李刚：中国重型车未来排放标准思路

2023年3月28日-29日，首届中国商用车论坛在湖北十堰举办。本届论坛由中国汽车工业协会、湖北省经信厅、东风公司和十堰市人民政府共同主办，以“应变 求变 谋变——共创商用车发展新局面”为主题，共设“1场闭门峰会+1个大会论坛+4个主题论坛”，旨在联合能源、交通、信息等各方力量，共同探讨商用车产业发展趋势，推动商用车高质量发展。其中，在3月29日举办的“商用车新能源转型”主题论坛上，中国环境科学研究院机动车排污监控中心政策标准研究室二级首席专家、高级工程师李刚发表精彩演讲。以下内容为现场发言实录：

各位领导，各位嘉宾大家下午好，很荣幸能够参加首届中国商用车论坛，我们前期做了一些关于未来商用车排放标准的研究工作，也很高兴能有这个机会和大家做一个分享，我的介绍主要分三部分：

第一， 背景情况。

大家应该都可以感受到，我们的环境空气质量各方努力下在近些年确实有了很大的改善。但从数据上来看，其实总体的形势依然不是很乐观，尤其是PM2.5和臭氧污染依然很严重，需要持续开展污染治理行动。同时，在“30·60”双碳目标的背景下，应对气候变化问题，我们也需要去推动交通领域低碳清洁转型来实现减污降碳和协同增效。

应对气候变化和空气质量全面改善的双重目标，排放标准的升级和加严是汽车领域减污降碳的一个重要手段。在前两年，包括十四五节能减排综合工作方案，以及减污降碳协同增效实施方案，两个政策性文件当中，也都提出了要去研究制定下一阶段的汽车排放标准这个要求，所以我们也是在整个政策要求下去开展相关的研究，全面推动污染物和温室气体协同控制，将商用车未来的排放标准管理思路进行了一个梳理。

第二部分，欧美法规介绍。

因为最近半年欧美法规发展非常快，频繁出台几个文件。首先是欧七。去年11月份发布了欧7草案，提到很多新内容：首先是它的具体目标，包括降低现行标准复杂性；还有控制行政的成本来促进标准的实施。第二，提供了所有相关的空气污染物的最新排放限值。再有，强化了对真实世界污染的排放控制。

欧七标准有六个主要特点，一是燃料中立原则。无论是汽油、柴油，还是其他的替代燃料都采用了相同的限值；再有对限值做了更新和加严，增加甲醛等非常规污染排放的限制要求，颗粒物也从从23纳米扩展到10纳米；再有就是电动车的部署，包括乘用车和面包车上安装电池的相关要求等等；然后是扩展的RDE边界条件，也就是实际道路的车载法排放测试，包括温度，海拔条件都有一些扩展；五是关于耐久性，有大幅的延长，并且引入了一个扩展的概念，对耐久性之后的里程也提出了排放的规定；最后，充分利用大数据的监管技术，包括OBM和OBFCM，都是要求充分利用这种自动化，智能化的技术做一些辅助监管。

这个是欧七限值的表格，采用燃料中立原则，大家可以看到都是不同燃料类型均采用相同的限值。增加了非常规污染物，对于氧化亚氮以及甲烷等非二氧化碳的温室气体，规定和其他污染物采用一样的测试程序，一样的测试工况，一样的评价方法，是完全协同的。

这个是对欧七限值的一个简单分析，这个就不再具体细说了，首先它有一个冷启动，100%的功基窗口要满足要求，我们理解就是第一个窗口，要满足350g/kWh的NOx排放限值。再有就是热态工况，90%的功基窗口要满足要求。

欧洲重型车的温室气体，实际上是通过三项欧洲的法规来把整个体系建立起来，比较复杂。其测试是通过软件模拟方式进行，并不是实际的车辆测试。再有整个评价方法并不像油耗标准一样有一个单车限值。实际上是一个企业平均概念，要求从2025年企业总体的平均值要相比它2020的基准值降15%，每个企业都会有一个基准值，企业自己和自己比，不需要横向比较。2030年要降30%，这是之前规定，今年2月份有一个新的提案，到2030年要把这个数字加严到45%，同时提出2035年和2040年的要求，2040年要降90%，不达标会根据企业超标的克数进行处罚。

加州重型车污染物排放法规，2024和2027年实施，明年开始实施超低排放法规，温室气体排放同样是2024和2027年实施，同时也看到加州对于二氧化碳的排放标准实际上并不是非常严格，它是一个类似于我们商用车油耗标准的单车型排放管理模式，跟欧洲不太一样。污染物有很大幅度的加严，同时也提出了其他的配套规定，比如说它的整车的车载法测试，抛弃了以往的NTE方法，而是用三个BIN的评价方法，同时增加低负荷排放要求，这是加州非常看中的方面，重型车低负荷工况的污染物排放比较高。

这个是去年12月份，EPA发布了新一代重型车的排放法规——ETA2027法规，实施时间和节点和欧七法规一致，2027年7月1日实施。总的来说，基本上全面向加州的超低排放法规看齐，污染物排放有一个大幅的加严，同时增加了低负荷测试工况要求，包括怠速工况测试，都提出了相关的限值。整车测试方法和加州稍有不同，它是两个BIN，通过与加州EPA专家的沟通，他们通过超低排放技术路线的发动机去做验证，发现采用这种技术路线之后，低负荷工况和正常的工况污染物排放是没有任何区别的，所以他们就没有单独把低负荷工况作为一个BIN，等于相比加州少一个BIN。排放耐久性也有大幅度延长。

这是EPA2027限值分析，以25度常温计算，NOx排放限值为105mg/kWh，相比欧洲，我们用冷启动和热启动综合限值，也就是150mg/kWh来对比，相当于美国EPA2027是比欧七法规要略微严格的。

美国温室气体管理，这个和欧洲差别比较大，它已经有两个阶段，目前是2027年将实施第二阶段要求，同样是采用软件模拟，但软件和欧盟不一样，管理模式类似商用车油耗标准是但车型限值管理，不是企业平均。

总体趋势来说，国际上关于重型车未来的排放法规都是向污染物超低排放发展，包括加州，美国，欧七都是这个趋势。并且国际更加注重车辆真实情况下的污染物排放，包括美国采用的不同等级BIN的评价方法，以及欧洲对于整个边界条件的扩展。再者碳排放管理模式相对类似，都是采用软件模拟，没有实车测试。评价方法都是采用克每吨公里的评价方式，这个跟我们国家的油耗标准管理模式不同，我们是按总质量分段，然后用克每千米的方式评价。然后就是管理模式差别比较大，欧洲是企业平均，是自己和自己去比，美国更多是一个单车限值，排放上限的管理。再有大数据监管，这个实际上都是一个国际的趋势，欧盟的OBM，美国也提出了OBM的数据存储要求做后续监管服务。

基于这些研究，我们同时结合国内一些标准的实施情况和最新的管理需求，提出了一个中国未来排放标准的思路的建议。这张图就整体概括了我们整个标准思路，首先也是基于两点，一个是燃料中立，燃料包括柴油，燃气，双燃料、氢燃料。另一点是技术中立，包括传统燃料车、混动车和纯电动车。对于发动机来说，它的污染物排放和温室气体排放总体是协同控制的思路，采用单机型限值的管理模式，测试方法会统一，评价方法也保持一致，但是我们定限值的时候会充分考虑这种翘翘板的关系。对于整车来说，污染物排放管理延续国六的车载法排放测试，氮氧化物和颗粒物依然会是排放控制的重点，但是在国六的测试当中对冷启动和低负荷工况的考虑是不周全的，所以国七里面也会充分考虑这方面要求。对于整车的温室气体排放管理，目前总体思路是将会和商用车油耗标准充分协同，不会出两套标准，这就基本决定了单车型的管理模式，测试方法，也会和油耗标准统一，包括采用的工况等等。但同时，我们也会去研究一些软件模拟的方式，和国际保持一致，目的是作为一个补充、一个替代的方法。在OBD方面对发动机提故障诊断要求，相当于会把以前国六对OBD的定位有一个调整，OBD可能更多定位为一个后市场服务，去诊断故障，定位故障，做维修。然后对于监管，可能更多会去采用OBM，也就是车载的排放监测，直接看它的排放状况以及后续的远程监控。

这是发动机的整个控制方案，刚才已经提到了，主要介绍一下最后这个图，是我们前期做的验证，实际上如果考虑污染物要大幅下降，同时也去管控温室气体降低，这个成本是非常高的，所以总体思路来说，对于发动机可能控制污染物大幅度下降，降低污染物排放为主，二氧化碳为辅，所以对发动机的温室气体排放要求不会过于严格，只是一个基本的底线。

这是前期我们联合发动机企业做的开发，基于双喷的技术，冷启动污染物排放仍然比较高，而且一致性会有一些问题。右边那个图是PN排放，如果把PN的粒径下调到10纳米，相关尿素、氨的排放也会对它造成比较大的影响。

这个是PN测试，国六之前我们的测试相当于是没有办法校准，只是做了一个零点的标定，针对这个问题我们联合包括中国计量院和中科院安光所合作开发了移动源颗粒物排放校准平台，就是这个设备，可以对仪器设备的颗粒物测试精度做一个校准，目前做到23纳米，误差可以做到1.3%，到10纳米需要使用一些其他雾化器的介质做更进一步的研发。

整车污染物排放管理思路，欧洲是功基窗口法，美国加州和EPA都是采用BIN评价方法，我们自己的思路是基本还是会去延续国六，重点是实现全工况控制，以克每千瓦时的方法来评价，同时加强冷启动排放控制研究，会去研究一些自己的数据评价方法。

这个是与欧美PEMS测试做比较，我们的思路首先一点，因为PEMS测试需要用OBD数据，我们充分信任这个OBD数据，后续会对OBD数据准确性问题做充分验证。再有冷启动工况，单独考虑冷启动排放控制，因为国六阶段是没有评价冷启动的，国七如果按照一定的比例去加权也不合适，因为我们重型车，各类车型它的冷热比例是不一样的，我们采用同样的加权比例实际上不太合理，所以考虑冷启动单独控制，热启动单独控制，两个限值，对于任何车辆冷启动和热启动排放都是相同要求。再有考虑缩短pems测试时间，测试时间太长对于我们监管和测试来说都是有一些难度。我们因为后续采用一些大数据的监管，OBM监控，所以尽量简化PEMS分析方法，便于后续大数据的监管做一个协同。

温室气体我们总体思路，首先左边是我们计划写到标准里面的内容，采用单车型的限值管理模式，主要会去和油耗标准做协同，限值也会被考虑进去，大家都说国七是最后一代排放标准，为了我们标准后续的前瞻性，会去提出一个bin限值的体系，对任何车提出一系列的限值，最高的限值和油耗标准统一，后面采用一些等比或者等差的方式降低，企业到时候自主选择执行哪个限值，用这个方式把后续的持续管理兼容起来。右边这个就是我们会去探索一些企业的平均管理制度，前面的bin模式为企业平均管理制度服务，可以类似欧洲企业降幅管理，也可以按照一个车队，一个绝对目标值分段，几年一个台阶这种降低的模式，当然我们也会去讨论，包括一些相关的存储，奖惩机制，以及对于新能源和零排放会有一些激励，这个激励可能开始比较大，后面逐步下降。

最后简单总结一下，未来标准的重点一定是会大幅加严污染物排放限值，重点是冷启动排放限制；再有就是引入温室气体的排放要求，与污染物排放协同控制；然后颗粒物粒径会扩展到10纳米，增加HCHO等非常规污染物，增加N2O等非二氧化碳温室气体；整车测试将大幅改进，缩短测试时间，扩展更广泛的边界条件；最后，未来标准还将充分利用智能化的大数据监管技术。

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