排放標準應符合微車應用實際

　　
　　目前，微車領域有不少專家反映，現行的排放標準要求與微車的特性不符，對微車企業挑戰性很大。微車是最早進入我國百姓生活中的車型之一，總量龐大，用途廣泛，覆蓋地域遼闊，嚴格而合理的控制微車排放對我國的減排事業具有重要意義。長安汽車工程研究總院總工程師繆曙霞博士撰文提出了自己對修改微車排放標準要求的建議。
　　排放標準不符合微車特性
　　最近，筆者在微車開發過程中發現了若干微車獨有的現象，與目前微車執行的排放法規內容不相匹配。其中，微車的使用特征及動力匹配與法規要求出入最為明顯，主要體現在二個方面：1）微車很少能夠達到排放法規要求的駕駛動力性和最高加速度，不能在標準要求的時間內加速到規定速度；2）微車實際使用過程中的速度分布特性顯著區別于排放法規規定的速度分布，即微車實際使用以中、低速為主，而排放法規規定的測試工況以中、高速為主。目前，在全球的排放法規體系中，有相對獨立的美國、歐洲與日本三大排放法規體系。我國汽車排放法規的建立與實施起步較晚，自1994年5月，我國開始實施汽車排放限值法規。在制定排放法規方面，全面借鑒ECE（歐盟經濟委員會）法規，相繼出臺了國家標準和一些城市的地方標準，在排放限值指標上逐漸向國際新標準靠近。
　　微車，既通常意義上的輕、微型商用車和微型轎車，是改革開放后以“面包車”、“面的”等面孔最早介入百姓生活的車型之一。在法規中定義為基準質量低于1305kg或6座以下的四輪卡車或客車。據有關部門統計，即使到2010年，轎車迅猛發展，全國汽車總銷量突破1800萬輛，這一類微車迄今為止仍然是銷量最大的車型，2010年總計銷售接近300萬臺。微車生產制造也相對集中，僅上汽通用五菱和長安汽車二家就共計占據了超過50%的市場份額。
　　隨著人民生活水平提高，汽車行業的發展和競爭的白熱化，微車市場利潤越來越低，客戶市場也逐漸下移，深入廣大農村鄉鎮和邊遠地區，競爭的要點也有所變化。
　　中國微車使用現狀
　　作為多年從事汽車環保與排放控制的專業人員，在對比分析以下三方面因素后，依照中國目前的現狀和汽車產業特點，提出若干建議，希望藉此與業內專家討論，推動對未來微車排放標準的討論與修正。
　　其一，現有的國家排放標準與微車的使用特征不符。現有國家排放標準中，對汽油機微車的型式核準試驗項目要求中包含I型至VI型試驗，其中I型試驗即常溫下冷啟動后排氣污染物排放試驗，主要測量室溫狀態下汽車從啟動，經歷一段典型駕駛工況的過程中的排氣污染情況，主要包括二氧化碳（CO）、一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）及氮氧化合物（NOx）。而VI型試驗即為低溫-7℃時冷啟動后排氣中的一氧化碳和碳氫化合物（CO和HC）排放試驗。I型與VI型試驗的測試工況循環沿用了歐盟經濟委員會（ECE）的NEDC工況循環（俗稱28工況，其時間-速度曲線要求如圖一所示），其基本特點是模擬歐洲，特別是歐洲發達國家駕駛者的使用環境與習慣，加速快，平均速度高。該排放試驗循環的28工況反應了歐洲顧客的駕駛特點和道路情況，即加速快(最高加速度達到1.04m/s )，巡航速度高(最高時速達到每小時120公里)，平均時速達到33.6km/h，其中4、5擋測試駕駛時間超過27%。
　　
　　但微車在實際使用中，是以中低速為主。在一項研究微車使用特性產品適用性的項目中，項目組跟蹤了重慶地區一批共20輛微車典型客戶的使用情況，使用行駛記錄儀記錄客戶使用工況，數據包括車速、油門踏板開度、負荷等詳細數據。通過數據分析，發現客戶的駕駛工況確實包含市區和城郊或高速路段，但絕對多數工況以中、低速為主，如圖二所示。客戶96%以上的時間是以低于60km/h的速度在行駛，超過80km/h時速的行駛時間不足2%，而在10km/h以下速度行駛的時間接近五分之一。這與當前重慶市區的交通情況及微車作為短途、區間客運車輛的使用性質很吻合。在接近一個月的跟蹤時間內，還沒有發現時速超過100km/h的駕駛工況。事實上，很多微車的技術參數表中明確顯示最高時速為100km/h，在目前的城市和城郊高速交通的車流密度條件下，不僅微車受自身動力及負荷限制，無法高效加速，即使是普通轎車，也很少能維持100km/h以上的行駛速度。
　　
　　由于微車動力配置一般較低，不僅無法達到排放法規標準要求的120km/h的時速，也無法滿足其加速要求。在一次配置1.0L排量發動機的微車排放試驗中，雖然發動機的額定功率可以達到53kw，但在排放試驗的最后一段加速過程中，即從100km/h加速到120km/h的時間內，車輛加速完全不能達到法規要求的加速度，速度曲線明顯偏離，如圖三所示。直至排放試驗工況中120km/h巡航階段結束，車輛實際速度仍然無法達到120km/h。
　　盡管目前國家排放法規標準考慮了這種特殊情況，在不能滿足標準要求的速度時，允許車輛按所能達到的最高速度和加速度進行排放試驗，但從技術角度而言，在這種工況條件下，考慮到排溫過高的風險和加速動力的需求，通常會通過電子控制策略對發動機噴油加濃，即額外過量噴油，預留動力提升的潛力，并保證排氣溫度不至于過高，對排氣系統，特別是排放后處理的三元催化劑造成損害。但這種策略的不良后果就是，過量噴油的不完全燃燒導致排氣污染物和油耗顯著增加，并且還會由于燃油與空氣進氣量比例持續失衡，導致排放后處理的三元催化劑的轉化能力顯著降低，超出車輛系統的設計處理能力范圍。
　　
　　微車，特別是微型商用車（小皮卡或小面包車）根據其車輛基準重量分類，幾乎都劃分為與普通轎車一類，執行相對最嚴格的排放標準。但絕大多數微車是作為基本生產資料，從事貨物或人員的運輸工作，負荷大，車速慢，起停頻繁，車輛損耗嚴重。微車市場也相對集中在廣大農村及中小城市，道路條件更加惡劣。客戶以收入有限的小業主、個體經營者為主，維修、保養基本由客戶自費，對油耗、維修、保養成本十分敏感，與擁有普通家轎的相對富裕客戶區別明顯，與轎車的家用、代步、休旅的使用性質也截然不同。
　　其二，目前的中國微車排放標準與國際通行標準有差異。眾所周知，中國的排放法規對微車執行的排放試驗方法、檢測內容、分類與規范要求都與歐洲轎車排放標準或完全相同，或十分接近。但是，歐洲市場的微車份額十分有限，特別是作為生產資料性質的微車市場更小。歐洲發達國家的排放標準對微車的特點未加區分就很自然。而中國引進歐洲排放標準來規范微車時，就忽視了這一類車型與普通轎車的差異，也無法預料到目前微車市場的巨大發展和在改善人民物質文化生活中所起到的巨大作用。
　　相反，日本是一個微型轎車、微型商用車（面包車）比重很高的國家，道路交通條件與擁擠程度總體比中國要好，但日本的排放法規標準所采用的測試工況循環很少有高巡航速度和高加速度的條件。正在執行的11工況法（圖四）和10-15工況法最高速度分別為60km/h和70km/h。即使在即將使用的JC08工況（圖五）中最高速度也只有80km/h，平均時速只有22.4km/h。
　　
　　其三，微車將面臨更加實用化、簡單化的市場競爭。從2011年起，微車市場已頹式盡顯。自主品牌所受到的傷害大部分來源于微車市場的不景氣。可以預見，未來微車市場的份額與成本競爭將更加白熱化，也迫使微車市場隨經濟水平的發展逐級下移，更多地面向農村和鄉鎮，實用化、簡單化的要求愈趨明顯。但是，嚴格的排放標準要求，又迫使微車使用復雜昂貴的排氣后處理系統，不但成本顯著增加，而且復雜的排氣后處理系統同時增加了背壓，降低了車輛動力性和燃油經濟性。市場的下探也會使微車市場面臨農用車、低速車等競爭，受到鄉村道路條件的挑戰。而農用車與低速車等目前所受到的排放標準的約束卻很小，微車在這一細分市場中，比競爭產品額外增加了因排放法規要求帶來的動力性制約與成本負擔。
　　綜上所述，雖然目前微車企業都能夠按照國家法規要求達到國Ⅲ、國Ⅳ階段排放限值要求，
　　
　　但在實際使用中，道路條件、使用工況及油品都嚴重制約了微車的排放一致性、耐久性及真實的環保效果。與其企業、客戶都對此勉為其難，環保排放要求與現實差距又非常明顯，不如就此修訂、討論一些更科學合理、更可操作，并能真正體現環保效果的環保標準和執行的方式方法，同時也促進微車市場健康有序地發展。
　　五種修訂方法可行性分析
　　因此，建議對現有標準進行充分討論，為未來新的標準法規的修訂做準備，筆者以為有以下可行的標準修訂方法，供參考。
　　一、改變標準要求的限值數量。最簡單的方法是直接修改目前的微車排放限值指標。這種修訂雖然能讓微車達到排放標準限值的壓力減少，增加微車與其它車型在市場競爭中的成本優勢，但并不能改正問題的關鍵所在，不可取。
　　二、減少測試工況或排放計算方法。目前的國家排放標準中的I、VI型試驗，其測試循環借用了歐洲標準中的NEDC測試循環，其中包括城市和郊區道路循環二大部分。如果從簡，考慮微車的動力性特征，去除NEDC測試循環的第二部分：郊區工況條件，保留第一部分的原歐Ⅱ排放階段使用的EUDC市區道路循環，也可能會更接近微車的實際使用工況。另外，也可以借鑒美國排放標準中FTP聯邦道路測試程序中的權重計算方法，對微車排放，給市區、郊區工況分別賦予不同的計算權重。為此，需要根據實際統計數據，分析推算二種工況的權重因子。
　　三、微型商用車與微型轎車的標準分開。考慮到微型家轎與微型商用車的使用性質、客戶群特點的不同，將微型商用車（即通常意義的小面包車與小皮卡）單獨列出，并相應地修改其排放限值與測試程序，降低微型商用車在測試循環中的加速度和最高速度要求，這是操作性較高并且科學合理的選擇之一。
　　四、改變測試循環與流程。既可以通過積累微車使用條件下道路和速度特性的記錄，開發符合中國國情的中國微車排放測試循環，也可以借鑒日本已有的測試循環，參照現有的國Ⅲ、國Ⅳ階段排放限值，制定新的排放測試循環下的微車排放限值標準。如果要科學嚴謹地制定該標準，建議國家環保部門組織產學研相關單位專門論證，將排放耐久性要求、OBD監測要求一并予以考慮。在以后的國Ⅴ排放實施計劃中，也結合微車的速度與駕駛特性，充分考慮排放耐久的快速老化驗證程序和測試要求。
　　五、將微車的經濟性要求進一步提升。以上建議，表面看似放松了對車輛排放控制標準的要求，但如果調整適當，卻更具可操作性，更體現微車的真實使用排放水平。同時，微車作為細分市場用戶最大的車型，其經濟性要求是國家推進節能減排戰略和滿足客戶期望的最佳契合點和最有效的節能減排方法。因此，建議國家法規部門將微車經濟性、動力性與排放性能要求，統籌考慮，制定更加科學、合理的法規標準，如果能在此基礎上，保障車輛排放標準的一致性要求得到嚴格執行，其節能環保效果就會更加顯著。