随着汽车工业的快速发展,汽车的生产量和保有量急剧增加,燃油汽车的有害气体排放严重地危害着人类的健康。据研究,目前大气中38.5%的一氧化碳(CO)、21.7%的碳氢化合物(HC)、87.6%的氮氧化物(NOx)、6.2%的二氧化硫(SO2)、32%的微粒物(PM)均来自汽车废气排放，这些气体均对人体有毒害。而城市大气中,61%的CO、87%的HC、55%的NOx均来自汽车废气排放。因此解决汽车排放对人类的危害,已成为世界各国汽车业多年来研究的最重要课题之一。

　　正因为如此，世界各国制定了限值不一的排放法规。可以不夸张地说，正是排放法规的日益严格，促进了世界汽车技术、尤其是柴油机技术突飞猛进的发展。美、日、西欧等发达国家和地区，在汽车排放控制技术的研究与应用方面，已远远走在我国的前列。如欧盟国家，早在2000年对柴油车就实行了欧Ⅲ标准，相当于中国现在实行的排放标准，而欧洲2008年实行的欧Ⅴ号标准，中国则要等到2013年才有可能实施。美国由于汽油价格便宜，目前轿车大多还是采用汽油机，但这并不意味着美国在柴油机技术开发上不愿意花力气。事实上，与很多人的想象不一样，美国的排放标准比同年代的欧洲标准要严格得多。美国今年开始实施的US EPA10超低排放标准，其排放限值约为2002年的1/9，是上世纪70年代的1/100。说得更通俗些，这意味着超低排放的发动机必须要达到这样的要求，即排出的尾气比吸进的空气还要干净。

　　1 美国中重型商用车排放法规演变

　　美国重型车定义为车总重(GVW)大于8500 lb(3855.5kg)。1995年以后，美国加利福尼亚州将重型车定义为车总重(GVW)大于14000 lb(6350.3kg)。用于重型车的发动机根据GVW进一步划分为：

　　(1)轻载重型柴油机LHDDE：8500 lb(3855.5kg)

　　(2)中载重型柴油机MHDDE：19500 lb(8845.0kg)≤MHDDE≤33000 lb(14968.4kg);

　　(3)重载重型柴油机HHDDE(包括城市客车)：HHDDE>33000 lb(14968.4kg)。

　　1.1 1988-2003年美国中重型商用车排放标准

　　1988-2003年美国环保署(EPA)和1987-2003年美国加利福尼亚州空气资源委员会 (ARB)的重型柴油卡车和客车排放标准分别如表1，表2。1994年以后，美国燃料油中的硫含量降低到500ppm(wt)。

　　表1： 美国环保署(EPA)的重型柴油机排放标准(单位：g/bhp•hr)

　　注： *对应在用车PM标准为0.07

　　表2： 美国加利福尼亚的重型柴油机排放标准(单位：g/bhp•hr)

　　补充法令规定：

　　排放法规还要求发动机必须具备如下质量保证期(美国和加利福尼亚)：

　　(1)LHDDE—8年/110000mi(177027km)(以先到为准，下同);

　　(2)MHDDE—8年185000mi(297728km);

　　(3)HHDDE—8年/290000mi(466709km)。

　　由于1994年开始城市客车PM排放标准加严，1998年开始NOx标准加严，有效寿命提高到10年，有效行驶里程保持不变。

　　排放保证期为5年/100，000mi(1609345km);加利福尼亚为5年/100，000mi(1609345km)/3000小时，但是不低于该发动机的机械部分质量保证期。

　　1.2 2004年及以后排放法规

　　在1997年10月，EPA制定了新的重型柴油卡车和客车用发动机排放标准，并定于2004年及以后实施。这一标准反映了EPA、加利福尼亚ARB和重型发动机制造商于1995年签署的联合协议的内容。协议的目的是从2004年开始，将公路用重型柴油机的氮氧化物(NOx)排放降低到2.0g/bhp•h。发动机制造商可以以两种方式来认证其发动机产品，如表3所示。

　　除了NMHC和NOx外，所有其他排放限值继续执行1998年及其以后的标准(表1)。EPA重新修订了发动机质量保证期指标，明显提高了发动机有效寿命标准，如下：

　　(1) LHDDE—110000mi(177027km)/10年;

　　(2) MHDDE—185000mi(297728km)/10年;

　　(3) HHDDE—435000mi(700063)km/10年/22，000小时;

　　(4) 排放保证期继续维持在5年/100，000mi(1609345km)。

　　表3： 美国EPA 2004年及以后重型柴油机排放标准(单位：g/bhp•hr)

　　美国联邦的2004排放标准与美国加利福尼亚标准一致，目的是使发动机制造商在两个市场上应用同一个发动机设计。但是，对于2005-2007年的发动机认证，加利福尼亚当局要求达到SET测试和1.25×FTP的NTE限值标准。同时，加利福尼亚对2004-2006年度的市内公共交通用客车采用更严格的法规标准。

　　补充法令规定：

　　在1998年，美国环保署、法院、加利福尼亚ARB和发动机制造商(卡特彼勒、康明斯、底特律柴油机、沃尔沃、麦克货车/雷诺和航星国际公司(Navistar International Corporation))之间达成一个协议，协议内容是有关重型柴油机在一定工作状态下产生高氮氧化物(NOx)的问题。从上世纪90年代初期，发动机制造商采用一种发动机控制软件，当汽车在公路上稳定匀速行驶时，这种软件使得发动机处于一种燃效更高(但是NOx排放也更高)的工作状态。EPA认为这种发动机控制策略是一种非法的“排放欺骗装置”。

　　补充法令规定包括如下内容：

　　(1)对发动机制造商进行民事处罚并要求为污染研究提供资金;(2)需要升级现有发动机来降低NOx污染;(3)追加排放测试(稳态)，符合FTP限值和1.25×FTP的NTE限值(Navistar除外);(4)到2002年10月需满足2004排放标准(提前15个月)。

　　1.3 2007年及以后排放法规

　　2000年11月21日，美国环保署出台了2007年及以后的美国重型柴油机排放法规标准(加利福尼亚ARB实际上从2001年10月开始已经实行与2007年美国排放标准相当的标准)。这一法规包括两部分：排放标准和柴油燃料规定。

　　(1)排放标准

　　这一部分包括新的、更加严格的排放标准限值，如表4所示：

　　表4： 美国环保署EPA 2007年及以后重型柴油机排放标准(单位：g/bhp•hr)

　　注：表中颗粒排放标准从2007年开始全部生效。柴油机的氮氧化物(NOx)和非甲烷烃(NMHC)排放标准将在2007年到2010年期间分阶段实施，分段实施将根据销量的百分比：从2007年的50%达标到2010年的100%达标。在2010年以前，极少的发动机能达到氮氧化物排放低于0.20g/bhp-hr的标准。2007年开始，大多数发动机制造商倾向于满足“族排放限值”(所谓“族排放限值”——即按销量计算50%用原标准2.5,另50%用新标准0.2，那么平均限值为1.35;所以EPA规定“族排放限值”为1.2～1.5)，即大多数发动机制造商按1.2--1.5g/bhp-hr的NOx族排放限值标准认证其发动机，只有少数制造商仍然按老标准NOx+NMHC排放限值2.5g/bhp-hr来认证其发动机。

　　除了瞬态FTP测试，排放认证还包括：

　　a)SET测试：其限值等于FTP标准;

　　b)NTE测试：对于NOx“族排放限值(FEL)”低于1.5g/bhp-hr水平的发动机，其限值为1.5倍FTP标准;或者对于NOx“族排放限值(FEL)”高于1.5g/bhp-hr水平的发动机，其限值为1.25倍FTP标准。

　　从2007年开始生效的这项法规仍然维持了原来曲轴箱污染物排放的规定，涡轮增压柴油机没有曲轴箱污染物排放限值，但是，在全部的测试过程中，如果曲轴箱有污染物排放到大气中，这些污染物将被计入到发动机排放值之中。在这种情况下，曲轴箱排放物的影响也成为发动机排放达标的一个因素。

　　(2)柴油燃料规定

　　柴油燃料的法规限制燃料中的硫含量，公路行驶车辆用油的硫含量从以前的500ppm降低到15ppm(wt.)。炼油厂被要求从2006年6月1日开始生产硫含量的为15ppm的燃料。最后，到2006年7月15日，炼油厂所销售的公路车用低硫柴油硫含量必须低于15ppm。对于柴油零售商和批发商，公路车用低硫柴油必须从2006年9月1日开始硫含量必须低于15ppm。炼油厂也可以选择一个临时措施，他们可以在2009年12月31日以前继续生产硫含量500ppm的柴油，但其产量必须不高于总产量的20%。

　　超低硫柴油燃料已经被引入市场来为高科技尾气处理装置铺平道路，原来一些不兼容硫的排放处理技术，如柴油颗粒过滤器DPF和NOx催化转换器(NOx catalysts)，因为超低硫柴油燃料的引入，业已成为柴油机满足2007排放法规所必需的装置。

　　1.4 2010年及以后排放法规

　　美国环保署在出台了EPA2007重型柴油机排放标准后，紧接着就发布并出台了EPA2010标准，两者基于同一个框架，所以，除了NOx排放限值正式实施0.2 g/bhp•hr(0.27 g/kWh)，而停止采用族排放限值1.2～1.5 g/bhp•hr(1.61～2.01 g/kWh)标准外，其余的指标与测试条件与EPA2007完全一样。EPA2010标准的执行时间是从2010年1月1日正式开始。

　　（末完待续）