许坞德
根据某项研究显示,汽车在实验室测出的废气排放指数,与真正道路驾驶的废气排放情况“存在差异”。对此,欧盟决定强制要求在欧盟存在车辆销售业务的各大车厂,于2018年9月开始改用WLTP(WorldLklght Vehicle Test Procedure全球统一轻型汽车测试流程)和RDE(ReaI Drlving Emissiors真实驾驶情况排放)排污油耗测试流程,取代自1992开始实施NEDC(New European DriveCycle)排污油耗测试。
WLTP是啥?它会对汽车产业带来什么影响?请看以下分析——
在汽车诞生后的前90年中,关于限制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之一。为了抑制有害气体产生,促使汽车制造商改进产品,欧盟成员国与美国先后制定了相关的汽车排放标准。而其中欧盟标准又广为亚洲各国(包括我国大陆与台湾地区)汽车监管单位所借鉴。另一方面,原油价格从2004年开始不断攀升后居高不下,各国主管机关的统合平均燃油经济性标准(Corporate Average Fuel Economy,简称CAFE)逐年提高。综上所述,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。各国政府和主要汽车厂商均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。
上世纪70年代能源危机后,欧洲国家为了抑制消费者对石油燃料的浪费,纷纷开始对汽油课征高额税赋以鼓励汽车用户与车厂思索该如何节省燃料。与此同时,政府也逐步推动更严格的排放标准,例如2009年9月实施的EURO 5标准限制了汽油和柴油车辆的有害气体排放,而2014年实施的EURO 6标准更针对柴油车辆提高限制标准。
任何法规的执行都离不开标准检测,但如果你以为车厂公布的油耗数据是最具参考性指标,那很不幸的我只能说你信错人了,因为只要有检测,随之产生的就是如何在检测中拿到最好成绩的策略或手段。
只要你目睹过车厂进行油耗测试过程,恐怕你也很难相信这个数据的可信度,因为车厂进行油耗测试都是将受测车辆放在室内滚动平台(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)”。此外,消费者保护团体还指控车厂为了缔造更好的省油表现、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方式,是在时速不超过50公里(平均时速18公里)的状态下,让车辆在平台上测试约4公里行驶距离,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月的冬天开车时耗油量会有天壤之别。差别究竟有多大呢?例如Renault Clio、1.5升排量车款的官方油耗数据是27.73公里/升,在真实世界中却只有19.23公里/升!
谁都知道实际开车上路时,因车流量与道路状况等因素,会造成实际废气污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卖点,又或许是为了降低应付更严苛空污标准而需付出的高昂成本,不少车厂工程团队往往在实验室测试时会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年就被爆出在部分车型上非法安装“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“Volkswagen柴油车排放事件”——部分车型安装了特殊软件,该软件如果发现汽车在接受检测,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,但若汽车在日常情况使用时则不会启动,因此导致汽车日常使用的氮氧化物排放量可至法定标准的40倍,触犯了美国《清洁空气法》。
之所以在柴油车发动机控制单元(ECU)内安装非法软件,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。本来多国政府开始反思空污排放规定越来越严苛,车厂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?)这些问题。不过后来欧盟主管机关态度趋向强硬,祭出了WLTP(WorldLight 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。
在此之前,欧美日三大汽车市场一直以来均采用不同关于油耗和空污排放的测试规范: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1992年推出的NEDC(New European DriveCycle)排污油耗测试流程。由于测试标准各有不同,完全相同的一辆车,面对三者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最是出现明显偏差,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范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(22kW/kg及以下等级,22-34kW/kg等级,34kW/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。
在WLTP测试流程未推出之前,欧盟使用的NEDC测试流程是认定车辆测试运行状况为“稳定运行状况”,导致测试的油耗以及排放水平过于理想化,其测得的油耗量往往比真实油耗低很多,完全失去公正性以及客观性,而从数据对比,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,其测试结果也更加客观!
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(Real DrivingEmissions、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,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,被检测车辆不再被要求按照速度曲线行驶,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,藉此求得最真实的发动机空污数字,彻底杜绝类似Volkswagen先前空污测试造假的可能。
从政策角度分析,强制推动使用WLTP和RDE排污油耗测试流程也是欧盟到2035年逐步淘汰内燃机车辆(汽油/柴油动力)新车销售之目标而努力的一部分,以此呼应2030年气候与能源政策框架和巴黎全球气候变化协议中提出的向低碳经济转变的政策。欧盟为2030年的排放目标设定了一个中期目标,即到2025年欧盟新车二氧化碳排放量相比2021年减少15%,以敦促汽车制造商尽快采取行动。
从客观角度来看,WLTP测试流程对全球各大车厂的压力是巨大的,我们可以从实施时间的不断延后得到验证。一旦2018年9月开始实施新规后,若无法附上更新的二氧化碳排放报告和油耗测试报告,新生产的车辆将不能在欧洲市场出售。欧洲市场许多现有车款必须针对排气系统、发动机监理软件、甚至硬件方面作出修改,使其能够顺利通过2018年9月即将施行的WLTP测试流程。Volkswagen已经证实WLTP测试流程将暂时影响该厂部分车型的生产计划,预估今年下半年约有25万辆车的生产时程将延后,部分车型也将暂停在欧洲销售。Volkswagen暂未对新规定造成的额外费用支出进行评论,但德国《明镜周刊》指出,该集团的风险成本可能高达数十亿美元。PSA集团亦宣布现款Peugeot 308 GTi将正式停产,厂家会针对新车的动力系统进行升级,新款车型预计会在10月初开幕的巴黎车展正式发表。
BMW也证实多款车型的生产与销售受到WLTP测试流程影响,不过出乎意料的是影响最大的并非外界认知污染量较大的柴油发动机、反而是汽油发动机车型。例如目前在售的M3和M4(F80),BMW不得不为它们加装全新的Otto Particulate Filter(OPF)颗粒过滤器来控制污染物以及降低二氧化碳排放量。由于BMW M3(F80)在现有的成本结构下,已经无力承担对现款车型更换传动轴并且加装颗粒过滤器,BMW车厂选择直接停产M3,在后续的接替车型才加入混合动力系统以降低油耗及排放数据;M4则较幸运,加装颗粒过滤器的版本将于2018年6月开始生产。同样受到影响的还有BMW 7系列(G11/G12)汽油版本,为了符合新规定,7系列也要在排气系统上加装颗粒过滤器,因此必须要重新设计该车型的排气系统,也就是说未来一年内欧洲消费者可能只能买到柴油发动机的7系车型。
WLTP测试流程中长期来看对汽车产业技术走向的影响不可谓不大(包括小排量涡轮增压发动机的未来),而欧盟制订标准的走向又广为亚洲各国(包括我国)汽车监管单位所借鉴。在加大环保力度和提升燃油质量上,近年来我国政府一直是步履不停,2017年1月国内汽柴油刚刚全面实现国五标准,更严格的国六标准就紧随而至。按照环保部的计划,我国轻型车将于2020年7月1日强制执行国六排放标准,身为汽车使用大省,广东省两大都市更是先人一步,深圳市于2018年7月1日实施国六排放标准,广州市也将于2019年1月实施,比国家环保部计划的轻型汽车国六标准实施时间提前了近两年。与过去不同的是,国六标准的推广实施未来也有望配合全球统一的WLTP和RDE排污油耗测试流程。
不论是统合平均燃油经济性标准(CorporateAverage Fuel Economy,简称CAFE)还是WLTP测试流程,唯一不变的就是规格越来越高的空污排放标准。在新的测试流程下,小尺寸涡轮增压发动机的油耗数字优势将明显降低。以往,欧洲车厂能够毫无顾忌的推动小型涡轮搭配小排量发动机,很大程度上是因为过去NEDC测试流程的漏洞——同一动力输出峰值的较小排量涡轮增压发动机和较大排量自然进气发动机相比较,涡轮增压发动机在持续稳定运行的情况下具有燃油效率较高的优势,但是在剧烈操驾或者全油门的情况下,自然进气发动机则具有燃油效率的优势。前Honda执行长Takeo Fukui(福井威夫)就曾表示:“即便是最先进的汽油发动机,所浪费的能量仍超过60%以上。”该厂工程师认为提高汽油发动机燃烧效率仍有无穷的发展潜力,甚至大于昂貴的电池动力或Hybrid油电混合动力系统!日系车厂透过特殊燃烧室设计、提高压缩比,以及在不同情况下切换运作模式的方式提高自然进气发动机的省油性能,进而成为未来全球范围强制推动使用WLTP和RDE排污油耗测试流程的最大赢家!例如日本汽车巨头Toyota押注于阿特金森发动机,而Mazda从2010年发表“SKYACTIV”科技后,其工程团队就致力于将发动机、传动系统、底盘悬挂、车体等达到优化设定,且更为轻量化、效率化,燃油表现更出色,并给予驾驶者出色的操控感受。
前述例子都说明了日系车厂过去在自然进气发动机领域所投入的努力并没有白费!