中国机动车第三第四阶段排放标准及对策

中国机动车第三第四阶段排放标准及对策刘宪北京汽车研究所有限公司2019年9月14日2019/9/141推动汽车技术进步的三大动力安全、环保、节能2019/9/142机动车排放标准控制重点的演变标准发展趋势–车辆技术状况检查。–新生产车技术状况保证。–新车排放生产一致性保证。–耐久性试验里程内排放性能保证。国1到国4排放标准的核心–国1：产品型式核准–国2：产品生产一致性–国3/4：在用车符合性（耐久性里程内）2019/9/143机动车排放标准的实施状况1998年1999年2000年2001年2002年2003年2004年2005年2006年2007年2008年2009年2010年2011年2012年轻型汽车重型汽油车重型柴油车1998年1999年2000年2001年2002年2003年2004年2005年2006年2007年2008年2009年2010年2011年2012年轻型汽车重型汽油车重型柴油车部分国4指先行在公交、邮政、环卫系统实施国4。国家机动车污染物排放标准实施情况北京市机动车污染物排放标准实施情况国4国3国2国1国4国3国2国1国4国3国2国1国5国4国3国2国1国4国3国2国1国4国3国2国1国5部分国42019/9/144轻型汽车国3国4排放标准轻型汽车核准试验汽油车柴油车LPG/NG双燃料Ⅰ试验●●●●Ⅲ试验●●●(汽油)Ⅳ试验●●(汽油)Ⅴ试验●●●●(汽油)Ⅵ试验●●(汽油)双怠速●●●OBD试验●●●●在用车符合性●●●●ⅠⅢⅣⅤⅥCOP/OBDⅠ试验Ⅲ试验Ⅳ试验Ⅴ试验Ⅵ试验双怠速OBD试验在用车符合性第一类车2000.01.012000.07.01●●●●第二类车2001.01.012001.10.01●●●●第一类车2004.07.012005.07.01●●●●第二类车2005.07.012006.07.01●●●●2007.07.01●●●●●●●●2010.07.01●●●●●●●●第一类汽油车：2008.07.01；其它车辆：2010.07.01第一阶段第二阶段GB18352.1-2001轻型汽车排气污染物排放限值及测量方法(I)GB18352.2-2001轻型汽车排气污染物排放限值及测量方法(II)核准试验GB18352.3-2005轻型汽车排气污染物排放限值及测量方法(中国Ⅲ、Ⅳ阶段)第三阶段标准名称/标准号阶段实施日期第四阶段2019/9/145轻型汽车排放试验工况（NEDC2000）UDCEUDC取消初始的40秒热机过程从点火开始起取样时间，s车速（km/h)2019/9/146轻型汽油车排放限值演变过程HC+NOxNOxCO020406080100降低率%国I国II国III国IV2019/9/147轻型汽油车排放限值第一类轻型汽油车排放限值比较：–国Ⅱ相对于Ⅰ：CO下降19%，HC+Nox下降48%。–国Ⅲ相对于Ⅱ：CO下降-5%，HC+Nox下降30%。–国Ⅲ相对于Ⅰ：CO下降15%，HC+Nox下降64%。–国Ⅳ相对于Ⅲ：CO下降57%，HC+Nox下降49%。–国Ⅳ相对于Ⅰ：CO下降63%，HC+Nox下降81%。阶段第一类轻型汽车g/kmCOHCNOXHC+NOX国12.72—0.97—国22.219.1%0.548.5%国32.315.4%0.2—0.15—0.3563.9%国4163.2%0.150.0%0.0846.7%0.1881.4%2019/9/148柴油轿车排放限值演变过程欧1和欧2转化到取消40秒怠速的新测试工况（ACEA相关系数）2019/9/149轻型柴油车排放限值轻型柴油车排放限值比较：–国Ⅱ相对于Ⅰ：CO下降63%，HC+Nox下降28%，Nox下降28%，PM下降43%。–国Ⅲ相对于Ⅱ：CO下降40%，HC+Nox下降21%，Nox下降21%，PM下降38%。–国Ⅲ相对于Ⅰ：CO下降77%，HC+Nox下降42%，Nox下降42%，PM下降64%。–国Ⅳ相对于Ⅲ：CO下降22%，HC+Nox下降46%，Nox下降50%，PM下降50%。–国Ⅳ相对于Ⅰ：CO下降82%，HC+Nox下降69%，Nox下降71%，PM下降82%。阶段柴油轿车排放限值g/kmCOHC+NOXNOXPM国12.72—0.97—0.86—0.14—国2163.2%0.727.8%0.6227.9%0.0842.9%国30.6476.5%0.5642.3%0.541.9%0.0564.3%国40.581.6%0.369.1%0.2570.9%0.02582.1%2019/9/1410重型柴油车排放标准重型柴油车–第三阶段中对采用了NOX和PM后处理装置的柴油车，应附加ETC试验。型式认证一致性检查第一阶段2000.09.012001.09.01第二阶段2003.09.012004.09.01第三阶段●ESC、ELR第四阶段●ESC、ETC、ELR第五阶段●ESC、ETC、ELR标准名称/标准号阶段GB17691-2001车用压燃式发动机排气污染物排放限值及测量方法GB17691-2005车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ阶段）2007.01.012010.01.01（带OBD）2012.01.01（带OBD）柴油车●ETC●●R49LPG/CNG实施日期2019/9/1411重型柴油车排放试验工况（R49与ESC）2019/9/1412重型柴油车排放试验工况（ELR和ETC）ETC瞬态循环–发动机转速ETC瞬态循环–发动机扭矩负负荷荷110000%%1100%%AABBCC选择点循环1循环2循环3循环4时时间间转速2019/9/1413NOxPM0102030405060708090100降低率%国I国II国III国IV国V重型柴油车排放限值演变过程2019/9/1414重型柴油车排放限值重型柴油车：–国Ⅱ相对于Ⅰ：CO下降11%，HC下降0%，Nox下降12.5%，PM下降58%。–国Ⅲ相对于Ⅱ：CO下降30%，HC下降40%，Nox下降28%，PM下降33%。–国Ⅲ相对于Ⅰ：CO下降53%，HC下降40%，Nox下降38%，PM下降72%。–国Ⅳ相对于Ⅲ：CO下降29%，HC下降30%，Nox下降30%，PM下降80%。–国Ⅳ相对于Ⅰ：CO下降67%，HC下降58%，Nox下降56%，PM下降94%。阶段重型汽车g/kWhCOHCNOXPM国14.5—1.1—8—0.36—国2411.1%1.10.0%712.5%0.1558.3%国32.153.3%0.6640.0%537.5%0.172.2%国41.566.7%0.4658.2%3.556.3%0.0294.4%国51.566.7%0.4658.2%275.0%0.0294.4%EEV1.566.7%0.2577.3%275.0%0.0294.4%2019/9/1415重型汽油车排放标准重型汽油车型式认证一致性检查第一阶段2002.07.012003.07.01第二阶段2003.09.012004.09.01第三阶段●JE05第四阶段●JE05LPG/CNG柴油车GB14762-2002车用点燃式发动机及装用点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法●9工况●9工况实施日期标准名称/标准号阶段GB14762-2005车用汽油发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法（中国Ⅲ、Ⅳ阶段）●JE052012.01.01（带OBD）2009.01.01（带OBD）2019/9/1416重型汽油车排放试验工况9工况和JE05工况2019/9/1417重型汽油车排放限值重型汽油车：–国Ⅱ相对于Ⅰ：CO下降72%，HC+Nox下降71%。–国Ⅲ相对于Ⅱ：测量方法变化，不作比较。–国Ⅳ相对于Ⅲ：CO下降17%，HC+Nox下降17%。阶段重型汽油车g/kWhCOHCNOXHC+NOX国134—14—国29.771.5%4.170.7%国319.243.5%0.35—0.84—1.1991.5%国41652.9%0.2917.1%0.716.7%0.9992.9%实施国3国3标准汽油车采用的排放控制技术2019/9/1419汽油车达国3/4标准的硬件配置要求改进的发动机优化的电控系统改进的燃油系统改进的排气系统预热型催化转化器改进配方的主催化转化器OBD系统蒸发排放控制系统PCV系统EGR阀低热惯性的排气管及支管2019/9/1420废气再循环（EGR）装置2019/9/1421电控喷射系统喷射方式：–喷射位置进气管喷射：多点喷射（MPI）缸内喷射（GDI）–喷射时间间歇喷射，与发动机转速同步喷射：独立喷射（顺序喷射）喷射时间控制更精确准确2019/9/1422催化转化器催化器配方优化：–降低起燃温度，改善冷启动时净化性能；–提高转化效率；–改善空燃比特性，增大空燃比适应区间。2019/9/1423车载诊断系统（OBD）增加OBD系统，检测车辆排放性能OBD功能–自动检测并显示车辆电器系统工作状况。–自动检测并显示车辆排放状况催化转化器工作状况。失火状况。氧传感器劣化状况。实施国3国3标准柴油车采用的排放控制技术2019/9/1425柴油车达国3/4标准的硬件配置要求燃油喷射系统先进的配气系统电控系统涡轮增压系统中冷器先进的后处理系统清洁燃油EGR系统2019/9/1426降低柴油车排放的技术对策PM排放g/kWh满足欧5的技术路线—EGR加DPF—优化发动机和供油加SCRNOx排放g/kWh燃油消耗量BFSCNOx/PM/BFSC折中线两种达到国4标准的技术路线2019/9/1427喷油系统2019/9/1428喷油系统高压喷射系统－喷射过程单位时间喷射质量时间2019/9/1429进气增压或增压+中冷技术废气涡轮增压+中冷技术：提高充气量和充气效率–可变截面增压器VGT2019/9/1430颗粒过滤器2019/9/1431SCR系统操作控制模块尿素罐SCR催化器N2和水NOx尿素输送管尿素喷头还原剂柴油发动机排气SCR系统2019/9/1432轻型车油耗（CO2排放量）法规介绍2019/9/1433燃料消耗量标准CO2既是环境大气的污染物，同时直接反映了车辆的燃油消耗。成为当今的重要排放控制对象。我国从2005年起开始控制轻型汽车的燃油消耗（CO2排放）–GB19578-2004乘用车燃料消耗量限值–GB/T19233-2003轻型汽车燃料消耗量试验方法2019/9/1434美国以某公司的各种车型经销售量加权后的平均燃油耗表示（CAFE）。日本将汽车质量分为9组规定限值，每个质量组采用CAFE（质量分组+CAFE）。中国–将汽车质量分为16组规定限值。–汽油车和柴油车采用同一限值；–限值分两阶段；乘用车燃料消耗量限值2019/9/1435468101214161850010001500200025003000车辆质量(kg)燃油消耗量(l/100km)欧盟汽油车(2008)美国加州.轿车（2016年型建议稿)欧盟柴油车日本柴油车(2005)日本汽油车(2010)中国第2阶段(2008)中国第1阶段(2005)美国联邦:轻型卡车(2007年型)美国联邦:轿车2004-2007年型美国加州：轻型卡车(2016年型建议稿)世界各国的油耗法规比较2019/9/1436满足油耗法规要求的措施降低车辆油耗减少CO2排放的途径：–车辆轻量化；–发动机排量小型化；–轻型车辆柴油化–采用新技术发动机均质压燃发动机缸内汽油直喷2019/9/1437CO2排放量与发动机类型和车重关系80010001200140016001800050100150200250300350400车辆总质量[kg]CO2排放量[g/km]汽油机轿车用发动机非直喷柴油机直喷柴油机缸内汽油直喷资料来源:AVL欧洲汽车制造商协会2008年目标：140g/kmSmartCDI2019/9/1438谢谢!