《重型车排放远程监管数据一致性技术规范》编制说明
一、工作简况
1.1 任务来源
《重型车排放远程监管数据一致性测试技术规范》团体标准是由中国汽车工程学会批准立项。本标准由中国汽车工程学会汽车测试技术分会提出,中汽研汽车检验中心(天津)有限公司、庆铃汽车股份有限公司、东风柳州汽车有限公司、北汽福田汽车股份有限公司、北京福田戴姆勒汽车有限公司、郑州宇通集团有限公司等单位起草。
1.2编制背景与目标
1.2.1 重型车排放污染现状
根据《中国移动源环境管理年报(2019)》,机动车已成为我国城市PM2.5排放的主要来源之一。
根据生态环境部发布的《中国移动源环境管理年报(2019)》,2013-2018年全国机动车四项污染物排放总量总体呈下降态势,由4570.9万吨降低到4065.3万吨,年均削减2.3%。其中,汽油车排放量由3906.5万吨降低到3750.1万吨,年均削减0.8%;柴油货车排放量由813.9万吨降低到696.7万吨,年均削减3.1%。
截止到2018年底,全国机动车排放一氧化碳3089.4万吨,碳氢化合物368.8万吨,氮氧化物562.9万吨,颗粒物44.2万吨。其中汽车是污染排放总量的主要贡献者,其排放的CO、NOx和PM超过90%,HC超过80%。2018年,中型客车四项污染排放总量分别为59.1万吨,8.0万吨,14.1万吨和0.4万吨。大型客车的四项污染排放总量分别为157.6万吨,19.9万吨,68.9万吨和5.6万吨。重型货车的四项污染物排放总量分别为520.3万吨、75.5万吨、301.7万吨和28万吨;中型货车的四项污染物排放总量分别为124.3万吨、20.3万吨、49.6万吨、3.3万吨。重型车一氧化碳,碳氢化合物,氮氧化物和颗粒物四项污染物排放合计分别为861.3万吨、123.7万吨、434.3万吨和37.3万吨,占汽车总排放的30.1%、37.9%、83.2%和88.4%,是机动车排放的主要贡献者。
1.2.2 重型车排放管理的问题
重型车对空气质量影响较大,一方面和自身排放强度较大有关,另一方面也和污染控制装置不正常运行比例高有关。重型车主要为柴油车,据统计,2016年全国
车用尿素实际消费量仅占理论需要量的1/3左右,而在NOx排放控制装置失效的情况下,国五重型车NOx排放比国一黄标车的排放状况更恶劣。鉴于重型柴油车对空气质量较大的影响以及当前监管环节较为薄弱的现象,急需加强监管的技术支撑。重型车实际排放超标现象严重,低环保标准车辆冒充国四、国五车辆销售。在重型车排放检查监管的实践中,检查人员痛感重型柴油车排放控制效果之差;在定期检验
、路检中,发现了大量的车辆排放超标、监测排放控制系统是否正常工作的车载诊断OBD系统未设或虚设,各种排放超标违法现象触目惊心。
1.2.3 车辆远程监控现状
在线监控技术最早在交通行业应用,随着我国经济建设的不断发展,营运车辆迅速增加。预防运输车辆超载超速、预防危险品运输车辆发生特大安全责任事故、防止社会治安事件频繁发生、保证人民众生命财产安全等,成为政府有关部门非常关注的问题。道路运输企业对通过现代先进的管理手段提高企业经济效益也越来越重视。利用全球卫星定位技术、地理信息技术、计算机通信网络和数据库技术于一体,构成道路运输车辆卫星定位系统的需求越来越迫切。实现车辆动态交通流合理分配,定位系统、事故应急处理、安全防范、追踪、调度、管理等功能已是大势所趋。交通运输主管部门已对新能源汽车实施远程在线监控。国家平台对全国新能源汽车推广应用和安全工作负监管责任,通过国家平台监督检查企业平台、地方平台运行情况;地方政府对公共服务领域的新能源汽车安全负监管责任,通过地方平台接收企业平台转发的实时数据,掌握公共服务领域新能源汽车运行状况;生产企业对其生产的全部新能源汽车安全问题负总责,通过企业平台,对其产品实现100%的实时监测,并对发现的风险及时采取措施予以控制。
1.2.4 标准开展的必要性分析
法规DB11/1475-2017及GB 17691-2018中对重型车远程排放管理车载终端提出了相关技术要求和规定,标志着中国成为首先采用OBD III技术,对重型车进行远程监管的国家之一。一般而言,数据传输的过程为:安装在车辆上各处的传感器(如NOx传感器、排气温度传感器等)对实际物理量进行接收产生模拟信号,ECU 或集成芯片将模拟型号转换成数字信号发送到CAN上,车载终端读取该信号后按固定频率进行发送,由远程平台进行接收。但在以上数据转化和传输过程中均可能存在对数据进行篡改的情况。
图1 数据传感过程
远程监管必修建立在远程平台接收数据的准确性和真实性之上,否则即使平台的算法再精确,也无法实现对车辆真实运行情况的控制和监管。在对重型车排放远程监管数据一致性的实际测试过程中,发现了部分受检测量车辆在数据一致性方面存在不合理的情况。
首先是数据准确性方面,下图给出了某样车的测量结果。可以看出平台接收到的NOx结果仅为实测数据的四分之一左右。最小二乘法的拟合结果相关系数R2超过了0.8,但拟合直线的斜率仅有0.282。与发动机厂家核实后,出现这种情况的原因是后处理装置(SCR)的设计不合理,NOx传感器的安装位置并不能反应出排气总管中的值。
图2 某样车数据一致性测量结果(准确性)
然后是数据真实性方面,下图给出了某样车的测量结果。实测结果和平台接收数据的相关系数R2超过0.9,拟合直线的斜率也超过0.9,但截距约为526 ppm,说明二者的测量结果相差500 ppm左右。与厂家核实后发现,厂家在研发调试过程中对车载终端进行了偏移设置,在实测过程中并未调整回来。恢复
偏移设置后,测试结果的一致性即可恢复正常。这说明厂家确实可以存在对车载终端发送数据进行调整的现象。
图3 某样车数据一致性测量结果(真实性)
上述现象说明了对平台接收数据与车辆实际运行数据进行一致性核查确实存在
着必要性,以保证接收数据的真实可靠准确。
1.2.5 国内外相关标准研究
美国的OBD要求已经应用在轻型车和重型车上,同时大部分OBD系统要求均在加州法规中作了规定,因为加州使用的控制系统能够仅改动较少部分就满足EPA 的要求,所以在加州以外销售车辆的OBD系统基本与加州销售的产品是一样的。美国已经开展OBD III相关法规标准的研究,但是受限于推广实施,并没有相关进展。
欧盟在欧VI排放阶段,执行OBD II阶段要求,此阶段与美国轻型车OBD II法规更加接近。在这一阶段,诊断要求必须侦测降低NOx系统效率、催化器效率、颗粒捕集器效率和EGR效率(如果安装),而且当排放超标时,诊断要求及控制措施要被触发。
无论是美国和欧盟,均没有提出明确的重型车远程监管要求。2018年8月发布的《重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》(GB 17691-2018)标准中规定,从6a阶段开始,车辆应装备符合附录Q要求的远程排放管理车载终端,鼓励车辆按本标准附录Q要求进行数据发送。从6b阶段开始,生产企业应保证车辆在全寿命期内,按本标准附录Q要求进行数据发送,由生态环境主管部门和生产企业进行接收。而国六法规GB 17691-2018中仅对车载终端的上传数据项进行了规定,未详细说明一致性检查的测试方法及要求。
《北京市机动车和非道路移动机械排放污染防治条例》已经开始实施,其中要求在北京市销售的重型柴
油车、重型燃气车和非道路移动机械应当按照相关环保标准安装远程排放管理车载终端。北京市生态环境局发布《北京市移动污染源远程排放管理办法(征求意见稿)》,要求“移动源生产企业应按照国家标准开展远程排放管理车载终端数据一致性等相关试验,并按车型提供一致性合格报告”。同时,北京市已将“车辆远程排放管理车载终端上传数据与车辆实际运行数据的一致性检查报告”作为申报重型汽车第六阶段环保车型目录的要求之一。重型汽车
综上,需要制定重型车排放远程监管数据一致性测试技术规范以满足监管技术的发展需求,弥补现有法规体系的空白。
1.3主要工作过程
本标准于2019年6~7月开始标准的筹备与预研工作;2019年8月于北京市展开项目立项会,会上由中汽研汽车检验中心(天津)有限公司介绍了项目背景和标准大纲等内容,经评审专家讨论后给出了工作建议并同意立项。
2019年11月到2020年12月份进行了标准相关的试验操作工作;2021年1月至5月进行了标准编写工作;于2021年6月中旬召开起草组会议,讨论草稿的撰写情况。2021年7月份至8月份对标准进行了意见征集、修改及讨论。预计2021年12月底之前完成标准的公布工作。
二、标准编制原则和主要内容
2.1标准制定原则
本标准主要参考了GB 17691-2018《重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》以及即将发布的HJ□□□□.1-20□□《重型车远程排放监控技术规范》,也参考了GB/T 27840-2011《重型商用车辆燃料消耗量测量方法》和DB11/1475-2017《重型汽车排气污染物排放限值及测量方法(OBD法第IV、V阶段)》。本标准规定了重型车排放远程监管数据一致性的技术要求、视同条件、测试方法、数据处理和报告要求。
2.1.1通用性原则
本标准适用于满足GB17691-2018第VI阶段标准的,并且加装远程排放管理车载终端的重型车辆的新生产车远程终端数据一致性检查和在用符合性检查。对国V 阶段的后加装远程终端车辆的数据一致性测试也具有参考意义,通用性较高。
2.1.2指导性原则
目前的国六标准及HJ征求意见稿中均未明确给出重型车排放远程监管数据一致性的测试方法及技术要求,本标准给出了切实可行的测试方法,能否对数据一致性的测试起到指导作用。
2.1.3协调性原则
本标准提出的方法与目前使用的国家标准中的方法协调统一、互不交叉。仅作为一种更便捷、精确度更高、更高效的方法对目前使用的方法进行补充。
2.1.4兼容性原则
本标准提出的测试方法均使用行业中常用的测试设备,充分考虑了不同生产企业的及不同车型的情况,具有普遍适用性。
2.2 标准主要技术内容