欧盟WLTP排废测试即将上路 强制执行会如何影响汽车产业?(上)

关于汽车废气排放任何法规执行,都离不开标準检测(评测),但只要有检测方式、随之发生的就是如何在检测中拿到最好成绩的策略或手段;为防止类似VW造假的情况再次出现,欧盟强制要求全球各大车厂于2018年9月开始改用WLTP(全球统一轻型汽车测试流程)和RDE(真实驾驶情况排放)排污油耗测试流程,取代自1992开始实施的NEDC(New European Drive Cycle)排污油耗测试流程。WLTP新规定的特色为何?又将对汽车产业带来什幺巨大影响?请看我们的分析。
 
文 许鸿德
 
在汽车诞生的前90年中,关于限制前述有害气体排放的规定付之阙如,因此汽车成为地球上最大的空气污染来源。为了抑制这些有害气体的产生,促使汽车製造商改进产品以降低有害气体的产生,欧盟成员国与美国先后制定了相关的汽车排放标準。而其中欧盟标準又广为亚洲各国(包括中国大陆与台湾)汽车监管单位所借鑒。
 
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▲在汽车诞生的前90年中,关于限制前述有害气体排放的规定付之阙如,因此汽车成为地球上最大的空气污染来源,但近年来油耗与空污法规逐渐趋严已成为长期趋势。
 
另一方面,原油价格从2004年开始不断攀昇后居高不下(近两年也逐渐油价低谷逐渐回昇),「高油价」成为每位车主心中挥之不去的阴影,各国主管机关的统合平均燃油经济性标準(Corporate Average Fuel Economy,CAFE)逐年提高,能源和环保议题成为最近20年影响世界汽车产业发展的两大决定性因素。进入21世纪以来,以混合动力、燃料电池、先进柴油、甲醇燃料汽车等为代表的新能源汽车科技呈现出突飞猛进的发展。各国政府和各主要汽车厂商均不约而同地将清洁环保汽车科技视为未来全球汽车产业竞争的制高点。
 
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▲2015年美国环保局率先披露「VW柴油车款排放事件」,VW在部分柴油车型安装了一种特殊软体,该软体可识别出车辆是否在接受美国政府的尾气排放检测。
 
上个世纪70年代的能源危机后,欧洲国家为了抑制消费者对石油燃料的浪费、纷纷开始对汽油课徵高额税赋以鼓励汽车使用者与汽车製造厂思索该如何节省燃料?)。在推动汽车相关环保与节能的手段上,法规变革一直是重要推手!欧盟市场从1992年起开始实施EURO 1标準,至今已经演进至EURO 5标準,欧洲议会通过了最新版本的EURO 5和EURO 6,分别计画于2009年(从2011年开始全面实施)和2014年实施。
 
不论是当初规格的制订与全面实施的时间表,EURO 5与EURO 6标準都被视为是循序渐进的两阶段目标!两种标準转换过程中亦有EURO 5+标準作为缓冲準备。对比于2005年开始实施的EURO 4标準,2009年9月开始实施的EURO 5标準进一步限制了汽油和柴油车辆被认为对人体有害的气体排放。进一步仔细分析内容,可发现EURO 5标準的新内容主要是针对柴油、汽油轿车及轻型商用卡车,而EURO 6标準更是主要针对柴油车辆。
 

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▲从数据对比,我们可以得出在实验室测试中,WLTP测试流程的测试时间更长、距离更远、车辆区分种类更多、道路模拟情况更多元,其测试结果肯定更加客观!
 
长期存在的测试流程缺陷
 
任何法规的执行、都离不开标準检测(评测)方式,但只要有检测方式、随之发生的就是如何在检测中拿到最好成绩的策略或手段。仔细想想,似乎自从人类从动物中区分开来的那一天起,只要有竞争就会有作弊:原始人类依託工具「作弊」获得更强大的力量;参与科举考试的书生们通过「作弊」获得更好的成绩;现代人类通过利用电脑技术「作弊」获得更强大脑。
 
这个现象在汽车产业也不例外:近年随着地球环境的恶化,全球各国政府到民众开始加强环保工作,但为了公平及标準化,车辆空污排放测试均于实验室内进行。如果你以为车厂公布的耗油数据是最具参考性的指标,很不幸的,我们的答案要让你失望了。倘若读者目睹过车厂进行耗油测试的过程,恐怕你自己也很难相信这个数据的可信度!一般车厂进行耗油测试都是将受测车辆放在室内的滚动平台(Rolling Road,跟你在健身中心里面的跑步机差不多)上,而且测量结果还是使用「外差法」(测量距离不会超过2.5英哩);许多消费者保护团体还指控车厂为了缔造更好的省油表现、甚至使用特别调校过的车辆参加油耗测试。
 
我们在这里多透露一点油耗测试的细节:市区内油耗表现的测试内容是在时速不超过50公里(31英哩)、平均时速18公里(12英哩)的状态下让车辆在平台上测试约4公里(2.5英哩)的距离、周边温度则维持在摄氏20到30度之间。可想而知这个数据和你在12月的冬天开车时的耗油量会有天壤之别。差别究竟有多大呢?过往Volvo车厂公布的S60、2.4公升排气量5门车款的油耗数据是19.91km/L,实际在路上测试却只有9.51km/L。Renault Clio、1.5公升排气量车款的官方油耗数据是27.73km/L,在真实世界中却只有19.23km/L。
 
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▲受益于近年来测试设备与科技的突飞猛进,将相关设备安装于车辆上进行实际的道路测试成为可能,WLTP流程还搭配真实驾驶情况排放道路测试,将废气排放监测系统安装在测试车实际上路行驶。
 
上有政策 下有对策
 
多数人都明白实际开车上路时,因车流量与道路状况等等因素,造成实际废气汙染排放值比实验室里所测得的数据要高上许多,然而或许是为了提高自身产品的销售卖点或宣传价值、又或许是降低为了达到更严苛空污标準而需付出的高昂成本,不少车厂工程团队过往在实验室测试选择对自己有利的安排。透过用胶带封住车门和给轮胎过度充气等手段减少阻力、在欧盟燃油效率测试中蒙混过关:这种做法过去层出不穷,以至于大多数柴油车型并不如厂商所称的那样节能环保。
 
Ford早在1997年就爆出在部分车型内上安装非法「废气排放失效装置」,但最具代表性的还是2015年美国环保局率先披露的「VW柴油车款排放事件」;他们在部分柴油车型安装了一种特殊软体,该软体可识别出车辆是否在接受美国政府的尾气排放检测,如果发现汽车在接受检测,汽车的全部排放控制系统将自动开启从而使车辆的废气排放达标,但若汽车在日常其他情况使用时则不会启动,因此导致汽车日常的氮氧化物排放量最高可至法定标準的40倍并触犯了美国《清洁空气法》。
 
之所以在柴油车引擎控制单元(ECU)内安装非法软体,最大的动力还是面对日渐严苛的空污排放法规、以及成本压缩的压力下,车厂铤而走险的解决方案(虽然此举违法)。EURO 6标準的推出虽然受到环保人士的欢迎,但对欧洲汽车製造商却带来了巨大的成本挑战,因为新标準的实施更要求增加对废气污染物监测与控制的能力:例如EURO 5+标準之后的OBD车载诊断系统就增加了市场诊断频度IUTR(In Use Performance Ratio)功能以及对NOx氮氧化物、PM悬浮微粒排放量的监测。
 
另外,欧洲车厂都已在现有柴油车型内加装DPF,然而这项装置仍属耗材之一,待过滤器形成堵塞状况便需进行更换,即使是宣称「免更换」之过滤系统,仍具有极高机率因碳微粒逐渐累积而造成过滤器堵塞或破损。「VW柴油车款排放事件」爆发之后,各国政府也在省思空污排放的规定愈来愈严苛,然而技术与商业环境能否及时跟上(消费者是否愿意为更环保的车型买单?)亦是一大问题。
 
另一方面从银行业到製药业,许多行业都发生过同样的事情;几家公司决定游走在规则边缘,其他对手很快效仿。它们知道这有点不正当,但这种做法变成了惯例,监管机构也睁一眼闭一只眼,不过在「VW柴油车款排放事件」之后、欧盟主管机关的态度也趋向强硬,最终导致了欧盟强制要求全球各大车厂于2018年9月开始改用WLTP(World Light Vehicle Test Procedure,全球统一轻型汽车测试流程)和RDE(Real Driving Emissions,真实驾驶情况排放)排污油耗测试流程。
 
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▲在WLTP测试流程下,小尺寸涡轮增压引擎的油耗性能优势明显降低。
 
WLTP诞生背景
 
在此之前,欧美日三大汽车市场一直以来均採用不同的关于油耗和空污排放的测试规範:美国使用2008年推出的SFTP US06/SC03测试流程,日本使用2008年推出的JC08测试流程,欧盟诸国使用则是更早(1992年)的NEDC(New European Drive Cycle)排污油耗测试流程。而由于前述三个主要市场对车辆的使用习惯、当地民众和政治家对于环境保护和能源情况的不同思考,导致其测试标準的关注重心差距甚大;另一方面由于地理条件、气候条件、城市规划风格和习惯、公共道路建设情况等方面的不同,三个主要市场汽车用户的用车习惯与方式也有着相当大的不同。
 
举例而言,欧盟诸国的用车情况为城郊驾驶佔比70%、城市驾驶佔比30%;美国则为两者均为佔比50%;日本为城郊佔比30%、城市驾驶佔比70%。行驶在快速道路(比如城市环线)或者高速公路上时,美国、日本、欧洲等地区的驾驶人也面临着不同的路况;美国和日本的驾驶人通常对油门和煞车施以更多的变化,使得车辆引擎与油门的变化较大,欧盟驾驶人则更多时候让车辆运行在一个较为稳定的状况下。由于测试标準各有不同,完全相同的一部车,会有三种不同的理论油耗和空污排放值。
最早推出的NEDC测试流程得到的结果与用户真实使用状况出现明显的偏差,所以欧盟才加速推动换用WLTP测试流程,并且又加入了一套类似于补充测试的RDE测试流程。
 
WLTP源于联合国推行的轻型汽车测试流程,由日本、美国、欧洲等国的专家共同制定,该测试流程的参数是根据在全世界範围内收集而来的真实用车状况所制订,根据功率车重比(PMR)将车辆分为三个级别(22W/kg及以下等级,22~34W/kg等级,34W/kg及以上等级),并对应最大设计车速的6种实验流程,涵盖不同类型的低速、中速、高速、超高速阶段。欧盟希望藉此取代在1992年便已实施、如今显得过时的NEDC测试流程。WLTP虽然与NEDC同样在实验室中进行车辆测试,但更为严谨的测试流程使其包含欧洲地区90%以上的路况,模拟都会地区、郊区、高速公路等实验设计更能符合现实中的车辆使用状况。
 
更客观 更贴近真实情况
 
在WLTP测试流程未推出之前,欧盟使用的NEDC测试流程其车辆测试运行状况基本为理想的「稳定运行状况」,导致测试的油耗以及排放水準过于理想化,其测得的油耗表现与受到除了车厂外的许多团队抨击!测得的油耗数字往往要比真实油耗低很多,完全失去了测试实验的公正性以及客观性,这样的测试也变得毫无意义。
 
从数据对比,我们可以得出在实验室测试中,WLTP测试流程的测试时间更长、距离更远、车辆区分种类更多、道路模拟情况更多元,其测试结果肯定更加客观!除此之外,受益于近年来测试设备与科技的突飞猛进,将相关设备安装于车辆上进行实际的道路测试成为可能,WLTP流程还搭配RDE道路测试,将废气排放监测系统安装在测试车实际上路行驶,藉由真实道路环境模拟消费者可能面临的行驶状况。在RDE测试流程中,被检测车辆不再要求按照速度曲线,但必须在测试中覆盖90%的欧洲路况,如温度、海拔、负载、坡度、风向等不同因素都被详细规定,同时测试行程中也应包含城市(约34%)、乡村(约33%)和高速公路(约33%)驾驶路况,且三种路况间应保持连续性,藉此求得最真实的引擎空污数字,彻底杜绝类似VW先前疑似空污测试造假的可能;WLTP搭配RDE两项测试流程将使车辆空污数据的「真实性」大增。
 
欧盟过去使用的NEDC测试流程,其车辆测试运行状况基本为理想的「稳定运行状况」,完全失去测试实验的公正性以及客观性,结果也变得毫无意义;而WLTP测试流程的测试时间更长、距离更远、车辆区分种类更多、道路模拟情况更多元,其测试结果肯定更加客观!

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