加州重型發動機排放法規升級研究

美國加利福尼亞州(以下簡稱為加州)作為唯一有權制定本地區排放法規的州

，早自2010年開始，重型發動機排放污染物控制要求已嚴于現有歐盟六階段和中國六階段標準，其中氮氧化物(以下簡稱為NOx)排放限值0.2g/bhp-hr、顆粒物(以下簡稱為PM)排放限值0.01 g/bhp-hr。為了進一步提升空氣質量，加州空氣資源委員會(California Air Resources Board，以下簡稱CARB)于2020年又發布了2024年及以后的低NOx排放的法規升級要求。

1 概況

針對重型車超低NOx排放的研究，早在2013年CARB就聯合西南研究院(SwRI) 開始開展相關技術研究試驗項目，來評估重型發動機尾氣NOx排放達到0.02g / bhp-hr 的可行性，0.02g / bhp-hr相當于目前加州道路用重型發動機的氮氧化物排放限值降低90%。經過多年技術研究試驗評估分析和多輪聽證會審議，CARB最終通過了加州2024年及以后重型發動機排放法規要求。

2 法規升級關鍵點分析

道路上行駛的重型車輛作為常規污染物和溫室氣體排放的重要貢獻者，據加州相關部門2018年統計約31%的NOx排放、26%的PM排放來自重型車輛

，因此CARB分析認為進一步降低重型車排放是滿足SIP(State Implementation Plan)要求和達到NAAQS(National Ambient Air Quality Standards)臭氧要求的關鍵?？偨Y加州重型發動機(柴油機)2024年及以后排放法規升級內容的關鍵點：主要從排放限值加嚴、有效壽命期延長、排放質保期延長、耐久試驗演示程序優化、在用符合性檢測方法更新五方面展開分析。

2.1 排放限值升級

2.1.1 低NOx排放升級

降低NOx排放是本次法規升級的重點，NOx排放在現有限值0.2 g/bhp-hr基礎上分兩個階段逐步加嚴，2024年加嚴至0.05 g/bhp-hr，降低75%，2027年加嚴至0.02 g/bhp-hr，降低90%；PM排放限值由現有的0.01 g/bhp-hr將于2024年開始加嚴至0.005 g/bhp-hr，降低50%。

在高速公路橋梁施工中，技術部門要對伸縮縫施工工藝予以詳細認知，且要整合質量管理機制，確保質量控制體系能發揮其實際價值，實現管理水平的全過程優化。

針對重重型發動機，同步考慮了有效壽命期延長要求，自2027年開始，NOx排放限值基于中間有效壽命和全有效壽命區分為不同排放限值要求。NOx和PM排放升級匯總詳見表1。

2.1.2 怠速排放升級

中等職業學校中的建筑工程測量是一門實踐性較強的專業基礎課程，高程測量、角度測量、距離測量是建筑工程測量的主要教學內容，主要運用于地形圖的測繪和施工測設兩方面。由于一直以來建筑工程測量的教學方法較為陳舊，嚴重影響了實際教學效果。因此，采用“五環四步”教學模式教學是十分有必要的。

CARB調研分析認為現階段采用的重型發動機認證循環，即FTP( Federal Test Procedure)和RMC-SET(Ramped Modal Cycle Version of the Supplemental Emission Test)，對發動機的排放性能評估不足，尤其是SCR技術路線產品，因為它們沒有考慮持續的低負荷運行。將瞬態試驗循環FTP與國六采用的試驗循環WHTC相比，工況點分布偏高速區域，落點分布見圖1。因此，CARB決定制定新的試驗循環來評估發動機低負荷運行工況下的排放控制是否有效，即低負荷循環排放試驗(即Low Load Cycle ,簡稱LLC)。

1.2 試劑 咪達唑侖注射液：浙江恩華制藥有限公司；丙泊酚注射液（得普利麻1%）：阿斯利康制藥有限公司；舒芬太尼注射液：湖北宜昌人福藥業有限公司。

本次質保期的升級是從2022年開始分階段執行，6級車以上的質保期里程延長為有效壽命期的80%，4-5級輕重型車的質保里程數延長為整個有效壽命期。

現階段重型柴油發動機耐久試驗周期為有效壽命的 35%-50%，本次升級對耐久演示試驗周期也做了相應延長。CARB同時考慮為不影響產品開發周期盡量耐久試驗時間能夠在一年內完成，因此允許企業選擇一定比例的后處理系統加速老化試驗，但試驗方案須提前提交CARB審批并按照規定提供在用車排放報告。耐久試驗周期延長要求見表5。

加州在用車排放統計分析發現部分豁免車型的怠速排放較高，有的排放竟達到現有限值的10倍高，為了有效控制在用車實際排放，本次升級要求將取消原校車等豁免車型，同時限值進行了加嚴。2024年怠速排放限值較現有限值降低66.6%，2027年限值較現有限值降低83.3%，限值升級變化見表2。

發病原因不明。流膠樹先表現樹勢衰弱，嚴重時整株死亡。據觀察此病與樹體強健程度、傷口的多少和土壤通氣狀況有關，樹勢強的流膠病輕，樹勢弱的發病多，傷口多的易流膠，降雨量大或土壤積水園中流膠重。

2.1.3.2 LLC循環定義

同時，考慮特定用途的專業車輛大多是在原地作業，如水泥攪拌車等，整個使用周期不會累積大量的里程數，因此部分車型有效壽命周期中是考慮基于運行小時數的時限要求。

2.1.3.3 LLC循環排放要求

從圖4中可以看出，左右輪轉向角差值很小，最大差值在±0.3°范圍內，基于此可知：|cotαL-cotαR|≈0≠B/L=2 478/3 739=0.66。式中：B為左右車輪輪距，L為前后車輪軸距，αL、αR分別為左右車輪轉向角。

LLC循環排放控制分為三個階段：階段一2024年-2026年，階段二2027年-2030年，階段三2031年及以后，各階段限值要求見表3。

同時，LLC循環要求試驗前運行一個FTP循環的預處理后關閉發動機熱浸20分鐘，再開始正式LLC循環測試。

2.2 有效壽命期延長

師：喲！你可真有編故事的才能。了不起！同學們，學課文，要從題目開始過，我們可以圍繞著題目質疑。比如：究竟是一個怎么的小村莊呢？（板書：？）發生了一個怎樣的故事？（板書：？）故事背后又隱藏著什么呢？（板書：？）大膽地去質疑、猜想，帶著猜想和問題去閱讀，也許你會更有收獲。（發放課文）請大聲地讀讀課文。

LLC循環是基于代表性的城市路譜組合設計而成，循環總時長約5500秒，循環平均載荷約8%，工況主要集中在低速低負荷區域，落點分布見圖2。

有效壽命延長在現有要求基礎上，分兩個階段執行，階段一：2027年開始，以8級車為例，有效壽命英里數延長38%；階段二：2031年開始，8級車為例，有效壽命英里數與現有執行要求比延長高達84%。詳細升級見表4。

2.3 質保期延長

質保期是指排放相關零部件如果在質保期內由于零部件本身質量問題而出現故障或損壞，導致排放控制系統失效，或車輛排放超過標準限值要求，生產企業應當承擔相關維修費用。

重型車輛及發動機需要更長的質保期，主要有三個原因: 1)確保排放控制系統在真實的車輛使用壽命的大部分時間內保持運行；2)減少篡改和維修不當的發生率；3)鼓勵制造商制造更耐用的零部件。

2.1.3 低負荷排放要求

2027年開始的質保期延長是基于有效壽命期延長進行同步升級，以8級車為例，質保期里程數占相應有效壽命期的75%，是現有質保期執行要求的4.5倍。詳細升級見表4。

2.4 耐久演示試驗程序升級

加州監管部門和制造商基于統計分析認為現有的耐久演示試驗程序DDP (Durability Demonstration Program)不能有效指示重型柴油機實際使用操作中排放相關部件的失效類型或頻率，需要優化完善耐久驗證演示程序，優化點主要總結為以下三方面。

2.4.1 發動機磨合時間延長

在對新發動機進行正式的排放測試之前，為確保排放水平穩定性，通常會進行一定的磨合，目前允許的磨合時間為125小時。隨著排放不斷升級加嚴，排放控制技術路線中的DOC+DPF+SCR后處理系統也基本成為標配，考慮到后處理系統的排放控制穩定能力尤其是SCR系統，磨合時間需要延長。參考非道路四階段要求延長至300小時，企業如果可以證明使用適用的排放測試循環進行定期的排放測試可以在更短的磨合時間內達到排放穩定，則可申請縮短磨合時間。

2.4.2 耐久演示程序標準化

現階段耐久演示循環是由制造商提出并使用各自的老化周期，旨在代表其典型的使用車輛操作。升級后，耐久試驗將被限制在兩個耐久演示程序選項來證明耐久性，兩個程序選擇循環功率高的作為耐久演示程序。標準化循環的使用為不同的發動機制造商創造了一個公平的競爭環境，因此所有經過認證的產品都將經歷相同的老化過程，以驗證部件的耐久性和確定劣化系數。此外，耐久測試循環很大程度上是根據實際使用的重型車輛產生的數據開發的，所以升級后的耐久試驗更能真實的反映發動機的真實老化水平，而不是旨在盡快完成老化過程。升級的耐久演示程序見圖3、圖4。

網絡處理技術。網絡處理技術主要包括話題發現與追蹤技術、網絡分析技術等技術類別。話題發現與追蹤技術是指輿情監測系統能夠從網絡世界中尋找到熱點話題，根據發言頻率、信息源權威度等指標，準確識別熱點話題、敏感話題，并對相關話題的發展變化加以追蹤，及時捕捉相關信息，抓取輿情數據。網絡分析技術對抓取到的數據進行智能化分析，具體包括自動分類、相似性排重、自動生成熱點、負面輿情研判、轉載計算、統計圖表自動生成、自動抽取關鍵詞、自動摘要等。

有效壽命期是指汽車在正常使用條件下，氣態污染物、顆粒物和煙度排放滿足標準限值要求的耐久性里程或年限周期，以先到者為準。延長使用壽命對減少排放是十分必要的：1)更好地代表重型發動機真實的使用壽命;2)鼓勵制造商制造更耐用的零部件，以避免在用車符合性不達標及昂貴的召回。

2.4.3 耐久試驗周期延長

2.1.3.1 低負荷循環的必要性

資本市場是建立在投機的心理機制之上的，也正因為這種投機心理，資本市場存在一些通過犧牲別人而獲利的現象，因此該領域比其他領域更容易發生道德風險，也就更有強調倫理性的必要。相比誠信的缺失、正義的倫理缺失更隱蔽，危害后果更大。因此，我們不僅要對資本市場誠信缺失進行規制，更要加強對正義缺失的規制，加強資本市場倫理與道德建設，為資本市場體系尋找支撐點或基石。

2.5 在用車排放檢驗升級

CARB現階段在用車排放評估采用的是基于NTE(Not-to-Exceed)的整車排放檢驗方法，該方法獲取的有效試驗數據僅占車輛總體運行工況的極小比例，難以充分測量評估車輛實際運行工況下的排放水平，達不到在用車測試目的，迫切需要升級在用車檢驗方法。

本次升級將在用車排放檢驗更新為3B-MAW(3Bin-Moving Average Window)整車排放試驗方法，該方法將整車實際運行工況歸類分為三個區分：Bin1為怠速工況，Bin2為低負荷工況(類似于LLC工況)，Bin3為中/高負荷工況(類似于FTP/RMC-SET工況)。整車排放不再用一個閾值判定，而是根據分區分別對應不同的排放閾值，見表6。

若帶點粒子的初速度不為零，因初速度方向與電場線平行，即帶電粒子所受合外力方向和速度方向相同，那么帶電粒子將做勻加速直線運動或勻減速直線運動，同樣可根據動能定理得出：

第三代路虎發現已經不再是當初的中型SUV，4.8米的車身長度配合上僅用直線和直角勾勒出的輪廓，它所具備的陽剛氣質讓SUV概念重新回歸到了原點。

因為發動機功率在低負荷時測量輸出相對不是很準確，尤其是在負荷低于20% 的工況，本次升級移動窗口不再基于功計算，而是基于CO2排放率計算窗口，CO2排放率相對獨立于發動機數據并且可使用PEMS設備精確測量。以300秒為單位計算為一個移動平均窗口。

具體執行分兩個階段：2024—2029年在用車符合性閾值的計算系數為2; 2030年及以后在用車符合性閾值的計算系數為1.5,見表6。

3 結論

1) 為滿足低NOx排放的升級要求，重型發動機技術路線勢必迎來新一輪升級。

2) 新增LLC循環、加嚴怠速排放限值的要求進一步增大了產品開發的熱管理難度。

3) 有效壽命期、質保期的進一步延長，將推動產品可靠性和排放耐久性能的提升，有助于在用車排放減排提升環境質量。

4) 在用車排放檢測方法采用3B-MAW方式且閾值分區判定，更加貼合整車實際排放情況。

5) 加州重型發動機排放法規的升級可作為歐盟、中國等其他標準體系的升級參考。

[1]Proposed Amendments to the Exhaust Emissions Standards and Test Procedures for 2024 and Subsequent Model Year Heavy-Duty Engines and Vehicles, Heavy-Duty On-Board Diagnostic System Requirements, Heavy-Duty In-Use Testing Program,Emissions Warranty Period and Useful Life Requirements, Emissions Warranty Information and Reporting Requirements, and Corrective Action Procedures, In-Use Emissions Data Reporting Requirements, and Phase 2 Heavy-Duty Greenhouse Gas Regulations, and Powertrain Test Procedures.

[2]GB17691—2018重型柴油車污染物排放限值及測量方法(中國第六階段)

[3]張曉瑞,尹 彥,李文昭.美國機動車產品排放合規監管體系淺析 STANDARD SCIENCE 2019, 11.11.