車訊網/歐盟WLTP排廢測試上路 將影響汽車產業?

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圖、文/車訊網

關於汽車廢氣排放任何法規執行,都離不開標準檢測(評測),但只要有檢測方式、隨之發生的就是如何在檢測中拿到最好成績的策略或手段;為防止類似VW造假的情況再次出現,歐盟強制要求全球各大車廠於2018年9月開始改用WLTP(全球統一輕型汽車測試流程)和RDE(真實駕駛情況排放)排污油耗測試流程,取代自1992開始實施的NEDC(New European Drive Cycle)排污油耗測試流程。WLTP新規定的特色為何?又將對汽車產業帶來什麼巨大影響?請看我們的分析。

文 許鴻德

在汽車誕生的前90年中,關於限制前述有害氣體排放的規定付之闕如,因此汽車成為地球上最大的空氣污染來源。為了抑制這些有害氣體的產生,促使汽車製造商改進產品以降低有害氣體的產生,歐盟成員國與美國先後制定了相關的汽車排放標準。而其中歐盟標準又廣為亞洲各國(包括中國大陸與台灣)汽車監管單位所借鑒。

▲在汽車誕生的前90年中,關於限制前述有害氣體排放的規定付之闕如,因此汽車成為地球上最大的空氣污染來源,但近年來油耗與空污法規逐漸趨嚴已成為長期趨勢。

另一方面,原油價格從2004年開始不斷攀昇後居高不下(近兩年也逐漸油價低谷逐漸回昇),「高油價」成為每位車主心中揮之不去的陰影,各國主管機關的統合平均燃油經濟性標準(Corporate Average Fuel Economy,CAFE)逐年提高,能源和環保議題成為最近20年影響世界汽車產業發展的兩大決定性因素。進入21世紀以來,以混合動力、燃料電池、先進柴油、甲醇燃料汽車等為代表的新能源汽車科技呈現出突飛猛進的發展。各國政府和各主要汽車廠商均不約而同地將清潔環保汽車科技視為未來全球汽車產業競爭的制高點。

▲2015年美國環保局率先披露「VW柴油車款排放事件」,VW在部分柴油車型安裝了一種特殊軟體,該軟體可識別出車輛是否在接受美國政府的尾氣排放檢測。

上個世紀70年代的能源危機後,歐洲國家為了抑制消費者對石油燃料的浪費、紛紛開始對汽油課徵高額稅賦以鼓勵汽車使用者與汽車製造廠思索該如何節省燃料?)。在推動汽車相關環保與節能的手段上,法規變革一直是重要推手!歐盟市場從1992年起開始實施EURO 1標準,至今已經演進至EURO 5標準,2006年12月13日歐洲議會通過了最新版本的EURO 5和EURO 6,分別計畫於2009年(從2011年開始全面實施)和2014年實施。

不論是當初規格的制訂與全面實施的時間表,EURO 5與EURO 6標準都被視為是循序漸進的兩階段目標!兩種標準轉換過程中亦有EURO 5+標準作為緩衝準備。對比於2005年開始實施的EURO 4標準,2009年9月開始實施的EURO 5標準進一步限制了汽油和柴油車輛被認為對人體有害的氣體排放。進一步仔細分析內容,可發現EURO 5標準的新內容主要是針對柴油、汽油轎車及輕型商用卡車,而EURO 6標準更是主要針對柴油車輛。

▲從數據對比,我們可以得出在實驗室測試中,WLTP測試流程的測試時間更長、距離更遠、車輛區分種類更多、道路模擬情況更多元,其測試結果肯定更加客觀!

長期存在的測試流程缺陷

任何法規的執行、都離不開標準檢測(評測)方式,但只要有檢測方式、隨之發生的就是如何在檢測中拿到最好成績的策略或手段。仔細想想,似乎自從人類從動物中區分開來的那一天起,只要有競爭就會有作弊:原始人類依託工具「作弊」獲得更強大的力量;參與科舉考試的書生們通過「作弊」獲得更好的成績;現代人類通過利用電腦技術「作弊」獲得更強大腦。

這個現象在汽車產業也不例外:近年隨著地球環境的惡化,全球各國政府到民眾開始加強環保工作,但為了公平及標準化,車輛空污排放測試均於實驗室內進行。如果你以為車廠公佈的耗油數據是最具參考性的指標,很不幸的,我們的答案要讓你失望了。倘若讀者目睹過車廠進行耗油測試的過程,恐怕你自己也很難相信這個數據的可信度!一般車廠進行耗油測試都是將受測車輛放在室內的滾動平台(Rolling Road,跟你在健身中心裡面的跑步機差不多)上,而且測量結果還是使用「外差法」(測量距離不會超過2.5英哩);許多消費者保護團體還指控車廠為了締造更好的省油表現、甚至使用特別調校過的車輛參加油耗測試。

我們在這裡多透露一點油耗測試的細節:市區內油耗表現的測試內容是在時速不超過50公里(31英哩)、平均時速18公里(12英哩)的狀態下讓車輛在平台上測試約4公里(2.5英哩)的距離、周邊溫度則維持在攝氏20到30度之間。可想而知這個數據和你在12月的冬天開車時的耗油量會有天壤之別。差別究竟有多大呢?過往Volvo車廠公佈的S60、2.4公升排氣量5門車款的油耗數據是19.91km/L,實際在路上測試卻只有9.51km/L。Renault Clio、1.5公升排氣量車款的官方油耗數據是27.73km/L,在真實世界中卻只有19.23km/L。

▲受益於近年來測試設備與科技的突飛猛進,將相關設備安裝於車輛上進行實際的道路測試成為可能,WLTP流程還搭配真實駕駛情況排放道路測試,將廢氣排放監測系統安裝在測試車實際上路行駛。

上有政策 下有對策

多數人都明白實際開車上路時,因車流量與道路狀況等等因素,造成實際廢氣汙染排放值比實驗室裡所測得的數據要高上許多,然而或許是為了提高自身產品的銷售賣點或宣傳價值、又或許是降低為了達到更嚴苛空污標準而需付出的高昂成本,不少車廠工程團隊過往在實驗室測試選擇對自己有利的安排。透過用膠帶封住車門和給輪胎過度充氣等手段減少阻力、在歐盟燃油效率測試中蒙混過關:這種做法過去層出不窮,以至於大多數柴油車型並不如廠商所稱的那樣節能環保。

Ford早在1997年就爆出在部分車型內上安裝非法「廢氣排放失效裝置」,但最具代表性的還是2015年美國環保局率先披露的「VW柴油車款排放事件」;他們在部分柴油車型安裝了一種特殊軟體,該軟體可識別出車輛是否在接受美國政府的尾氣排放檢測,如果發現汽車在接受檢測,汽車的全部排放控制系統將自動開啟從而使車輛的廢氣排放達標,但若汽車在日常其他情況使用時則不會啟動,因此導致汽車日常的氮氧化物排放量最高可至法定標準的40倍並觸犯了美國《清潔空氣法》。

之所以在柴油車引擎控制單元(ECU)內安裝非法軟體,最大的動力還是面對日漸嚴苛的空污排放法規、以及成本壓縮的壓力下,車廠鋌而走險的解決方案(雖然此舉違法)。EURO 6標準的推出雖然受到環保人士的歡迎,但對歐洲汽車製造商卻帶來了巨大的成本挑戰,因為新標準的實施更要求增加對廢氣污染物監測與控制的能力:例如EURO 5+標準之後的OBD車載診斷系統就增加了市場診斷頻度IUTR(In Use Performance Ratio)功能以及對NOx氮氧化物、PM懸浮微粒排放量的監測。

另外,歐洲車廠都已在現有柴油車型內加裝DPF,然而這項裝置仍屬耗材之一,待過濾器形成堵塞狀況便需進行更換,即使是宣稱「免更換」之過濾系統,仍具有極高機率因碳微粒逐漸累積而造成過濾器堵塞或破損。「VW柴油車款排放事件」爆發之後,各國政府也在省思空污排放的規定愈來愈嚴苛,然而技術與商業環境能否及時跟上(消費者是否願意為更環保的車型買單?)亦是一大問題。

另一方面從銀行業到製藥業,許多行業都發生過同樣的事情;幾家公司決定遊走在規則邊緣,其他對手很快效仿。它們知道這有點不正當,但這種做法變成了慣例,監管機構也睜一眼閉一隻眼,不過在「VW柴油車款排放事件」之後、歐盟主管機關的態度也趨向強硬,最終導致了歐盟強制要求全球各大車廠於2018年9月開始改用WLTP(World Light Vehicle Test Procedure,全球統一輕型汽車測試流程)和RDE(Real Driving Emissions,真實駕駛情況排放)排污油耗測試流程。

▲在WLTP測試流程下,小尺寸渦輪增壓引擎的油耗性能優勢明顯降低。

WLTP誕生背景

在此之前,歐美日三大汽車市場一直以來均採用不同的關於油耗和空污排放的測試規範:美國使用2008年推出的SFTP US06/SC03測試流程,日本使用2008年推出的JC08測試流程,歐盟諸國使用則是更早(1992年)的NEDC(New European Drive Cycle)排污油耗測試流程。而由於前述三個主要市場對車輛的使用習慣、當地民眾和政治家對於環境保護和能源情況的不同思考,導致其測試標準的關注重心差距甚大;另一方面由於地理條件、氣候條件、城市規劃風格和習慣、公共道路建設情況等方面的不同,三個主要市場汽車用戶的用車習慣與方式也有著相當大的不同。

舉例而言,歐盟諸國的用車情況為城郊駕駛佔比70%、城市駕駛佔比30%;美國則為兩者均為佔比50%;日本為城郊佔比30%、城市駕駛佔比70%。行駛在快速道路(比如城市環線)或者高速公路上時,美國、日本、歐洲等地區的駕駛人也面臨著不同的路況;美國和日本的駕駛人通常對油門和煞車施以更多的變化,使得車輛引擎與油門的變化較大,歐盟駕駛人則更多時候讓車輛運行在一個較為穩定的狀況下。由於測試標準各有不同,完全相同的一部車,會有三種不同的理論油耗和空污排放值。
最早推出的NEDC測試流程得到的結果與用戶真實使用狀況出現明顯的偏差,所以歐盟才加速推動換用WLTP測試流程,並且又加入了一套類似於補充測試的RDE測試流程。

WLTP源於聯合國推行的輕型汽車測試流程,由日本、美國、歐洲等國的專家共同制定,該測試流程的參數是根據在全世界範圍內收集而來的真實用車狀況所制訂,根據功率車重比(PMR)將車輛分為三個級別(22W/kg及以下等級,22~34W/kg等級,34W/kg及以上等級),並對應最大設計車速的6種實驗流程,涵蓋不同類型的低速、中速、高速、超高速階段。歐盟希望藉此取代在1992年便已實施、如今顯得過時的NEDC測試流程。WLTP雖然與NEDC同樣在實驗室中進行車輛測試,但更為嚴謹的測試流程使其包含歐洲地區90%以上的路況,模擬都會地區、郊區、高速公路等實驗設計更能符合現實中的車輛使用狀況。

更客觀 更貼近真實情況

在WLTP測試流程未推出之前,歐盟使用的NEDC測試流程其車輛測試運行狀況基本為理想的「穩定運行狀況」,導致測試的油耗以及排放水準過於理想化,其測得的油耗表現與受到除了車廠外的許多團隊抨擊!測得的油耗數字往往要比真實油耗低很多,完全失去了測試實驗的公正性以及客觀性,這樣的測試也變得毫無意義。

從數據對比,我們可以得出在實驗室測試中,WLTP測試流程的測試時間更長、距離更遠、車輛區分種類更多、道路模擬情況更多元,其測試結果肯定更加客觀!除此之外,受益於近年來測試設備與科技的突飛猛進,將相關設備安裝於車輛上進行實際的道路測試成為可能,WLTP流程還搭配RDE道路測試,將廢氣排放監測系統安裝在測試車實際上路行駛,藉由真實道路環境模擬消費者可能面臨的行駛狀況。在RDE測試流程中,被檢測車輛不再要求按照速度曲線,但必須在測試中覆蓋90%的歐洲路況,如溫度、海拔、負載、坡度、風向等不同因素都被詳細規定,同時測試行程中也應包含城市(約34%)、鄉村(約33%)和高速公路(約33%)駕駛路況,且三種路況間應保持連續性,藉此求得最真實的引擎空污數字,徹底杜絕類似VW先前疑似空污測試造假的可能;WLTP搭配RDE兩項測試流程將使車輛空污數據的「真實性」大增。

歐盟過去使用的NEDC測試流程,其車輛測試運行狀況基本為理想的「穩定運行狀況」,完全失去測試實驗的公正性以及客觀性,結果也變得毫無意義;而WLTP測試流程的測試時間更長、距離更遠、車輛區分種類更多、道路模擬情況更多元,其測試結果肯定更加客觀!

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