加严的排放标准需要更高品质的燃油

汽车工程

２００６年（第２８卷）第１２期

ＡｕｔｏｍｏｔｉＶｅＥｎｇｉｎｅｅＩｉｎｇ

２００６２５４

加严的排放标准需要更高品质的燃油

吴新潮１，饶如麟２，方达淳２

（１．上海交通大学机械与动力工程学院，上海２０００３０；２．东风汽车有限公司商用车研发中心，武汉４３００５６）

［摘要］阐述了保护环境、降低排放和发展清洁汽车是我国汽车工业可持续发展的基本战略。分析了车用燃

油品质对车辆排放的影响，指出先进的排放技术需要更高品质的燃油为前提。加速研制和生产更高品质的燃油对于我国实施国Ⅲ排放标准是当务之急。

关键词：排放标准。排放控制技术，燃油品质

ＳｔｒｉｎｇｅｎｔＥｍｉｓｓｉｏｎＲｅｇｕｌａｔｉｏｎＲｅｑｕｉｒｅｓＨｉｇｈｅｒ

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Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｅｍｉｓｓｉ伽ｓｔａｎｄａｒｄ，Ｅｍ汹ｏｎ

ｃｏｎｔｒｏｌ

ｔｅｃｈ肿ｌｏｇｙ，Ｆｕｅｌ

ｑｕａＵｔｙ

个在中国。按照国家环保中心预测，２０１０年我国汽

１

保护环境、降低排放、发展清洁汽车是我国汽车工业可持续发展的基本

战略

车尾气排放量将占空气污染源的６４％¨ｏ。

１．２实施日趋严格的汽车排放法规是改善环境、治

理污染的重要措施

汽车排放法规以欧洲、美国为先导，形成了欧洲、美国和日本三大法规体系。欧洲自２０世纪９０年代起，欧盟开始积极强化排放法规。相继出台了欧洲Ｉ号（ＥＣＥＲ８３—０１），欧洲Ⅱ号（ＥＣＥＲ８３—０２），欧洲Ⅲ号（ＭＶＥＧ—３），欧洲Ⅳ号（ＭＶＥＧ—４）标准，并于２０００年１０月１日实施欧Ⅲ排放标准，对ＮＯ。、Ｈｃ、ｃ０及微粒物等规定了排放限值，其限值分别是欧Ⅱ标准限值的７ｌ％、６０％、５２％和６７％，测量方法也作了改变。已于２００５年实施欧Ⅳ排放标准，将于２００８年实施欧Ｖ标准。美国排放法规分为联邦法规和加州法规，加州排放法规超前联邦排放法规１—２年，是世界上要求最严的排放法规。目前加州轻型车从１９９４＿２００３年实施过渡低排放车辆

１．１汽车排放已经成为我国城市排放的主要污染源

２０００年后我国汽车产量持续高速增长，年产量超过５００万辆，保有量近３３００万辆。同时汽车的尾气排放带来对我国城市空气污染的问题较严重，１９９８年，全国１４０个城市（占全国城市总量的４３．５％）空气质量超过国家三级标准，属于严重污染城市；北京、上海、广州三大城市由机动车产生的排放污染物在城市大气污染物所占比例：ｃ０为６４％

～８８％，ＨＣ为７３％～９６％，ＮＯ，为４５％～７８％。目

前世界上空气污染最严重的１０个城市中，我国占有７个；２００４年联合国公布的因自然生态恶化、环境污染严重，而不适宜人类居住的约２０个城市中，有１６

原稿收到日期为２００５年３月１４日，修改稿收到日期为２００５年７月２７日。

万方数据　

汽车工程２００６年（第２８卷）第１２期

（ＴＬＥＶ），低排放车辆（ＬＥＶ），超低排放车辆（ｕＬＥＶ）和零排放（ｚＥＶ）标准。零排放车辆比例规定１９９８年为２％，２００１年为５％，２００３—２００８年为１０％，２０１８—２０２０年其比例将上升到１６％。２００６年预计实施特超低排放（ＳｕＬＥＶ）标准，其限值为ｕＬＥＶ的１／４。美国重型柴油机联邦法规从１９９１年执行，经过１９９４年、１９９８年、２００４年（于２００２年提前实施）、２００７年４个阶段加严了限值。２００７年规定的限值ＮＯ，＋ＮＭＨｃ为Ｏ．２９／（ｋｗ?ｈ），ＰＭ为Ｏ．０１３∥（ｋｗ?ｈ）；日本目前Ｃ０、ＨＣ、Ｎ０。的排放与控制前相比分别降低了９５％、９６％、９２％。

我国排放法规体系采用欧洲排放标准体系，相继发布了一系列加严的排放法规，如《轻型汽车排气污染物排放限值及测量方法》于２００１年实施第１阶段（简称国Ｉ，相当于欧Ｉ）排放标准；２００４年７月１日实施第Ⅱ阶段（简称国Ⅱ，相当于欧Ⅱ）排放标准。第Ⅲ、第Ⅳ阶段（简称国Ⅲ、国Ⅳ，相当于欧Ⅲ、欧Ⅳ）排放标准２００５年４月已颁布。２００７年７月１日执行第Ⅲ阶段；２０１０年７月１日执行第Ⅳ阶段。尤其是２００８年北京举办奥运会，２００５年国务院批准北京市提前实施部分国Ⅲ／Ⅳ排放标准。上海市也着手制定提前实施国Ⅲ排放标准的工作。

１．３燃油汽车的清洁化是当前的主要任务

业十分重视汽车排放和燃油品质的关系，早在１９９８年就着手燃油品质规范的协调统一工作，１９９８年６月在第三届世界燃料会议上，欧洲汽车制造商协会、国际汽车制造商联盟、日本汽车制造商协会和美国发动机制造商协会，代表全球汽车行业联合发表了《世界车用燃油规范》¨１，提出了世界范围的汽油、柴油标准。对无铅汽油和柴油根据燃料质量分别划为４类燃油，以满足不同排放控制要求的市场。

２

国内外燃油标准的比较

国内外汽油标准的比较见表１。国内外柴油标准的比较见表２。

从表１可知，目前汽油的发展趋势是大幅度降

低硫含量，适当减少烯烃含量，不允许添加含有金属（铅、锰和铁）抗爆添加剂，降低馏程温度，以降低驾驶性能指数（Ｄ、Ｉ）。国内汽油应降低硫含量和烯烃含量，提高辛烷值。

２００２年１２月，欧洲议会和欧洲理事会达成协议，为了配合欧Ⅳ标准的实施，欧洲从２００５年１月１日开始引入无硫燃油，计划从２００９年起在欧洲全面使用无硫柴油。从２００４年起美国环保署实施更加严格的重型发动机排放标准。到２００７年柴油含硫量将低于１５×１０一。从表２可知，目前柴油的发展趋势是适当增加十六烷值和指数、控制密度和黏度的允差，降低芳香烃（总芳香烃和多环芳香烃），特别是柴油中含硫量向低硫和无硫方向发展。而我国柴油的含硫量限值偏高，加氢能力严重不足，脱硫脱芳烃能力不足，应大力发展深度脱硫等技术，加快低硫燃油研制的进程。

汽车工业已有百余年发展史，形成了规模经济，已达到很高的技术水平，汽油机和柴油机的比功率已分别为１．ｏ和ｏ．５ｋＷ，／蝇，热效率分别达到３０％和４０％，耐久性已达到３０～１００万ｋｍ，已经成为传统技术的代表性成熟产品拉Ｊ。尽管目前世界石油能源趋于紧张，但未来２０～３０年，燃油发动机仍将是汽车的主要动力。汽油机和柴油机均面临着既要治理排放又要重视节能的两大任务，要努力开发出高效、节能、低污染、更安全的发动机。广泛采用更先进的节能技术和排放控制技术是必然的发展趋势。

加严的排放法规对汽车和发动机技术的发展提出了新的挑战，同时也对各汽车和发动机厂家提出了更严格的要求。目前排放控制已成为一项系统工程，汽车发动机要满足排放标准，必须改善燃料特性，必须加速对先进排放控制技术的研究，尽早研制出新型环保清洁汽车和发动机产品，在激烈的市场竞争中占得先机。

１．４燃油品质是汽车工业关注的重要议题

车用燃油品质是影响汽车排放性能的重要因素之一。提高燃油品质是实现先进排放技术的重要环节，亦是实施加严排放新标准的前提。世界汽车工

３实施国Ⅲ标准需要更先进的排放控

制技术

３．１

汽油机满足欧Ⅲ排放法规的措施

从汽油机看实现欧Ⅲ标准及其排放控制技术路

线是采用电控汽油喷射（ＥＦＩ）和三效催化转化器。计算机策略优化是关键技术，其主要内容如下。

（１）计算机精确控制空燃比Ａ／Ｆ＝１４．７。要求窗口要窄，使三效催化转化器催化效率达９５％以上。通过氧传感器，发出反馈信号，完成氧化ｃＯ、Ｈｃ，还原ＮＯ。，以大幅度降低排放。

（２）加装前置（电加热）催化器，提高起燃温度，获得好的启动特性。以解决冷启动后４０ｓ的怠

万方数据　

２００６（Ｖ０１．２８）Ｎｏ．１２吴新潮，等：加严的排放标准需要更高品质的燃油

表１国内外汽油标准比较

国内无铅汽油标准［４］

组份

２００４．１０实施

９０＃

９３＃

９５＃

９０＃

９３＃

９５＃

９０＃

９３＃

９５＃

北京市车用汽油标准［５］

ＤＢｌｌ／２３８—＿２００４

点燃式发动机标准

检验用油

欧盟指令汽油

９８／７０／ＥＣ

世界车用燃油

欧洲标准基准油

规范［３］无铅汽油

ＧＢｌ７９３０—１９９９

ＧＳＢ０６一１６３１—伽３

９０＃

９３＃

９５＃

２００５实施

凇

薤

９２．６

９４．２±ｎ２

９６．１

９５

±ｎ３

±Ｏ２

９５

２００５

芷

欧Ⅱ欧Ⅲ欧Ⅳ

第二类

＋１

第三类

２＋

第

四

类

３＋

研究法辛烷值ＲＯＭ不小于马达法辛烷值ＭＯＮ不小于抗爆指数

（ＲＯＮ＋ＭＯＮ）／２不小于

硫／％不大于铅／ｇ?Ｌ一１不大于苯含量不大于烯烃含量／％不大于芳香烃含量／％不大于

驾驶性能指数

９０９３９５９０９３９５９０９３９５９５９５９５

（９１９５９８）＋４

８５８５８５８５８５（８２５８５８８）＋５

８５８８９０８５８８９０

Ｏ．０８００５Ｏ．０１５０．０３０．０２０．０１Ｏ．０１５Ｏ．００５Ｏ．０４０．０１５Ｏ．００５０．０２ｎ００Ｂ

无硫

不可检测

１．Ｏ

０．００５Ｏ．００５Ｏ００５０．００３０．００２０．００ｌ０．００５Ｏ．００５０．００５０．００５

不可检测

不可检测

１Ｏ

２．５

２．５

１．０２．５１．Ｏ

１．Ｏ

５．Ｏ

１０ｌ＿Ｏ

２．５

３５３０１８３５１８１８２０１０１０２０１０１０

４０４０４２

柏

４２３５４５４２３５４０３５３５

６５５５９７５４５

注：?１用于严格排放控制市场或其它要求的市场；

＋２用于先进的排放控制要求或其它要求的市场；

＋３用于更先进的排放控制要求，能采用复杂的ＮＯ，和后处理技术；＋４表明第二类、第三类和第四类研究法辛烷值限值都是９１、９５、９８；?５表明第二类、第三类和第四类研究法辛烷值限值都是８２．５、８５、８８。

表２国内外柴油标准比较

北京市车用柴油标准

国内轻柴

油［６］

车用柴

油［７］

ＧＢ／Ｔ１９１４７

ＤＢｌｌ／２３９—２００４［８］

压燃式发动机检测用基准柴油ＧＳＢＤ６—

１６３２—＿２００３

ＢＳＥＮ５９０—＿２０００

欧盟标准

检测用基准

第一类

世界车用燃油规范［３］（２００２年１２月版）柴油

第三类

第四类

＋８

参数

ＧＢ２５２—

２０００＋ｌ

２００４．１０．１２００５７．１

检测用基准

—２００３＋２

实施４３实施＋４

柴油ｃＥｃＲＦ柴油ｃＥｃＲＦ

第二类

＋６

０３Ａ叫

４９～５３

卿

十六烷值不小于

十六烷值指数不小于

４５４９４９５ｌ５２．９±１．７５１５２～６４４８５３５５５５

４６４６４６４６４６５０５２５２

２０℃时２０℃时

８２０一８６０

密度／ｋｇ－ｍ一３

２０℃时

８１０～８５０

２０℃时

８２０～８４５

２０℃时

８２０±２

１５℃时

８２０一８４５

１５℃时

８３５—８４５

１５℃时

８３３～８３７

１５℃时

８２０～８６０

１５。ｃ时

８２０～８５０

１５℃时

８２０一８４０

１５℃时

８２０～８４０

实测

２０℃时

黏度／ｌｌｌＩｎ２－ｓ一１硫／％不大于总芳香烃／％不大于多环芳香烃／％

不大于

加℃时

３０—８．Ｏ

３

２０℃时

Ｏ～８．０

３

２０℃时

Ｏ一８．０

２０℃时

５．Ｏ～６．８

４０℃时

２

４０℃时

２５～３．５

４０ｑｃ时

２．５—３．５

Ｏ．００３

４０℃时

２．０～４．５

２

４０ｑｃ时

０～４

０．０３

０

４０℃时

２．０—４．０

４０℃时

２．０—４

０

３．０—８．００～４．５

０．０３５

０２Ｏ．０５Ｏ．０５０．０３５０．１０．０１～０．０２０．３０．００３

无硫

１５

无限值无限值无限值

无限值无限值

无限值无限值无限值

无限值

２６２５２５１５

无限值

１１１１３．０—６．０５．Ｏ５．０２．０２．Ｏ

注：｝１仅标注了ｌｏ＃、５＃、一１０＃的限值；

?２仅标注了１０＃、５＃、一１伽的限值；

｝３仅标注了１０＃、５＃、一１０舟的限值，其中一１０＃的黏度为２．５～８．Ｏｍｍ２／ｓ（未标）；＋４仅标注了１０＃、５＃、一１０＃的限值，其中一１０＃的黏度为２．５～８ｏｍｍ２／ｓ（未标）；

＋５用于无或只有排放控制初级阶段要求的地区，主要基于车辆／发动机性能和保护排放控制系统?６用于严格排放控制市场或其它要求的市场；＋７用于先进的排放控制要求或其它要求的市场；

＋８用于更先进的排放控制要求，以便能采用复杂的Ｎ０。和颗粒后处理技术。

速排放量。

（３）采用多点燃油喷射共振均匀进气管，改善各缸进气（Ａ／Ｆ）质的均匀性。

（４）电控点火提高点火强度及适应性，使点火误差控制在±０．５。ＣＡ。

（５）在发动机设计结构上，采用４气门技术，电

控可变气门结构。

（６）采用废气再循环（ＥＧＲ），在中小负荷工况下，降低燃烧温度，大大降低ＮＯ，排放，若用电控ＥＧＲ，可实现ＥＧＲ率的优化。ＥＧＲ会增加油耗量２％～４％，应根据机型需要选取。

（７）加装车载诊断系统。监视失火，控制供油

万方数据　

万　方数据

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加严的排放标准需要更高品质的燃油

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被引用次数：吴新潮， 饶如麟， 方达淳， Wu Xinchao， Yao Rulin， Fang Dachun吴新潮,Wu Xinchao(上海交通大学机械与动力工程学院,上海,200030)， 饶如麟,方达淳,Yao Rulin,Fang Dachun(东风汽车有限公司商用车研发中心,武汉,430056)汽车工程AUTOMOTIVE ENGINEERING2006,28(12)2次

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引用本文格式：吴新潮.饶如麟.方达淳.Wu Xinchao.Yao Rulin.Fang Dachun 加严的排放标准需要更高品质的燃油

[期刊论文]-汽车工程 2006(12)