加州重型發(fā)動機排放法規(guī)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(qū)排放法規(guī)的州

，早自2010年開始，重型發(fā)動機排放污染物控制要求已嚴于現(xiàn)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(zhì)量，加州空氣資源委員會(California Air Resources Board，以下簡稱CARB)于2020年又發(fā)布了2024年及以后的低NOx排放的法規(guī)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(lián)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(fā)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(fā)動機的氮氧化物排放限值降低90%。經(jīng)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(fā)動機排放法規(guī)要求。

2 法規(guī)升級關鍵點分析

道路上行駛的重型車輛作為常規(guī)污染物和溫室氣體排放的重要貢獻者，據(jù)加州相關部門2018年統(tǒng)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。總結加州重型發(fā)動機(柴油機)2024年及以后排放法規(guī)升級內(nèi)容的關鍵點：主要從排放限值加嚴、有效壽命期延長、排放質(zhì)保期延長、耐久試驗演示程序優(yōu)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(guī)升級的重點，NOx排放在現(xiàn)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(xiàn)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(zhì)量管理機制，確保質(zhì)量控制體系能發(fā)揮其實際價值，實現(xiàn)管理水平的全過程優(yōu)化。

針對重重型發(fā)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(qū)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(yè)學校中的建筑工程測量是一門實踐性較強的專業(yè)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(nèi)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(huán)四步”教學模式教學是十分有必要的。

CARB調(diào)研分析認為現(xiàn)階段采用的重型發(fā)動機認證循環(huán)，即FTP( Federal Test Procedure)和RMC-SET(Ramped Modal Cycle Version of the Supplemental Emission Test)，對發(fā)動機的排放性能評估不足，尤其是SCR技術路線產(chǎn)品，因為它們沒有考慮持續(xù)的低負荷運行。將瞬態(tài)試驗循環(huán)FTP與國六采用的試驗循環(huán)WHTC相比，工況點分布偏高速區(qū)域，落點分布見圖1。因此，CARB決定制定新的試驗循環(huán)來評估發(fā)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(huán)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(yè)有限公司。

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

現(xiàn)階段重型柴油發(fā)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(chǎn)品開發(fā)周期盡量耐久試驗時間能夠在一年內(nèi)完成，因此允許企業(yè)選擇一定比例的后處理系統(tǒng)加速老化試驗，但試驗方案須提前提交CARB審批并按照規(guī)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(tǒng)計分析發(fā)現(xiàn)部分豁免車型的怠速排放較高，有的排放竟達到現(xiàn)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(xiàn)有限值降低66.6%，2027年限值較現(xiàn)有限值降低83.3%，限值升級變化見表2。

發(fā)病原因不明。流膠樹先表現(xiàn)樹勢衰弱，嚴重時整株死亡。據(jù)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(fā)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(huán)定義

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

2.1.3.3 LLC循環(huán)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(nèi)，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(huán)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(huán)要求試驗前運行一個FTP循環(huán)的預處理后關閉發(fā)動機熱浸20分鐘，再開始正式LLC循環(huán)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(zhì)疑。比如：究竟是一個怎么的小村莊呢？（板書：？）發(fā)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(zhì)疑、猜想，帶著猜想和問題去閱讀，也許你會更有收獲。（發(fā)放課文）請大聲地讀讀課文。

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

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

2.3 質(zhì)保期延長

質(zhì)保期是指排放相關零部件如果在質(zhì)保期內(nèi)由于零部件本身質(zhì)量問題而出現(xiàn)故障或損壞，導致排放控制系統(tǒng)失效，或車輛排放超過標準限值要求，生產(chǎn)企業(yè)應當承擔相關維修費用。

重型車輛及發(fā)動機需要更長的質(zhì)保期，主要有三個原因: 1)確保排放控制系統(tǒng)在真實的車輛使用壽命的大部分時間內(nèi)保持運行；2)減少篡改和維修不當?shù)陌l(fā)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(zhì)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(zhì)保期里程數(shù)占相應有效壽命期的75%，是現(xiàn)有質(zhì)保期執(zhí)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(jiān)管部門和制造商基于統(tǒng)計分析認為現(xiàn)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(yōu)化完善耐久驗證演示程序，優(yōu)化點主要總結為以下三方面。

2.4.1 發(fā)動機磨合時間延長

在對新發(fā)動機進行正式的排放測試之前，為確保排放水平穩(wěn)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(tǒng)也基本成為標配，考慮到后處理系統(tǒng)的排放控制穩(wěn)定能力尤其是SCR系統(tǒng)，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(yè)如果可以證明使用適用的排放測試循環(huán)進行定期的排放測試可以在更短的磨合時間內(nèi)達到排放穩(wěn)定，則可申請縮短磨合時間。

2.4.2 耐久演示程序標準化

現(xiàn)階段耐久演示循環(huán)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(huán)功率高的作為耐久演示程序。標準化循環(huán)的使用為不同的發(fā)動機制造商創(chuàng)造了一個公平的競爭環(huán)境，因此所有經(jīng)過認證的產(chǎn)品都將經(jīng)歷相同的老化過程，以驗證部件的耐久性和確定劣化系數(shù)。此外，耐久測試循環(huán)很大程度上是根據(jù)實際使用的重型車輛產(chǎn)生的數(shù)據(jù)開發(fā)的，所以升級后的耐久試驗更能真實的反映發(fā)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(wǎng)絡處理技術。網(wǎng)絡處理技術主要包括話題發(fā)現(xiàn)與追蹤技術、網(wǎng)絡分析技術等技術類別。話題發(fā)現(xiàn)與追蹤技術是指輿情監(jiān)測系統(tǒng)能夠從網(wǎng)絡世界中尋找到熱點話題，根據(jù)發(fā)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(fā)展變化加以追蹤，及時捕捉相關信息，抓取輿情數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡分析技術對抓取到的數(shù)據(jù)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(tǒng)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(tài)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(fā)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(huán)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(xiàn)象，因此該領域比其他領域更容易發(fā)生道德風險，也就更有強調(diào)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(guī)制，更要加強對正義缺失的規(guī)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(xiàn)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(shù)據(jù)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(qū)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(jù)分區(qū)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(jù)動能定理得出：

第三代路虎發(fā)現(xiàn)已經(jīng)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(zhì)讓SUV概念重新回歸到了原點。

因為發(fā)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(fā)動機數(shù)據(jù)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(zhí)行分兩個階段：2024—2029年在用車符合性閾值的計算系數(shù)為2; 2030年及以后在用車符合性閾值的計算系數(shù)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(fā)動機技術路線勢必迎來新一輪升級。

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

3) 有效壽命期、質(zhì)保期的進一步延長，將推動產(chǎn)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(huán)境質(zhì)量。

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

5) 加州重型發(fā)動機排放法規(guī)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(chǎn)品排放合規(guī)監(jiān)管體系淺析 STANDARD SCIENCE 2019, 11.11.