加州重型發(fā)動(dòng)機(jī)排放法規(guī)升級(jí)研究

美國(guó)加利福尼亞州(以下簡(jiǎn)稱為加州)作為唯一有權(quán)制定本地區(qū)排放法規(guī)的州

，早自2010年開(kāi)始，重型發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物控制要求已嚴(yán)于現(xiàn)有歐盟六階段和中國(guó)六階段標(biāo)準(zhǔn)，其中氮氧化物(以下簡(jiǎn)稱為NOx)排放限值0.2g/bhp-hr、顆粒物(以下簡(jiǎn)稱為PM)排放限值0.01 g/bhp-hr。為了進(jìn)一步提升空氣質(zhì)量，加州空氣資源委員會(huì)(California Air Resources Board，以下簡(jiǎn)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(jí)要求。

1 概況

針對(duì)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(kāi)始開(kāi)展相關(guān)技術(shù)研究試驗(yàn)項(xiàng)目，來(lái)評(píng)估重型發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣NOx排放達(dá)到0.02g / bhp-hr 的可行性，0.02g / bhp-hr相當(dāng)于目前加州道路用重型發(fā)動(dòng)機(jī)的氮氧化物排放限值降低90%。經(jīng)過(guò)多年技術(shù)研究試驗(yàn)評(píng)估分析和多輪聽(tīng)證會(huì)審議，CARB最終通過(guò)了加州2024年及以后重型發(fā)動(dòng)機(jī)排放法規(guī)要求。

2 法規(guī)升級(jí)關(guān)鍵點(diǎn)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(xiàn)者，據(jù)加州相關(guān)部門2018年統(tǒng)計(jì)約31%的NOx排放、26%的PM排放來(lái)自重型車輛

，因此CARB分析認(rèn)為進(jìn)一步降低重型車排放是滿足SIP(State Implementation Plan)要求和達(dá)到NAAQS(National Ambient Air Quality Standards)臭氧要求的關(guān)鍵?？偨Y(jié)加州重型發(fā)動(dòng)機(jī)(柴油機(jī))2024年及以后排放法規(guī)升級(jí)內(nèi)容的關(guān)鍵點(diǎn)：主要從排放限值加嚴(yán)、有效壽命期延長(zhǎng)、排放質(zhì)保期延長(zhǎng)、耐久試驗(yàn)演示程序優(yōu)化、在用符合性檢測(cè)方法更新五方面展開(kāi)分析。

2.1 排放限值升級(jí)

2.1.1 低NOx排放升級(jí)

降低NOx排放是本次法規(guī)升級(jí)的重點(diǎn)，NOx排放在現(xiàn)有限值0.2 g/bhp-hr基礎(chǔ)上分兩個(gè)階段逐步加嚴(yán)，2024年加嚴(yán)至0.05 g/bhp-hr，降低75%，2027年加嚴(yán)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(kāi)始加嚴(yán)至0.005 g/bhp-hr，降低50%。

在高速公路橋梁施工中，技術(shù)部門要對(duì)伸縮縫施工工藝予以詳細(xì)認(rèn)知，且要整合質(zhì)量管理機(jī)制，確保質(zhì)量控制體系能發(fā)揮其實(shí)際價(jià)值，實(shí)現(xiàn)管理水平的全過(guò)程優(yōu)化。

針對(duì)重重型發(fā)動(dòng)機(jī)，同步考慮了有效壽命期延長(zhǎng)要求，自2027年開(kāi)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(jí)匯總詳見(jiàn)表1。

2.1.2 怠速排放升級(jí)

中等職業(yè)學(xué)校中的建筑工程測(cè)量是一門實(shí)踐性較強(qiáng)的專業(yè)基礎(chǔ)課程，高程測(cè)量、角度測(cè)量、距離測(cè)量是建筑工程測(cè)量的主要教學(xué)內(nèi)容，主要運(yùn)用于地形圖的測(cè)繪和施工測(cè)設(shè)兩方面。由于一直以來(lái)建筑工程測(cè)量的教學(xué)方法較為陳舊，嚴(yán)重影響了實(shí)際教學(xué)效果。因此，采用“五環(huán)四步”教學(xué)模式教學(xué)是十分有必要的。

CARB調(diào)研分析認(rèn)為現(xiàn)階段采用的重型發(fā)動(dòng)機(jī)認(rèn)證循環(huán)，即FTP( Federal Test Procedure)和RMC-SET(Ramped Modal Cycle Version of the Supplemental Emission Test)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的排放性能評(píng)估不足，尤其是SCR技術(shù)路線產(chǎn)品，因?yàn)樗鼈儧](méi)有考慮持續(xù)的低負(fù)荷運(yùn)行。將瞬態(tài)試驗(yàn)循環(huán)FTP與國(guó)六采用的試驗(yàn)循環(huán)WHTC相比，工況點(diǎn)分布偏高速區(qū)域，落點(diǎn)分布見(jiàn)圖1。因此，CARB決定制定新的試驗(yàn)循環(huán)來(lái)評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)低負(fù)荷運(yùn)行工況下的排放控制是否有效，即低負(fù)荷循環(huán)排放試驗(yàn)(即Low Load Cycle ,簡(jiǎn)稱LLC)。

1.2 試劑 咪達(dá)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(jí)是從2022年開(kāi)始分階段執(zhí)行，6級(jí)車以上的質(zhì)保期里程延長(zhǎng)為有效壽命期的80%，4-5級(jí)輕重型車的質(zhì)保里程數(shù)延長(zhǎng)為整個(gè)有效壽命期。

現(xiàn)階段重型柴油發(fā)動(dòng)機(jī)耐久試驗(yàn)周期為有效壽命的 35%-50%，本次升級(jí)對(duì)耐久演示試驗(yàn)周期也做了相應(yīng)延長(zhǎng)。CARB同時(shí)考慮為不影響產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期盡量耐久試驗(yàn)時(shí)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(yàn)，但試驗(yàn)方案須提前提交CARB審批并按照規(guī)定提供在用車排放報(bào)告。耐久試驗(yàn)周期延長(zhǎng)要求見(jiàn)表5。

加州在用車排放統(tǒng)計(jì)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(dá)到現(xiàn)有限值的10倍高，為了有效控制在用車實(shí)際排放，本次升級(jí)要求將取消原校車等豁免車型，同時(shí)限值進(jìn)行了加嚴(yán)。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(jí)變化見(jiàn)表2。

發(fā)病原因不明。流膠樹(shù)先表現(xiàn)樹(shù)勢(shì)衰弱，嚴(yán)重時(shí)整株死亡。據(jù)觀察此病與樹(shù)體強(qiáng)健程度、傷口的多少和土壤通氣狀況有關(guān)，樹(shù)勢(shì)強(qiáng)的流膠病輕，樹(shù)勢(shì)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(shí)，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(gè)使用周期不會(huì)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(yùn)行小時(shí)數(shù)的時(shí)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(zhuǎn)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(zhuǎn)向角。

LLC循環(huán)排放控制分為三個(gè)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(jiàn)表3。

同時(shí)，LLC循環(huán)要求試驗(yàn)前運(yùn)行一個(gè)FTP循環(huán)的預(yù)處理后關(guān)閉發(fā)動(dòng)機(jī)熱浸20分鐘，再開(kāi)始正式LLC循環(huán)測(cè)試。

2.2 有效壽命期延長(zhǎng)

師：?jiǎn)?！你可真有編故事的才能。了不起！同學(xué)們，學(xué)課文，要從題目開(kāi)始過(guò)，我們可以圍繞著題目質(zhì)疑。比如：究竟是一個(gè)怎么的小村莊呢？（板書(shū)：？）發(fā)生了一個(gè)怎樣的故事？（板書(shū)：？）故事背后又隱藏著什么呢？（板書(shū)：？）大膽地去質(zhì)疑、猜想，帶著猜想和問(wèn)題去閱讀，也許你會(huì)更有收獲。（發(fā)放課文）請(qǐng)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(shè)計(jì)而成，循環(huán)總時(shí)長(zhǎng)約5500秒，循環(huán)平均載荷約8%，工況主要集中在低速低負(fù)荷區(qū)域，落點(diǎn)分布見(jiàn)圖2。

有效壽命延長(zhǎng)在現(xiàn)有要求基礎(chǔ)上，分兩個(gè)階段執(zhí)行，階段一：2027年開(kāi)始，以8級(jí)車為例，有效壽命英里數(shù)延長(zhǎng)38%；階段二：2031年開(kāi)始，8級(jí)車為例，有效壽命英里數(shù)與現(xiàn)有執(zhí)行要求比延長(zhǎng)高達(dá)84%。詳細(xì)升級(jí)見(jiàn)表4。

2.3 質(zhì)保期延長(zhǎng)

質(zhì)保期是指排放相關(guān)零部件如果在質(zhì)保期內(nèi)由于零部件本身質(zhì)量問(wèn)題而出現(xiàn)故障或損壞，導(dǎo)致排放控制系統(tǒng)失效，或車輛排放超過(guò)標(biāo)準(zhǔn)限值要求，生產(chǎn)企業(yè)應(yīng)當(dāng)承擔(dān)相關(guān)維修費(fèi)用。

重型車輛及發(fā)動(dòng)機(jī)需要更長(zhǎng)的質(zhì)保期，主要有三個(gè)原因: 1)確保排放控制系統(tǒng)在真實(shí)的車輛使用壽命的大部分時(shí)間內(nèi)保持運(yùn)行；2)減少篡改和維修不當(dāng)?shù)陌l(fā)生率；3)鼓勵(lì)制造商制造更耐用的零部件。

2.1.3 低負(fù)荷排放要求

2027年開(kāi)始的質(zhì)保期延長(zhǎng)是基于有效壽命期延長(zhǎng)進(jìn)行同步升級(jí)，以8級(jí)車為例，質(zhì)保期里程數(shù)占相應(yīng)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(xì)升級(jí)見(jiàn)表4。

2.4 耐久演示試驗(yàn)程序升級(jí)

加州監(jiān)管部門和制造商基于統(tǒng)計(jì)分析認(rèn)為現(xiàn)有的耐久演示試驗(yàn)程序DDP (Durability Demonstration Program)不能有效指示重型柴油機(jī)實(shí)際使用操作中排放相關(guān)部件的失效類型或頻率，需要優(yōu)化完善耐久驗(yàn)證演示程序，優(yōu)化點(diǎn)主要總結(jié)為以下三方面。

2.4.1 發(fā)動(dòng)機(jī)磨合時(shí)間延長(zhǎng)

在對(duì)新發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行正式的排放測(cè)試之前，為確保排放水平穩(wěn)定性，通常會(huì)進(jìn)行一定的磨合，目前允許的磨合時(shí)間為125小時(shí)。隨著排放不斷升級(jí)加嚴(yán)，排放控制技術(shù)路線中的DOC+DPF+SCR后處理系統(tǒng)也基本成為標(biāo)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(shí)間需要延長(zhǎng)。參考非道路四階段要求延長(zhǎng)至300小時(shí)，企業(yè)如果可以證明使用適用的排放測(cè)試循環(huán)進(jìn)行定期的排放測(cè)試可以在更短的磨合時(shí)間內(nèi)達(dá)到排放穩(wěn)定，則可申請(qǐng)縮短磨合時(shí)間。

2.4.2 耐久演示程序標(biāo)準(zhǔn)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(jí)后，耐久試驗(yàn)將被限制在兩個(gè)耐久演示程序選項(xiàng)來(lái)證明耐久性，兩個(gè)程序選擇循環(huán)功率高的作為耐久演示程序。標(biāo)準(zhǔn)化循環(huán)的使用為不同的發(fā)動(dòng)機(jī)制造商創(chuàng)造了一個(gè)公平的競(jìng)爭(zhēng)環(huán)境，因此所有經(jīng)過(guò)認(rèn)證的產(chǎn)品都將經(jīng)歷相同的老化過(guò)程，以驗(yàn)證部件的耐久性和確定劣化系數(shù)。此外，耐久測(cè)試循環(huán)很大程度上是根據(jù)實(shí)際使用的重型車輛產(chǎn)生的數(shù)據(jù)開(kāi)發(fā)的，所以升級(jí)后的耐久試驗(yàn)更能真實(shí)的反映發(fā)動(dòng)機(jī)的真實(shí)老化水平，而不是旨在盡快完成老化過(guò)程。升級(jí)的耐久演示程序見(jiàn)圖3、圖4。

網(wǎng)絡(luò)處理技術(shù)。網(wǎng)絡(luò)處理技術(shù)主要包括話題發(fā)現(xiàn)與追蹤技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)等技術(shù)類別。話題發(fā)現(xiàn)與追蹤技術(shù)是指輿情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)能夠從網(wǎng)絡(luò)世界中尋找到熱點(diǎn)話題，根據(jù)發(fā)言頻率、信息源權(quán)威度等指標(biāo)，準(zhǔn)確識(shí)別熱點(diǎn)話題、敏感話題，并對(duì)相關(guān)話題的發(fā)展變化加以追蹤，及時(shí)捕捉相關(guān)信息，抓取輿情數(shù)據(jù)。網(wǎng)絡(luò)分析技術(shù)對(duì)抓取到的數(shù)據(jù)進(jìn)行智能化分析，具體包括自動(dòng)分類、相似性排重、自動(dòng)生成熱點(diǎn)、負(fù)面輿情研判、轉(zhuǎn)載計(jì)算、統(tǒng)計(jì)圖表自動(dòng)生成、自動(dòng)抽取關(guān)鍵詞、自動(dòng)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(biāo)準(zhǔn)限值要求的耐久性里程或年限周期，以先到者為準(zhǔn)。延長(zhǎng)使用壽命對(duì)減少排放是十分必要的：1)更好地代表重型發(fā)動(dòng)機(jī)真實(shí)的使用壽命;2)鼓勵(lì)制造商制造更耐用的零部件，以避免在用車符合性不達(dá)標(biāo)及昂貴的召回。

2.4.3 耐久試驗(yàn)周期延長(zhǎng)

2.1.3.1 低負(fù)荷循環(huán)的必要性

資本市場(chǎng)是建立在投機(jī)的心理機(jī)制之上的，也正因?yàn)檫@種投機(jī)心理，資本市場(chǎng)存在一些通過(guò)犧牲別人而獲利的現(xiàn)象，因此該領(lǐng)域比其他領(lǐng)域更容易發(fā)生道德風(fēng)險(xiǎn)，也就更有強(qiáng)調(diào)倫理性的必要。相比誠(chéng)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(duì)資本市場(chǎng)誠(chéng)信缺失進(jìn)行規(guī)制，更要加強(qiáng)對(duì)正義缺失的規(guī)制，加強(qiáng)資本市場(chǎng)倫理與道德建設(shè)，為資本市場(chǎng)體系尋找支撐點(diǎn)或基石。

2.5 在用車排放檢驗(yàn)升級(jí)

CARB現(xiàn)階段在用車排放評(píng)估采用的是基于NTE(Not-to-Exceed)的整車排放檢驗(yàn)方法，該方法獲取的有效試驗(yàn)數(shù)據(jù)僅占車輛總體運(yùn)行工況的極小比例，難以充分測(cè)量評(píng)估車輛實(shí)際運(yùn)行工況下的排放水平，達(dá)不到在用車測(cè)試目的，迫切需要升級(jí)在用車檢驗(yàn)方法。

本次升級(jí)將在用車排放檢驗(yàn)更新為3B-MAW(3Bin-Moving Average Window)整車排放試驗(yàn)方法，該方法將整車實(shí)際運(yùn)行工況歸類分為三個(gè)區(qū)分：Bin1為怠速工況，Bin2為低負(fù)荷工況(類似于LLC工況)，Bin3為中/高負(fù)荷工況(類似于FTP/RMC-SET工況)。整車排放不再用一個(gè)閾值判定，而是根據(jù)分區(qū)分別對(duì)應(yīng)不同的排放閾值，見(jiàn)表6。

若帶點(diǎn)粒子的初速度不為零，因初速度方向與電場(chǎng)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(yùn)動(dòng)或勻減速直線運(yùn)動(dòng)，同樣可根據(jù)動(dòng)能定理得出：

第三代路虎發(fā)現(xiàn)已經(jīng)不再是當(dāng)初的中型SUV，4.8米的車身長(zhǎng)度配合上僅用直線和直角勾勒出的輪廓，它所具備的陽(yáng)剛氣質(zhì)讓SUV概念重新回歸到了原點(diǎn)。

因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)功率在低負(fù)荷時(shí)測(cè)量輸出相對(duì)不是很準(zhǔn)確，尤其是在負(fù)荷低于20% 的工況，本次升級(jí)移動(dòng)窗口不再基于功計(jì)算，而是基于CO2排放率計(jì)算窗口，CO2排放率相對(duì)獨(dú)立于發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)據(jù)并且可使用PEMS設(shè)備精確測(cè)量。以300秒為單位計(jì)算為一個(gè)移動(dòng)平均窗口。

具體執(zhí)行分兩個(gè)階段：2024—2029年在用車符合性閾值的計(jì)算系數(shù)為2; 2030年及以后在用車符合性閾值的計(jì)算系數(shù)為1.5,見(jiàn)表6。

3 結(jié)論

1) 為滿足低NOx排放的升級(jí)要求，重型發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)路線勢(shì)必迎來(lái)新一輪升級(jí)。

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

3) 有效壽命期、質(zhì)保期的進(jìn)一步延長(zhǎng)，將推動(dòng)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(cè)方法采用3B-MAW方式且閾值分區(qū)判定，更加貼合整車實(shí)際排放情況。

5) 加州重型發(fā)動(dòng)機(jī)排放法規(guī)的升級(jí)可作為歐盟、中國(guó)等其他標(biāo)準(zhǔn)體系的升級(jí)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(cè)量方法(中國(guó)第六階段)

[3]張曉瑞,尹 彥,李文昭.美國(guó)機(jī)動(dòng)車產(chǎn)品排放合規(guī)監(jiān)管體系淺析 STANDARD SCIENCE 2019, 11.11.