2016年5月13日,環保部官方網站正式發布了我國輕型汽車第六階段排放標準草案的征求意見稿。這是一個全球輕型汽車制造商都高度關注的一個排放標準,我國主要幾大汽車集團也都直接參與其中,一方面是由于我國巨大的汽車消費市場的吸引;另一方面這個不再是直接引用國外排放法規的標準,而是根據我國實際情況,借鑒了國外經驗后形成的自己的標準。
媒體上有一些對國六標準起草的報道, 說國六仍然采用歐洲標準,但這句話是不準確的。首先,國六草案的冷起動后排放測試循環及測試規范均采用了全球第15號技術法規的內容。作為全球技術法規,目前歐洲、韓國、印度和日本均表示將會逐步引入到自己國家的排放法規中,歐洲與日本也給出了計劃引入的具體時間表,中國作為98協議的締約國本是有義務采納全球技術法規的。另外,國6草案加嚴了蒸發排放要求并新增加油排放規定,這兩部分的測試要求則修改采用了美國的測試規程;而OBD車載診斷系統要求,也是參考美國OBD II 2013 版以及2015年草案的規定,結合我國汽車行業實際情況修訂而成,這幾部分已經沒有歐標的影子。國6草案也借鑒了歐洲法規中特有的元素,比如:微粒數量(PN)排放要求,實際道路排放測試要求等,以改善空氣質量中的微粒排放,并減少實際道路排放與試驗室排放之間的差異。綜上,國六草案是一個綜合考慮了先進國家的排放法規特點,根據我國排放控制需求而制訂,絕不能用“參照歐標”這幾個字替代。
以下對具體的國六草案內容進行逐項介紹:
1. 標準的適用范圍
標準的適用范圍與國五排放標準規定相同,適用于最大設計總質量不超過3.5噸的M1,M2,N1和N2類車輛,包括混合動力電動汽車。
2. 標準的實施日期
對于新車型認證2019-1-1起實施。
對于新車的銷售和注冊,從2020-1-1起,所有銷售和注冊登記的輕型汽車應符合標準要求,其中I型試驗應滿足6a限值;從2023-1-1起,所有銷售和注冊登記的輕型汽車應符合標準要求,其中I型試驗應滿足6b限值。
對于提前實施標準的地區,可提前實施標準要求,其中冷起動排放(I型試驗)可選擇符合6a或6b限值,并報國務院環境主管部門備案。對提前實施6b要求的地區,RDE要求可按照6a階段(僅監測)或6b階段(有強制NTE限值)相應規定進行。
3. 冷起動后排放要求(I型試驗)
I型試驗的測試循環以及測試規程采用了全球第15號技術法規的內容,測試循環采用WLTC低,中,高和超高四段循環,測試規程采用WLTP的相關規定。
而對于排放限值,此次分別制定了國6a階段和國6b階段兩個水平的要求,同時采用了燃料中性的原則,即無論采用哪種燃料,排放限值是相同的。在不考慮測試工況和測試規程的影響下,與國5限值相比,國6a汽油車CO限值加嚴50%,國6b汽油車的THC,NMHC以及NOx限值分別下降50%,50%和42%。此外,國五標準只針對汽油直噴汽車有PM限值要求,但在國6中要求所有點燃式汽車均滿足PM以及新增的PN限值要求,其中國6b的PM限值下降了33%。另外,國6還新增N?O的排放限值要求,N?O是一種溫室氣體,由于CO?要求與我國目前的油耗限值要求存在沖突,因此國6草案中沒有提出CO?的限值要求,但要求企業申報CO?的實際水平。具體國6a和國6b的限值表列出如下:
國6a 限值表
國6b 限值表
4. 實際道路排放要求RDE (II型試驗)
實際道路排放試驗是一項全新的排放要求,越來越多的數據表明,實際道路行駛過程中的排放水平與實驗室的排放測試結果存在一定的差異。因此控制實際道路行駛中的排放將成為未來排放控制趨勢。此次國6新增的這項要求參考采用歐洲正在制訂中的RDE法規相關要求。為了了解我國車輛RDE的實際水平,要求在6a階段只進行監測并報告結果,從6b階段起提出強制性限值要求,即不得超過I型試驗的排放限值與對應符合性因子的乘積,其中國6草案中建議的NOx以及PN排放的符合性因子均為2.1。目前在歐洲,對PN的符合性因子還沒有最終確定,因此國6草案已經走在歐洲法規的前面。
RDE測試路線要求包括市區34%,市郊33%和高速33%三個部分,各段誤差在±10%以內,其中市區比例不能低于總行駛距離的29%。,每段的行駛里程至少16公里。整個行駛時間在90-120分鐘。
RDE試驗也定義了相應的邊界條件,分普通條件和擴展條件,國6針對我國地域的特殊性還規定了進一步擴展的海拔條件:
普通條件:海拔高度不超過700m;環境溫度在0℃到30℃之間
擴展條件:海拔高度在700m~1300m之間;環境溫度在-7℃~0℃ 或 30℃-35℃
進一步擴展的海拔條件:海拔高度在1300m-2400m之間
對于擴展條件下的測量結果可以除擴展系數1.6 (對進一步擴展的海拔條件下的擴展系數為1.8),然后再進行數據評估處理。
RDE試驗的評價測試方法采用了移動窗口平均法,即基于WLTP的I型試驗CO?排放量確定窗口大小(為CO?排放量的一半),使用移動平均進行積分。對每個窗口計算其CO?排放,污染物排放以及平均車速,然后根據三個路段中每個窗口的計算結果,確定試驗的完整性、正常性,同時根據其與標準I型試驗CO?排放的特征曲線之間的公差,對每個窗口進行加權計算,最終分別得出三個路段的平均排放結果以及總里程的排放結果。
5. 蒸發排放要求(IV型試驗)
國5標準中對蒸發排放測試規程以及限值都是參考歐洲法規要求,國6草案則對其進行了較大調整,測量規程上參考美國的流程并進行了適當修改。蒸發排放限值也進行了加嚴,同時對蒸發排放提出了耐久性的要求,要求在160000公里以內均蒸發排放限值(見下表)。國6草案不僅測試規程上大幅度加嚴,而且限值也是國五標準的2g/test也大幅度加嚴。
除此之外,相對國五標準,對蒸發排放提出了耐久性要求,即在16萬公里以內車輛的蒸發排放也必須滿足限值要求,為此國6草案給出了對應的劣化系數0.06g/test建議,因此新車的蒸發排放要求必須達到0.64g/test才能滿足耐久性的要求,從而進一步加嚴了蒸發排放控制要求。
隨著車輛控制技術的不斷發展,國6根據蒸發排放控制類型的不同,分別針對整體式的控制系統,非整體式控制以及非整體僅控制加油排放炭罐系統,制訂了不同的測試流程,這幾個類型的定義如下:
整體控制系統:指一種汽車燃油蒸發污染物控制系統,使用同樣的硬件控制加油排放和晝夜換氣排放的導向、儲存和脫附。
非整體控制系統:指另一種汽車燃油蒸發污染物控制系統,使用不同的系統控制加油排放和晝夜換氣排放。
非整體僅控制加油排放炭罐系統(NIRCO):是非整體控制系統的另一種,僅吸附加油排放的活性炭罐。它通常是插電式混合動力電動汽車所采用的。因此國六針對該類車的特點,制訂了有針對性的流程要求。
國六的測試流程參考美國3天以及2天的測試規程,簡化形成了一個2天的測試規程,補充車輛高溫運行預處理,提高車輛行駛過程中高溫蒸發控制水平。另外晝間排放試驗由原來的1天改為2天的晝間測試,這些要求都大大提高了對碳罐的吸附及脫附能力的要求。
對整體式系統,非整體式(不包括NIRCO系統)車輛的蒸發測試流程
非整體式僅控制加油排放炭罐系統車輛的蒸發測試流程
6. 整車耐久性排放要求(V型試驗)
國6編制組提出了弱化型式核準前耐久性試驗要求,強化生產一致性監督以及在用車符合性檢查中對耐久性要求的原則,企業認證前可采用固定的劣化系數來替代耐久性試驗。
與國5相比,耐久性里程要求保持不變,仍為16萬公里。但是加嚴了固定劣化系數的要求,同時補充了加法劣化因子,企業可以選擇乘法老化因子或加法老化因子(見下表)。
對于耐久性試驗方法,與國5相比也更加靈活,除國5規定的幾種試驗方法外,企業還可以采用自己的等效老化試驗方法。
7. 低溫-7度冷起動排放要求(VI型試驗)
國6草案加嚴了對該型式試驗的要求,測試循環由原來的NEDC市區循環修改為WLTC的低速+中速段的城市循環。對CO以及THC排放限值分別相比國五加嚴了三分之一,同時增加NOx排放限值。
8. 加油排放要求(VII型試驗)
加油污染物排放要求是一個新增的排放要求,它參考了美國法規的要求而制訂,主要控制加油時的油氣排放,排放限值要求為0.05g/L。對加油排放也提出了耐久性要求,并規定了相應的劣化系數0.01g/L,因此對新車而言,其加油排放測量結果必須滿足0.04g/L,以確保在16萬公里行駛里程內的排放滿足限值。
加油排放的測試規程也根據整體控制系統和非整體控制系統(相關定義見蒸發排放部分的內容)分別進行了規定。(如下圖所示)
9. OBD系統要求
國六草案的OBD系統要求主要參考了加州OBD II 2013年的法規要求,同時也引入了2015版草案中部分進一步明確,或相對簡化的補充規定。相比國五的EOBD診斷要求,國六草案中增加了很多新的診斷功能,針對到國內實際情況,刪除了對空調診斷要求、各缸不均勻性的診斷要求;對蒸發泄漏診斷僅要求1mm診斷,但如果制造廠提出要求,也可以采用0.5mm泄漏診斷來替代1mm診斷要求;另外補充了對汽油顆粒捕集器的診斷要求以及混合動力汽車相關部件的診斷要求。由于國六新增的診斷功能項較多,因此對在線診斷頻率的要求適當放松。
OBD系統的閾值則參考了EU6C法規對應的EU6-2的OBD閾值的規定,同時采用將NMHC與NOx限值進行組合,以確保相應診斷的可靠性,也給企業一定的靈活度,OBD閾值要求表如下:
OBD主要診斷項(僅列出裝配點燃式發動機車輛的要求)
對于OBD故障演示試驗也進行了詳細規定,相比國五規定的4項要求,國六草案也更加嚴格。對于點燃式發動機車輛草案中規定的演示項有:排氣傳感器(氧傳感器)、EGR系統、VVT系統、燃油系統、失火、二次空氣系統、催化器效率、加熱型催化器系統、冷起動排放降低策略、蒸發系統以及其它排放控制系統。
10. 生產一致性檢查及在用符合性要求
國六草案中規定了車輛生產一致性檢查要求以及在用符合性檢查要求,對新增的排放試驗項內容也進行了補充,比如RDE的生產一致性檢查要求和在用符合性檢查要求。這里不再一一贅述。
綜上,國六草案不再是照抄國外法規,它在原有標準框架下參考美國法規以及全球技術法規的要求,進行完善后形成了中國自己標準。相比國五排放標準,排放要求有很大的飛躍:它不僅對汽車企業提出了更高的要求,同時對車用油品也提出更高的要求;從排放控制角度,不僅加嚴了試驗測試的排放要求,同時也首次提出實際道路排放要求,以減少車輛實驗室排放與道路實際排放之間的差異。
由于一些重點城市將可能提前實施國家排放標準的需求,特別是直接實施國6b階段的排放要求,很多整車企業都已經開始研究相應的排放控制系統解決方案,積極應對國家排放標準的升級。另一方面,企業也希望地方政府能給出足夠的開發時間來完成從國五到國六的排放升級,畢竟全國國五排放標準的實施時間是從明年的1月1日才正式開始。
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