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中国乘用车油耗、排放法规发展趋势对中国零部件产业发展的影响

盖世汽车 2015-12-11 10:59:54

——“2015汽车与环境创新论坛”中国汽车技术研究中心总工程师 方茂东演讲实录

油耗、排放法规

尊敬的各位领导、专家代表,大家上午好!

很高兴今天有这个机会来这汇报我们中汽中心在汽车节能环保方面的标准研究,特别是测试方法研究方面所做的一些工作,以及简要分析它们对汽车零部件行业带来的一些影响。

这张图汇总了近三年来在中国销售的包括进口车,总体平均油耗以及平均车重变化情况,从这个图上可以看到出几年来车重还是在逐步增加趋势,2012年是1295公斤,到去年1371公斤,差不多增加了一百来公斤。原因主要有这几方面,一是大家喜欢大车,二是喜欢SUV,还有随着安全技术的提升,车身结构增加了不少安全部件。车辆平均重量的增加削弱了汽车行业在降油耗上的努力,去年全社会销售车辆平均百公里油耗7.2L,距离今年国家规定的6.9L目标,现在还有较大差距。这个削减的幅度跟实际油耗预期更是有差距的,我国车主实际油耗值明显高于法规名义值,网上一些文章说平均高25%,而这跟后面讲到法规中的测试方法不完善有关,也跟油耗管理制度有关,去年美国处罚现代汽车3亿多美元就是因为虚报油耗,也处罚了福特混合动力车,都是因为虚报油耗。

这张图显示了我国2020年的目标已经公布了是5升油耗,分阶段的目标值是,从今年6.9,明年6.7、6.4,逐步下降到2020年百公里5升的平均油耗值。评价方法:一个是企业平均油耗;二是单车型也给了一个油耗限值,同时对一些新能源车,也有一些鼓励的措施,比如对纯电动、插电式混动车,一辆算5辆车,以此来鼓励企业开发新能源车和节能技术。通过这些油耗限值的加严,像对混合动力车、轻量化等等也都是一个明显的促进作用。管理方面:一个是激励,大家知道新能源车可以一辆算5辆;第二是处罚,后面会讲到。这些的基础体现在这两项国标:一是单车油耗限值标准,二是整体油耗的评估标准。

怎么管理?第一个是去年几部委联合发布了加强企业平均油耗的管理通知,对乘用车燃料消耗不达标的一些车型有惩罚措施,一是公开通报,二是暂停不达标新产品的申报,三是暂停不达标新项目的审批。第二个管理措施,比如油耗指标交易,2017年我国要建立全国性的碳交易市场,还有年度转存等制度都在研究中。第三个是循环外节能技术如何反映在汽车综合油耗中,像高效空调、怠速启停装置、制动能量回收、换档提醒等技术。第四个要特别引起注意的是,对整车厂可能是个巨大挑战,但对一些零部件来说很可能是机遇,就是中国工况的开发。大家知道欧美日的测试工况存在着明显差异,但对中国对亚洲这些大城市和人口密集地区都不是一个很好的评价体系,最主要的是这些工况没有反映中国汽车特别是私人汽车大部分在拥堵的市区运行的特征。

简单回顾一下欧美日工况的差异,通过我的简单点评,希望大家有更深刻认识,实不光是油耗评价包括后面要讲的排放标准,工况的改变是不可避免的,否则反映不出来中国大部分车辆实际运行时的油耗和排放。工况的改变就是为了更符合中国的实际运行特点。工况应包括两方面:一是工况曲线,二是各部分的权重系数。这张图显示的是目前我国和欧洲都采用的NEDC曲线,这是下一步欧洲要采用WLTC曲线,可以看出来一些变化,包括从原来直线段变成了瞬态,增加了超高速段,最高车速从120变到130多公里。这是美国的典型工况,美国除了基础的洛杉矶市区工况LA-4,还有一个高速公路工况,还有反映急加速、急减速这些极限情况下运行的工况US06,目前中国也逐步有这种工况存在。此外还加入了空调开启运行工况SC03,而我国现在无论排放标准还是油耗标准都没有考虑到车主使用空调时候,前几天刚看到中国汽车工程学会出版的《汽车参考》一篇文章说目前汽车特别是新能源车,空调占用的能耗至少在1/3以上,冬天的时候或者拥堵的时候电动车高达50%的电都是用在空调上,前几天大家也看到很多报道电动出租车司机冻得哆嗦也不敢多开空调,怕里程下降,到不了目的地。

这张图的包络线是以北京市收集的大量数据为基础,得出的车辆实际运行数据包络线,横坐标是车速,纵坐标是加速度。蓝色这些点是日本JC08曲线工况点,集中反映了市区工况;欧洲NEDC工况点就相对集中在中间一带的,加速度也比较低,但有一些高车速的高速工况。这张图是欧洲新开发WLTC,对比前面的那张图,看一下覆盖的区域比较宽广了,但低速运行时加减速度大的那一片都没覆盖。看出了日本和欧洲工况曲线的局限性。

这张片子介绍美国的工况,大家看一下分布。美国的基础工况FP75,大家看到是市区工况,覆盖了大部分的市区点;带空调的SC03工况,速度不高,但加速度分布范围更广了;高速工况,覆盖了车速较高那些点;最后一个是急加急减速的US06工况,很有特点,大家看看不仅中低速,即使高速运行时也覆盖到了。通过这四个工况曲线,美国的油耗和排放评价体系基本上覆盖了实际运行时候绝大部分的工况点,因此从这一点上来看,美国法规从模拟实际情况的程度上做得比较科学合理。

试验工况还应包含第二个关键点,就是各部分的权重系数。市区、郊区、高速运行时占最后综合值的权重系数。这个公式是目前中国和欧洲的NEDC工况,它是通过工况曲线合成时自然带进来的市区和高速工况权重,折算下来市区占比仅占1/3多一点,大约2/3是来自高速工况,与我国的实际情况可以说是完全颠倒了。这个公式是拟引入的WLTC工况,市区低速工况加起来还是只占1/3,郊区高速加起来占2/3,人家欧洲情况就这样,我们简单照抄肯定会导致测量结果不符合实际,导致网络上中国车主说国家公布的数据再增加25%作为参考油耗。

再看看美国的油耗评价时权重系数分布,大的方面是市区和高速的权重系数基本上是一半对一半55:45,再仔细看另外一个公式,以市区油耗为例,分别考虑到冷启动、热启动,也考虑到了急加急减速US06的市区部分和带空调运行时油耗,复杂的加权系数计算后,再乘以一个0.905的修正系数,是根据大量用户调查结果进行的统计修正。所以无论油耗和排放,一定要根据中国实际运行情况进行测试和计算才更有意义,目前我国是先从国外拿个试卷来进行达标测试评价,亟需改正!否则总也与用户的实际油耗不一致,进行的汽车污染总量计算可能也不准,所以中国工况的事情,国家花那么大力气去搞,我们在座搞产品研发的专家领导一定要引起充分重视。

排放标准,大家知道国家标准上写的是预定2018年1月1日实施第五阶段排放标准,但现在根据实际技术准备和油品准备情况,估计至少要提前一年即2017年实施第五阶段排放,轻型汽油车没问题,轻型柴油车和重型柴油车技术上和产品开发上就不是准备那么充足,需要政府部门权衡和下决心。但一些大城市已经提前实施了汽油车、柴油车的五阶段排放标准,六阶段排放标准,北京上个月已经发布了征求意见稿,对自主品牌企业是一个巨大的挑战。环保部也在组织制定国家第六阶段排放标准,毫无疑问,未来5~10年内我国汽车排放标准会超越现在参考欧洲法规的做法,会跳过欧洲、直接研究吸纳美国法规的优点,形成中国特色管理办法的、与美国同等的最严格汽车排放标准。

简单说一下差异,环保部委托VECC牵头,成立秘书处和工作组,汽车行业广泛参与其中,制定国家第六阶段轻型车排放标准,预计2016年底完成。环保部专家基于Euro6C借鉴美国严格的ORVR/蒸发排放来控制VOC,也可能引入高海拔/带空调试验条件和中国工况来考核车辆实际排放。北京市基于LEV3或TIER3制定六阶段的排放标准,一步到位。标准细节就不讲了,简单提示一下其中的关键点给在座的领导和专家来关注。第一个是ORVR(VOC)实验预处理循环,第二个是I型实验工况,到底是WLTC工况、美国工况、中国工况这个要考虑,前面仔细分析了,其实应加紧开发和应用中国工况,但毫无疑问要增加大量的标定时间。第三是OBD,无论是北京还是环保部都会借鉴美国的OBD2升级版,这个是对标定时间又会增加很多的时间,因为OBD的标定是非常费时费力的事。当然都会借鉴美国的管理经验,将来像美国一样,就保证8万公里或者16万公里以内汽车排放出问题了,企业要三包,是设计制造的问题,企业要召回,就像现在实施的汽车安全召回一样,今年大气污染防治法修订,第58条明确写上了环保召回制度。这个欧洲还没有强制实施,中国是直接借鉴美国的一些成功管理经验,当然也加入了中国这么多年来的实践经验,防治企业作弊或简化管理。

简单说一下重型车排放标准,目前我们重型车在国际上是占有相对比较优势的品种,而且大部分都是自主企业。最近几年环保部每年都发布了公报,数量上重型车占的比例现在大约20%多,但污染负担率在50%~60%以上,各种非道路柴油机的污染更严重了,是“十三五”应该严加管理、大力提升技术水平的一个行业。北京市和国家六阶段基本上都是基于欧六法规的要求,加上中国的实践经验和管理需求。第一个是排放耐久性里程会增加,可能还要提出排放关键部件的质保期;第二点很重要,增加整车排放要求,这个是目前欧洲法规里一个很大的漏洞,就是整车排放没有提要求,实际检查基本没可操作性,一些企业明目张胆地作弊。第三也是很重要的创新,就是增加排放远程监控要去,就是OBD3要求,第四是增加召回要求。

再简单说一下配套的车用燃油情况,汽油现在是国4,柴油是国3,按照国务院的通知要求,要加强步伐,最终2018年汽油、柴油都要达到超低硫的要求,不影响各种后处理装置的正常使用。至于六阶段油品,不光是无硫,其它的指标包括性能指标都有些超过欧洲接近美国,这方面石化部门也做出了巨大的努力,投了很多钱去改造炼化装置。

我们中心为了配合汽车的节能减排,在达标的基础上,为了方便老百姓优中选优,推出了一个面向公众的中国生态汽车评价项目,简称C-ECAP,从车内有害物、能耗、污染排放三个大维度去评价,当然有很多细分指标,测试完成后去计算单项分,最后得出总分,授予不同的奖牌,并出具产品认证证书。总体上就是给出一个评价工具,鼓励生态汽车在我国的推广应用。

最后讲一下挑战和机遇。对柴油乘用车的挑战,大众柴油车事件是个警钟,对柴油轿车在我国推广应用是雪上加霜,但是仍然还有机会,原因第一个是乘用车油耗限值不断加严,对于SUV、MPV、出租车可能部分柴油化来降低企业平均油耗CAFE;另外我国柴油质量加速升级,技术进步也降低了柴油车成本。

当然,从汽车节能减排的角度看,我个人非常看好插电式混合动力车的历史机遇,第一个是政府支持,包括上海这些大城市给予车牌免拍卖的支持,激励力度非常大。第二是油耗法规的巨大压力推动PHEV的普及,特别是将来以城市工况为主的中国工况的推出,更有利于混合动力技术;第三个技术和产品越来越成熟,国内的比亚迪、荣威、长安等都开发了相应的车型。

提到油耗排放标准对关键零部件的影响,对汽油车来说,增压器、高压直喷装置、高效空调等零部件将会存在巨大市场需求。柴油车方面,超高压喷射装置、高效SCR、颗粒捕集器等需求也会很大。对于将大量普及的PHEV等新能源车来说,电池、电机,特别是最近引起重视的性价比高的48V弱混系统,会受到持续关注。

最后简要总结我的介绍,给出四点个人判断:

一是中国机动车节能环保标准不断加严的趋势还会持续下去,基于中国的环保压力和石油进口压力,保守估计2025年前中国将成为世界上最严格的汽车节能环保标准的市场,包括商用车。

二是较长时间内还会有两级排放要求,分为北上广等东部发达地区和其它一般地区,中国会逐步跳过欧洲而直接借鉴美国排放法规及其思路基础上,制定更具体和实用的管理规定,主要是防止企业作弊。

三是关于我国乘用车发展趋势,我认为柴油轿车五到十年内不太可能在我国大发展,但SUV/MPV/出租车会部分采用柴油机,替代欧洲柴油车的节能技术方案是汽车混合动力车(非常适合我国城市拥堵工况),通过PHEV逐步过渡到EV和FCV。

四是关于我国商用车产品趋势,毫无疑问柴油车仍占主流,大客车会逐步以柴油或天然气为基础实现混合动力化,大城市市内用的各类商用车也会混合动力化甚至部分纯电动化,不过插电式公交车/客车我认为是政策产物。

时间有限,就讲这么多,希望大家批评指正,也希望大家以后更多的交流,谢谢大家!

文章来源:盖世汽车

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