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12月13日,欧洲议会通过了有关新的汽车排放标准:欧5和欧6标准。这意味着欧盟将进一步提高对于汽车排放量的限制,尤其是粉尘颗粒和氮氧化物的排放。

随着汽车尾气污染的日益严重,汽车尾气排放立法势在必行,世界各国早在六、七十年代就对汽车尾气排放建立了相应的法规制度,通过严格的法规推动了汽车排放控制技术的进步,而随着汽车排放控制技术的不断提高,又使更高标准的制订成为可能。

未来,汽车行业尾气排放限值将进一步收紧,排放新规的监管则由美国和欧洲负责主导。尽管柴油车的在美注册数量连总数的1%都不到,但欧洲的情况却截然不同,柴油车比重约占车辆注册量的50%。

欧6标准2014年实行

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相较于汽油发动机,柴油发动机的废气排放控制显得更为复杂(主要涉及氮氧化合物和颗粒物质的排放量)。因此,需要汽车制造商采用相对较新的技术,其技术成本将进一步上升。未来最可能出现的情景为,截止至2030年,柴油车所占的市场份额将会急剧下降。然而,柴油车会在中高档乘用车领域保持一个相对较好的市场位置(市场份额将达50%以上)。

汽车排放物是城市空气污染的主要源头。为改善欧洲各个城市的空气质量,欧盟在2005年1月1日刚刚推行了欧4排放标准之后,又制定了更加严格的欧5和欧6排放标准,13日,位于布鲁塞尔的欧洲议会通过了欧5、欧6汽车排放标准。据报道,欧5标准主要针对柴油和汽油轿车及轻型商用卡车,而欧6标准单独针对柴油轿车。欧5和欧6排放标准大幅度提高了对轿车和客车在粉尘颗粒和氮氧化物排放量方面的要求。按照欧5排放标准,柴油轿车的颗粒物排放量将减少80%;而实行欧6标准后,柴油轿车的氮氧化物排放量将比目前减少68%。欧5标准要求从2009年9月起,所有在欧洲销售的柴油车必须加装颗粒物过滤器,现有的柴油车可以在2011年1月之前改装完毕。欧6标准将于2014年起实行。

汽车排放是指从废气中排出的CO、HC+NOx(碳氢化合物和氮氧化物)、PM等有害气体。它们都是发动机在燃烧作功过程中产生的有害气体。这些有害气体产生的原因各异,CO是燃油氧化不完全的中间产物,当氧气不充足时会产生CO,混合气浓度大及混合气不均匀都会使排气中的CO增加。HC是燃料中未燃烧的物质,由于混合气不均匀、燃烧室壁冷等原因造成部分燃油未来得及燃烧就被排放出去。NOx是燃料在燃烧过程中产生的一种物质。PM也是燃油燃烧时缺氧产生的一种物质,其中以柴油机最明显。因为柴油机采用压燃方式,柴油在高温高压下裂解更容易产生大量肉眼看得见的碳烟。

“柴油发动机”所引发的环境问题

“严打”SUV

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交通行业是空气污物的主要排放源头之一,尽管在过去十年来,交通行业减排效果显着,但氮氧化物的排放量依然占据极大比重。就氮氧化物的排放量而言,交通行业的排放量占欧盟28国总排放量的46%,柴油车的排放量更是占到整个交通行总排放量的80%,因而成为政府减排政策的重点整治目标。

相对于欧4标准对面包车较为宽松的要求,新的排放标准将逐步收紧对多人客车的要求,尤其是对越野车和7座以上的客车,而近年来流行的SUV将从2012年9月1日起,面临更加严格的排放要求。欧盟预测,到2020年,氮氧化物的排放量将比单纯执行“欧5”标准减少24%,由于环境改善而产生的公共卫生效益将比单纯执行“欧5”标准提高60%到90%。欧盟同时强调,汽车制造商必须及时向维修厂商通报新型车的有关数据,以保证新车在出厂后得到必要的保养和维护,保持其环保标准。虽然欧5、欧6排放标准已经在欧洲议会获得通过,但这一法案还需要所有欧盟成员国的批准才能生效。

欧洲标准是由欧洲经济委员会的排放法规和欧共体的排放指令共同加以实现的,欧共体即是欧盟。排放法规由ECE参与国自愿认可,排放指令是EEC或EU参与国强制实施的。汽车排放的欧洲法规标准1992年前巳实施若干阶段,欧洲从1992年起开始实施欧Ⅰ(欧Ⅰ型式认证排放限值)、1996年起开始实施欧Ⅱ(欧Ⅱ型式认证和生产一致性排放限值)、2000年起开始实施欧Ⅲ(欧Ⅲ型式认证和生产一致性排放限值)、2005年起开始实施欧Ⅳ(欧Ⅳ型式认证和生产一致性排放限值)。

从欧洲4期排放标准到欧洲6期排放标准,柴油车的氮氧化物排放量限值骤降68%。然而,近年来的分析结果显示,常规条件下在路面测试时获得的测试结果通常要远低于采用新欧洲行驶循环的“官方”实验室的测试结果。超标的污染物不仅仅是氮氧化物,所产生的二氧化碳数量也比官方测量数据高出了20-30%,远大于氮氧化物两项数据间的差值,柴油车的测量数据更是如此,柴油车的路测结果是实验室测试数据的四到五倍。

业界影响

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于是,氮氧化物的排放量成为柴油发动机的一大弊端。欧洲的汽车制造厂商不得不应对这一难题,在欧盟注册车辆中,柴油车占比近50%,与其他各大汽车市场的情况截然不同。而在美国、中国和日本市场中,汽油车牢牢占据着市场主导地位,柴油车所占比重不大,在亚洲地区,唯一的特例是印度,该国柴油车的市场份额占到50%左右。

汽车厂叫苦连天

汽车排放的国标与欧标不一样。国标是根据我国具体情况制定的国家标准。欧标是欧共体国家成员通行的标准。欧标略高于国标。

欧盟法规越发严苛

欧5、欧6排放标准的出台受到了环保人士的欢迎,但欧洲的汽车制造商将面临巨大挑战。在新的排放标准被通过前,欧盟委员会认为,“欧6”标准对二氧化碳排放量和柴油汽车销量不会有显著影响,如果将柴油轿车氮氧化物排放标准从“欧5”标准的每公里200毫克降至“欧6”标准的每公里80毫克,每辆汽车的平均造价只会提高213欧元。不过欧洲汽车制造商协会却对欧盟委员会的效果评估提出挑战,认为评估方法有缺陷,对“欧6”标准的效果过于乐观,尤其是低估了“欧6”标准对汽车造价的影响。“如果要在新排放标准规定的期限内达到标准,欧洲的汽车制造商将耗尽全力,”欧洲汽车制造商协会的秘书长伊万·霍达克在13日表示,“新标准除了本身要求很高外,还有一个副作用,那就是为了达到粉尘颗粒和氮氧化物的排放标准,反而有可能造成汽车二氧化碳排放量的增加。另外,新标准对小型柴油车市场是个致命打击。”由于柴油车经济省油,而且温室气体二氧化碳的排放量比汽油车少20%~30%,因此柴油车近年来在欧洲市场大受欢迎。在2006年的前9个月,欧洲柴油车的销量增加了50.3%,欧洲很多大的汽车公司都在大力开发柴油车,但主要针对柴油车的欧5、欧6标准将对蓬勃发展的柴油车市场造成重大打击。对于这个新标准,欧洲的汽车制造商普遍感到不满,他们认为新标准的出台没有得到准确和透明的评估。他们认为,为了达到新的标准,柴油车的成本将提高900欧元。而且由于降低技术粉尘颗粒和氮氧化物的技术会导致汽车二氧化碳排放量的增加,加上柴油车市场可能出现的萎缩,将导致欧洲汽车二氧化碳的排放量增加6%。

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欧盟如今正致力于收紧减排法规(从标准的欧洲6期标准提升至欧洲6d期标准),同时在改进针对轻型车的测试规程并试图降低油耗。相较于实验室测试结果,在路面测试时,轻型车的排放量将大幅上升。目前正在研发两项新测试规程,用于评估实际行驶条件下车辆的排放表现,即:实际行驶排放规程(用于测量控制污染物)和;全球轻量车测试协调规程(用于测量二氧化碳排放量)。

我国现状

什么是国三排放标准?

欧盟委员会打算在2017年引入有关轻型车实际行驶排量测试规程的强制法令。根据新规程,将采用车载排放测试系统进行汽车排量的路测。这一新规程将意味着原始设备制造商将进行重大调整,成本也将相应上浮。由于需要在各类工况下运行排放控制系统,使得车企重新构建型号核准的运筹工作,同时还需采用新的测量技术。

国3标准相当于欧3标准
中国的汽车排放标准是参照欧洲的排放标准制定的,只不过有些项目的要求不尽相同,但大体上是一致的,我国的国3标准相当于欧3标准。中国自1999年开始实施欧1排放标准,同年停止了含铅汽油的生产和使用,并不再生产化油器汽车。目前国内大多数地区都已经实行了汽车欧2排放标准,而北京、上海、广州等城市已经在今年率先实行了欧3排放标准。广东油气商会专家姚达明告诉记者,欧3标准目前在国内只是在部分城市先开始实行,而更高级别的欧4标准估计要到2013年实施,而欧5标准的实施估计要到2018年左右。

根据国家环境保护总局公告2006年第5号《关于发布达到国家机动车排放标准第二阶段和第三阶段排放限值的新机动车型和发机型的公告》,国三标准,主要适用于3.5吨的轻型汽油车和柴油车,相当于欧III标准,全国的开始实施日期是2007年7月1日。

柴油传动系统的效率成本

链接 汽车排放与欧洲标准
汽车排放是指从废气中排出的CO、HC+NOx(碳氢化合物和氮氧化物)、PM等有害气体。它们都是发动机在燃烧作功过程中产生的有害气体。这些有害气体产生的原因各异,CO是燃油氧化不完全的中间产物。HC是燃料中未燃烧的物质。NOx是燃料在燃烧过程中产生的一种物质。PM也是燃油燃烧时缺氧产生的一种物质,其中以柴油机最明显。因为柴油机采用压燃方式,柴油在高温高压下裂解更容易产生大量肉眼看得见的碳烟。为了抑制这些有害气体的产生,促使汽车生产厂家改进产品以降低这些有害气体的产生源头,欧洲和美国都制定了相关的汽车排放标准。其中欧洲标准是我国借鉴的汽车排放标准。汽车排放的欧洲法规标准1992年前已实施若干阶段,欧洲从1992年起开始实施欧1(欧1型式认证排放限值)、1996年起开始实施欧2(欧2型式认证和生产一致性排放限值)、2000年起开始实施欧3(欧3型式认证和生产一致性排放限值)、2005年起开始实施欧4(欧4型式认证和生产一致性排放限值)。今年12月13日,欧洲议会又通过了有关新的汽车排放标准:欧5和欧6标准,将分别于2009年和2014年实施。

什么是国四排放标准?

柴油传动系统的能效提升将是一大重要杠杆,各欧盟汽车制造商需要在这方面进行技术改良,竞相满足欧盟的新(二氧化碳或氮氧化物)排放指标,尽管柴油传动系统的能效提升可能意味着各车企在排放控制方面的成本会更高。

《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》该标准由环保部于2005年4月15日发布。
汽油车从2010年7月1日开始执行。而柴油车实施分车型分地域性执行。全国范围内柴油车实施国四标准的最后时间为2013年7月。

首先,各车企要确保二氧化碳的排放量降幅达到38g
CO2/km,以便满足2021年的排放新目标:95g CO2/km。

什么是国五排放标准?

显然,整套二氧化碳减排战略应确定“以柴油发动机为核心”的主基调,以便缩短当前的排量差距。此外,还需要追加对研发部的投资。

《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》环保部于2013年9月17日公布。2018年1月1日起,全国机动车将全面实施国五排放标准。目前北上广三地已率先实施汽油车的国五排放标准。

分析表明,柴油车氮氧化物排放量与相关排量控制成本存在非线性分析的关系:若要实现欧洲6期排放标准限值,所需的排量控制成本是欧洲3期排放标准所需成本的3倍。

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相较于汽油发动机,柴油发动机的控制成本和减排成本较高。尽管汽油车的标准更为严苛,但汽油发动机的排放控制技术(空气燃油控制装置和催化后处理)的技术成熟度高、合规增量成本低。另一方面,柴油车的排放控制技术(包括空气燃油控制、注油和后处理技术)更为复杂,所需成本更高。

国五标准相比国四标准,新标准轻型车氮氧化物排放可以降低25%,重型车氮氧化物排放可以降低43%。经过环保“砖家”们的充分讨论和研究,国五相比于国四,区别就在于氮氧化物、碳氢化合物和氮氧化物总和、颗粒物浓度的标准提高了,此外国五还加入了颗粒物粒子数量和除甲烷以外的碳氢化合物的标准。国五标准这次终于“脱亚入欧”,与欧洲目前正在执行的第五阶段排放标准控制水平相当。

柴油发动机—未来情景设想

全国自2017年7月1日起,所有制造、进口、销售和注册登记的重型柴油车,须符合国五标准要求。2017年7月1日之后,“国四”车在部分地区将不准上牌。2018年开始,国三国四的汽车将不能上路,现在随着国五标准的盛行,国六也快要到来了,买车子的时候千万查看清楚,要不然买到这种车那就真的亏大了!

关于柴油发动机的未来情景,我们从市场趋势、政策法规和技术方面作出如下预测:

市场趋势:柴油车仍将吸引大量用户,因为总体拥有成本是购买时所需考虑的重要指标之一。TCO的模式(包括:折旧、燃油成本、车险、维护、费用和税费、维修)表明,在未来三到五年内,相较于主要竞争对手——汽油车,柴油车的TCO较低。

政策和法规:分析表明,车辆在路面测试中排量要高于实验室测试,这一点令柴油车颇受影响,主要问题在于氮氧化合物的排放量。2016年2月12日,欧盟委员会同意相关法规,允许引入RDE测试,确立了排放限值和“两步走”战略的执行日期:第一步:从2017年9月起采用合规系数2.1。第二步:从2020年起,采用合规系数1.5。

最后,合规系数引入的容差值要高于确立的限值,其旨在给予汽车制造商时间,使其能够逐步适应RDE新规。

技术:提供后处理技术,用于降低柴油发动机有害物质的排放量(DOC:柴油氧化催化剂、DPF:柴油微粒过滤器、SCR:选择性催化还原、LNT:吸附催化还原系统),但上述技术需要车企加大投资,这意味着增加成本。

由于“清洁柴油”的成本不断上升,预计柴油发动机将大幅度地丧失其市场份额,特别是较为低端的汽车细分市场。尽管如此,这也有助于达到排量限值标准的目标值,而柴油车也将在中高端汽车细分市场中占据一席之地。

业内的深入见解

目前在研发方面已取得进展,有可能在不进行设备置换的前提下提升柴油发动机的排放性能。因此,高档汽车和大众市场汽车的制造商们将重新整合旗下的动力传动系统产品方案,包括提升小型发动机的比重。

特别是高档车厂商,目前几乎都向中高端细分市场引入2000cc的基本发动机,对旗下所有的传动系统产品线内的气缸数量进行了缩减(8缸改为6缸或6缸改为4缸,单缸容积在500cc左右。)

面向大众市场的汽车制造商们则致力于采用较小型的发动机,即置换1.6L和1.8L发动机,而涡轮增压机的置换将为用户提供他们所想获得的驾驶经历和低油耗。

结论

在汽车尾气排放标准越发严苛的大背景下,“清洁”柴油发动机将继续发挥重要作用,帮助车企在未来五年或十年内实现其减排目标。然而,清洁柴油所需成本更高,预计将因此而失去大量的市场份额,特别是在低端车细分市场,但柴油车在中高端汽车细分市场中还会占据一席之地。对欧盟而言,柴油车是一大头疼问题,尽管欧洲的汽车厂商努力改进其他汽车市场的柴油技术,但如果还想再欧洲汽车市场争锋的话,不得不采取战略行动,可以归纳为两大类:技术和市场。

在技术方面,汽车制造商务必研发并执行所需的技术,采用更为严苛的标准和RDE测试规程弥补与排放目标间的差距,前提是商业成本合理,即车企不会将过高的成本转嫁给最终用户。此外,各车企还需要配置传动系统的替代解决方案,例如:电动车或混合动力车。

在市场方面,各车企赢将柴油车的重心转向中高端汽车细分市场,并说服最终用户和政策制定者,使其相信柴油车不存在污染环境方面的问题。

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