Perspectives des évolutions réglementaires au-delà d'euro 4 pour les véhicules légers et utilitaires légers (Euro 5, Euro 5+, Euro 6)

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1 Perspectives des évolutions réglementaires au-delà d'euro 4 pour les véhicules légers et utilitaires légers (Euro 5, Euro 5+, Euro 6) La volonté d'amélioration de la qualité de l'air pour des raisons de santé publique et environnementales a conduit l'union européenne à durcir progressivement la réglementation automobile en matière d'émissions de polluants. Les normes d'émissions européennes successives ont contribué à réduire la pollution des véhicules neufs diesel et à allumage commandé des particuliers et des véhicules utilitaires légers, en imposant aux constructeurs des optimisations de leurs technologies et le développement de nouveaux systèmes de post-traitement des gaz d'échappement. L'évolution de ces normes a également été accompagnée d'améliorations de la qualité des carburants, améliorations sans lesquelles de nouveaux systèmes de réduction des polluants n'auraient pu être implantés. Les nouvelles normes, Euro 5 et Euro 6, qui s'appliqueront respectivement à partir du 1 er septembre 29 et du 1 er septembre 214 pour les nouveaux véhicules et utilitaires légers, fixeront en particulier des limites plus strictes d'émissions des particules (identiques pour les véhicules diesel et essence) et introduiront une limite portant sur le nombre de particules. Cette limitation en nombre sera mise en place via une étape intermédiaire Euro 5+ (211). Historique des évolutions réglementaires : Euro 1 à Euro 4 Les émissions à l'échappement pour les véhicules légers des catégories M (véhicules particuliers) ou N1 et N2 (véhicules utilitaires) sont définies dans la directive 7/22/CEE qui a été amendée un grand nombre de fois, et dont les amendements les plus connus ont donné les normes Euro 1 (Directives 91/441/CEE et 93/59/CEE), Euro 2 (Directives 94/12/CE et 96/69/CE), Euro 3 (Directive 98/69/CE), Euro 4 (Directive 23/76/CE) (tableaux 1 et 2). Depuis Euro 2, les limites d'émissions sont différenciées pour les véhicules diesel et pour les véhicules à allumage commandé. Les véhicules diesel doivent répondre à des normes d'émissions de monoxyde de carbone plus contraignantes, mais les limites autorisées d'émissions d'oxydes d'azote pour ces véhicules sont moins strictes. Les véhicules à allumage commandé n'ont pas été soumis à des limites en émissions de particules jusqu'à Euro 4. Euro 5 impose une limite en masse pour le cas particulier des moteurs à injection directe essence. Les véhicules répondant à la norme Euro 4, entrée en vigueur en 25, émettent globalement deux fois moins de polluants que les véhicules répondant à la norme Euro 3, et plus généralement, on peut estimer que les

2 Tableau 1 Évolution des normes européennes concernant les émissions des véhicules particuliers (véhicules à moteurs conçus et construits pour le transport de passagers) pour l'essai de type I Normes Monoxyde Hydrocarbures Hydrocarbures Oxydes Masse Masse Dates de carbone totaux non méthaniques d'azote combinée de particules d'application (CO) (THC) (NMHC) (NOx) (THC+NOx) (PM) (NT) a (mg/km) (mg/km) (mg/km) (mg/km) (mg/km) (mg/km) Nombre de particules/km AC CI AC CI AC CI AC CI AC CI AC CI AC CI Euro Euro 2 b Euro Euro Euro , 5, Euro ,5 4, Euro ,5 4,5 c AC allumage commandé (essence, GPL, GNV). CI allumage par compression (diesel). a dates d'application pour les nouveaux types de véhicules. Pour tous types de véhicules : un an après les nouveaux types. b valeurs pour moteur IDI (à partir du , les moteurs DI doivent suivre les limites IDI). c valeur à déterminer avant 214 sur la base d'essais inter-laboratoires. niveaux d'émissions sont divisés par deux à chaque évolution de la norme. Les émissions pour la certification des véhicules légers en Europe sont mesurées suivant le cycle d'essai normalisé NEDC (appelé aussi MVEG-A) sur banc à rouleaux, réalisé à 2 C. Ce cycle NEDC comprend un cycle de conduite urbaine, ECE 15, et un cycle de conduite extra-urbaine EUDC. L'évolution du cycle de mesure a permis en 2 (Euro 3) de prendre en compte les émissions au démarrage : avant 2, les émissions n'étaient prises en compte qu'au bout de 4 s de fonctionnement au ralenti. Perspectives d'évolution réglementaires : Euro 5, Euro 5+ et Euro 6 Étapes de mise en place La nouvelle règlementation relative aux normes Euro 5 et Euro 6 concernant la réception des véhicules particuliers et utilitaires est parue le 29 juin 27 au Journal Officiel de l'union européenne. La législation sur les émissions des véhicules s'étant développée sur plus de 35 ans et recouvrant à présent 25 directives, celles-ci sont remplacées, dans un souci de simplification, par un seul nouveau règlement : le règlement CE n 715/27 du Parlement européen et du Conseil du 2 juin 27, relatif à la réception des véhicules à moteur au regard des émissions des véhicules particuliers et utilitaires légers (Euro 5 et Euro 6) et aux informations sur la réparation et l'entretien des véhicules. Ce règlement est entré en vigueur le 2 juillet 27. Il s'applique à partir du 3 janvier 29, sauf pour l'article 1, paragraphe 1 (réception des véhicules conformes aux normes Euro 5 et Euro 6) et l'article 12 (incitations financières), qui s'appliquent à compter du 2 juillet 27. La Commission doit établir, au plus tard le 2 juillet 28, les procédures, exigences et essais spécifiques pour la réception ayant pour objet de modifier des éléments non essentiels (article 5). Les éléments concernés sont les suivants : les émissions à l'échappement, y compris les cycles d'essais, les émissions à température ambiante, au ralenti, l'opacité des fumées, le fonctionnement correct et la régénération des systèmes de traitement séquentiels ;

3 Tableau 2 Normes européennes concernant les émissions des véhicules utilitaires (véhicules à moteurs conçus et construits pour le transport de marchandises) Catégorie Monoxyde Hydrocarbures Hydrocarbures Oxydes Masse Masse de référence de carbone totaux non méthaniques d'azote combinée Masse (MR) a (CO) (THC) (NMHC) (NOx) (THC+NOx) de particules (kg) (mg/km) (mg/km) (mg/km) (mg/km) (mg/km) Nombre de particules/km AC CI AC CI AC CI AC CI AC CI CI AC CI AC N1 Classe I MR 135 Euro Euro Euro , 5, Euro ,5 4,5 Euro ,5 4,5 N1 Classe II 135 < MR 176 Euro Euro Euro , 5, Euro ,5 4,5 Euro ,5 4,5 N1 Classe III 176 <MR Euro Euro Euro , 5, Euro ,5 4, Euro ,5 4,5 b N2 Euro , 5, Euro ,5 4, Euro ,5 4,5 b AC allumage commandé (essence, GPL, GNV). CI allumage par compression (diesel). a MR : masse de référence : masse du véhicule en ordre de marche moins la masse forfaitaire du conducteur de 75 kg, majorée d'une masse forfaitaire de 1 kg. b valeur à déterminer avant 214 sur la base d'essais inter-laboratoires. les émissions par évaporation et émissions du carter ; les systèmes de diagnostic embarqués et performances en service des dispositifs de maîtrise de la pollution ; la durabilité des dispositifs de maîtrise de la pollution, dispositifs de rechange, conformité en service, conformité de la production et contrôle technique ; la mesure des émissions de gaz à effet de serre et de la consommation de carburant ; les véhicules hybrides et véhicules à carburant alternatif ; l'extension des réceptions et exigences pour les petits constructeurs ; les équipements d'essai ; les carburants de référence comme l'essence, le gazole, les gaz et les biocarburants. Les États membres doivent notifier à la Commission, au plus tard le 2 janvier 29, les dispositions sur les sanctions applicables aux infractions aux dispositions du règlement. Le dernier projet de partie technique de la règlementation Euro 5 et Euro 6 a été approuvé le 1 er octobre 27 lors d'une réunion du CAPT (Comité pour l'adaptation au progrès technique). Afin de garantir le contrôle des émissions de particules ultra-fines, la Commission devrait adopter une nouvelle limite basée sur le nombre de particules en plus de la

4 limite fondée sur la masse de particules. Cette limite sur le nombre de particules devrait s'appuyer sur les résultats du programme de mesures des particules de la CEE-ONU (programme PMP : Particle Measurement Programme). Afin d'obtenir une plus grande reproductibilité des mesures (en masse et en nombre de particules), une nouvelle méthode devrait être adoptée par la Commission, basée sur les résultats du PMP. Dans le cadre de ce programme, une méthode de prélèvement, de conditionnement et de comptage des particules émises à l'échappement des véhicules diesel ou à allumage commandé a été développée et est en cours de validation par des essais circulaires au niveau européen. Ce projet comprend une étape Euro 5+, qui introduira les procédures PMP de mesures de la masse et du nombre de particules. Euro 5+ devrait être introduite le 1 er septembre 211 pour les nouveaux types de véhicules et le 1 er janvier 213 pour les nouveaux véhicules. Le texte sera soumis au Parlement et au Conseil européen pour une période d'examen de trois mois avant d'être publié au Journal Officiel début 28. La directive 7/22/CEE et ses amendements successifs (25 directives) seront abrogés à partir du 2 janvier 213. Tableau 3 Dates d'entrée en vigueur des valeurs limites d'émissions Euro 5 et Euro 6 Véhicules particuliers Euro 5 Euro 5 + Euro 6 Réception CE et réception nationale 1/9/29 1/9/211 1/9/214 Immatriculation, vente, entrée en service 1/1/211 1/1/213 1/9/215 Véhicules utilitaires légers Euro 5 Euro 5+ Euro 6 Réception CE et réception nationale 1/9/21 1/9/211 1/9/215 Immatriculation, vente, entrée en service 1/1/212 1/1/213 1/9/216 Niveaux d'émissions Les valeurs limites d'émissions des normes Euro 5 et Euro 6 sont données dans les tableaux 1 et 2. La réduction des émissions d'oxydes d'azote pour les véhicules diesel est très contraignante entre Euro 4 et Euro 5, et encore plus entre Euro 5 et Euro 6 ; ces émissions devront en effet se limiter à 18 mg pour Euro 5 (baisse de 28 % par rapport à Euro 4). Une forte Fig. 1 - Évolution des niveaux d'émissions imposés par les normes en terme de pourcentage de réduction par rapport à la valeur Euro 1 3 Émissions de CO diesel 1 2 Émissions de HC + NOx diesel % -76 % % -42 % -69 % -76 % -76 % Émissions de particules diesel Émissions de CO allumage commandé % -15 % 2-43 % % 1-63 % -63 % -63 % -63 % 5-96 % -97 % -97 %

5 réduction des NOx est attendue pour les véhicules diesel entre Euro 5 et Euro 6 (baisse de 55 %). Par exemple, la figure 1 présente les évolutions des niveaux d'émissions imposés par les normes en termes de pourcentage de réduction par rapport à la valeur Euro 1. Les normes Euro 5 et Euro 6 introduisent une réduction drastique (8 %) des valeurs limites en masse des particules (5 mg/km contre 25 mg/km pour un véhicule diesel Euro 4 ) ; ces valeurs seront désormais identiques pour les véhicules essence et diesel. En ce qui concerne les émissions d'hydrocarbures, la norme Euro 5 propose pour la première fois une distinction entre hydrocarbures non méthaniques et hydrocarbures totaux, avec une limite de 68 mg/km pour les véhicules à allumage commandé. Cette limite vient en complément de la limite en hydrocarbures totaux qui, elle, reste à 1 mg/km. En ce qui concerne les émissions de particules, l'étape Euro 5+ impose une limite à /km pour le nombre de particules. De plus, une réduction supplémentaire des émissions massiques de particules à 4,5 mg/km (contre 5 mg/km pour Euro 5) est prévue. Outre ces niveaux d'émissions à l'homologation, les constructeurs doivent s'assurer que les procédures de réception destinées à vérifier la conformité de la production, la durabilité des dispositifs de maîtrise de la pollution et la conformité en service soient respectées. Les mesures techniques adoptées par le constructeur doivent garantir une limitation effective des émissions à l'échappement et des émissions par évaporation, conformément au règlement, tout au long de la vie normale des véhicules. Les mesures de conformité en service font l'objet de vérification pendant une période de cinq ans ou 1 km. L'essai de durabilité des dispositifs de maîtrise de la pollution couvre une période de 16 km (contre 8 km précédemment). Impact sur les technologies et la qualité des carburants Les normes d'émissions sont toujours neutres sur le plan technologique, ce qui signifie que les constructeurs ont la liberté d'implanter les systèmes de réduction des émissions de leurs choix. Les diminutions importantes des niveaux d'émissions polluantes des véhicules imposent cependant un certain nombre de choix technologiques, qui s'accompagnent d'évolutions des carburants. La norme Euro 1 avait ainsi nécessité l'implantation de pots catalytiques sur les véhicules essence. De même, les progrès réalisés dans l'optimisation des moteurs diesel avaient permis aux véhicules de répondre aux limites de particules des normes Euro 4 sans filtre à particules, mais l'entrée en vigueur de la norme Euro 5 en 29 en imposera l'implantation. La limitation des émissions de NOx a amené la généralisation de systèmes tels que le recyclage des gaz d'échappement (EGR). De nouvelles technologies ont également été développées ou sont en cours de développement telles que le piège à NOx, la dépollution par urée (SCR) ou les motorisations à basses émissions de NOx (combustions "basse température"). Ces évolutions technologiques ont du être accompagnées d'évolutions en termes de qualité carburant, afin d'optimiser le fonctionnement des systèmes de posttraitement mis en place, mais également de minimiser les émissions polluantes. Ces évolutions se traduisent par une évaluation parallèle des directives européennes sur la qualité des carburants (98/7/CE et 23/17/CE, en lien avec la décision 22/159 de la Commission). On peut notamment citer : une réduction constante et extrêmement importante de la teneur en soufre des carburants. Les premières limites, imposées en 1996, étaient de 5 ppm. L'application de la norme Euro 5 en 29 s'accompagnera d'une limitation en soufre à 1 ppm (essence et gazole). Cette forte réduction était nécessaire pour permettre le fonctionnement optimal des systèmes de post-traitement avancés (catalyseur, piège à NOx, filtres à particules, etc.), mais aussi pour réduire les émissions massiques de particules à la source par une diminution de la teneur en sulfates des particules ; des efforts importants ont également été faits sur la composition des carburants afin de réduire les niveaux d'émissions polluantes ainsi que leur toxicité. Parmi ces limitations, on peut notamment citer : la réduction des teneurs en benzène (5 % vol en 1996, 1 % vol depuis 2) et en aromatiques des essences (42 % vol en 2, 35 % vol en 25). Cette réduction permet de diminuer les émissions globales d'hydrocarbures, mais également de benzène, molécule cancérigène, la réduction des teneurs en oléfines des essences (18 % vol depuis 2), afin de limiter les émissions

6 de molécules toxiques telles que les aldéhydes, mais également afin de lutter contre la formation d'ozone troposphérique, la limitation en teneur en HAP du gazole (Hydrocarbures Aromatiques Polycycliques, limités à 11 %m depuis 2), afin de limiter les émissions de suies des moteurs diesel ; Tableaux 4 et 5 Évolution des principales spécifications gazole (1)? indice de cétane mesuré/calculé > 49 / > 46 > 51 / > 46 > 51 / > 46 > 51 / > 46 teneur en soufre (mg/kg) < 2 < 35 < 5 1 teneur en HAP (%m) < 11 < 11 < 6? Evolution des principales spécifications essence (1)? teneur en aromatiques < 42 < 35 < 35 (%vol) teneur en oléfines < 18 < 18 < 18 teneur en soufre (mg/kg) < 1 / < 5 < 15 < 5 < 1 oxygen (%m) < 2,7 < 2,7 < 2,7 / < 4? (2) (1) document européen du 6 décembre 27 : projet de résolution du Parlement européen concernant la révision de la directive 98/7/CE. (2) la limite en oxygène envisagée est de 2,7 %m pour les carburants standards et de 4%m pour les carburants éthanolés (1 % éthanol). une utilisation croissante des biocarburants : l Union européenne tente également de promouvoir les carburants alternatifs et plus spécifiquement les biocarburants. Dans le cadre du Livre vert de la Commission, intitulé "Vers une stratégie européenne de sécurité d approvisionnement énergétique", a été fixé l objectif de remplacer 2 % des carburants classiques par des carburants de substitution d ici à 22. Il s agit des biocarburants, du gaz naturel et de l hydrogène. L incorporation des biocarburants en Europe au début des années 8 avec l adoption de la directive sur les composés oxygénés en 1987, s'est traduite par l autorisation d incorporer 5 % d éthanol dans l essence, 15 % d ETBE également dans l essence. L utilisation des esters d huiles végétales (EMHV) est plus récente : en France elle est autorisée jusqu à 5 % d EMHV dans le gazole pour une distribution banalisée. La volonté affichée de l'europe de développer la filière biocarburants s'est traduite par des objectifs ambitieux déclinés dans la directive 23/3/CE (5,75 % en équivalent énergétique en 21). Ces objectifs devraient se traduire rapidement par une évolution des limites maximales imposées sur les teneurs en biocarburants des carburants commerciaux. Conclusion Les normes d'émissions polluantes ont été fortement sévérisées ces dernières années. Le projet de norme Euro 6 représente en effet des réductions de niveaux d'émissions pouvant aller jusqu'à 97 % par rapport aux niveaux Euro 1 de Les efforts consentis par les constructeurs automobiles pour se conformer à ces normes et par les raffineurs pour fournir des carburants reformulés se sont traduits par un impact positif sur la qualité globale de l'air. À Paris, l examen de l évolution des niveaux de fond moyens annuels sur les dix dernières années publiés par Airparif permet de conclure à une amélioration globale de la situation, notamment pour le CO, le benzène, le dioxyde de soufre et le dioxyde d azote. En ce qui concerne les émissions d'oxydes d'azote, les inventaires d'émissions réalisés par le CITEPA (Centre Interprofessionnel Technique d'étude de la Pollution Atmosphérique) montrent que les émissions sont en baisse depuis 1991 (- 694 kt soit une baisse de 37 % entre 1991 et 25). Les émissions imputables aux transports sont notamment en baisse sensible depuis le début des années 9 et la mise en place des premières normes d'émissions. Le niveau est en effet passé de 987 kt en 1995 à 524 kt en 26, malgré une hausse du parc. La mise en place des normes Euro 5, Euro 5+ et Euro 6 permettra de conserver ces tendances à l'amélioration de la qualité globale de l'air, et ceci malgré la hausse du parc et la diésélisation de celui-ci (émissions de NOx et de particules). Elisabeth Ubrich & Nicolas Jeuland elisabeth.ubrich@ifp.fr - nicolas.jeuland@ifp.fr Manuscrit transmis en décembre 27 IFP (Siège social) 1 et 4, avenue de Bois-Préau Rueil-Malmaison Cedex - France Tél. : Fax : IFP-Lyon Rond-point de l échangeur de Solaize BP Solaize - France Tél. : Fax :