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美欧日三地机动车排放标准大比拼

来源:汽车市场网  时间:2017-04-14 15:42  作者:梅朔  编辑:王家浩  

    目前,全球汽车排放标准形成三大体系,欧洲体系、美国体系和日本体系,日本体系影响力较低,欧洲体系和美国体系被更多国家采用。

    欧洲排放标准

    欧洲汽车废气排放标准是欧盟国家为限制汽车废气排放污染物对环境造成的危害而共同采用的汽车废气排放标准。当前对几乎所有类型的车辆排放的氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)和悬浮粒子(particulate matter;PM)都有限制。对每一种车辆类型,汽车废气排放标准有所不同。欧洲标准是由欧洲经济委员会(ECE)的汽车废气排放法规和欧盟(EU)的汽车废气排放指令共同加以实现的。

    汽车排放的欧洲法规(指令)标准1992年前已实施若干阶段。欧洲从

    ü 1992年起开始实施欧Ⅰ

    ü 1996年起开始实施欧Ⅱ

    ü 2000年起开始实施欧Ⅲ

    ü 2005年起开始实施欧Ⅳ

    ü 2009年起开始实施欧Ⅴ

    ü 2014年起实施欧Ⅵ

    欧洲乘用车排放标准,g/km

    欧洲轻型商用车排放标准

    ? 轻型商用车(≤1305 kg)排放标准,g/km

    ? 轻型商用车(1305-1760 kg)排放标准,g/km

    ? 轻型商用车(1760-3500 kg)排放标准,g/km

    欧洲重型柴油机车辆排放标准(含卡车及客车),g/kWh

    美国排放标准

    在美国,国家层面的排放标准由美国环境保护署(EPA)制定。州和地方政府可以申请豁免,以制定更严格的规定。由于其早前存在排放标准,且洛杉矶市区空气污染问题尤其严重,美国加利福尼亚州公布自己的更为严格的汽车排放标准。

    美国加州的排放法规发展主要历程为:

    1959年开始控制汽油车CO和HC尾气排放,制定了大气质量标准;

    1961年,强制执行排放控制;

    1963年美国政府颁布《大气净化法》,当年,加州开始控制曲轴箱燃油蒸发物排放;

    1966年,首次制定有关HC和CO的废气排放标准;

    1975年起到20世纪80年代,美国排放法规大幅加严,特别强化对NOx的限值,同时再提高对HC和CO的控制;

    1988年,要求从1994年开始生产的汽车装备汽车诊断仪,监测汽车排放。

    1994年加州制定的低污染汽车排放法规,将轻型车分为过渡低排放车(TLEV)、低排放车(LEV)、超低排放车(ULEV)、高级超低排放车(SULEV)、和零排放车(ZEV);

    1998年,采纳LEVⅡ排放标准,2004年开始实施;

    2012年颁布LEVⅢ排放标准,并从2015年开始实施。

    汽车生产厂商被要求生产一定比例能够达到越来越严格的标准的机动车。过渡阶段的时间安排相当复杂,通常基于机动车车队的排放平均值。2003年后第一阶段和过渡阶段低排放机动车标准将从排放类别中删除。

    汽油车和柴油车具有相同针对气态污染物的标准。颗粒物排放标准只针对柴油车。排放基于FTP 75测试方法得到,用g/mile来表示。SFTP程序将在2001年到2005年逐渐引入加州。

    表1:加州轻型车排放标准,FTP 75,g/mile

    a - 针对所有第一阶段标准的NMHC

    LVW - 装有负载的车辆总重(车辆净重加300磅)

    LDT - 轻型卡车

    NMOG - 非甲烷有机气体

    HCHO - 甲醛

    表2:加州中型车排放标准,FTP 75, g/mile

    a - 针对第一阶段标准的NMHC

    MDV - 中型机动车(最大毛重在8500磅到14000磅之间)。中型车基于机动车测试重量划分为5个子类,MDV1到MDV5。加州定义的测试重量等同于联邦的ALVW。

    NMOG - 非甲烷有机气体

    HCHO - 甲醛

    低排放机动车II标准(LEV II)

    1998年11月5日,加州空气资源部采纳了LEV II排放标准,并且将从2004年一直延长到2010。

    在LEV II法规下,毛重低于8500磅的轻型卡车和中型机动车被重新分类,将要求满足表3中对乘用车的要求标准。结果是大部分皮卡和运动型多功能越野车被要求达到乘用车排放标准。重新分类从2007年开始引入。

    毛重超过8500磅的中型机动车(老的MDV4和MDV5)仍遵守表4中中型机动车标准。

    在LEV II标准中,所有类别车辆的氮氧化物和颗粒物要求都明显的更加严格。同样的标准适用于汽油车和柴油车(2001年11月15日对法规条文进行了修改,修改后的法规中汽油车也必须遵守颗粒物排放标准)。轻型LEVs和ULEVs遵守2004车型年开始引入的0.05g/mile氮氧化物排放标注。对毛重小于8500磅,遵守LEV、ULEV、SULEV标准的轻型柴油车和卡车,整个寿命周期内颗粒物排放标准限值为0.010g/mile。过渡阶段低排放机动车类别从最终大额法规条文中删除。因此,据信只有开发了先进的尾气排放控制技术,例如颗粒物捕捉器和氮氧化物催化剂,加州轻型柴油机动车达标才有可能。

    表3:加州低排放机动车II排放标准,重量小于8500磅的乘用车和轻型车,g/mile

    表4:加州低排放机动车II标准,寿命里程为12万英里的中型机动车,g/mile

    LEV II还包括一项扩展内容,要求汽车生产厂商在2010年之前每年除了更加严格挥发物质的排放标准,还要逐渐降低车队平均排放。

    低排放机动车III标准(LEV III)

    2012年1月,美国加州正式确定LEVⅢ,有效期为2015年~2025年。LEVⅢ非常严格,在执行过程中,不是一步到位,中间有过渡期,2020年必须全部达标。

    表5:加州LEV III/EPA Tier 3排放污染物标准,15万英里耐久里程

    日本排放标准

    乘用车

    表1中给出了针对新柴油驱动的乘用车的排放标准。测试方法为10-15工况,取代了针对国产乘用车和进口乘用车分别于1991年11月生效和1993年4月生效的10工况。2005年标准介绍了一种新的测试工况(针对毛重小于3500公斤较轻的机动车的新测试工况),该工况将于2011年全部被采用。在2005年到2011年之间的过渡阶段,排放将通过对不同的工况进行权重平均得到,具体方法如下:2005年88%使用10-15工况,12%使用11工况;2008年25%使用新冷启动工况,75%使用10-15工况;2011年25%使用新冷启动工况,75%使用新热启动工况。对2005年标准,机动车使用50ppm硫含量的燃油测试。

    表1:日本柴油乘用车排放标准,g/km

    * - 等效惯性重量(EIW);机动车重量为1265kg

    a - 2002.10对国产乘用车生效,2004.09对进口乘用车生效

    b - 2005年年底完全执行

    c - 2011年完全采用

    d - 非甲烷碳氢化合物

    商用车

    表2和表3分别摘录了新型柴油驱动的轻型商用车和重型商用车排放标准(底盘功率机测试)。轻型卡车和客车基于10-15工况测试,重型发动机的测试方式是13工况,该工况取代了早先的6工况。

    2005年标准介绍了两个过渡阶段的测试方法:针对毛重小于3500公斤机动车的测试工况和针对超过3500公斤机动车的JE05工况。对轻型车,新的测试工况将和乘用车的标准过渡安排一致,在2011年之前逐渐过渡。对重型车,新的重型车测试工况(热启动)2005年开始生效。表中给出了测试方法和测量单位。机动车和发动机都使用50ppm硫含量的燃料进行2005标准测试。

    表2:轻型商业车柴油机排放标准,毛重≤ 2500 kg (≤ 3500 kg 2005年开始执行)

    * - 毛重(gross vehicle weight,GVW)

    a - 1997年:手动档机动车;1998年:自动档机动车

    b - 2005年年底完全执行

    c - 2011年完全采纳

    d - 非甲烷碳氢化合物

    表3:重型商用车柴油机排放标准,毛重> 2500 kg (> 3500 kg 2005年开始生效)

    a - 1997年:GVW ≤ 3500 kg;1998年:3500 < GVW ≤ 12000 kg;1999年:GVW > 12000 kg

    b - 2003年:GVW ≤ 12000 kg;2004年:GVW > 12000 kg

    c - 2005年年底完全执行

    d - 非甲烷碳氢化合物

    欧美标准各有侧重

    比较欧洲和美国排放体系主要考虑5个要素,排放限值、测试工况、燃油和润滑油品质、耐久性和强制措施。

    在排放限值方面,欧洲体系对柴油车比较“关照”,美国体系表现出“燃油中性”。2009年实施的欧Ⅴ标准,汽油和柴油车NOx(氮氧化物)限值分别为60mg/km 和180mg/km,柴油车限值明显高于汽油车;2014年实施的欧Ⅵ标准,汽油车NOx限值不变,柴油车降为80mg/km,依然高于汽油车。美国排放法规Tier2对汽油车和柴油车一视同仁,均要求达到43mg/km。

    欧洲体系和美国体系在测试方法上有很大不同。欧洲采用稳态工况,该方法只有稳定的匀速过程,加载保持固定值。该方法简单易行,但与实际情况相差甚远,日常生活中,车辆运行大多数是瞬态过程。美国采用瞬态工况,该方法对底盘测功机控制精度要求较高,能够精确测量每辆车每公里排放多少污染物。

    燃油中硫含量对污染物排放有较大影响,欧洲标准对此有明确要求,硫含量不得高于10ppm。美国环保署(EPA)2013年3月29日提出法规建议,从2017年1月1日起将美国汽油硫含量从当前的30ppm 大幅削减至10ppm,第三阶段(Tier3)汽油硫含量标准与欧洲水平相似。

    耐久性方面,不同演讲人给出的材料有所不同,湛日景在演讲中提到,欧洲标准在ORVR(车载加油蒸汽回收)方面没有耐久性要求,也没有在用符合性要求,美国标准有耐久性测试要求,也有在用符合性要求。康宁公司何苏浩博士提到欧Ⅵ耐久性要求16万公里,美国Tier2要求19.2万公里。

    强制措施方面,两者的区别也较明显。欧Ⅵ标准从2014年开始实施第一阶段,2017年开始为第二阶段,美国Tier3标准将于2017年实施,在实施过程中设置了过渡期,给予部分企业缓冲。两者均需对法规要求达标,不符合要求者将给予严厉惩罚。

    两者之间还有其他的不同之处,比如,欧洲标准有PN(颗粒物数量)要求,美国标准未来有可能采用PN。

    不过,欧Ⅵ标准和美国Tier3也有很多相似之处,比如,都强制柴油车用DPF(颗粒捕集器)。据介绍,欧Ⅵ标准制定过程中,部分参考了美国加州标准。

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