究分院博士湛日景。
湛日景现担任着美国西南研究院首席工程师一职,为不同的政府和行业机构,提供关于中国国四和国五标准以及未来排放法规的技术指导。此外,他还是上海交通大学和四川大学的客座教授,中国内燃机工业协会和中国机动车污染防治委员会的专家顾问。
《中国汽车报》:不同排放标准的测试排放限值与试验测试循环不同,如果第六阶段采用美标,会给我国汽车行业带来什么影响?
湛日景:据我所知,“京六采用美标”之说并不准确。起码从目前讨论的情况看,基本结构还是原来的欧标,或者说是国标,只是在选择排放测试工况及测量方法方面,考虑采纳美标中更适合在实际驾驶环境中的真正可以降低排放的一些措施。
国内同行考虑新标准带来开发工作量增加的同时,需要考虑几个最基本的问题。首先,排放法规是仅仅为了车辆在实验室通过所谓的形式认证,还是为了车辆在实际驾驶中的减排?如果这个问题清楚了,北京的这个提议便不难理解。以前采用欧标,但从测试车辆实际排放结果看,国四甚至国五的重型柴油机,在北京运行实际情况是NOx排放比国三更高。
其次,为什么世界上只有欧洲、美国、日本这三个排放体系?我们在建设汽车强国信誓旦旦的时候,特别是中国已经成为全世界最大的汽车制造和消费市场的情况下,是否想过在世界排放体系的清单中,把中国加上去。
最后,过去四十年的实践表明,排放法规是汽车技术进步的第一推动力。在“自主创新”的大背景下,如果排放法规都是照搬,自主创新将从何处着手?如果一味地照搬法规,对主机厂和整车厂的长期影响是什么?这些都是我们值得深思的问题。《中国汽车报》:体系变更对于向中国出口汽车的欧洲车企、美国车企有什么影响?
湛日景:法规细则还没有公布,这个影响还不好判断。有一点可以肯定,这些国际汽车企业,在排放技术的研发方面,从资金投入强度到技术积累深度,比国内同行做得好得多。既然他们可以满足目前最严格的加州 LEV II 和美国Tier2 Bin5 法规,而且正在为即将到来的加州LEV III 和美国 Tier 3 做踏踏实实的研发,我相信在京六公布实施的时候,他们也会满足国内法规的要求。《中国汽车报》:车型开发与验证耗费时间需要多久?一旦2016年强行转换体系,在余下不到一年半的时间内,企业是否能做好充分准备平稳过渡?
湛日景:很难有一个标准答案。如果发动机及排放技术有很好的储备,开发有关发动机级车型满足未来京六标准,或许需要两年时间。但如果没有相应的技术储备,一切都是从头开始,难度会相当大。建议企业现在应该开始着手研究美国相关法规,而且在技术层面,开始踏踏实实研发,比如高孔密度、低热容的载体、HC吸附技术、快速响应空燃比及氧气传感器等,以及发动机更为精准的空燃比控制技术、OBD技术、冷启动的燃烧和热管理技术等。这些技术,不管应对任何法规,都会有用武之地。《中国汽车报》:业界有人提出将欧盟与美国标准相结合建立新的的排放体系,这种混用两种不同体系曾在别的国家有成功案例,这种方法是否符合我国国情?
湛日景:从长远看,建立独立的排放体系势在必行,否则所谓建设汽车强国将是纸上谈兵。当然,目前国内的研发能力还不足以支持尽快建立独立的排放体系,但环保部已经开始这方面的规划。许以时日,这一天会到来。这不仅仅是民众对大气质量改善的期待,也是汽车工业由大变强的必经之路。
至于“符合我国国情”,我深信在推进技术进步和降低汽车排放方面,中国并没有什么特殊性。至于以“国情”为借口或托词,迁就落后技术,忽视社会责任,其后果必然在越来越严的排放标准和排放执法的形式下,不仅危害大众健康,而且会使得中国汽车工业和发达国家的差距进一步拉大,最终面临被淘汰的命运。
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尾气排放借鉴“美标”经济技术是否可行?
●由于我们是追赶者,技术路线和相应零部件是公开、现成的,欧标、美标只是工况、限值和管理方法不同,它们对应的技术路线是基本一致的,不存在新的技术壁垒和进口美国关键零部件的问题
●检测第六阶段标准车辆,无需对目前国Ⅴ检测设备进行大规模升级,仅需要增加NMOG污染物采样和分析设备,约需两三百万元人民币,并对检测程序进行调整就可检测FTP工况或中国城市工况
我们经过调研分析比较,发现欧Ⅵ汽油车排放限值与欧Ⅴ要求基本相同,不符合北京市机动车尾气控制的需要,其工况和地理纬度与北京差异较大。美国为瞬态工况,其FTP工况最高速度、城区比例、加减速等更接近北京市或国内其他大城市瞬变的实际驾驶情况。
当我们准备借鉴美国加州经验实施更为严格的机动车排放标准时,有人担心会形成新的技术壁垒和进口美国关键零部件的问题。有人说借鉴“美标”是“拔苖助长”,不符合北京等我国大城市的实际情况,可行性不强。这些担心必要吗?真的是“拔苗助长”吗?
排放技术殊途同归,不存在技术壁垒
欧标和美标,对应的技术路线基本一致,都必须选择目前降低颗粒物排放最好的技术,在汽油车蒸发排放控制方面,美国比欧洲严格得多
由于我们是追赶者,无论是轻型车还是重型车,所有的技术路线和相应零部件都是公开的和现成的;而且无论欧洲标准还是美国标准,只是工况、限值和管理方法有所不同,它们对应的技术路线却是基本一致的,不存在新的技术壁垒和进口美国关键零部件的问题。
从欧Ⅵ和美国2010重型发动机排放标准对比不难看出,排放技术基本“殊途同归”。无论达到欧Ⅵ还是美国2010重型发动机排放标准,都必须选择目前降低颗粒物排放最好的技术,使用微粒捕集器(DPF),同时,采取降低NOx排放最好的手段,即选择性催化还原(SCR)。
再来比较欧Ⅳ、欧Ⅴ和美国2007重型发动机排放标准。欧Ⅳ和欧Ⅴ,由于颗粒物限值比较宽松,因此在采用了先进的发动机技术之后,用SCR技术可以满足NOx和颗粒物的限值。欧Ⅳ、欧Ⅴ的发动机,为了满足欧Ⅵ,需要在发动机设计上做比较多的改动。
虽然,美国2007重型发动机排放标准的颗粒物限值非常严,但是DPF也能满足标准的要求。这个技术路线,在满足美国2010标准时,发动机本身的改动不多,可以通过增加SCR以满足NOx限值要求。
从满足排放标准的历史看,所谓的技术路线,并非是绝对的,这恰恰体现了技术的多元性和创造性。
再以轻型车欧Ⅳ、欧Ⅴ、欧Ⅵ和相应美国标准为例,轻型柴油车在欧Ⅳ、欧Ⅴ时要加DPF,在欧Ⅵ和美国Tier2 Bin5阶段也基本上需要EGR+DPF和降低NOx的催化剂(SCR),并同时在车上配置EGR+DPF和催化剂(SCR)才能满足标准。在排放控制的主体技术上,欧洲和美国基本上趋同。
当然,有一个差异需要我们关注。在汽油车蒸发排放控制方面,美国比欧洲严格得多。由于欧洲的纬度比美国高,美国的温度比欧洲总体上高。再者,欧洲大概有60%左右的轻型车为柴油车,而美国98%以上的轻型车为汽油车,由于蒸发排放主要来源于汽油车。这就是美国采取严格的ORVR的主要原因。
中国地理位置基本上和美国相当,因此,采取ORVR技术严格控制汽油蒸发排放,将是我们控制VOCS(挥发性有机物)的必然选择。
我们注意到,欧洲在欧Ⅴ第二阶段之后提出了颗粒物数量(PN)的限值,而美国到了第三阶段(加州LEV III,美国Tier 3)依然没有PN限值。因此许多人认为,欧洲的法规比美国严格。
事实上,直喷汽油车为了达到欧Ⅴ第二阶段PN限值要求,将很可能采用GPF(汽油机排放颗粒捕集器)技术。至于美国Tier 3,虽然没有PN限值,但是1mg/英里的PM限值,极有可能强制直喷汽油车使用GPF。
因此从最严格的轻型车排放标准和法规角度看,我们也同样可以得到的结论是尽管有差异,欧洲和美国也可以说殊途同归。
他们的共同特点是利用排放标准和法规强制使用最好的排放控制技术,在达到治理空气污染目的的同时,推动技术进步。
借鉴“美标”是拔苗助长吗?
北京初步实施方案非世界最严标准,在中国建合资企业的外国车企,许多车型10年前就可达到这个新标,技术路线公开现成
当我们准备借鉴美国加州实施更为严格的机动车排放标准时,有人说这是“拔苖助长”。事实果真如此吗?
根据我们设计的初步实施方案,轻型汽车排放控制标准并不是当前世界上最严格的方案,仅是相当于美国加州2015年起逐步导入的LEVIII标准中的中间档限值。当前在中国建合资企业的外国企业多数都在加州卖车, 它们生产的许多车型10年前就可达到上述标准;技术路线是公开的现成的,只要重视,紧跟标准加大投入,就可以做到做好。
在检测设备方面,经调研,检测第六阶段标准车辆,无需对目前国Ⅴ检测设备进行大规模升级。无论是各检测认证中心还是各大汽车企业,仅需要增加NMOG污染物采样和分析设备,约需两三百万人民币,并对检测程序进行标定调整就可以检测FTP工况或今后的中国城市工况。
重型车方面第六阶段标准的核心,仍然是2014年9月起在全欧洲实施的欧Ⅵ重型发动机排放标准,只是根据国情增加了整车排放检测。技术路线同样是公开、现成的。
许多检测机构和整车厂都配置了重型整车转鼓试验台,实施更严格的重型车整车排放控制也已基本具备条件,只要企业重视,加大投入,也可以做到做好。
我认为,大谈“拔苗助长”,只不过是不想进取一味保持落后的借口而已,这种思维方式在中国汽车工业的发展中并不少见。
1999年北京市在全国率先实施国Ⅰ(欧Ⅰ)标准时,当时也有一些专家甚至是著名专家站出来说北京市此举是扼杀中国民族汽车工业,使中国汽车工业陷于万劫不复之灾,远比今天的“拨苗助长”更加耸人听闻。中国汽车工业走到今天已经给出最好的回答。
空气质量的改善已经刻不容缓,需要全社会共同的努力和付出,也是全社会的迫切要求,如果不尊重不遵守排放法规、不重视相关技术路线及零部件的投入与开发,空气质量将如何改善。
欧美标准结合是过渡策略
已有他国成功实践,北京将进一步加严油品环保指标,需要企业提前做好相应准备
长久看,中国作为全世界最大的汽车生产国和消费市场,制定适合国情的严格的排放标准法规将势在必行。在面对北京十分严重的大气污染情况下,基于十几年来治理机动车污染的经验和教训,借鉴和结合欧美排放标准中的有利因素,不失为过渡阶段一个有效策略。
把欧美标准结合起来使用在国际上已经有许多成功的范例。最典型的是韩国,从上世纪90年代开始对包括汽油车和柴油车在内的轻重型车全盘引入美国排放法规。2009年实施第四阶段标准时,为其柴油车能够进入欧洲市场,把所有轻重型压燃式发动机改为实施欧Ⅳ标准。从2013年开始,对点燃式发动机汽车引入更加严格的美国加州标准,对轻重型压燃式发动机即柴油车继续实施欧洲标准,即欧Ⅴ标准。中国的香港和台湾也是欧美标准结合使用和并行使用较为成功的地区。
在第六阶段车用燃油地方标准方面,我们也在参考借鉴美国加州和欧洲的相关标准,打算进一步加严汽油中的硫、烯烃、芳烃、苯、蒸气压、馏程和柴油中的硫、多环芳烃、密度等主要环保指标,并开展车油适配实验, 以验证新的油品标准是否可以满足对车辆24万公里耐久性达标的要求。
此外,按照国家标准的要求,2017年在包括京津冀在内的重点地区开始供应第五阶段车用燃油,并规划在2017年实施第五阶段机动车排放标准。2018年起在全国范围内供应第五阶段车用燃油,也为北京市实施更为严格的机动车排放标准创造条件。
考虑到是首次摆脱沿用欧洲排放法规,我们十分理解许多主机厂、整车厂,以及检测机构都已按照欧洲标准配置了测试的设备和软件。因此,我们在过渡期内,在借鉴世界上最先进的美国加州标准和欧洲标准的同时,尽量结合中国油品及行驶工况的实际,以控制机动车排放污染。
事实上,美国在近40年来不断推进排放标准的过程中,每次标准的升级,都有质疑和反对的声音。事实证明,排放标准的提高,大大推进了美国发动机和汽车技术的发展,实现了美国在高速发展的同时,保证机动车排放的有效控制。
当然,车型开发和认证试验确实需要一定时间,我们也曾与一些外资企业、合资企业和自主品牌企业的专家做了初步的沟通,他们表示技术上可以做到,开发车型一般需要两年左右的时间。这就需要企业提前做好相应准备,只要努力去做就应该没有问题。