日前,記者從一位熟悉機動車污染物排放標準制定工作的行業(yè)專家處獲悉,今年3月,我國下一階段機動車排放標準開啟了第三期預研,這也意味著汽車污染物排放限值及測量方法(中國第七階段)(以下簡稱國七)的制訂工作正式啟動。這一動作有跡可循,2023年11月30日,國務院發(fā)布關于印發(fā)《空氣質量持續(xù)改善行動計劃》的通知,其中明確提出“研究制定下一階段機動車排放標準”。公開信息顯示,生態(tài)環(huán)境部機動車排放監(jiān)控中心已于2020年10月牽頭國家第七階段機動車污染物排放標準的第一期預研;第二期預研工作開展于2022年9月,2023年12月完成。國七排放標準呼之欲出。
PN限值舊話重提
“按照我個人的估計,國七標準在進行比較長時間的準備過程后,預計2025年可能將出臺征求意見稿,公開向社會和公眾征求意見,根據(jù)以往的經(jīng)驗,正式的標準文件,將極有可能在2026年正式發(fā)布。”前述行業(yè)專家表示,“從我的角度,結合以往排放標準施行過程中的問題,我覺得有義務,也有責任呼吁行業(yè)企業(yè)重視國七可能的一些新變化,避免在新法規(guī)出臺后的被動局面。”
事實上,在國六階段排放標準的實施過程中,推進的步驟與節(jié)奏,曾經(jīng)給行業(yè)帶來了較大的挑戰(zhàn)——除了區(qū)分輕型車與重型柴油車之外;根據(jù)《打贏藍天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動計劃》包括京津冀及周邊、長三角、珠三角地區(qū)等在內(nèi)的重點區(qū)域在節(jié)奏上提前實施;隨后輕型汽車國六排放標準顆粒物數(shù)量(PN限值)又起波瀾。關于PN限值,在專家的呼吁、行業(yè)的奔走及企業(yè)的共同努力下,生態(tài)環(huán)境部、工信部、商務部、海關總署四部門于2020年5月14日聯(lián)合發(fā)布《關于調(diào)整輕型汽車國六排放標準實施有關要求的公告》,對PN限值的過渡期進行了調(diào)整。
根據(jù)記者梳理,PN限值在我國排放標準當中的首次引入出現(xiàn),是在國六排放標準實施之時,而當時行業(yè)當中對顆粒物排放的理解和準備還并不深刻。疊加在當時因為新冠疫情所帶來的一些影響,客觀上,行業(yè)的準備情況一定程度上不夠充分。
從行業(yè)專家的分享中,可以窺得未來在國七的制訂過程中,關于PN限值的要求依然存在,而且有相當概率會進一步加嚴。以史為鑒,行業(yè)企業(yè)需要及早動手,提前預研,選擇合理、可靠的技術路線,進行儲備。
他山之石可以攻玉
從頂層角度觀察,2015年9月,“堅持綠水青山就是金山銀山”就已經(jīng)寫進中央文件(《關于加快推進生態(tài)文明建設的意見》),隨后黨的十九大也將“兩山論”寫進了《中國共產(chǎn)黨章程》?刂茩C動車污染物對大氣的影響,成為整個汽車行業(yè)的必答題?刂茩C動車排放當中的顆粒物排放數(shù)量有利于進一步保護我們的綠水藍天,也成為汽車行業(yè)所應當擔負起的責任。從國家標準的角度來看,PN限值指標的加嚴,在建設生態(tài)文明的大政方針指導下,具備其合理性與必然性。
從這些維度來看,提高PN限值的技術指標認識可能將成為整車及供應鏈企業(yè)的必修課。
我們國家的排放標準,相當長一段時間是在學習、借鑒、對標歐洲的排放法規(guī),因此參考歐七標準對PN限值的要求,可以大致預判國七標準(關于PN限值的)的方向、范圍。
記者梳理公開資料顯示,歐七標準從籌劃、制訂經(jīng)歷了比較漫長的準備和復雜的博弈過程。歐盟一度希望借助歐七重塑歐盟在世界零污染、碳減排領域的先鋒領軍形象。而隨后一系列地緣政治局勢以及經(jīng)濟環(huán)境的變化,歐盟各國對歐七標準的態(tài)度有些微妙,在歷經(jīng)歐盟委員會、歐盟理事會、歐盟議會等多輪的溝通、協(xié)調(diào)、博弈之后,歐七標準有一定的妥協(xié)與折衷。對于PN限值,歐七保留了以PN10代替PN23,取消了PN限值的適用范圍限制,RDE 繼續(xù)保持EU6e標準,其符合因子系數(shù)維持在1.1-1.34之間。如果對標歐七的情況,我國目前的排放標準已經(jīng)在指標上領先于歐盟。
“我個人的估計是,在國七的制訂當中,我國會采取比較穩(wěn)妥、中庸的演進方式。同時,歐七也給我國行業(yè)企業(yè)比較重要的幾點啟示。”專家分析指出,“第一個啟示是PN限值指標大概率會加嚴,但加嚴的形式未必是粒子數(shù)量的變化,而是調(diào)整粒子的直徑標準,小粒徑的粒子被納入測試、監(jiān)管,從而實際上變得更為嚴格;第二個啟示是需要重視RDE測試。”
裝GPF抓RDE 兩手準備都要硬
隨著我國汽車工業(yè)的蓬勃發(fā)展,我國汽車產(chǎn)品日漸豐富,尤其是在電動化的浪潮下,我國汽車市場集齊了幾乎所有的動力系統(tǒng)技術路線和構型。這一方面是我們汽車工業(yè)強大的象征,同時這種局面(不同技術路線、動力構型滿足國七排放標準)也給企業(yè)的研發(fā)工作帶來了相當?shù)碾y度與復雜度。
“我們非常關注國七階段的PN限值以及RDE測試的相關內(nèi)容動向。雖然預感任務會很艱巨,但是我們團隊內(nèi)部已經(jīng)展開了早期的跟隨預研工作。從原理來看,顆粒排放物的產(chǎn)生,主要是由于燃料(汽油)在噴射過程中形成的液態(tài)油膜(液態(tài)油膜由于燃燒不充分而產(chǎn)生)。但這些液態(tài)的油膜容易存在于缸內(nèi)的活塞頂、氣缸壁等位置,形成顆粒物排放。同時與環(huán)境溫度密切相關。當環(huán)境溫度較低、冷機啟動時,燃料汽化不充分,液態(tài)油膜更多,也將產(chǎn)生更多的顆粒物排放。”國內(nèi)某重點院校汽車工程學院的團隊深度參與了不少國內(nèi)整車企業(yè)的動力系統(tǒng)開發(fā)工作,該團隊的副教授李順清(化名)介紹道,“因此從我們設計的角度,我們將研究方向重點放在燃燒開發(fā)時采取針對性的方案。比如,我們嘗試優(yōu)化噴油油束的角度,盡量不讓油束擊打到氣門、氣缸壁;我們會關注噴油壓力,高噴油壓力能夠縮小燃油粒徑,但也同時增加了貫穿距,因此需要我們平衡;我們也嘗試采用多次噴射的方案,來降低油滴擊打到氣缸壁的可能性。同時由于國內(nèi)整車企業(yè)多種混動構型的存在,我們也建議對內(nèi)燃機、電機進行聯(lián)調(diào)聯(lián)標,思路是讓發(fā)動機盡可能平順、穩(wěn)定的進入熱機狀態(tài)工作,尤其避免冷機工況下發(fā)動機負荷的瞬時劇烈波動。”
在記者多方采訪中,不少行業(yè)人士意識到了顆粒捕集裝置(GPF)在國七階段的重要性。從國際品牌在歐洲當?shù)氐漠a(chǎn)品技術方案角度分析,自歐六階段起,絕大多數(shù)品牌都采用了顆粒捕集裝置用以滿足歐盟排放法規(guī)對于PN限值的要求。顆粒捕集裝置在應對因發(fā)動機冷熱機切換、發(fā)動機負荷突變、燃油品質變化而帶來的顆粒物排放波動方面具有非常明顯的效果。如果說設計角度優(yōu)化是苦練“內(nèi)力”,對顆粒捕集裝置的應用則是為排放控制加上了“外掛”。據(jù)記者了解,按照目前技術水平,GPF產(chǎn)品的過濾效率可達90%,下一代技術甚至有望突破95%。
而顆粒捕集裝置對于各種混動構型的幫助也非常顯著。相關研究資料顯示,以非插電的混合動力為代表的路線,較難依靠設計來降低顆粒物排放從而滿足PN限值要求,GPF的輔助就成為必須。而串并聯(lián)插電混動設計的構型中,內(nèi)燃機冷機啟動的表現(xiàn)受到電機、發(fā)動機控制器策略的影響較大,在GPF輔助下有助于進一步控制排放水平。
除設計角度以外,建議整車及供應鏈企業(yè)關注RDE測試的相關動向。相比國六排放標準,國七的RDE測試將把冷啟動階段的排放納入正式核算。如果國七標準在認證和抽查環(huán)節(jié)都加強了對低溫環(huán)境、冷機啟動的核查力度,那么GPF或許是成本最優(yōu)的解決方案。
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