2 欧洲中重型商用车排放法规演变
2.1 法规架构
欧洲商用车的排放法规通常用欧I……欧VI表示,有时也用阿拉伯数字表示(欧1……欧6)。为了易于区分,对于中重型车,一般采用罗马数字,而对于轻型车,一般采用阿拉伯数字。
这里讨论的排放标准适用于所有“技术上允许的最大满载质量”大于3500kg的汽车,这些汽车必须以压燃发动机为动力或以点燃式天然气或液化石油气为动力。
这一项法规首先以Directive(指示)88/77/EEC发布,随后增加了一些补充。在2005年,这一法规被重新制定,并以Directive05/55/EC推出。从欧VI开始,这一标准被简化,指示(directives--需要被各国家转换成立法)被规定(regulations)所取代,规定可以立即适用。下面是重型发动机法规制定的几个阶段:
(1)欧I标准1992年执行,随后,1996年执行欧II标准。这些标准用于卡车和城市客车,但是,城市客车标准的执行是自愿的。
(2)在1999年欧盟执行1999/96/EC指示,该指示包括欧Ⅲ标准(2000年实施),以及欧IV和欧V标准(2005年和2008年执行)。这一法规也包含自愿的、更加严格的排放限值,适用于超低排放汽车,被称为“环境友好车辆—Enhanced Environmentally Friendly Vehicles”,或者叫EEVs。
(3)2001年,欧盟委员会出台2001/27/EC指示,该指示不允许使用“排放缺陷装置”和“不合理的排放控制策略”,当汽车在正常行驶状态下,这些装置可能降低排放控制系统效率,使得汽车排放高于发动机在测试条件下所测得的排放水平。
(4)欧盟议会2005年出台的2005/55/EC指示中将耐久性和车载监测装置--OBD纳入标准之中,同时,对1999/96/EC指示中出台的欧IV和欧V标准进行了重新陈述。在该指示中,有关耐久性和OBD的技术要求被单独阐述,包括排放系统使用的消耗物品的规定。
(5)环境友好车辆EEV。早在1999年,当确定欧IV和欧V标准时,欧盟也制定了一种推荐(即:非强制)的“超级清洁汽车”标准,其目的是给欧盟成员国或城市当局在制定鼓励环保汽车激励政策时作为依据。这个EEV标准包括三个方面:其一是NOx排放与欧V排放一样,同为2g/kWh;其二是PM排放低于欧V限制的三分之一,为0.02g/kWh,该值采用ETC循环测定;其三是烟度(smoke opacity limit)降低70%。这些要求对汽车企业被认为是强制发动机安装颗粒过滤(捕捉)器DPF。
(6)欧VI排放标准于2009年7月18日在出台的595/2009法规中推出(2009年7月31日出台了一个勘误表)。新的排放法规与美国EPA2010法规一样严格,并将从2013年起生效(2013年新车型,2014年所有注册车辆)。后来,一些新的技术细节在执行法规过程中由欧盟委员会提出,并在2010年4月1日发布。
2.2 标准限值及细则
表5为欧盟排放标准汇总和执行日期。表中日期为新车型实施日期,在大多数情况下,所有车型执行日期比新车型日期晚一年左右。
表5:欧盟重型柴油机排放标准(单位:g/kWh,烟度:m-1)
排放 |
日期 |
测试 |
CO |
HC |
NOx |
PM |
烟度 |
欧I |
1992,<85kW |
ECER-49 |
4.5 |
1.1 |
8 |
0.612 |
|
1992,>85kW |
4.5 |
1.1 |
8 |
0.36 |
|
||
欧II |
1996.1 |
4 |
1.1 |
7 |
0.25 |
|
|
1998.1 |
4 |
1.1 |
7 |
0.15 |
|
||
欧Ⅲ |
1999.10,仅对于EEVs |
ESC&ELR |
1.5 |
0.25 |
2 |
0.02 |
0.15 |
2000.1 |
ES&ELR |
2.1 |
0.66 |
5 |
0.1 |
0.8 |
|
0.13a |
|||||||
欧IV |
2005.1 |
1.5 |
0.46 |
3.5 |
0.02 |
0.5 |
|
欧V |
2008.1 |
1.5 |
0.46 |
2 |
0.02 |
0.5 |
|
欧VI |
2013.01 |
1.5 |
0.13 |
0.4 |
0.01 |
|
注:a–适用于每缸排量小于0.75dm3并且额定功率转速超过3000rpm。
从欧Ⅲ阶段开始,早期稳态发动机测试SSET已经被以下两种工况测试取代,即欧洲固定循环试验ESC(European Stationary Cycle)和欧洲瞬态循环试验ETC(European Transient Cycle)。不透光烟度依据欧洲负荷烟度试验ELR(European Load Response)测试方法来测试,即需要满足下列试验要求:
(1)压燃发动机(柴油机):
●欧Ⅲ:
a、传统柴油机:ESC/ELR测试;
b、带有“高级后处理系统” (NOx后处理或DPFs) 的柴油机和EEVs:ESC/ELR+ETC;
●欧IV及以后:ESC/ELR+ETC。
(2)正极点火气体(天然气,液化石油气)发动机,欧Ⅲ及以后:ETC循环。
依据ETC测试循环测试的柴油机以及重型气体燃料发动机的排放标准汇总如表6:
表6:柴油机和气体燃料发动机排放标准,ETC测试(单位:g/kWh)
排放标准 |
日期 |
测试 |
CO |
NMHC |
CH4a |
NOx |
PMb |
欧Ⅲ |
1999.10,仅对于EEVs |
ETC |
3 |
0.4 |
0.65 |
2 |
0.02 |
2000.1 |
ETC |
5.45 |
0.78 |
1.6 |
5 |
0.16 |
|
0.21c |
|||||||
欧Ⅳ |
2005.1 |
4 |
0.55 |
1.1 |
3.5 |
0.03 |
|
欧Ⅴ |
2008.1 |
4 |
0.55 |
1.1 |
2 |
0.03 |
|
欧Ⅵ |
2013.01 |
4 |
0.16d |
0.5 |
0.4 |
0.01 |
注:a–仅适用于气体燃料发动机(欧Ⅲ-Ⅴ:仅适用于天然气;欧VI:天然气+液化石油气);
b–在欧Ⅲ–IV阶段不适用于气体燃料发动机;
c-适用于每缸排量小于0.75dm3并且额定功率转速超过3000rpm;
d–用于柴油机的碳氢总量(THC)。
(3)欧VI法规的补充规定
●用于测试柴油机(ESC+ETC)和气体燃料发动机(ETC)的氨水浓度限制为10ppm;
●除了质量限制以外,颗粒数量限值将在执行排放法规中被加入。这一数量限值可以防止为了满足欧VI质量限值而采用的一些不合适技术(例如“开式过滤器”),这一技术可能会让大量的超细颗粒通过过滤器排放到大气之中;
●世界统一测试循环WHSC(世界稳态试验循环)和WHTC(世界瞬态试验循环)将被用来做欧VI测试。
●WHSC/WHTC的限值将在执行基于现有的ESC/ETC测试相关要素的法规之中被引入;
●在执行这一法规中,NOx排放物中的NO2最大限值将被定义;
●排放耐久性要求:对于新车型2005年10月起生效,对所有车型2006年10月起生效。
(4)其它规定
汽车制造商必须根据其汽车级别保证其汽车在一定有效寿命期内都能满足排放限值要求,详见下表7:
表7:排放耐久期限
汽车类别a |
期限b |
|
欧IV-V |
欧VI |
|
N1和M2 |
100000km/5年 |
160000km/5年 |
N2N3≤16 t |
200000km/6年 |
300000km/6年 |
M3 I级,II级,A级,以及B级≤7.5 t |
||
N3>16 t |
500000km/7年 |
700000km/7年 |
注:a-质量是指(单位公吨)“最大技术允许质量”;
B-年限或km以最先到为准。
新车型核准从2005年10月开始,所有车型核准从2006年10月开始,车型核准还需要确认汽车在正常使用条件下的正常寿命期内,排放控制装置能正常运行(在用汽车正常维修和使用的一致性)。表7中汽车类别参见表8。
表8:欧洲汽车分类(70/156/EEC指令确定,2001/116/EEC修订)
级别 |
描述 |
细分级别 |
载客数量 |
质量限值 |
|
M |
用于乘用, |
M1 |
9人及以下 |
GVW≤3500kg* |
|
最少4轮 |
M2 |
多于9人 |
GVW≤5000kg |
||
|
M3 |
5000kg<GVW |
|||
N |
用于载货, |
N1CL1 |
NA |
最大GVW≤3,500kg |
N |
最少4轮 |
N1CL2 |
|
|||
|
N1CL3 |
|
|||
|
N2 |
3500kg<GVW≤12000kg |
|||
|
N3 |
12000kg<GVW |
注:* 欧IV之前M1有两个细分级别:即GVW≤2500kg和2500kg
此外,对于提前使用清洁发动机,欧盟成员国被允许采用税收激励措施,目的为了加速那些满足新排放标准的汽车在标准生效期以前进入市场。这些激励措施必须符合下列条件:
●适用于在成员国销售的新车,其排放提前满足欧盟指示中的法定限值;
●新的排放法规生效时,这些措施自动终止;
●对于任意一款新车,税收激励金额不超过为了实现新排放标准所采用的技术解决措施所产生的附加成本;
●企业提交的达标欧VI车型,其核准必须在2009年8月完成,激励措施也在当日起生效。欧VI激励措施也适用于一小部分现有汽车或者翻新的现有汽车,这些汽车排放控制系统能够满足欧VI排放限值;
●提前销售的更清洁发动机可以通过更优惠的公路收费予以鼓励。在德国,公路收费优惠从2005年开始,用来鼓励先于欧V标准生效日期推出的欧V机型。
(未完待续)
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