汽車油耗控制與碳排放
——從《乘用車燃料消耗量評價方法及指標》新政看控制碳排放

沈文卓

汽車油耗控制與碳排放
——從《乘用車燃料消耗量評價方法及指標》新政看控制碳排放

沈文卓

(德爾福（上海）動力推進系統有限公司，上海200131)

通過試驗室計算油耗的方法，說明油耗與二氧化碳的相互關系，探討控制油耗對減少我國碳排放量的重要作用。

汽車；油耗；碳排放；排放測試

全球碳排放的問題日漸受到各國重視，繼《京都議定書》后，聯合國氣候變化大會再次展開《哥本哈根協議》的制定，目的是商討后續方案，為應對未來氣候變化尋求一個全球行動方案。為此，人們對碳排放影響較大的行業尤為關注，其中包括正在蓬勃發展的汽車行業，因此汽車用燃料消耗量也成為重要關注點。雖然汽車行業并非碳排放量最大的產業，但是最新頒布的《乘用車燃料消耗量評價方法及指標》仍舊顯示出了我國政府對于減少二氧化碳排放、保護全球環境的決心。

1 政策新內容

1.1 新舊政策對比

為進一步減少乘用車燃料消耗量，對其制定相應的限值及評價方法和指標甚為重要。因此我國國家質量監督檢驗檢疫總局和國家標準化管理委員會于2014年12月22日正式公布了最新《乘用車燃料消耗量限值》GB19578-2014和《乘用車燃料消耗量評價方法及指標》GB27999-2014。其中，要求我國乘用車新車平均燃料消耗量水平在2020年下降至5 L/100 km左右，對比GB27999-2011的7 L/100 km，進一步降低了乘用車燃料消耗水平，也進一步控制了我國乘用車的二氧化碳排放量。對此，筆者取三排以下座椅車型的幾項燃料消耗量目標值進行新舊對比，見表1：

表1 我國具有三排以下座椅的乘用車車型燃料消耗量目標值（2011版與2014版對比[1-2]）

與2011年發布的乘用車燃料消耗量限值相比較，新政策乘用車限值隨車輛整備質量的增加，油耗目標值降低幅度也隨之增加，整車整備質量小于750 kg的車型降低20%，大于1430 kg小于1540 kg的車型降低45%，大于2510 kg的車型降低了近60%，足可見我國政府對油耗監控的力度，大幅減少我國乘用車燃料消耗量。

1.2 新政策的靈活度

相對于嚴格的目標值，2016～2019年期間，新規給予企業高于目標值相應的靈活度，具體如表2：

表2 企業平均燃料消耗量要求[3]

2 二氧化碳與油耗的相互關系

2.1 試驗室油耗計算方法

汽車排放試驗在測量各尾氣排放量的同時，也測算油耗。計算油耗的常用方法為碳平衡法。所謂碳平衡法就是根據質量守恒定律，汽柴油經過發動機燃燒后，排氣中碳質量總和與燃燒前燃油中的碳質量總和相等。

通過汽車發動機在燃油燃燒前和燃燒后的碳質量平衡，即可計算出汽車的燃油消耗量。汽柴油燃燒排放過程中，釋放出大量尾氣，其中含碳（C）氣體有碳氫（HC），一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）。試驗室通過采集整個尾氣排放過程中HC，CO和CO2的排放總量，計算出含C總量，從而得到該汽車的油耗量。

2.2 碳平衡計算公式

其中ρ＝燃油密度

0.1154 =燃油中碳分子的質量比

0.866 =C分子在HC中的所占含量比，即12 /(1.86+12)=0.8658

0.429 =C分子在CO中所占含量比，即12/ (12+16)=0.42857

0.273 =C分子在CO2中所占含量比，即12/ (12+162)=0.273

2.3 測試方法

汽車排放試驗中，測試車被固定在專用測試轉轂上，測試汽車根據排放循環曲線開始運行。排放循環曲線選取國家第四階段汽車排放污染物測試循環來完成，排放測試過程共1180 s，由4個城區循環和1個郊區循環組成。每個城區循環耗時195 s，郊區循環400 s。汽車運行過程中，使用采集袋收集得到汽車在整個排放循環中釋放的尾氣量，根據各尾氣中的含C量計算出汽車燃油消耗值。表3中列出了普通1.6 L汽油轎車尾氣排放采集值。

表3 汽油轎車尾氣排放值

通過碳平衡法計算可得燃油消耗值：

2.4 測試結果

表4列舉出各尾氣排放值與燃油消耗量的對應關系。

表4 汽車排放與燃油消耗量的關系

由表4可以看出，普通1.6 L汽油轎車的THC與CO2的排放比為0.00023；CO與CO2的排放比為0.0026。

所有含C氣體中，HC和CO的含量與CO2相比非常低，這是由于現代汽油機采用的電控汽油噴射和三元催化轉換器能較好地控制HC和CO的排放。因此，尾氣中CO2的濃度對燃油消耗量的推算起決定性作用。

2.5 結論

由此可見，試驗室運用碳平衡法計算時，HC和CO雖然參與計算，但由于排放量小，其影響幾乎可以忽略不計。燃油中的C燃燒后基本都轉化成CO2，燃油和CO2的含碳量幾乎為1:1。

反之同樣成立，即燃油消耗量的高低也關系到CO2排放量的多少。這就是我們通過油耗來監控CO2排放量，并使用節油手段來達到降低CO2排放的目的。

3 計算二氧化碳排放減少量

3.1 汽車銷量統計數據

工信部發布2014年全年汽車工業經濟運行情況。數據顯示，去年我國累計生產汽車2372.29萬輛，同比增長7.3%，銷售汽車2349.19萬輛，同比增長6.9%，產銷量保持世界第一。根據這項統計，通過一個簡單的計算，就可以反映出我國機動車每年每公里可以減少的二氧化碳排放量。

3.2 排放量計算

根據目前實行的《第三階段乘用車燃料消耗量評價方法及指標》，到2015年，全國平均乘用車燃油消耗量將降為7 L/100 km左右，對應二氧化碳放約為167 g/km，從2012到2014年企業燃料消耗量將分別給予高于車型油耗目標值9%、6%、3%的靈活性，可得2014年全國平均乘用車二氧化碳排放量約為：

E1=2.37×107×167×103%＝4．08×109g/km

根據此次《乘用車燃料消耗量限值》新規“我國乘用車新車平均燃料消耗量水平在2020年下降至5 L/100 km左右，對應二氧化碳排放約為120 g/km”，且2016年企業平均燃料消耗量可高于目標值，具體為≤134%，則

E2=2.37×107×120×134%＝3．81×109g/km

機動車數量不變的前提下，根據新規每公里二氧化碳可減少：

ΔE=E1-E2=4.08×109-3.81×109＝2．7×108g/km

即按照新規，我國機動車可以減少總量約為270 t/km的二氧化碳排放量。以我國乘用車年均里程10000 km來計算，則可減少270萬t的二氧化碳排放。

3.3 小結

據全球碳計劃（Global Carbon Project）公布的2013年全球碳排放數據顯示，2013年全球人類的碳排放量達到了創紀錄的360億t。其中排放量最大的國家為中國，占總量的29%；其次是美國占15%，歐洲占10%以及印度占7.1%。全球平均的人均二氧化碳排放量為5 t，中國超過歐洲的人均6.8 t，達到了7.2 t[3]。

根據以上數據，我國乘用車每年減少的二氧化碳排放量相當于我國37.5萬人年均二氧化碳排放量。且我國目前汽車產量持續增長趨勢明顯，二氧化碳減少量將更為驚人。

4 二氧化碳的危害及防治

4.1 二氧化碳的危害

二氧化碳過多最直接的危害是溫室效應。二氧化碳會阻礙地球向宇宙空間釋放熱量，即地球上產生的熱量被二氧化碳阻擋，無法向外輻射，導致能量不平衡，地球表面過熱，最終引發旱澇災害，冰山融化，海平面上升及至城市陸地被淹。所以控制大氣中的二氧化碳含量，減少二氧化碳排放刻不容緩。

4.2 二氧化碳的防治措施

為減少二氧化碳排放，必須加強對排放的監管，其中包括對汽車燃料排放的監管。最有效的監管方法就是通過控制汽車燃料使用限值來減少二氧化碳的排放。

我國2004年10月發布的《乘用車燃料消耗量限值》，是我國控制汽車燃油消耗量的第一個強制性標準，該標準明顯壓低了我國乘用車的平均燃油消耗；《限值》施行后，2006年與2002年相比，新車的全國平均燃料消耗量從2002年的9.11 L/100 km，下降為8.06 L/100 km，乘用車燃料消耗量平均下降了11.5%。到2015年，全國平均乘用車燃油消耗量降為7 L左右。而早在2007年，歐洲國家的油耗標準就已達到7.05 L/100 km；同年日本的數據為5.04 L/100 km。僅就油耗控制上，我國依然落后于世界各國轎車的平均油耗水平。

5 節能減耗新舉措

為了配合全球范圍節能減排的要求，汽車廠商開發了多種為汽車節油的方案。除目前常用的VVT技術外，較為新穎的還有可變凸輪軸相位調節機構（VCP）、HCCI發動機、停缸技術（Cylinder Deactivation）、混合動力等。這些方案主要由燃燒優化、熱管理和電管理三個方面入手以改進汽車的油耗量，從而進一步減少碳排放量，為維護生態環境持續努力。

[1]GB27999-2014，乘用車燃料消耗量評價方法及指標[S].

[2]GB27999-2011，乘用車燃料消耗量評價方法及指標[S].

[3]GB27999-2014，乘用車燃料消耗量評價方法及指標[S].

[4]Matt McGrath.China's per capita carbon emissions overtake EU's[N/OL].BBC News,New York,2014-09-21 [2015-03-18]http://www.bbc.com/news/science-environment-29239194.

The Relation between Vehicle Fuel Consumption and Carbon Emission

SHEN Wen-zhuo
(Delphi(Shanghai)Dynamic&Propulsion System Company,Shanghai 200131,China)

This paper described the relation between fuel consumption and CO2by introducing a mathematic method of fuel consumption calculation in lab,aiming to tell us how important the stricter fuel consumption policy effects on reducing carbon emission.

vehicle;fuel consumption;carbon emission;emission test

1006-4184（2015）5-0048-04

2015-03-30

沈文卓（1982-），女，上海人，同濟大學機械工程及自動化專業畢業，從事汽車零部件測試工作。

E-mail:tomboy1113@163．com。