控制汽车排放是防治大气污染的重要手段

——访中国汽车技术研究中心资深专家方茂东先生

作者:陈永光 文章来源:AI《汽车制造业》 点击数:83 发布时间:2016-09-18
机动车是大中城市雾霾的主要来源之一,因此,控制汽车排放是防治大气污染的重要手段。中国汽车技术研究中心资深专家方茂东先生就机动车排放相关话题接受了AI《汽车制造业》记者的采访,介绍了目前治理汽车排放污染的一些措施,以及未来的努力方向。
控制汽车排放是防治大气污染的重要手段

对于国内雾霾成因的调查显示,燃煤、工业生产、机动车排放和扬尘是造成雾霾的四个主要因素,但就北京等一些特大型城市来说,市区机动车密度大、活动强度高,污染物低空排放,是大中城市大气污染的主要来源之一。日前,中国汽车技术研究中心资深专家方茂东先生就机动车排放相关话题接受了AI《汽车制造业》记者的采访,介绍了目前治理汽车排放污染的一些措施,以及未来的努力方向。

 

AI:国家相关部门这些年不断加大治理机动车尾气排放的力度。您认为,当下我们应该重点从哪些途径进行机动车排放的防治与治理?

方茂东先生:近年来我国机动车排放标准确实在不断变得严格,国V排放标准已经分地区分车型在逐步实施。根据规划,2017年末将在全国范围内全面停用国IV标准,彼时北京市也将率先实施第六阶段排放标准。实施上述标准促进车辆更新置换,消减了在用车的存量排放,在一定程度上控制了汽车污染物的新增量,总的来说是取得了较好的治理效果。环保部最新发布的《2016年中国机动车环境管理年报》显示,截至2015年末,全国机动车保有量达到2.79亿辆(其中汽车占比62.2%),比2014年增长了5.8%,但污染物排放量削减了0.3%,这说明机动车污染得到了初步遏制。

我认为要真正防治机动车排放污染,首先是要下大力度严格管理,重点是在用车的年检和老旧车淘汰。根据环保部的年报,按排放标准分类核算,占汽车保有量1.6%的国I前排放标准老旧汽车,其污染物排放占汽车排放总量的30%以上;而占保有量83.5%的国Ⅲ及以上排放标准汽车,其排放量约为汽车排放总量的35.2%。所以如果设法淘汰这些占比不足20%的老旧机动车,汽车污染物总量将显著减少(有可能减少50%)。另外,加强车辆年检、维护保养以及对符合条件的在用车进行排放治理也可以有效削减车辆的污染排放。

第二个要点是严格按规定进行新车生产一致性检查和在用符合性抽查,防止不达标的新车流入市场,形成新的高污染源。德国大众“排放门”事件,以及近几年国内实施重型车国IV排放标准的一波三折,都向政府部门表明了监督、抽查的必要性,同时防止弄虚作假。当然,值得高兴的是,新修订的大气污染防治法新增了不达标车辆召回和高额罚款等手段,有望威慑弄虚作假等违法行为。

我们必须认识到,汽车排放控制是一项系统工程,基础配套设施的进步也非常重要。比如,汽、柴油品质的提升,特别是普通柴油和车用柴油的品质提升,不仅有利于提高汽车的使用性能和可靠性,还可以直接降低在用车的污染物排放。与此同时,优化道路规划和设计、改善交通拥堵、提高车辆行驶速度,都可以直接降低汽车实际运行污染物排放。我们测算过,当车辆处于中高速行驶(>40km/h)时,每公里的污染排放量比低速行驶(<20km/h)减少50%以上,而HC和CO的排放更是仅相当于20%。

 

AI:在机动车节能减排方面,欧、美、日等汽车工业发达国家有很多成功的经验与技术路径值得我们借鉴。请您跟我们分享一下相关的国际经验和技术路径。

方茂东先生:早在20世纪60年代,欧美国家就开始了汽车排放控制工作。目前全球汽车排放控制领域形成了美国、欧洲和日本三大体系。由于日本体系基本不被其他国家采用,因此美国和欧洲的排放法规被视为通用法规体系而被其他国家采用。目前,联合国欧洲经济委员会ECE/WP29/GRPE框架组织,正致力于统一国际间汽车排放法规,也陆续发布了多项全球统一的汽车排放法规,供各国选用。经过若干年的摸索,我国基本确定了以欧洲的汽车排放法为蓝本,吸收美国、日本汽车排放法规的精华,并结合国情形成的中国汽车排放标准体系。

每种法规、每个阶段的排放要求基本上都对应了一些主流的排放控制技术,包括汽车发动机本身的机内排放控制技术和采用后处理装置等机外排放控制技术。我们借鉴了国外的排放法规,因此可以很方便地借鉴国外成熟技术和管理经验。比如,1999年我们实施轻型汽车国I排放标准时,就是参考了国外成熟技术,提出采用“电喷+三效催化器”的技术方案,并淘汰无铅汽油,一举实现了我国汽油车排放控制的里程碑。近年来,随着柴油机的排放控制日趋严格,柴油高压喷射技术、SCR和DPF等后处理技术和燃油低硫化都是参照欧美成熟技术路线和实践经验而逐步引入的。

在这过程中,在大量吸收借鉴了国外成熟经验和技术路线基础上,结合国内的自主创新经验,环保部陆续制定发布了《机动车排放污染防治技术政策》、《柴油机污染防治技术政策》等指导性文件,有效地指导了机动车行业排放控制。

 

AI:随着汽车技术的不断升级,以及人们对节能减排的要求越来越高,“测试”被认为是实现这些目标的关键因素。作为汽车节能减排领域的资深专家,您如何看待“测试”对于汽车技术进步和实现节能减排的重要意义?

方茂东先生:“测试”一般包含测试方法和对应的限值两部分,就像考试卷和及格线要配套设定,对于节能减排,有时我们甚至要给出优、良的评分线,以便引导绿色制造和绿色消费。测试方法一般包括软性的测试规程和硬性的测试设备设施要求两大部分。

“测试”既是标尺又是指挥棒,因此对于促进技术进步和实现节能减排非常重要。比如,内外排放油耗测试工况都在不断演变,有的国家是增加新工况,大多数国家是更新替换旧工况(如欧洲、日本)。我国同欧洲一样,轻型汽车排放测试工况从早期反映市区低速的十五工况(ECE工况),国III开始更换为包含城郊高速工况(EUDC)的新工况(NEDC),国VI开始预计试验工况将更换为更能反映实际运行情况的全球统一瞬态循环(WLTC)工况。工况的变化将带动汽车发动机技术优化调整,也将使得车主实际驾驶时更节能减排,这是正面实例,负面的也有,比如高效空调的推广不尽人意,主要原因就是我们的排放油耗法规测试评价中不要求打开空调,这与实际情况不符,因此我国正在修订相关标准把打开空调时的排放油耗测试纳入考核。

 

AI:在机动车尾气排放的防治和治理过程中,各种各样的检测/测试手段和设备是必不可少的。机动车尾气排放主要涉及到哪些检测/测试设备、技术和方法(如底盘测功机、实时车载尾气检测法等)?这些测试手段分别发挥着怎样的作用?

方茂东先生:排放测试设备非常重要,设备的测试精度,重复性、再现性、不确定度等指标要支撑执法所需,要尽量少误判少漏判;此外,排放测试设备不仅在实验室工作,大量执法在户外,要经受高低温、湿度、振动和灰尘等恶劣条件的考验,因此设备的可靠性也至关重要。被业界寄予厚望的车载排放测试设备PEMS,是试验室测试的重要补充,已经列入执法项目了,那它本身也要经得起考验,不能出错。

车载排放测试设备PEMS

至于机动车尾气排放的防治和治理过程中涉及的排放设备,一般分为新车检测用和在用车年检、维修、路边检查用两大类,细分的话有轻型车用和重型车用的检测设备,有汽油车用和柴油车用的检测设备,但常用到的设备主要有底盘测功机、分析仪、各种流量计、发动机台架等,当然型号各异,其尺寸、价格差别很大。

排放标准的实施和不断升级,当然也会带动排放检测设备的新需求或更新,特别是中国机动车发动机厂家众多,这十几年来排放标准的不断升级,给国外检测设备生产厂家带来巨大发展机会,AVL、HORIBA等公司凭借技术和先行优势,基本垄断了中国这个快速成长壮大的市场,进而在国际上兼并扩张,现在基本上成为世界机动车排放测试设备两大寡头了。

 

AI: 2020年时我国的新机动车排放控制水平有望与国际水平接轨,新车平均油耗水平达到5L/100km。您认为,要实现这些目标需要我们的政府和相关企业进行怎样的努力?

方茂东先生:节能和环保是汽车工业可持续发展的两大支柱。到2020年我国汽车年产量估计接近3000万辆,巨大的保有量带来的能源需求以及国家能源安全战略考虑,必须要不断降低单车的油耗。新车平均油耗水平达到5L/100km 甚至2025年进一步要降到4L/100km ,目标远大,政府部门和企业需要共同付出艰辛努力。

我觉得政府部门的角色很重要,一方面是要制定好规则,包括目标分解、奖励和处罚详细规定;另一方面是要严格监督、公平公正地实施,才能引导企业按时甚至提前达标,也不让落后企业心存侥幸。

48V增强型弱混动技术

企业是达标的主体,要根据目标和自身情况进行合理规划,确定达标技术路线,最重要的当然是要潜心研究、开发达标技术,通常分为两个大方向,一是继续研究传统燃油车的节能技术,二是开发新能源汽车。传统燃油车的节能技术主要包括发动机优化改进(如增压、高压直喷、燃烧过程优化),动力总成、整车匹配优化,轻量化技术等,目前来看混合动力技术绕不过去,但小型燃油车也不一定都要采用深度混合技术,像目前热门的48V增强型弱混动技术,不仅具备节能环保功效,也有利于平抑发动机的瞬态工况,便于发动机控制,具有较高的性价比和推广应用价值。

 

AI: 说到新能源车,目前社会上不时有争议,最近微信上流传一篇反对电动车的文章,不少人附和。你怎么看新能源车?需要哪些检测设备?

方茂东先生:我认为推广新能源车还是符合人类发展潮流的,电动化与智能化是个大趋势,具体发展路径不同的人看法可能不尽相同,包括前段时间网上流传的发改委能源所研究员说10年内停售传统燃油车。我相信他指的是不再销售纯内燃机驱动的汽车,因为10年后新车都会不同程度的电动化,乘用车会以插电式混动车为主,纯电动会占一定比例,剩下部分也会是混合动力车或者至少是48V之类的弱混系统,为什么?

首要驱动力是油耗法规,到2025年我国乘用车平均油耗目标要从现在大约7L/100km降到4L/100km左右,仅仅靠传统内燃机车节能技术是不可能达到的,而目前可以看到的技术可行且用户能接受的解决方案就是插电式混合动力车,因为它能让油老虎似的SUV车油耗也降到2L/100km左右。此外,插电式混动力汽车对发动机的瞬态工况标定要求降低,也更有利于汽车实现近零排放。当然随着电池技术突破,它随时可以过渡到纯电动汽车,早期国外插电式混动车的纯电行驶里程为20~30km,我国政府根据实际需求通过补贴政策推动了纯电续驶里程超过50km,现在比亚迪的唐、秦两款车都到了100km左右。因此可以看到目前插电式混合动力汽车迎来了大发展的历史机遇,国家和地方不仅给予补贴,上海、深圳等大城市给予车牌免拍卖的政策大红包。

新能源车的发展将极大带动车用电机、动力电池、高效电空调、车载充电机等相关零部件的发展,也会带动相关的测试设备需求,除了传统的测功机、环境适应性测试设备外,鉴于车用动力电池的安全性极其重要,相关的测试设备会有较大需求。此外大家也关注新能源车的电磁兼容性,除了整车EMC测试设备外,专门用来测试电机或电池系统的EMC设备,尽管很昂贵也必不可少。