重型车燃料消耗量及温室气体排放法规对比

文 / 郑天雷 金约夫 王兆 中国汽车技术研究中心

近些年来，随着全球汽车产销量快速增长以及石油等不可再生资源的逐渐枯竭，世界汽车行业面临着能源短缺和温室气体排放的双重压力，其中，重型车每年排放的CO2占汽车排放总量的1/4以上。许多国家和地区已着手制定重型车燃料消耗量及温室气体排放相关法规。2006年，日本发布了全球上首个重型车燃料消耗量标准，并计划于2015年实施。中国和美国相关标准法规于2011年相继发布，其中，中国自2012年2月起对重型商用车辆实施燃料消耗量管理，成为全球最先实施相关标准的国家。欧洲重型车温室气体排放法规正在制定过程中，尚未正式发布。

本文从评价体系、评价单位、试验方法和驾驶循环四个方面对中国、美国、日本以及欧洲的重型车燃料消耗量及温室气体排放法规（或草案）进行系统的对比和分析。

1 评价体系

美国法规适用对象除重型皮卡与面包车、作业车辆和列车牵引车三类车型外，还涵盖了作业车辆和列车牵引车所装配的重型发动机，对车辆与发动机分别进行评价和管理。中国、日本和欧洲的相关标准法规则只针对车辆。

车型评价体系主要包括车型限值评价体系、企业平均评价体系两种。

1.1 车型限值评价体系

中国现行标准采用单车燃料消耗量限值评价体系。标准以与燃料消耗量线性相关度最高的最大设计总质量作为基准参数，依据最大设计总质量进行分档，在每个分档内规定统一的燃料消耗量限值，综合工况燃料消耗量高于限值的车型将被禁止生产。车型燃料消耗量限值评价体系主要针对相同最大设计总质量下燃料经济性差、技术落后的车型，通过限值要求将其淘汰出市场，从而提高行业整体的燃料经济性水平。

1.2 企业平均评价体系

美国法规采用企业平均评价体系，根据车型参数建立车型燃料消耗量及CO2排放量目标值。对于作业车辆与列车牵引车，法规按照车辆重量、驾驶室类型等进行分组，每个分组内对应同一燃料消耗量及CO2排放目标值。对于重型皮卡和面包车，法规则根据重量等参数建立与燃料消耗量和CO2排放量的目标值曲线。企业在某一年度内生产的重型车，以车型产量作为权重系数，结合单车型燃料消耗量及目标值进行加权计算，可以得到该企业的平均燃料消耗量及目标值，最终确认企业在该年度是否满足法规要求。同时，法规允许企业的燃料消耗量或温室气体排放积分在同一车型类别内进行平均、储存和交易，在控制整体燃料消耗量水平的同时给企业以更大的灵活性。日本标准采用了与美国类似的分组企业平均评价体系。

2 评价单位

各国相关标准法规中的评价单位包括燃料消耗量、燃料经济性和CO2排放量单位三种。中国和日本相关标准分别沿用了最大设计总质量3.5t以下的轻型汽车的评价单位，其中中国采用燃料消耗量单位l/100km，日本采用燃料经济性单位km/l。美国法规同时采用了燃料消耗量和CO2排放量两种评价单位，但对以货物运输为主的作业车辆与列车牵引车引入“油耗/吨公里”概念，采用“gal/1000t·miles”作为单位。欧洲则采用CO2排放量评价单位，并计划引入“克/吨公里”排放量评价单位。

从几种评价单位的对比来看，燃料消耗量单位l/100km与燃料经济性单位km/l或mile/gal之间存在倒数关系，而燃料消耗量单位l/100km与CO2排放单位g/km或g/mile间存在线性换算关系，轻型汽车采用以上几种单位的差异并不大。重型商用车最大设计总质量跨度非常大，美国和欧洲在原评价单位中加入车型质量，构造“油耗/吨公里”单位，在反映车辆燃料消耗量的同时兼顾运输能力和效率。中国则通过设置更为细致的限值分档，尽量减少同一分档内不同总质量导致的燃料消耗量差异。

3 试验方法

重型商用车辆燃料消耗量测试方法包括实测试验和模拟计算两种，其中实测试验又可按照试验场所分为两种：一种是在试验室底盘测功机上进行的室内试验；另一种是在路面上进行的道路试验。道路试验由于无法实现瞬态工况且试验结果可比性和重复性较差，目前已经较少采用。

3.1 模拟计算

模拟计算法可以在计算机上模拟测定车辆在各种工况下的燃料消耗量，具有数据可靠、重复性好成本较低的优点，目前中国、美国、日本和欧洲相关试验方法中均包含模拟计算法。其中，中国、日本和欧洲的模拟计算法较为接近，均是以真实发动机万有特性数据为基础进行计算，得到的结果是车辆接近实际的“真实油耗”。美国在进行模拟计算时未采用实际发动机数据，而是采用了内置标准发动机模型，因此得到的并不是车辆的“真实油耗”，发动机的燃料消耗量通过台架试验进行测定。

3.2 底盘测功机试验

底盘测功机试验可实现各种复杂道路试验工况且试验数据可靠、重复性好，但试验过程较复杂、试验成本较高，目前中国和美国采用了这种试验方法。美国法规依据车辆类型划分，规定重型皮卡和面包车采用底盘测功机试验，其他车辆和发动机分别采用模拟计算以及发动机台架试验测定燃料消耗量。中国相关标准根据车辆类型、油耗、车型参数等族系特征进行区分，基本型车辆采用底盘测功机试验，变型车辆可采用模拟计算。

4 驾驶循环

驾驶循环是车辆燃料消耗量及排放测试的基础，对于再现车辆实际行驶过程、真实反映车辆燃料消耗量及排放具有重要影响。早期受技术水平限制，燃料消耗量测试只能在室外进行，车辆在平坦路面上以简单模态工况或等速工况行驶测定燃料消耗量作为衡量经济性的指标。随着测试技术和设备的发展，底盘测功机或模拟程序可以运行更为复杂和接近实际驾驶行为的瞬态工况。目前，中国、美国、日本和欧洲相关标准法规均已采用或计划采用瞬态工况法测定燃料消耗量。

4.1 中国

由于中国尚未开发重型车行驶工况，标准是以世界重型车辆瞬态循环为基础调整加速度和减速度形成C-WTVC驾驶循环，由市区、公路和高速工况三部分组成。针对不同车型的实际行驶条件，标准对货车、自卸汽车、客车、城市客车、半挂牵引车在市区、公路和高速工况下的行驶里程进行了调查，确定了相应运行比例以加权计算综合燃料消耗量，使燃料消耗量结果与中国道路运输条件和车辆技术特点相适应。

4.2 美国

美国法规里重型皮卡及面包车采用与轻型汽车相同的试验方法及驾驶循环，但是车辆试验质量有所不同。

除重型皮卡及面包车外，列车牵引车与作业车辆均采用计算模型计算燃料消耗量及CO2排放量，采用的工况循环包括瞬态循环、55mph循环和65mph循环三部分，但是作业车辆与列车牵引车在不同驾驶循环的权重系数有所不同。

4.3 日本

日本相关标准规定所有重型车辆采用JE05和坡道工况。其中JE05循环代表了城市工况，80km/h坡道工况代表了城间工况，不同类型的车辆对应不同的城间比。

4.4 欧洲

欧洲重型车辆CO2排放法规目前正在制定过程中。欧洲除进行节能潜力分析、试验方法研究外，还专门根据车辆实际行驶情况开发了相应的瞬态循环工况。其中，货车包括长途运输、区域运送、城区运送、市政公用事业和施工五种工况；客车则包括城区、城际和长途客车三种工况。与中国、美国和日本所采用的“速度—时间”形式的试验工况不同，欧洲更倾向于采用“速度—路程”形式的试验工况。

5 结论

随着能源和环境问题日益凸显，中国、美国、欧洲和日本等主要汽车生产和销售国家或地区均制定或正在制定相关标准法规以控制重型车燃料消耗量。由于车辆状态、技术水平等方面差异，各国重型车燃料消耗量的测量方法、评价单位、评价体系等存在明显的不同，也体现了不同的管理思路。随着汽车节能技术的发展和应用，后续各国还将持续开展相关工作，继续完善和加严重型车燃料消耗量标准法规。