加严的排放标准需要更高品质的燃油 (1)

加严的排放标准需要更高品质的燃油

饶如麟１方达淳１吴新潮２

（１东风汽车有限岱司商用车研发中心２东风汽车工程研究院）

【摘要】本文阐述了保护环境、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．分析了车用燃油品质对车辆排塾的影响，指出先进的排放技术需要更高品质的燃油为前提．我国实施国ＩＩＩ排放加速研制和生产更高品质的燃油是当务之急。关键讯枢爱∥傲标准错排放控制技术商品质燃油

当今世界汽车的发展主要集中于环保、节能（能源）、安全三大主题。汽车工业是多学科、高科技、规模经济产业，世界各国都将汽车工业作为支柱产业，以促进经济的发展。汽车在造福人类的同时，也使能源与环保问题日益突出。从长远看环境和能源两大因素，将主导汽车工业未来技术的发展。

一、保护环境、降低捧放、发展清洁汽车是我国汽车工业可持续发展的基本战略。

ｌ、汽车排放已经成为我国城市排放的主要污染源

世界汽车工业走过了百余年的历程，取得了长足的进步，但随着汽车保有量的迅猛增加，亦导致了石油资源的日趋贫乏；同时汽车尾气排放造成的环境污染，已严重影响城市的空气质量，对人类的健康生存带来巨大的威胁。

目前一些发达国家汽车尾气排放已占大气污染的３０％－－６０％。汽车已成为城市大气环境恶化的主要污染源之

一。ｃＯ：是造成温室效应的主要因素，目前世界汽车排放的ｃ魄约占ｃＯｚ总排放薰的７％，而工业发达国家汽车排放的ｃ如甚至占到该国Ｃ如总排放量的３０％－－４０％。不容争辩，汽车尾气排放污染物已经成为环境恶化的重要因素。

我国汽车尾气排放带来对我固城市空气污染的问题更为严重，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、广州三大城市机动车对城市大气污染的贡献率为：ＣＯ达６４％－－－８８％，ｔｉＣ达７３％－９６％，Ｎｍ达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个在中国。按照国家环保中心预测，２０１０年我国汽车尾气排放量将占空气污染源的６４％。因而我国改善生存环境，治理汽车尾气排放已是刻不容缓，这也是我国实施可持续发展战略中面ｌ陶约核心问题。１９９８年朱锯基总理提出“进一步实施可持续发展战略，要以对人民、对子孙后代负责的精神保护资源和生态环境”。１９９９年初国家实施“空气净化工程”，开展“清洁汽车行动”，其中：燃油汽车的清洁化仍是主要任务。根本目的就是在于促进能源、环境与汽车工业的协调发展，最终目标是依靠科技进步，建立新型清洁汽车产业，促进国民经济和社会的可持续发展。

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近十几年来世界各国都在实施日趋加严的排放标准，并已法律化。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音歇洲自２０世纪曩。年代起，ｉ欧盟开始积极强化排放法规。相继出台了欧

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洲Ｉ号（ＥＣＥＲ８３－－０１），欧洲ＩＩ号（ＥＣＥＲ８３－ＭＶＥＧ－－４）号一３），欧洲ＩＶ号（，欧洲ＩＩｔ（Ｍ．Ｉ（ＥＧ）２９．于并，准标

２０００年１０月１日实施欧ＩＩＩ排放标准，对Ｎｍ、Ｈｃ、ＣＯ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７１％、６０９６、５２％，０６７％，测量方法也作了改变。将于２００５年实施欧ＩＶ排放标准，于２００８年实施欧Ｖ标准；美国从２０世纪６０年代就控制汽车排放，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到２００３年实施过渡低排放车辆（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％，到２０墙年～２０２０年其比例将上升到１６％。２００６年预计将实Ｂ簦“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年四个阶段加严了限值。２００７年规定的限值ＮＯｘ＋ｈ渐ＨＣ为０．２９／ｋＷ．ｈ，ＰＭ为０．０１３ｇ／ｋＷ．ｈ；日本的汽车排放法规也是强制执行的。１９８９年１２月日本环境厅提出了要使多种柴油车的Ｎｏｘ排放量在原有基础上降低３０％～６０％，微粒物质降低６０％以上，柴油中的硫含量降低１／ｌＯ。１９９７年又提山了在现行排放标准的基础上削减７０％的目标。目前ｃｏ、ＨＣ、Ｎ魄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，自１９９９年以来，我国相继发布了一系列加严的排放法规，２００１年实施第１阶段（相当于欧Ｉ）排放标准；今年７月１日实施第１Ｉ阶段（相当于欧ＩＩ）排放标准。第１ＩＩ、第１Ｖ阶段（相当于欧ＩＩＩ、欧ＩＶ）排放标准，国家已下达了编制任务。预计今年将完成报批稿的晟终审定，２００８年ｉ月１日执行第１ｌｌ阶段；２０１３年ｉ月１日执行第１ｖ阶段。尤其是２００８年北京举办奥运会，北京将于２００５年提前实施欧ＩＩＩ标准。上海也着手制定提前实施欧ＨＩ标准的工作。

加严的排放法规，对汽车、发动机技术的发展提出了新的挑战，同时也对各汽车、发动机厂家提出了更严峻的要求和压力。目前排放控制己成为一项系统工程，汽车发动机既要满足排放标准，又要改善燃料特性。必须加速对先进排放控制技术的研究，制定工作规划和目标，采取相应措施，研究新技术，攻克难关，尽早研制出新型环保清洁汽车和发动机产品，才能在激烈的市场竞争中占得先机。

燃油汽车是传统汽车工业，已有百余年发展史，形成了规模经济，己达到很高的技术水平，汽油机和柴油机的比功率己分别为１．０和０．５ｋＷ／ｋｇ，热效率分别达到３０％７ｄ１４０％，耐久性已达到３０—ｉ００万公里，已经成为传统技术的代表性成熟产品。尽管目前世界石油能源趋于紧张，但当今世界未来４０至５０年，燃油汽车将仍是主导产品，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；ｆｌＩ排放控制技术是必然的发展趋势，汽车发动机今后的发展已经形成节能环保的一体化趋势。

燃油发动机清洁化的技术开发潜力巨大，许多高新技术正应运而生，有的已产业化，有的正在研究开发中，如汽油机缸内赢喷技术（ＧＤＩ）、柴油机高乐Ｊ∈轨技术，均质混和压燃式技术（ＨＣＣＩ）、尾气净化后处理技术以及２７（）

内燃机正经历着融合汽油机和柴油机于一体的创新技术等，已引发了一场燃油发动机清洁化的技术革命。燃油发动机的清洁化有着广泛的发展前景。德国将在２００５年生产出每百公里油耗仅１升的经济型轿车，并达到届时已实施的欧ＩＶ标准，其ＨＣ、Ｎｏｘ、ＰＭ是现行的１／５。

３、燃油品质是汽车工业关注的重要议题

随着汽车发动机技术为满足加严摊放法规的需求而不断发展的同时，作为汽车发动机主要燃料的汽油和柴油的品质也越来越成为汽车工业界的关注焦点。燃油币Ｊ汽车发动机的关系，就好像血液对人体的重要性一样，会直接影响汽车发动机的性能、排放和寿命，实在是太重要了。这是因为燃油品质和发动机技术是不可分割的，两者是紧密相联的。现代发动机技术需要更高品质的燃油。高品质洁净的燃油可以保证发动机有效正常的运行，有利于降低汽车废气排放，创造洁净的环境，能够降低汽车发动机的油耗，延长机油的使鲻时间和发动机的使用寿命。而低品质的燃油不仅会增加发动机的油耗，降低动力性能，使启动性能变差：而且还会加剧产生在燃烧室、进气道和气门上的沉积物；同时因其辛烷值低，易产生爆震，使发动机损坏。含硫过高的燃油也会产生有害的废气（如硫化合物），使排放恶化，特别是对加装车载诊断系统（ＯＢＤＩＩ）的车，由于燃油含硫量过高，将会造成催化转化器性能的下降，并使故障指示灯打开，频繁报警，从而影响汽车的品牌和声誉。

发动机技术的发展和燃油品质的提高是互相影响的。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。在国外，汽车排放标准与燃油标准必须同步实施，这已是发达国家实施排放标准的经验。只有排救标准而没有合格的油品，排放法规还是等于零，早已是人们的共识。实施严格的排放的法规一定要能供应相配的高品质燃油。世界汽车工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”。提出了世界范围的汽油、柴油标准。“世界车用燃油规范”也在不断修改，已由１９９８版升级为２０００版，目前又提出了最新的２００２年１２月版的“世界车用燃油规范”。该版“世界车用燃油规范”已由“全国汽车发动机标准化技术委员会”和“中国内燃机学会汽油机煤气机分会”于２００４年５月编印了中文版本，并在两单位于５月２４日在十堰组织白ｑ‘‘汽车发动机达欧ＩＩＩ摊放标准技术研讨培训会”上作了介绍和发放。这一最新版本补充了最新的研究结果，并针对这些研究结果对相应的指标作了修改和说明。其主要变化就是在全球范围内取消对含铅汽油的使用，不允许在燃油中添加任何金属类的添加荆。以免造成潜在的健康危害和和催化器的损坏，进一步强调了汽油和柴油中硫含量的危害等，并对燃料在贮存、销售等环节的管理也提出了要求，对无铅汽油和柴油根据燃料质量分别划为４类燃油。“世界车用燃油规莎，作为全世界燃油质量的共同建议，不仅考虑了汽车排放技术的发展，又兼顾了用户的要求和利盗。它对各国的车用燃料品质的提高起到了很大的推动作用。更有助于当今世界汽车和发动机：ｌ：业广泛开发先进技术，以满足未来用户、环境和能源的挑战。１７１

二、车用燃油品质对车辆排放的影响

车用燃油是汽车发动机的主要燃料，它的品质很大程度决定了排放的成份及数量，所以在控制汽车摊放的同时，必须要严格控制燃油的品质。

１、汽油组份对排放的影响

汽油组份系沸点约在３８＂Ｃ～１９８℃之间的多种碳氢化合物的混合物，它含有饱和碳化氢，不饱和碳化氢（烯烃）及芳香烃。汽油的平均碳氢比（Ｃ／Ｈ）为１．８５左右，这表明其在不完全燃烧时会产生Ｈｃ和ＣＯ污染物。汽油中还含有抗爆添加剂（四乙基铅，ＭＭＴ甲三环戊三烯基三羰基锰）、杂质（硫）等。

１）辛烷值

辛烷值是用来衡量汽油抗击爆震的能力，按测定方法不同，分为研究法辛烷值（ＲＯＮ）和马达法辛烷值（ＭＯＮ）两种，汽油辛烷值越高，其抗暴性能越好。ＲＯＮ与低速时轻微爆震的工况有良好的对应关系；ＭＯＮ与高温爆震工况、部分油门开度工况有对应关系。ＲＯＮ一般大于ＭＯＮ，但不会超过１０，它们的差值反应了其敏感性。

２）铅抗爆添加剂

汽油中加入少量四乙基铅能够提高燃料的抗爆性，燃烧后的铅沉积物对排气阀座有一定的润滑作用，但排放出的铅对人的神经系统是有害的。“国内汽油标准（ＧＢ１７９３０—１９９９）”、“欧洲标准”及《世界车用燃油规范》都规定汽油中不允许加入铅（即低于５ｍｇ／Ｌ），必须使用无铅汽油。

３）锰（蛐盯甲三环戊三烯基三羰基锰）抗爆添加荆

锰添加荆（ＭＭＴ）虽可提高汽油的抗爆性，但ｌ姒１‘燃烧后的产物沉积在发动机里较多，会引起火花塞漏电，降低点火能量，堵塞催化器，增加了污染物。国外许多汽车公司发表声明，对使用了添加剂ＭＭＴ的汽油，在保修期内造成发动机和零部件的损坏，则不负责赔偿。

４）硫（Ｓ）杂质

硫（ｓ）系存在于汽油中的杂质，其燃烧后会产生微粒（ＰＭ），生成的ｓＯｚ会伤害人的呼吸系统：硫还能降低催化器的转换效率，导致车载诊断系统频繁摄警。采用低硫或无硫汽油是降低排放的有效措施，是车用汽油的发展方向。硫含量对车辆排放的影响见表１、图１、图２。

表１汽油中的碱含量对车辆捧放的影响

研究者

ＡＯＩＲＰ

ＥＰＥＦＥ

车辆技术

Ｔｉｅｒ

０

燃料中的硫含量（ｐｐⅡＩ）高

４５０３８２６００６３０１９７１００３０２５

排放下降，％（ｓ由高到低）

ＨＣ１８

ＣＯ１９

ＮＯ，８

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５０１８３０３０２ｌ３０

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Ｅｕｒｏ２＋ＬＥＶ＆ＵＬＥＶ

ＬＥＶ

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由图ｌ可知当含硫量降低到低硫的时候，Ｈｃ亦急剧下降，表明规定低硫的限值对先进技术车辆的重要性。

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圈２燃油食奠量对稀燃Ｎ假捕捉嚣流量反应器研究的影响

图２是燃油含硫量对稀燃车辆所需的吸收型ＮＯｔ还原催化器的影响，表明为了达到和保持较高的Ｎ０ｘ转化率需要使用无硫汽油。

５）芳香烃

芳香烃系汽油的组份，其辛烷值高．具有高的能量密度，随其含量减少，发动机的沉积物、尾气排放及Ｃ０２浓度亦会减少。芳香烃的含量从４５％减少到２０９６，可使排放物中有毒物质减少２８％（其中苯毒物占７４％），芳香烃含量从５０％减少到２０９６，则ｃ０２排放可减少５％。

６）烯烃

烯烃是不饱和碳化氢，是汽油中的高辛烷值组份。它容易被氧化，生成胶体，造成供油系量孔的堵塞，还会在进气阀的颈部、进气道口处产生呈海绵状的沉积胶质（见图３），在日光下，蒸发到大气中是一种化学活性物，会形成有毒的低空臭氧（Ｏｓ）及有害的二烯烃化合物。当汽油中烯烃含量由２０％降至５％时，会明显降低洛杉矾、达拉斯、纽约三大城市的臭氧（０，）形成率（见图４）。２７３