# R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s

f r o m L i g h t

- D u t y M o t o r V e h i c l e s

P r e p a r e d b y

N E S C C A F

N o r t h e a s t S t a t e s C e n t e r f o r a C l e a n A i r F u t u r e



## S e p t e m b e r 2 0 0 4i



### NORTHEAST STATES CENTER FOR A CLEAN AIR FUTURE

Board of Directors

Steven P. Suttle, NESCCAF Chair

Senior Vice President, Corning, Incorporated

James P. Brooks, Director

Maine Department of Environmental Protection, Bureau of Air Quality

Frank Cassidy, President/COO

PSEG Power, LLC

Michael Chambrello, President/CEO

Environmental Systems Products Holdings, Inc.

Anne Gobin, Acting Director

Connecticut Department of Environmental Protection, Bureau of Air Management

Carolyn L. Green, Vice President

Sunoco, Inc., HES Regulatory Affairs

Jason Grumet, Executive Director

National Commission on Energy Policy

Adele Hurley, Senior Fellow

University of Toronto, Trinity College

Barbara Kwetz, Director

Massachusetts Department of Environmental Protection, Planning & Evaluationi i



### NORTHEAST STATES CENTER FOR A CLEAN AIR FUTURE

Board of Directors

(continued)

Professor Morton Lippmann, Director

New York University School of Medicine, Human Exposure & Health Effects Program

Stephen Majkut, Chief

Rhode Island Department of Environmental Management, Office of Air Resources

Professor Mario Molina

Massachusetts Institute of Technology, Department of EAPS

William O’Sullivan, Director

New Jersey Department of Environmental Protection, Division of Air Quality

Dr. Norman Richards, Administrator

Mohegan Environmental Protection Department

Robert Scott, Director

New Hampshire Department of Environmental Services, Air Resources Division

David Shaw, Director

New York Department of Environmental Conservation, Division of Air Resources

Dr. Susan Tierney, Managing Principal

The Analysis Group

Richard Valentinetti, Director

Vermont Department of Environmental Conservation, Air Pollution Control Divisioni i ii v



# R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s

E m i s s i o n s f

r o m

L i g h t

- D u t y M o t o r V e h i c l e s

P r e p a r e d b y

N E S C C A F

N o r t h e a s t S t a t e s C e n t e r f o r a C l e a n A i r F u t u r e



## S e p t e m b e r 2 0 0 4v



# R E D U C I N G G R E E N H O U S E G A S E M I S S I O N S

F R O M L I G H T

- D U T Y M O T O R V E H I C L E S

P r o j e c t D i r e c t o r

C o r a l i e C o o p e r

, N E S C C A F

P r i n c i p a l A u t h o r s

C o r a l i e C o o p e r

, N E S C C A F

D a n M e s z l e r

, M e s z l e r E n g i n e e r i n g S e r v i c e s

S t e p h e n B r u e c k n e r

, A V L P o w e r t r a i n E n g i n e e r i n g

, I n c

.

E d i t o r s

A r t h u r M a r i n

, N E S C C A F

M a r i k a T a t s u t a n i

, N E S C C A F

A d m i n i s t r a t i v e S u p p o r t

W e n d y R o y

, N E S C C A F

E m i l y S a v e l l i

, N E S C C A F

P r i n c i p a l C o n t r i b u t o r s

A V L P o w e r t r a i n E n g i n e e r i n g

, I n c

M e s z l e r E n g i n e e r i n g S e r v i c e s

T h e M a r t e c G r o u p

, I n c

.v i



## A c k n o w l e d g m e n t s

T h i s r e p o r t w a s u n d e r t a k e n w i t h g e n e r o u s s u p p o r t f r o m t h e W i l l i a m a n d F l o r a

H e w l e t t F o u n d a t i o n a n d w e t h a n k t h e F o u n d a t i o n f o r m a k i n g t h i s s t u d y p o s s i b l e

. W e

t h a n k A V L P o w e r t r a i n E n g i n e e r i n g

, I n c

. , M e s z l e r E n g i n e e r i n g S e r v i c e s

, a n d T h e M a r t e c

G r o u p f o r t h e i r c o n t r i b u t i o n s t o t h e s t u d y

. W e a l s o t h a n k t h e f o l l o w i n g o r g a n i z a t i o n s a n d

g r o u p s f o r t e c h n i c a l a d v i c e t h r o u g h o u t t h e p r o j e c t : t h e N E S C A U M M o b i l e S o u r c e

C o m m i t t e e

, R i c a r d o E n g i n e e r i n g

, I n c

. , E n e r g y a n d T r a n s p o r t a t i o n T e c h n o l o g i e s

, a n d t h e

N a t i o n a l R e n e w a b l e E n e r g y L a b o r a t o r y

. I n a d d i t i o n

, n u m e r o u s s u p p l i e r s a n d o r i g i n a l

e q u i p m e n t m a n u f

a c t u r e r s p r o v i d e d i n f

o r m a t i o n d u r i n g t h e c o u r s e o f t h e s t u d y f o r w h i c h

w e a r e g r a t e f

u l

. F i n a l l y

, w e t h a n k t h e m a n y o t h e r i n d i v i d u a l s w h o m a d e v a l u a b l e

c o n t r i b u t i o n s t o t h i s e f

f o r t

. U n l e s s o t h e r w i s e s t a t e d

, t h e o p i n i o n s p r e s e n t e d h e r e i n

r e p r e s e n t t h e v i e w s N E S C C A F

. A l t h o u g h t h e H e w l e t t F o u n d a t i o n s u p p o r t e d t h e w o r k

l e a d i n g t o t h i s r e p o r t

, a n y e r r o r s c o n t a i n e d h e r e i n a r e a t t r i b u t a b l e s o l e l y t o t h e a u t h o r s

.v i i T A B L E O F C O N T E N T S

E x e c u t i v e S u m m a r y

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x i i

1

. I n t r o d u c t i o n

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

- 1

1

. 1

. P u rp o s e o f S t u d y

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

- 1

1

. 2

. B a s i c S c i e n c e o f G l o b a l C l i m a t e C h a n g e

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

- 1

1

. 3

. E n v i r o n m e n t a l I m p a c t s o f C l i m a t e C h a n g e

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

- 3

1

. 4

. P o l i t i c a l a n d R e g u l a t o r y C o n t e x t

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

- 4

1

. 4

. 1

. I n t e r n a t i o n a l C o n t e x t

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

- 4

1

. 4

. 2

. C a l i f

o r n i a ’ s A s s e m b l y B i l l 1 4 9 3

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

- 4

1

. 4

. 3

. C l i m a t e A c t i o n s i n t h e N o r t h e a s t S t a t e s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

- 5

1

. 5

. R e p o r t O r g a n i z a t i o n

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 1

- 6

2

. O v e r v i e w o f S t u d y M e t h o d

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

- 1

2

. 1

. D e f

i n i n g R e p r e s e n t a t i v e V e h i c l e C l a s s e s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

- 2

2

. 2

. V a l i d a t i n g S i m u l a t i o n M o d e l i n g R e s u l t s f o r R e p r e s e n t a t i v e V e h i c l e s a n d

D e v e l o p i n g a “ B u s i n e s s

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- U s u a l ” T e c h n o l o g y B a s e l i n e

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

- 3

2

. 3

. I d e n t i f

y i n g D i s c r e t e V e h i c l e T e c h n o l o g y O p t i o n s f o r E v a l u a t i o n

. . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

- 8

2

. 4

. A s s e m b l i n g T e c h n o l o g y P a c k a g e s f o r M o d e l S i m u l a t i o n

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

- 1 2

2

. 5

. A s s e s s m e n t o f A d d i t i o n a l T e c h n o l o g i e s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

- 1 5

2

. 5

. 1

. A i r C o n d i t i o n i n g

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

- 1 6

2

. 5

. 2

. M e t h a n e a n d N i t r o u s O x i d e E m i s s i o n s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

- 1 8

2

. 5

. 3

. H y b r i d V e h i c l e A s s e s s m e n t

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

- 1 8

2

. 6

. C o s t

- B e n e f

i t A n a l y s i s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

- 2 2

3

. R e s u l t s o f G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n R e d u c t i o n A n a l y s i s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

- 1

3

. 1

. O v e r v i e w

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

- 1

3

. 2

. E m i s s i o n R e d u c t i o n R e s u l t s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

- 1

3

. 2

. 1

. G H G E m i s s i o n R e d u c t i o n P o t e n t i a l f o r I n d i v i d u a l T e c h n o l o g i e s

. . . . . . . . . . 3

- 2

3

. 2

. 2

. P r o

j e c t e d C o s t o f T e c h n o l o g i e s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

- 3

3

. 2

. 3

. G H G E m i s s i o n R e d u c t i o n P o t e n t i a l f o r T e c h n o l o g y C o m b i n a t i o n s

. . . . . . . 3

- 5

L a r g e C a r R e s u l t s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

- 6

S m a l l C a r R e s u l t s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

- 1 0

M i n i v a n R e s u l t s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

- 1 3

S m a l l T r u c k R e s u l t s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

- 1 6

L a r g e T r u c k R e s u l t s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

- 1 9

M e t h a n e a n d N i t r o u s O x i d e A n a l y s i s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

- 2 2

3

. 3

. C o n c l u s i o n s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

- 2 3

A p p e n d i x A : T e c h n o l o g y D e s c r i p t i o n s

A p p e n d i x B : A V L S i m u l a t i o n M o d e l i n g D e s c r i p t i o n

A p p e n d i x C : V e h i c l e C o s t M a t r i x

A p p e n d i x D : V e h i c l e A i r C o n d i t i o n i n g

A p p e n d i x E : M e t h a n e a n d N i t r o u s O x i d e E m i s s i o n sv i i i F I G U R E S

F i g u r e E S

- 2 : N e t V e h i c l e C o s t s f o r t h e L a r g e C a r C l a s s G i v e n T w o G a s o l i n e P r i c e

S c e n a r i o s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . x v i i

F i g u r e 2

- 1 : O v e r v i e w o f t h e M a r t e c C o s t i n g M e t h o d o l o g y

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

- 1 1

F i g u r e 3

- 1 : N e t V e h i c l e C o s t s f o r t h e L a r g e C a r C l a s s G i v e n T w o G a s o l i n e P r i c e

S c e n a r i o s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

- 9

F i g u r e 3

- 2 : N e t V e h i c l e C o s t s f o r t h e S m a l l C a r C l a s s G i v e n T w o G a s o l i n e P r i c e

S c e n a r i o s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

- 1 3

F i g u r e 3

- 3 : N e t V e h i c l e C o s t s f o r t h e M i n i v a n C l a s s G i v e n T w o G a s o l i n e P r i c e S c e n a r i o s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

- 1 6

F i g u r e 3

- 4 : N e t V e h i c l e C o s t s f o r t h e S m a l l T r u c k C l a s s G i v e n T w o G a s o l i n e P r i c e

S c e n a r i o s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

- 1 9

F i g u r e 3

- 5 : N e t V e h i c l e L a r g e T r u c k C o s t s G i v e n T w o G a s o l i n e P r i c e S c e n a r i o s M e t h a n e

a n d N 2 O A n a l y s i s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

- 2 2

F i g u r e B

- 1 : L a y o u t o f t h e F r o n t W h e e l D r i v e V e h i c l e s ( S m a l l C a r s h o w n )

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 3

F i g u r e B

- 2 : L a y o u t o f t h e 4 W h e e l D r i v e V e h i c l e s ( L a r g e T r u c k s h o w n )

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 3

F i g u r e B

- 3 : T y p i c a l c h a r a c t e r i s t i c s f o r t o r q u e c o n v e r t e r i n s t e a d y s t a t e o p e r a t i o n

. . . . . . . . . B

- 6

F i g u r e B

- 4 : S h i f

t B e h a v i o r o f A T

, a n d A M T

, D C T t r a n s m i s s i o n s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 1 5

F i g u r e B

- 5 : L a y o u t o f a n I n t e g r a t e d S t a r t e r G e n e r a t o r H y b r i d M o d e l

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 1 8

F i g u r e B

- 6 : S i n g l e O p e r a t i n g P o i n t D e t e r m i n a t i o n

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 2 4

F i g u r e B

- 7 : S m a l l C a r C o m b i n e d C O 2 E m i s s i o n s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 3 9

F i g u r e B

- 8 : S m a l l C a r R e d u c t i o n i n C o m b i n e d C O 2 E m i s s i o n s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 3 9

F i g u r e B

- 9 : L a r g e C a r C o m b i n e d C O 2 E m i s s i o n s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 4 0

F i g u r e B

- 1 0 : L a r g e C a r R e d u c t i o n i n C o m b i n e d C O 2 E m i s s i o n s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 4 0

F i g u r e B

- 1 1 : M i n i v a n C o m b i n e d C O 2 E m i s s i o n s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 4 1

F i g u r e B

- 1 2 : M i n i v a n R e d u c t i o n i n C o m b i n e d C O 2 E m i s s i o n s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 4 1

F i g u r e B

- 1 3 : S m a l l T r u c k C o m b i n e d C O 2 E m i s s i o n s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 4 2

F i g u r e B

- 1 4 : S m a l l T r u c k R e d u c t i o n i n C o m b i n e d C O 2 E m i s s i o n s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 4 2

F i g u r e B

- 1 5 : L a r g e T r u c k C o m b i n e d C O 2 E m i s s i o n s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 4 3

F i g u r e B

- 1 6 : L a r g e T r u c k R e d u c t i o n i n C o m b i n e d C O 2 E m i s s i o n s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 4 3

F i g u r e D

- 1 : I l l u s t r a t i v e V a r i a t i o n i n P o w e r D e m a n d f o r a P n e u m a t i c a l l y C o n t r o l l e d

2 1 0 c c F D C A / C S y s t e m [ 5 ]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D

- 8

F i g u r e D

- 2 : V a r i a t i o n i n P o w e r D e m a n d f o r V a r i o u s A / C S y s t e m T e c h n o l o g y

R e l a t i v e t o a 2 1 5 c c P n e u m a t i c a l l y C o n t r o l l e d F D C S y s t e m [ 6 ]

. . . . . . . . . . . . D

- 1 4

F i g u r e D

- 3 : A m b i e n t I m p a c t s o n P o w e r D e m a n d f o r a n E x t e r n a l l y C o n t r o l l e d

V D C S y s t e m w i t h E n h a n c e d A i r M a n a g e m e n t [ 5 ]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D

- 1 4

F i g u r e D

- 4 : P o w e r D e m a n d f o r t h e P n e u m a t i c a l l y C o n t r o l l e d F D C a n d E x t e r n a l l y

C o n t r o l l e d V D C S y s t e m s a t 1 5 0 0 rp m E n g i n e S p e e d

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D

- 1 5

F i g u r e D

- 5 : A / C S y s t e m P o w e r D e m a n d V e r s u s E n g i n e S p e e d

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D

- 2 5

F i g u r e D

- 6 : C R U I S E

- P r e d i c t e d A / C I m p a c t s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . D

- 2 6

F i g u r e E

- 1 : M i l e a g e a n d M o d e l Y e a r o f V e h i c l e s i n t h e A R B V S P D a t a s e t

. . . . . . . . . . . . . . . . . . E

- 5

F i g u r e E

- 2 : C H 4 E m i s s i o n R a t e V e r s u s T H C E m i s s i o n R a t e

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E

- 7

F i g u r e E

- 3 : C H 4 E m i s s i o n R a t e V e r s u s N M H C E m i s s i o n R a t e

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E

- 8

F i g u r e E

- 4 : N 2 O E m i s s i o n R a t e V e r s u s N O

x C o n v e r s i o n E f f i c i e n c y [ 4 ]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E

- 1 7

F i g u r e E

- 5 : N 2 O E m i s s i o n R a t e V e r s u s N O

x E m i s s i o n R a t e

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E

- 1 9i x F I G U R E S

( c o n t i n u e d )

F i g u r e E

- 6 : N 2 O F o r m a t i o n R a t e V e r s u s C a t a l y s t T e m p e r a t u r e [ 1 4 ]

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E

- 2 0

F i g u r e E

- 7 : M e t h a n e a n d N 2 O E m i s s i o n R a t e s b y C e r t i f i c a t i o n C l a s s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E

- 2 7

F i g u r e E

- 8 : C O 2 E q u i v a l e n t M e t h a n e a n d N 2 O E m i s s i o n R a t e s b y V e h i c l e

C e r t i f i c a t i o n C l a s s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E

- 2 7x T A B L E S

T a b l e E S

- 1 : L a r g e C a r G H G R e d u c t i o n R e s u l t s f o r C o m b i n a t i o n s o f T e c h n o l o g i e s

. . . . . . . x v

T a b l e 2

- 1 : C h a r a c t e r i s t i c s o f E v a l u a t e d V e h i c l e C l a s s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

- 2

T a b l e 2

- 2 : 2 0 0 2 C l a s s A v e r a g e S t a t i s t i c s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

- 3

T a b l e 2

- 3 : P e r f

o r m a n c e o f t h e 2 0 0 2 S i m u l a t i o n M o d e l s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

- 5

T a b l e 2

- 4 : D o m i n a n t D i s c r e t e T e c h n o l o g i e s i n 2 0 0 2 a n d 2 0 0 9

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

- 6

T a b l e 2

- 5 : T r e n d

- B a s e d F o r e c a s t P a r a m e t e r s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

- 7

T a b l e 2

- 6 : V e h i c l e T e c h n o l o g i e s E v a l u a t e d i n t h i s S t u d y

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

- 9

T a b l e 2

- 7 : C o m p a r i s o n o f I n d i v i d u a l v e r s u s C o m b i n a t i o n B e n e f i t s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

- 1 4

T a b l e 2

- 8 : I m p a c t s a n d C o s t s o f A d d i t i o n a l C O 2 R e d u c t i o n T e c h n o l o g i e s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . 2

- 1 7

T a b l e 3

- 1 : A i r C o n d i t i o n i n g E m i s s i o n s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

- 3

T a b l e 3

- 2 : C o m p a r i s o n o f S t u d y R P E w i t h L i t e r a t u r e R P E

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

- 4

T a b l e 3

- 3 : E s t i m a t e d C o s t s o f C a l i f o r n i a ’ s L o w E m i s s i o n V e h i c l e ( L E V ) P r o g r a m

. . . . . . 3

- 4

T a b l e 3

- 4 : L a r g e C a r G H G R e d u c t i o n R e s u l t s f o r C o m b i n a t i o n s o f T e c h n o l o g i e s

. . . . . . . . 3

- 7

T a b l e 3

- 5 : S m a l l C a r R e s u l t s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

- 1 1

T a b l e 3

- 6 : M i n i v a n R e s u l t s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

- 1 5

T a b l e 3

- 7 : S m a l l T r u c k R e s u l t s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

- 1 7

T a b l e 3

- 8 : L a r g e T r u c k R e s u l t s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

- 2 0

T a b l e 3

- 9 : M e t h a n e a n d N 2 O E m i s s i o n s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

- 2 3

T a b l e B

- 1 : V e h i c l e C o m p o n e n t d a t a f o r a l l v e h i c l e c l a s s e s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 4

T a b l e B

- 2 : E n g i n e P a r a m e t e r s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 5

T a b l e B

- 3 : G e a r R a t i o s a n d E f f i c i e n c i e s f

o r e a c h o f t h e v e h i c l e c l a s s e s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 7

T a b l e B

- 4 : A x l e R a t i o s a n d E f f i c i e n c i e s f

o r e a c h o f t h e b a s e l i n e v e h i c l e s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 7

T a b l e B

- 5 : G e a r R a t i o s a n d E f f i c i e n c i e s f

o r e a c h o f t h e v e h i c l e c l a s s e s f o r t h e 5 A T

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 1 3

T a b l e B

- 6 : G e a r R a t i o s a n d E f f i c i e n c i e s f

o r e a c h o f t h e v e h i c l e c l a s s e s f o r t h e 6 A T

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 1 3

T a b l e B

- 7 : G e a r R a t i o s a n d E f f i c i e n c i e s f

o r e a c h o f t h e v e h i c l e c l a s s e s f o r t h e 5 M T

. . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 1 4

T a b l e B

- 8 : G e a r R a t i o s a n d E f f i c i e n c i e s f

o r e a c h o f t h e v e h i c l e c l a s s e s f o r t h e 6 A M T

. . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 1 5

T a b l e B

- 9 : 2 0 0 2 M Y B a s e l i n e V e h i c l e s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 2 3

T a b l e B

- 1 0 : S u m m a r y o f S i n g l e O p e r a t i n g P o i n t s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 2 4

T a b l e B

- 1 1 : A s s e s s m e n t o f I n d i v i d u a l E n g i n e T e c h n o l o g i e s o n F T P 7 5 C y c l e

. . . . . . . . . . . B

- 2 5

T a b l e B

- 1 2 : A s s e s s m e n t o f I n d i v i d u a l E n g i n e T e c h n o l o g i e s o n H i g h w a y C y c l e

. . . . . . . . B

- 2 6

T a b l e B

- 1 3 : A s s e s s m e n t o f I n d i v i d u a l E n g i n e T e c h n o l o g i e s o n C o m b i n e d

F T P 7 5 a n d H i g h w a y C y c l e s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 2 7

T a b l e B

- 1 4 : A s s e s s m e n t o f I n d i v i d u a l D r i v e t r a i n T e c h n o l o g i e s o n F T P 7 5 C y c l e

. . . . . . B

- 2 8

T a b l e B

- 1 5 : A s s e s s m e n t o f I n d i v i d u a l D r i v e t r a i n T e c h n o l o g i e s o n H i g h w a y C y c l e

. . . B

- 2 8

T a b l e B

- 1 6 : A s s e s s m e n t o f I n d i v i d u a l D r i v e t r a i n T e c h n o l o g i e s o n C o m b i n e d

F T P 7 5 a n d H i g h w a y C y c l e s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 2 9

T a b l e B

- 1 7 : A s s e s s m e n t o f I n d i v i d u a l O t h e r V e h i c l e T e c h n o l o g i e s o n F T P 7 5 C y c l e

. . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 3 0

T a b l e B

- 1 8 : A s s e s s m e n t o f I n d i v i d u a l O t h e r V e h i c l e T e c h n o l o g i e s o n H i g h w a y C y c l e

. . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 3 1x i T A B L E S

( c o n t i n u e d )

T a b l e B

- 1 9 : A s s e s s m e n t o f I n d i v i d u a l O t h e r V e h i c l e T e c h n o l o g i e s o n C o m b i n e d

F T P 7 5 a n d H i g h w a y C y c l e s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 3 1

T a b l e B

- 2 0 : S m a l l C a r T e c h n o l o g y C o m b i n a t i o n S i m u l a t i o n R e s u l t s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 3 4

T a b l e B

- 2 1 : L a r g e C a r T e c h n o l o g y C o m b i n a t i o n S i m u l a t i o n R e s u l t s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 3 5

T a b l e B

- 2 2 : M i n i v a n T e c h n o l o g y C o m b i n a t i o n S i m u l a t i o n R e s u l t s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 3 6

T a b l e B

- 2 3 : S m a l l T r u c k T e c h n o l o g y C o m b i n a t i o n S i m u l a t i o n R e s u l t s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 3 7

T a b l e B

- 2 4 : L a r g e T r u c k T e c h n o l o g y C o m b i n a t i o n S i m u l a t i o n R e s u l t s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . B

- 3 8

T a b l e D

- 1 : B a s i c E n v i r o n m e n t a l C h a r a c t e r i s t i c s o f S e l e c t e d R e f r i g e r a n t s [ 2

, 8

, 1 4 ]

. . . . . . D

- 5

T a b l e D

- 2 : F r e q u e n c y o f U s e a n d T y p i c a l C o n d i t i o n s d u r i n g A / C S y s t e m O p e r a t i o n

. . D

- 9

T a b l e D

- 3 : A p p r o x i m a t e E n t h a l p i e s o f T y p i c a l A / C S y s t e m T e s t C o n d i t i o n s

. . . . . . . . . . . . D

- 1 1

T a b l e D

- 4 : E s t i m a t e d A / C S y s t e m G H G R e d u c t i o n s

, C o s t

, a n d C o s t E f f e c t i v e n e s s

. . . D

- 1 9

T a b l e E

- 1 : S u m m a r y D e s c r i p t i v e D a t a f o r V e h i c l e s i n t h e A R B V S P D a t a s e t

. . . . . . . . . . . . . . . E

- 6

T a b l e E

- 2 : R e g r e s s i o n S t a t i s t i c s f o r C H 4 ( g / m i ) V e r s u s T H C ( g / m i )

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E

- 7

T a b l e E

- 3 : R e g r e s s i o n S t a t i s t i c s f o r C H 4 ( g / m i ) V e r s u s N M H C ( g / m i )

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E

- 8

T a b l e E

- 4 : A v e r a g e H y d r o c a r b o n E m i s s i o n R a t e s f

o r S p l i t V S P D a t a b a s e

. . . . . . . . . . . . . . . . . . E

- 1 2

T a b l e E

- 5 : E s t i m a t e d M e t h a n e E m i s s i o n R a t e s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E

- 1 3

T a b l e E

- 6 : C o s t a n d C o s t E f f e c t i v e n e s s o f M e t h a n e R e d u c t i o n s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E

- 1 4

T a b l e E

- 7 : R e g r e s s i o n S t a t i s t i c s f o r N 2 O ( g / m i ) V e r s u s N O

x ( g / m i )

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E

- 1 9

T a b l e E

- 8 : A v e r a g e N O

x a n d N 2 O E m i s s i o n R a t e s f o r S p l i t V S P D a t a b a s e

. . . . . . . . . . . . . . . . . E

- 2 2

T a b l e E

- 9 : E s t i m a t e d N 2 O E m i s s i o n R a t e s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E

- 2 3

T a b l e E

- 1 0 : C o s t a n d C o s t E f f e c t i v e n e s s o f N 2 O R e d u c t i o n s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E

- 2 4

T a b l e E

- 1 1 : E s t i m a t e d M e t h a n e a n d N 2 O E m i s s i o n R a t e s

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . E

- 2 6x i i



## E x e c u t i v e S u m m a r y

E S

- 1

. O v e r v i e w

T h i s s t u d y p r o v i d e s a n a s s e s s m e n t o f t h e g r e e n h o u s e g a s ( G H G ) e m i s s i o n s

r e d u c t i o n s t h a t c o u l d b e a c h i e v e d i n n e w

, l i g h t

- d u t y m o t o r v e h i c l e s t h r o u g h t h e

a p p l i c a t i o n o f c u r r e n t l y a v a i l a b l e a n d a d v a n c e d m o t o r v e h i c l e t e c h n o l o g i e s i n t h e 2 0 0 9

-

2 0 1 5 t i m e f

r a m e

. R e s u l t s w e r e o b t a i n e d f r o m o r i g i n a l c o s t a n d t e c h n o l o g y a n a l y s e s

c o n d u c t e d f

o r t h i s s t u d y

, t o g e t h e r w i t h i n f o r m a t i o n o b t a i n e d f

r o m o t h e r a v a i l a b l e r e p o r t s

.

R e l a t i v e t o o t h e r s e c t o r s o f t h e e c o n o m y

, m o t o r v e h i c l e s a c c o u n t f o r a p a r t i c u l a r l y

l a r g e s h a r e

– 2 0 t o 2 5 p e r c e n t

– o f t o t a l a n t h r o p o g e n i c G H G e m i s s i o n s i n t h e N o r t h e a s t

. B e c a u s e t o t a l v e h i c l e m i l e s t r a v e l e d a r e p r e d i c t e d t o r i s e s t e a d i l y i n c o m i n g d e c a d e s

,

m o t o r v e h i c l e s a l s o r e p r e s e n t t h e f a s t e s t g r o w i n g p o r t i o n o f t h e r e g i o n ’ s o v e r a l l G H G

i n v e n t o r y

. A s s u c h

, t h e N o r t h e a s t s t a t e s

– a l l o f w h i c h

, i n d i v i d u a l l y o r a s a r e g i o n

, a r e

c o m m i t t e d t o r e d u c i n g e m i s s i o n s t h a t c o n t r i b u t e t o t h e r i s k o f f u t u r e c l i m a t e c h a n g e

–

h a v e a k e e n i n t e r e s t i n a d d r e s s i n g t h e e m i s s i o n s c o n t r i b u t i o n o f t h e l i g h t

- d u t y v e h i c l e

f l e e t

. F u r t h e r i m p e t u s f

o r t h i s a s s e s s m e n t c o m e s f r o m C a l i f o r n i a ’ s r e c e n t a c t i o n

– a s

r e q u i r e d b y A s s e m b l y B i l l 1 4 9 3

– t o d e v e l o p r e g u l a t i o n s a i m e d a t a c h i e v i n g m a x i m u m

f e a s i b l e a n d c o s t

- e f

f e c t i v e r e d u c t i o n s i n G H G e m i s s i o n s f r o m l i g h t

- d u t y v e h i c l e s

b e g i n n i n g i n m o d e l y e a r 2 0 0 9

.

I n r e c e n t y e a r s

, n u m e r o u s t e c h n o l o g i e s t h a t c o u l d s u b s t a n t i a l l y r e d u c e m o t o r

v e h i c l e G H G e m i s s i o n s h a v e b e e n d e v e l o p e d a n d b r o u g h t i n t o p r o d u c t i o n

. F o r t h e m o s t

p a r t

, h o w e v e r

, r e c e n t t e c h n o l o g y a d v a n c e s h a v e b e e n u s e d t o b o o s t v e h i c l e p e r f o r m a n c e

r a t h e r t h a n t o r e d u c e e m i s s i o n s

. W i t h m o r e a g g r e s s i v e d e p l o y m e n t o f t h e s e t e c h n o l o g i e s

a n d g r e a t e r e m p h a s i s o n t h e i r a p p l i c a t i o n i n w a y s t h a t r e d u c e e m i s s i o n s

, t h i s s t u d y f i n d s

t h a t a v e r a g e G H G e m i s s i o n s f r o m n e w v e h i c l e s c o u l d b e s u b s t a n t i a l l y r e d u c e d o v e r t h e

n e x t d e c a d e

.

T h e r e p o r t h a s f

o u r s e c t i o n s : C h a p t e r 1 p r o v i d e s b a c k g r o u n d i n f o r m a t i o n o n t h e

r a t i o n a l e f

o r r e d u c i n g p a s s e n g e r c a r G H G e m i s s i o n s a n d d i s c u s s e s t h e r e g u l a t o r y c o n t e x t

f o r s u c h e f f o r t s

. C h a p t e r 2 d e s c r i b e s t h e m e t h o d o l o g y u s e d t o a s s e s s e m i s s i o n s r e d u c t i o n

p o t e n t i a l a n d c o s t f

o r v a r i o u s m o t o r v e h i c l e t e c h n o l o g i e s

. C h a p t e r 3 p r e s e n t s t h e r e s u l t s

o f t h i s a n a l y s i s

. F i n a l l y

, s e v e r a l t e c h n i c a l a p p e n d i c e s a t t a c h e d t o t h i s r e p o r t p r o v i d e

a d d i t i o n a l i n f

o r m a t i o n o n t h e m e t h o d o l o g y

, a s s u m p t i o n s

, a n d i n f o r m a t i o n s o u r c e s u s e d i n

t h i s s t u d y

. T h e f

o l l o w i n g s e c t i o n s p r o v i d e a n o v e r v i e w o f e a c h c h a p t e r

.



### E S

- 2

. M e t h o d o l o g y

T h e c o r e o f t h e a n a l y s i s c o n s i s t e d o f a s e r i e s o f m o d e l e d s i m u l a t i o n s t o p r e d i c t t h e

e m i s s i o n s i m p a c t s o f i n c o rp o r a t i n g v a r i o u s t e c h n o l o g y c o m b i n a t i o n s i n n e w v e h i c l e s

. S i m u l a t i o n s w e r e p e r f

o r m e d f o r f i v e c l a s s e s o f v e h i c l e s ( s m a l l c a r

, l a r g e c a r

, m i n i v a n

,

s m a l l t r u c k

, a n d l a r g e t r u c k ) u s i n g A V L P o w e r t r a i n E n g i n e e r i n g

, I n c

. ’ s C R U I S E

s o f t w a r e

, w h i c h p r o v i d e s d e t a i l e d i n f o r m a t i o n o n t h e a c c e l e r a t i o n

, b r a k i n g

, a n d e m i s s i o n s

p e r f o r m a n c e o f d i f

f e r e n t m o t o r v e h i c l e d e s i g n s

, i n c l u d i n g a d v a n c e d p o w e r t r a i n d e s i g n s

.

A f i r s t s t e p i n t h e a n a l y s i s w a s t o d e v e l o p b a s e l i n e s i m u l a t i o n m o d e l s i n e a c h o f

t h e f i v e v e h i c l e c l a s s e s s t u d i e d ( u s i n g a v e r a g e o r p r e d o m i n a n t v e h i c l e c h a r a c t e r i s t i c s i nx i i i

e a c h c l a s s )

, t o g e t h e r w i t h a l i s t o f G H G

- r e d u c i n g t e c h n o l o g i e s

. B a s e d o n a n i n i t i a l

e s t i m a t e o f t h e e m i s s i o n s r e d u c t i o n p o t e n t i a l o f e a c h i n d i v i d u a l t e c h n o l o g y

, p a c k a g e s o f

t e c h n o l o g i e s w e r e s e l e c t e d f o r d e t a i l e d e v a l u a t i o n

. S i m u l a t i o n m o d e l i n g w a s t h e n

p e r f o r m e d t o a s s e s s t h e c o m b i n e d e m i s s i o n s i m p a c t s o f t h e s e t e c h n o l o g y p a c k a g e s

. T h e

o n l y e x c e p t i o n t o t h e s i m u l a t i o n m o d e l i n g a p p r o a c h w a s f o r h y b r i d e l e c t r i c v e h i c l e s

,

w h i c h w e r e e v a l u a t e d u s i n g a v a i l a b l e v e h i c l e c e r t i f i c a t i o n d a t a

. F i n a l s t e p s i n t h e

a n a l y s i s i n v o l v e d e s t i m a t i n g t h e c o s t o f e a c h p a c k a g e a n d c r e a t i n g t e c h n o l o g y c o s t c u r v e s

b a s e d o n t h e s i m u l a t i o n r e s u l t s

. D e t a i l e d c o s t e s t i m a t e s w e r e d e v e l o p e d b y t h e M a r t e c

G r o u p

, I n c

. u s i n g i n d u s t r y i n f o r m a t i o n g a t h e r e d f

r o m i n t e r v i e w s a n d t e c h n i c a l p a p e r s

. ( W h e r e v e r p o s s i b l e

, M a r t e c s o u g h t t o o b t a i n i n p u t f r o m t w o o r m o r e a u t o m a k e r s a n d t w o

o r m o r e s u p p l i e r s f

o r e a c h t e c h n o l o g y e v a l u a t e d

. ) T h e c o m p o n e n t c o s t s e s t i m a t e d b y

M a r t e c w e r e c o n v e r t e d i n t o e q u i v a l e n t r e t a i l p r i c e s ( R P E ) u s i n g a s t a n d a r d m a r k u p

f a c t o r

. N e t c o s t

- e f

f e c t i v e n e s s w a s e v a l u a t e d b y c o m p a r i n g t h e e s t i m a t e d r e t a i l p r i c e

e q u i v a l e n t o f t h e i n c r e m e n t a l v e h i c l e s y s t e m a n d c o m p o n e n t h a r d w a r e c o s t s a s s o c i a t e d

w i t h d i f f e r e n t t e c h n o l o g y p a c k a g e s t o f u e l c o s t s a v i n g s o v e r t h e l i f e o f t h e v e h i c l e

. F i n a l l y

, s e p a r a t e t e c h n o l o g y a s s e s s m e n t s w e r e c o n d u c t e d b y M e s z l e r E n g i n e e r i n g

S e r v i c e s t o a s s e s s t h e G H G

- r e d u c t i o n i m p a c t s a s s o c i a t e d w i t h a i r c o n d i t i o n i n g s y s t e m s

,

a s w e l l a s m e t h a n e a n d n i t r o u s o x i d e e m i s s i o n s

.



### E S

- 3

. R e s u l t s

C h a p t e r 3 d e t a i l s r e s u l t s f o r t h e f i v e c l a s s e s o f v e h i c l e s e v a l u a t e d i n t h i s s t u d y

. T h e s e r e s u l t s i n d i c a t e t h a t s u b s t a n t i a l

, c o s t

- e f f e c t i v e G H G e m i s s i o n r e d u c t i o n s a r e

a c h i e v a b l e f

o r l i g h t d u t y v e h i c l e s i n t h e 2 0 0 9 t o 2 0 1 5 t i m e f r a m e

. S p e c i f

i c a l l y

, t h i s

a n a l y s i s s h o w e d t h a t e m i s s i o n s i n e a c h o f t h e f i v e v e h i c l e c l a s s e s c o u l d g e n e r a l l y b e

r e d u c e d b y a p p r o x i m a t e l y 1 4 t o 5 4 p e r c e n t

, r e l a t i v e t o 2 0 0 2 b a s e l i n e v e h i c l e s

.

S i m i l a r t e c h n o l o g y p a c k a g e s w e r e e v a l u a t e d f o r e a c h o f t h e f

i v e c l a s s e s o f

v e h i c l e s

. T h e s i m u l a t i o n r e s u l t s i n d i c a t e t h a t e a c h o f t h e s e p a c k a g e s a c h i e v e c o m p a r a b l e

C O 2 r e d u c t i o n s a c r o s s a l l v e h i c l e c l a s s e s a n a l y z e d

. F o r e x a m p l e

, t h e t e c h n o l o g y p a c k a g e

i n c l u d i n g s t o i c h i o m e t r i c g a s o l i n e d i r e c t i n j e c t i o n

, c a m p h a s e r

, t u r

b o c h a r g i n g

, a n d

a u t o m a t e d m a n u a l t r a n s m i s s i o n t e c h n o l o g y w a s e v a l u a t e d f o r f o u r c l a s s e s o f v e h i c l e s

. I n

e a c h c l a s s

, e s t i m a t e d e m i s s i o n s r e d u c t i o n s a c h i e v e d b y t h i s p a r t i c u l a r t e c h n o l o g y

c o m b i n a t i o n w e r e b e t w e e n 2 7 a n d 3 0 p e r c e n t r e l a t i v e t o t h e b a s e l i n e v e h i c l e

. 1 T h e

l a r g e s t n u m b e r o f t e c h n o l o g y p a c k a g e s w a s e v a l u a t e d f o r t h e l a r g e c a r c a t e g o r y

. W h i l e

s o m e o f t h e s e t e c h n o l o g y c o m b i n a t i o n s w e r e n o t e v a l u a t e d f o r v e h i c l e c l a s s e s o t h e r t h a n

l a r g e c a r s

, t h e c o n s i s t e n c y o f r e s u l t s a c r o s s v e h i c l e c l a s s e s s u g g e s t s t h a t s i m i l a r C O 2

r e d u c t i o n s w o u l d l i k e l y b e a c h i e v e d w i t h t h e d e p l o y m e n t o f t h e s a m e t e c h n o l o g y

p a c k a g e s i n o t h e r c l a s s e s

.

B e c a u s e e s t i m a t e d e m i s s i o n s r e d u c t i o n s f o r a l l f i v e v e h i c l e c l a s s e s w e r e

c o m p a r a b l e

, d e t a i l e d r e s u l t s a r e d e s c r i b e d h e r e o n l y f o r t h e l a r g e c a r c l a s s

. R e s u l t s f o r

t h e o t h e r f

o u r c l a s s e s a r e r e v i e w e d b r i e f l y a f t e r t h e d i s c u s s i o n o f l a r g e c a r r e s u l t s ;

a d d i t i o n a l d e t a i l c o n c e r n i n g t h e o t h e r f o u r c a t e g o r i e s o f v e h i c l e s c a n b e f o u n d i n C h a p t e r

3

.

1 T h e r e a r e s o m e e x c e p t i o n s t o t h i s g e n e r a l f i n d i n g ; t h e s e a r e d e t a i l e d i n C h a p t e r 3

.x i v



### E S

- 3

. 1

. L a r g e C a r R e s u l t s

T a b l e E S

- 1 p r e s e n t s e m i s s i o n r e d u c t i o n a n d c o s t e s t i m a t e s f o r t h e 1 9 t e c h n o l o g y

p a c k a g e s m o d e l e d f

o r t h e l a r g e c a r c l a s s

. C o l u m n 1 l i s t s t h e t e c h n o l o g i e s i n c l u d e d i n

e a c h c o m b i n a t i o n p a c k a g e

. C o l u m n 2 p r o v i d e s t h e c o m b i n e d c i t y / h i g h w a y C O 2

e m i s s i o n s r a t e o f t h e m o d e l e d p a c k a g e i n g r a m s p e r m i l e ( g / m i )

. C o l u m n 3 l i s t s t h e

p e r c e n t C O 2 r e d u c t i o n r e l a t i v e t o t h e 2 0 0 2 b a s e l i n e t e c h n o l o g y p a c k a g e

. C o l u m n 4 l i s t s

t h e e s t i m a t e d i n c r e m e n t a l v e h i c l e c o s t a s s o c i a t e d w i t h t h e a d d i t i o n o f t h e s e t e c h n o l o g i e s

. C o l u m n 5 i n d i c a t e s t h e n e t c o s t o f t h e t e c h n o l o g y p a c k a g e

, d e f i n e d a s i n c r e m e n t a l

t e c h n o l o g y c o s t m i n u s l i f e t i m e f u e l s a v i n g s

. 2 T h e n e t c o s t a n a l y s i s a s s u m e s a p r i c e o f

$ 1

. 5 8 p e r g a l l o n f

o r b o t h g a s o l i n e a n d d i e s e l

. L a s t

, C o l u m n 6 s h o w s n e t c o s t p e r a v o i d e d

t o n o f C O 2 e m i s s i o n s

. N o t e t h a t a n e g a t i v e n e t c o s t m e a n s t h a t f u e l s a v i n g s m o r e t h a n

o f f s e t t h e i n c r e m e n t a l c o s t o f t h e e m i s s i o n s r e d u c t i o n t e c h n o l o g i e s b e i n g m o d e l e d

. I n

o t h e r w o r d s

, i t e q u a t e s t o p r o j e c t e d c o n s u m e r s a v i n g s o v e r t h e l i f e t i m e o f t h e v e h i c l e

.

A s i n d i c a t e d b y T a b l e E S

- 1

, e s t i m a t e d e m i s s i o n r e d u c t i o n s r a n g e f r o m 1 4

- 5 4

p e r c e n t

, r e l a t i v e t o t h e 2 0 0 2 b a s e l i n e v e h i c l e

, f o r t h e 1 9 l a r g e c a r t e c h n o l o g y p a c k a g e s

m o d e l e d

. A c c o r d i n g t o t h i s a n a l y s i s

, c o m b i n a t i o n s o f t e c h n o l o g i e s a l r e a d y u s e d i n s o m e

p r o d u c t i o n g a s o l i n e m o d e l s c a n r e d u c e C O 2 e m i s s i o n s b y a p p r o x i m a t e l y 2 5 p e r c e n t

. E x a m p l e s o f t h e s e t e c h n o l o g i e s i n c l u d e 6

- s p e e d a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n s

, v a r i a b l e v a l v e

l i f t a n d t i m i n g

, a n d c y l i n d e r d e a c t i v a t i o n

. R e d u c t i o n s b e y o n d t h i s l e v e l w i l l r e q u i r e t h e

i n t r o d u c t i o n o f m o r e a d v a n c e d t e c h n o l o g i e s s u c h a s g a s o l i n e d i r e c t i n j e c t i o n

, 4 2

- v o l t

s t a r t e r g e n e r a t o r s

, a n d d i e s e l e n g i n e t e c h n o l o g y

. F o r e x a m p l e

, t h e c o m b i n a t i o n o f

g a s o l i n e d i r e c t i n

j e c t i o n a n d 4 2

- v o l t t e c h n o l o g y

, a l o n g w i t h t u r b o c h a r g i n g a n d a d v a n c e d

c a m a n d t r a n s m i s s i o n t e c h n o l o g y

, c a n p r o v i d e a 3 7 p e r c e n t C O 2 r e d u c t i o n f o r a n

i n c r e m e n t a l v e h i c l e c o s t o f $ 1

, 7 0 0

. E v e n g r e a t e r C O 2 r e d u c t i o n s c a n b e a c h i e v e d u s i n g

h y b r i d

- e l e c t r i c d e s i g n s

. I t i s c r i t i c a l t o r e c o g n i z e t h a t w h i l e t h e c o s t s o f u s i n g a d v a n c e d

t e c h n o l o g i e s a r e s o m e w h a t g r e a t e r t h a n t h e c o s t o f c o n v e n t i o n a l g a s o l i n e t e c h n o l o g i e s

, f u e l

- c o s t s a v i n g s o v e r t h e l i f e o f t h e v e h i c l e f

a r o u t w e i g h a d d i t i o n a l t e c h n o l o g y c o s t s i n

a l l b u t t h e m o s t a g g r e s s i v e t e c h n o l o g y p a c k a g e s

. O n a d o l l a r p e r t o n b a s i s

, t h e n e t c o s t o f

t e c h n o l o g y p a c k a g e s t h a t p r o d u c e u p t o 4 7 p e r c e n t C O 2 r e d u c t i o n s i s n e g a t i v e

, m e a n i n g

t h a t t h e s e p a c k a g e s r e s u l t i n n e t c o s t s a v i n g s o v e r t h e l i f e t i m e o f t h e v e h i c l e

.

A s n o t e d i n T a b l e E S

- 1

, t h e e m i s s i o n r e d u c t i o n p a c k a g e s e v a l u a t e d i n t h i s s t u d y

i n c l u d e a w i d e r a n g e o f i n d i v i d u a l t e c h n o l o g i e s

. S o m e o f t h e m o s t c o s t

- e f f e c t i v e

p a c k a g e s i n c l u d e a u t o m a t e d m a n u a l t r a n s m i s s i o n s

, t u r b o c h a r g i n g

, s t o i c h i o m e t r i c

g a s o l i n e d i r e c t i n

j e c t i o n

, a n d c a m l e s s v a l v e a c t u a t i o n t e c h n o l o g y

. T u r b o c h a r g i n g

,

e s p e c i a l l y

, p r o v e s t o b e a v e r y c o s t

- e f f e c t i v e t e c h n o l o g y i n t h e l a r g e c a r a n d o t h e r v e h i c l e

c l a s s e s b e c a u s e i t e n a b l e s t h e m a n u f a c t u r e r t o d o w n s i z e t h e v e h i c l e e n g i n e a n d d e c r e a s e

e n g i n e c y l i n d e r c o u n t w h i l e m a i n t a i n i n g e q u a l p e r f o r m a n c e

. T h i s s t u d y a l s o a s s e s s e d t h e

G H G

- r e d u c i n g p o t e n t i a l o f t e c h n o l o g i e s t h a t a r e r e l a t i v e l y e x p e n s i v e i n a n e f f o r t t o

p r o v i d e a r o b u s t o v e r v i e w o f t h e b e n e f i t s a n d c o s t s o f c a n d i d a t e C O 2

- r e d u c t i o n

t e c h n o l o g i e s

. G i v e n t h a t f u t u r e t e c h n o l o g y a d v a n c e s c o u l d r e d u c e c o s t s f o r t h e s e

2 T h i s a n a l y s i s a s s u m e s t h e v e h i c l e l i f e t o b e 1 2 y e a r s a n d 1 5 0

, 0 0 0 m i l e s

. M o r e d e t a i l o n t h e a n a l y s i s a n d

a s s u m p t i o n s a r e p r o v i d e d i n C h a p t e r 2 o n m e t h o d s

.xvTableES-1:LargeCarGHGReductionResultsforCombinationsofTechnologies(1)TechnologyCombinations(2)CO2(g/mi)(3)CO2Change(percent)(4)MarginalVehicleCost($)(5)NetCost($)(6)NetCost($pertonCO2)DualCamPhasers,6-SpeedAutomaticTransmission305.414.4%479-438-52DualCamPhasers,ContinuouslyVariableTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator304.414.6%725-217-25DiscreteVariableValveLift,DualCamPhasers,6-SpeedAutomaticTransmission300.315.8%640-393-42ContinuousVariableValveLift,DualCamPhasers,6-SpeedAutomaticTransmission291.418.3%864-358-33DualCamPhasers,CylinderDeactivation,6-SpeedAutomaticTransmission288.119.2%640-642-57DualCamPhasers,Turbocharging,6-SpeedAutomaticTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator280.321.4%73-1,386-110GasolineHomogeneousChargeCompressionIgnition,DiscreteVariableValveLift,IntakeCamPhasers,AutomatedManualTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator273.823.2%1,149-444-32ContinuousVariableValveLift,DualCamPhasers,AutomatedManualTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator266.325.3%890-857-57StoichiometricGasolineDirectInjection,CylinderDeactivation,DualCamPhasers,AutomatedManualTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator266.225.4%925-829-55CylinderDeactivation,DiscreteVariableValveLift,CoupledCamPhasers,6-SpeedAutomaticTransmission,42VoltIntegratedStarter/Generator,ElectricPowerSteering,ElectricAccessories261.126.8%2,43255435StoichiometricGasolineDirectInjection,DualCamPhasers,Turbocharging,AutomatedManualTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator252.529.2%176-1,868-109ElectrohydraulicCamlessValveActuation,AutomatedManualTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator252.029.3%1,219-841-49DieselHomogeneousChargeCompressionIgnition,AutomatedManualTransmission,42VoltIntegratedStarter/Generator,ElectricPowerSteering,ElectricAccessories248.630.3%2,780-41-2ElectrohydraulicCamlessValveActuation,StoichiometricGasolineDirectInjection,AutomatedManualTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator243.431.8%1,478-759-41GasolineHomogeneousChargeCompressionIgnition,DiscreteVariableValveLift,IntakeCamPhasers,AutomatedManualTransmission,42VoltIntegratedStarter/Generator,ElectricPowerSteering,ElectricAccessories232.834.7%2,74527413StoichiometricGasolineDirectInjection,Turbocharging,DualCamPhasers,6-SpeedAutomaticTransmission,42VoltIntegratedStarter/Generator,ElectricPowerSteering,ElectricAccessories225.336.8%1,858-775-36MotorAssistGasolineHybrid189.946.7%2,797-609-22FullyIntegratedDieselHybrid163.054.3%7,5433,10597FullyIntegratedGasolineHybrid162.754.4%5,3871,39143x v i

t e c h n o l o g i e s

, t h e c o s t s p r e s e n t e d c o u l d b e o v e r s t a t e d

. C o n s e q u e n t l y

, t h e c o m p l e t e s e t o f

t e c h n o l o g y p a c k a g e s d o e s n o t c o n s t i t u t e a l o w

- c o s t s o l u t i o n t o a n y p a r t i c u l a r C O 2

-

r e d u c t i o n s c e n a r i o

, b u t r a t h e r p r e s e n t s a h o s t o f p o s s i b l e s o l u t i o n s a c r o s s a r a n g e o f

r e d u c t i o n s a n d c o s t s

.

F i g u r e E S

- 2 g r a p h i c a l l y d e p i c t s t h e r e l a t i v e b e n e f i t s a n d c o s t s o f e a c h o f t h e

e v a l u a t e d t e c h n o l o g y p a c k a g e s

. A s t h i s f i g u r e s u g g e s t s

, t h e t e c h n o l o g y p a c k a g e s s p a n a

b r o a d r a n g e o f r e d u c t i o n p o t e n t i a l s a n d c o s t s

. F o r e x a m p l e

, p a c k a g e s p r o v i d i n g C O 2

r e d u c t i o n s f

r o m 1 4 t o 3 0 p e r c e n t ( e m i s s i o n s b e t w e e n 3 0 0 a n d 2 5 0 g / m i C O 2 ) e n c o m p a s s

a n e t c o s t r a n g e f

r o m a p p r o x i m a t e l y n e g a t i v e $ 1

, 9 0 0 ( i

. e

. , n e t c o n s u m e r s a v i n g s ) t o

p o s i t i v e $ 5 0 0 ( i

. e

. , n e t c o n s u m e r c o s t )

. C l e a r l y

, a l e a s t

- c o s t s o l u t i o n w o u l d f a v o r t h e

t e c h n o l o g y p a c k a g e s i n t h e l o w e r e n d o f t h i s c o s t r a n g e

. N e v e r t h e l e s s

, f o r p u rp o s e s o f

t h i s s t u d y

, w e h a v e a s s u m e d a t e c h n o l o g y s u p p l y c u r v e 3 t h a t i n c l u d e s a l l o f t h e e v a l u a t e d

t e c h n o l o g y p a c k a g e s

. T h i s a l l o w s f o r t h e f a c t t h a t l e a s t

- c o s t t e c h n o l o g i e s m a y n o t b e

v i a b l e f o r s o m e s e g m e n t s o f t h e m a r k e t a n d t h a t v e h i c l e m a n u f a c t u r e r s m a y t h e r e f

o r e

c h o o s e n o t t o i m p l e m e n t s p e c i f i c C O 2

- r e d u c t i o n s o l u t i o n s a c r o s s t h e e n t i r e v e h i c l e c l a s s

. F o r e x a m p l e

, b e c a u s e t e c h n o l o g i e s s u c h a s a u t o m a t e d m a n u a l t r a n s m i s s i o n s a n d

t u r b o c h a r g i n g m a y b e l i m i t e d t o a s u b s e t o f t h e m o d e l s i n a n y c l a s s o f v e h i c l e s

, a s u p p l y

c u r v e c o n s t r u c t e d s o l e l y o n t h e b a s i s o f l e a s t

- c o s t s o l u t i o n s m a y u n d e r s t a t e t h e a c t u a l c o s t

o f a c l a s s

- w i d e C O 2

- r e d u c t i o n s o l u t i o n

. I n c l u d i n g a l l o f t h e e v a l u a t e d t e c h n o l o g y

p a c k a g e s i n t h e d e v e l o p m e n t o f t h e s u p p l y c u r v e p r o v i d e s a m o r e r o b u s t i n d i c a t i o n o f

l i k e l y c l a s s

- w i d e i m p a c t s

.

T h e s o l i d l i n e i n F i g u r e E S

- 2 r e p r e s e n t s t h e C O 2

- r e d u c t i o n s u p p l y c u r v e f o r t h e

l a r g e c a r c l a s s

. A s i n d i c a t e d

, C O 2 r e d u c t i o n s o f a b o u t 4 5 p e r c e n t ( c o rr e s p o n d i n g t o a n

e m i s s i o n s r a t e o f 1 9 0 g / m i

, r e l a t i v e t o a 2 0 0 2 v e h i c l e a t a b o u t 3 5 5 g / m i ) a r e l i k e l y t o b e

o b t a i n a b l e f

o r a n e t n e g a t i v e c o s t ( i

. e

. l i f e t i m e f u e l s a v i n g s e x c e e d i n c r e m e n t a l

t e c h n o l o g y c o s t s )

. T h e f

i g u r e a l s o i n c l u d e s a s e c o n d s u p p l y c u r v e t o s h o w t h e r e s u l t s o f

a g a s o l i n e p r i c e s e n s i t i v i t y a n a l y s i s i n w h i c h t h e a s s u m e d p r i c e s o f g a s o l i n e a n d d i e s e l

f u e l a r e i n c r e a s e d f

r o m $ 1

. 5 8 p e r g a l l o n t o $ 2

. 0 0 p e r g a l l o n

. A t t h e h i g h e r f u e l p r i c e ( t h e

d a s h e d l i n e i n F i g u r e E S

- 2 )

, a l l b u t t h r e e o f t h e t e c h n o l o g y p a c k a g e s r e f l e c t n e g a t i v e n e t

c o s t s

, a n d t h e c o s t s f

o r t w o o f t h o s e t h r e e a r e v e r y n e a r l y a t t h e b r e a k

- e v e n p o i n t

. A 4 2

-

v o l t c y l i n d e r d e a c t i v a t i o n p a c k a g e e x h i b i t s a n e t l i f e t i m e c o s t o f $ 5 5

, w h i l e t h e a d v a n c e d

g a s o l i n e h y b r i d

- e l e c t r i c v e h i c l e e x h i b i t s a n e t l i f e t i m e c o s t o f $ 3 2 9

. T h e a d v a n c e d d i e s e l

h y b r i d s t i l l c a r r i e s a n e t l i f e t i m e c o s t o f a b o u t $ 2 0 0 0

.

A t a g a s o l i n e p r i c e o f $ 2

. 0 0 p e r g a l l o n

, e s t i m a t e d l i f e t i m e c o s t s a v i n g s r a n g e f r o m

$ 4 0 0

- $ 1 1 0 0 f

o r a v e h i c l e a c h i e v i n g a C O 2 e m i s s i o n s r a t e o f a p p r o x i m a t e l y 1 9 0 g / m i ( t h i s

r e p r e s e n t s a b o u t a 4 5 p e r c e n t r e d u c t i o n f r o m t h e 3 5 5 g / m i e m i s s i o n r a t e o f t h e

c o rr e s p o n d i n g b a s e l i n e 2 0 0 2 v e h i c l e )

. A s s u m i n g a l o w e r g a s o l i n e p r i c e o f $ 1

. 5 8

, l i f e t i m e c o s t s a v i n g s a r e e s t i m a t e d t o r a n g e f r o m $ 0 ( i

. e

. , n o n e t c o s t ) t o $ 6 0 0 f o r t h e

s a m e l e v e l o f e m i s s i o n r e d u c t i o n

. W h i l e d i e s e l v e h i c l e s p r o v i d e s i g n i f i c a n t C O 2

r e d u c t i o n s

, t h e h i g h e r d e n s i t y o f d i e s e l f u e l r e d u c e s t h e p o t e n t i a l b e n e f i t o f a g i v e n

t e c h n o l o g y p a c k a g e r e l a t i v e t o g a s o l i n e v e h i c l e s

, e s p e c i a l l y a s m o r e a g g r e s s i v e c a r b o n

r e d u c t i o n s c e n a r i o s a r e c o n s i d e r e d

. F o r e x a m p l e

, t h e t w o d i a m o n d s f u r t h e s t t o t h e r i g h t

3 F o r p u r p o s e s o f t h i s s t u d y

, a s u p p l y c u r v e i n d i c a t e s t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n C O 2 e m i s s i o n s r e d u c t i o n

p o t e n t i a l a n d c o s t

.x v i i

i n F i g u r e E S

- 2 r e p r e s e n t t h e g a s o l i n e ( l o w e r c o s t d i a m o n d ) a n d d i e s e l ( h i g h e r c o s t

d i a m o n d ) a d v a n c e d h y b r i d c a s e s

. W h i l e t h e t w o c a s e s p r o v i d e v e r y s i m i l a r C O 2

r e d u c t i o n s

, n e t c o s t s f

o r t h e d i e s e l h y b r i d a r e a b o u t t h r e e t i m e s t h o s e o f t h e g a s o l i n e

h y b r i d ( m a r g i n a l v e h i c l e c o s t s a r e a b o u t 3 5 p e r c e n t h i g h e r f o r t h e d i e s e l v e h i c l e )

. F o r

l e s s a g g r e s s i v e C O 2 r e d u c t i o n s

, d i e s e l t e c h n o l o g y c a n b e c o s t

- e f f e c t i v e a s t h e f

u e l

s a v i n g s a s s o c i a t e d w i t h i n c r e a s e d d i e s e l e n g i n e e f f i c i e n c y a r e l a r g e e n o u g h t o o f f s e t t h e

a d d i t i o n a l c o s t

. H o w e v e r

, i t s h o u l d b e r e c o g n i z e d t h a t m u c h o f t h e g a s o l i n e e n g i n e

t e c h n o l o g y e v a l u a t e d h e r e i s s p e c i f i c a l l y d e s i g n e d t o c l o s e t h e g a p b e t w e e n g a s o l i n e a n d

d i e s e l e n g i n e e f

f i c i e n c y

.

F i g u r e E S

- 2 : N e t V e h i c l e C o s t s f o r t h e L a r g e C a r C l a s s G i v e n T w o G a s o l i n e P r i c e

S c e n a r i o s

- 2 0 0 0 - 1 0 0 0 0 1 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 4 0 0 0

1 5 0 1 7 5 2 0 0 2 2 5 2 5 0 2 7 5 3 0 0 3 2 5 3 5 0

C O 2 ( g r a m s / m i l e )NetCost($) S u p p l y C u r v e @ $ 1

. 5 8 p e r G a l l o n

S u p p l y C u r v e @ $ 2

. 0 0 p e r G a l l o n



### E S

- 3

. 2

. S m a l l C a r R e s u l t s

E s t i m a t e d e m i s s i o n s r e d u c t i o n s f o r t h e 1 4 t e c h n o l o g y p a c k a g e s m o d e l e d f o r t h e

s m a l l c a r c l a s s r a n g e f

r o m 1 1

- 5 6 p e r c e n t

, r e l a t i v e t o t h e c o rr e s p o n d i n g 2 0 0 2 b a s e l i n e

v e h i c l e

. S o m e o f t h e m o s t c o s t e f f e c t i v e p a c k a g e s i n c l u d e a u t o m a t e d m a n u a l

t r a n s m i s s i o n s

, t u r

b o c h a r g i n g

, a n d s t o i c h i o m e t r i c g a s o l i n e d i r e c t i n j e c t i o n

. B e c a u s e t h i s

c l a s s o f v e h i c l e s u s e s s m a l l e r e n g i n e s

, t h e u s e o f 1 2

- v o l t i d l e o f f t e c h n o l o g y w a s e x p l o r e d

a s a n o p t i o n

. T h e r e s u l t s s u g g e s t t h a t t h i s t e c h n o l o g y i s l i k e l y t o b e v e r y c o s t

- e f f e c t i v e

f o r t h e s m a l l c a r c l a s s

. U n l i k e t h e o t h e r v e h i c l e c l a s s e s

, c y l i n d e r d e a c t i v a t i o n w a s n o t

e v a l u a t e d f

o r t h e s m a l l c a r c l a s s d u e t o t h e s m a l l s i z e o f t h e b a s e l i n e e n g i n e

. C o m p a r e d

t o t h e l a r g e c a r c l a s s

, t h e c o s t s f o r a c h i e v i n g e q u i v a l e n t C O 2 r e d u c t i o n s a r e s o m e w h a t

h i g h e r f o r c e r t a i n t e c h n o l o g i e s

. T h e r e a r e t w o r e a s o n s f o r t h i s r e s u l t

. F i r s t

, t e c h n o l o g i e s

s u c h a s t u r

b o c h a r g i n g t h a t a l l o w f

o r e n g i n e d o w n s i z i n g p r o v i d e s u b s t a n t i a l c o s t

a d v a n t a g e s i n t h e o t h e r v e h i c l e c l a s s e s b e c a u s e t h e y r e d u c e c y l i n d e r c o u n t

. H o w e v e r

, a t

f o u r c y l i n d e r s

, t h e b a s e e n g i n e i n t h e s m a l l c a r c l a s s i s a t t h e m i n i m u m c y l i n d e r c o u n tx v i i i

c o n s i d e r e d t o h a v e b r o a d m a r k e t a c c e p t a b i l i t y f r o m a p e r f

o r m a n c e a n d e n g i n e e r i n g

s t a n d p o i n t

. T h u s

, e n g i n e d o w n s i z i n g i n t h e s m a l l c a r c l a s s d o e s n o t g e n e r a t e t h e s a m e

l e v e l o f c o s t s a v i n g s e s t i m a t e d f o r e n g i n e d o w n s i z i n g i n t h e o t h e r v e h i c l e c l a s s e s

. S e c o n d

, b e c a u s e t h e s m a l l c a r c l a s s h a s t h e l o w e s t b a s e l i n e C O 2 e m i s s i o n s a n d t h e l o w e s t

p o w e r

- t o

- w e i g h t r a t i o o f a l l t h e f i v e c l a s s e s

, a d d i t i o n a l r e d u c t i o n s a c c r u e f r o m a m o r e

a g g r e s s i v e b a s e l i n e a n d c a r r y s o m e w h a t h i g h e r c o s t s

.

T h e r e s u l t s f

o r t h e s m a l l c a r c l a s s i n d i c a t e t h a t e m i s s i o n r e d u c t i o n s o f a b o u t 2 9

p e r c e n t ( f r o m a b a s e l i n e C O 2 e m i s s i o n s r a t e o f 3 0 0 g / m i t o a b o u t 2 1 5 g / m i ) a r e l i k e l y t o

b e o b t a i n a b l e a t n e t n e g a t i v e c o s t ( i

. e

. w i t h n e t l i f e t i m e s a v i n g s )

. T h e t e c h n o l o g y s u p p l y

c u r v e d e v e l o p e d f

o r t h e s m a l l c a r c l a s s s u g g e s t s t h a t a l l e v a l u a t e d t e c h n o l o g y p a c k a g e s

e x c e p t t h e a d v a n c e d h y b r i d a n d 4 2

- v o l t a d v a n c e d m u l t i

- m o d e d i e s e l t e c h n o l o g y p a c k a g e s

p r o d u c e n e g a t i v e n e t c o s t s a t a n a s s u m e d f u e l p r i c e o f $ 2

. 0 0 p e r g a l l o n

. S p e c i f i c a l l y

,

e s t i m a t e d l i f

e t i m e c o s t s a v i n g s a t t h i s h i g h e r f u e l p r i c e r a n g e f

r o m $ 3 0 0

- $ 5 0 0 f

o r

t e c h n o l o g y p a c k a g e s t h a t a c h i e v e a C O 2 e m i s s i o n s r a t e o f a p p r o x i m a t e l y 2 1 0 g / m i

( e q u i v a l e n t t o a 3 0 p e r c e n t r e d u c t i o n f r o m t h e 3 0 0 g / m i 2 0 0 2 b a s e l i n e )

. A t a l o w e r

g a s o l i n e p r i c e o f $ 1

. 5 8

, e s t i m a t e d l i f e t i m e c o s t s a v i n g s r a n g e f r o m $ 0 ( i

. e

. , n o n e t c o s t ) t o

$ 2 5 0 f o r t h e s a m e l e v e l o f e m i s s i o n r e d u c t i o n

.



### E S

- 3

. 3

. M i n i v a n R e s u l t s

E s t i m a t e d e m i s s i o n s r e d u c t i o n s ( r e l a t i v e t o t h e 2 0 0 2 b a s e l i n e v e h i c l e ) r a n g e f r o m

1 4

- 5 4 p e r c e n t f

o r t h e 1 4 m i n i v a n t e c h n o l o g y p a c k a g e s s t u d i e d

. A c c o r d i n g t o t h i s

a n a l y s i s

, c o m b i n a t i o n s o f t e c h n o l o g i e s a l r e a d y u s e d i n s o m e p r o d u c t i o n g a s o l i n e m o d e l s

c a n r e d u c e C O 2 e m i s s i o n s b y a p p r o x i m a t e l y 2 5 p e r c e n t

. E x a m p l e s o f t h e s e t e c h n o l o g i e s

i n c l u d e 5 a n d 6

- s p e e d a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n s

, v a r i a b l e v a l v e l i f t a n d t i m i n g

, a n d

c y l i n d e r d e a c t i v a t i o n

. R e d u c t i o n s b e y o n d t h i s l e v e l w i l l r e q u i r e t h e i n t r o d u c t i o n o f m o r e

a d v a n c e d t e c h n o l o g i e s s u c h a s g a s o l i n e d i r e c t i n j e c t i o n

, 4 2

- v o l t s t a r t e r g e n e r a t o r s

, a n d

c a m l e s s v a l v e t e c h n o l o g y

. E v e n g r e a t e r C O 2 r e d u c t i o n s c a n b e a c h i e v e d u s i n g h y b r i d

e l e c t r i c d e s i g n s

. A s w i t h t h e l a r g e a n d s m a l l c a r c a s e s

, t h e s e a d v a n c e d t e c h n o l o g i e s a r e

s o m e w h a t m o r e c o s t l y t h a n c o n v e n t i o n a l g a s o l i n e t e c h n o l o g i e s b u t f u e l c o s t s a v i n g s o v e r

t h e l i f e o f t h e v e h i c l e u s u a l l y f

a r o u t w e i g h t h e a d d i t i o n a l c o s t

. O n a d o l l a r p e r t o n b a s i s

,

t h e n e t c o s t o f t e c h n o l o g i e s r e q u i r e d t o p r o d u c e C O 2 r e d u c t i o n s u p t o 4 7 p e r c e n t i s

n e g a t i v e

, i m p l y i n g n e t l i f e t i m e c o s t s a v i n g s

.

S o m e o f t h e m o s t c o s t

- e f

f e c t i v e p a c k a g e s e v a l u a t e d f o r t h e m i n i v a n c l a s s i n c l u d e

a u t o m a t e d m a n u a l t r a n s m i s s i o n s

, c y l i n d e r d e a c t i v a t i o n

, s t o i c h i o m e t r i c g a s o l i n e d i r e c t

i n j e c t i o n

, t u r

b o c h a r g i n g

, a n d c a m l e s s v a l v e a c t u a t i o n

.

A s b e f o r e

, t h e t e c h n o l o g y p a c k a g e s e v a l u a t e d i n t h i s c l a s s s p a n a b r o a d r a n g e o f

C O 2

- r e d u c t i o n p o t e n t i a l s a n d c o s t s

. F o r e x a m p l e

, p a c k a g e s t h a t a c h i e v e C O 2 r e d u c t i o n s

o f 1 4

- 3 0 p e r c e n t ( i

. e

. e m i s s i o n s r a t e s b e t w e e n 3 5 0 a n d 2 8 5 g / m i ) e n c o m p a s s a n e t c o s t

r a n g e f r o m a p p r o x i m a t e l y n e g a t i v e $ 1

, 6 0 0 t o n e g a t i v e $ 3

. E m i s s i o n r e d u c t i o n s

e x c e e d i n g 2 9 p e r c e n t ( c o rr e s p o n d i n g t o a C O 2 e m i s s i o n s r a t e o f 2 8 5 g / m i

, r e l a t i v e t o a

2 0 0 2 b a s e l i n e o f 4 1 0 g / m i ) a r e l i k e l y t o b e o b t a i n a b l e a t n e t n e g a t i v e c o s t ( i

. e

. , a c h i e v i n g

l i f e t i m e s a v i n g s )

. A t a h i g h e r f u e l p r i c e o f $ 2

. 0 0 p e r g a l l o n

, a l l e v a l u a t e d t e c h n o l o g y

p a c k a g e s r e f

l e c t n e g a t i v e n e t c o s t s e x c e p t f o r t h e a d v a n c e d g a s o l i n e a n d d i e s e l h y b r i d s

. A t t h i s f u e l p r i c e

, e s t i m a t e d l i f

e t i m e c o s t s a v i n g s r a n g e f r o m $ 8 0 0

- $ 1

, 5 0 0 f

o r

t e c h n o l o g i e s t h a t r e d u c e C O 2 e m i s s i o n s t o a p p r o x i m a t e l y 2 2 0 g / m i ( a 4 7 p e r c e n tx i x

r e d u c t i o n f

r o m b a s e l i n e 2 0 0 2 e m i s s i o n s o f a p p r o x i m a t e l y 4 1 0 g / m i )

. A s s u m i n g a l o w e r

g a s o l i n e p r i c e o f $ 1

. 5 8

, e s t i m a t e d l i f e t i m e c o s t s a v i n g s r a n g e f r o m $ 0

- 1

, 0 0 0 f

o r t h e s a m e

l e v e l o f e m i s s i o n r e d u c t i o n

.



### E S

- 3

. 4

. S m a l l T r u c k R e s u l t s

E s t i m a t e d e m i s s i o n r e d u c t i o n s ( r e l a t i v e t o t h e 2 0 0 2 b a s e l i n e v e h i c l e ) r a n g e f r o m

1 7

- 5 3 p e r c e n t f

o r t h e 1 4 s m a l l t r u c k t e c h n o l o g y p a c k a g e s e v a l u a t e d

. A c c o r d i n g t o t h i s

a n a l y s i s

, c o m b i n a t i o n s o f t e c h n o l o g i e s a l r e a d y u s e d i n s o m e p r o d u c t i o n g a s o l i n e m o d e l s

c a n r e d u c e C O 2 e m i s s i o n s b y a p p r o x i m a t e l y 2 8 p e r c e n t

. E x a m p l e s o f t h e s e t e c h n o l o g i e s

i n c l u d e 6

- s p e e d a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n s

, v a r i a b l e v a l v e l i f t a n d t i m i n g

, a n d c y l i n d e r

d e a c t i v a t i o n

. R e d u c t i o n s b e y o n d t h i s l e v e l w i l l r e q u i r e t h e i n t r o d u c t i o n o f m o r e

a d v a n c e d t e c h n o l o g i e s s u c h a s g a s o l i n e d i r e c t i n j e c t i o n

, 4 2

- v o l t s t a r t e r g e n e r a t o r s

,

c a m l e s s v a l v e a c t u a t i o n

, a n d d i e s e l e n g i n e t e c h n o l o g y

. S o m e o f t h e m o s t c o s t

- e f f e c t i v e

p a c k a g e s i n c l u d e s t o i c h i o m e t r i c g a s o l i n e d i r e c t i n j e c t i o n

, a u t o m a t e d m a n u a l

t r a n s m i s s i o n s

, t u r

b o c h a r g i n g

, c a m l e s s v a l v e a c t u a t i o n

, a n d d i e s e l t e c h n o l o g y

. F o r

e x a m p l e

, a t e c h n o l o g y p a c k a g e c o n s i s t i n g o f s t o i c h i o m e t r i c g a s o l i n e d i r e c t i n j e c t i o n a n d

c a m l e s s v a l e a c t u a t i o n c a n p r o v i d e a 3 2 p e r c e n t C O 2 r e d u c t i o n f o r a n i n c r e m e n t a l v e h i c l e

c o s t o f a b o u t $ 1

, 5 0 0

. E v e n g r e a t e r C O 2 r e d u c t i o n s c a n b e a c h i e v e d u s i n g h y b r i d

- e l e c t r i c

t e c h n o l o g y

. O n a d o l l a r p e r t o n b a s i s a n d t a k i n g i n t o a c c o u n t l i f e t i m e f u e l s a v i n g s

, t h e

n e t c o s t o f t e c h n o l o g i e s p r o d u c i n g C O 2 r e d u c t i o n s u p t o 4 6 p e r c e n t i s n e g a t i v e

, i m p l y i n g

n e t c o s t s a v i n g s o v e r t h e v e h i c l e l i f e

.

P a c k a g e s t h a t p r o d u c e C O 2 r e d u c t i o n s r a n g i n g f r o m 1 7

- 3 2 p e r c e n t ( c o r r e s p o n d i n g

t o C O 2 e m i s s i o n r a t e s b e t w e e n 3 8 0 g / m i a n d 3 1 0 g / m i ) e n c o m p a s s a n e t c o s t r a n g e f r o m

a p p r o x i m a t e l y n e g a t i v e $ 2

, 6 0 0 t o n e g a t i v e $ 4 0 0

. I n f a c t

, C O 2 r e d u c t i o n s e x c e e d i n g 4 5

p e r c e n t a r e l i k e l y t o b e o b t a i n a b l e f o r a n e t n e g a t i v e c o s t

. A t a h i g h e r f u e l p r i c e o f $ 2

. 0 0

p e r g a l l o n

, a l l e v a l u a t e d t e c h n o l o g y p a c k a g e s a c h i e v e n e g a t i v e n e t c o s t s w i t h t h e

e x c e p t i o n o f t h e a d v a n c e d d i e s e l h y b r i d

. A t t h i s f u e l p r i c e

, a v e r a g e l i f

e t i m e c o s t s a v i n g s

r a n g e f r o m $ 1

, 6 0 0 t o $ 2

, 2 0 0 f

o r C O 2 r e d u c t i o n s t o a p p r o x i m a t e l y 2 5 0 g / m i ( e q u i v a l e n t t o

a 4 6 p e r c e n t r e d u c t i o n f

r o m t h e 2 0 0 2 b a s e l i n e e m i s s i o n s r a t e o f a b o u t 4 6 0 g / m i )

. S i g n i f i c a n t c o s t s a v i n g s c a n a c t u a l l y b e e x p e c t e d f o r t e c h n o l o g y p a c k a g e s t h a t r e d u c e

C O 2 e m i s s i o n s r a t e s t o a s l i t t l e a s 2 1 5 g / m i

, n e a r l y 5 4 p e r c e n t b e l o w b a s e l i n e 2 0 0 2

e m i s s i o n s

. A t a l o w e r f

u e l p r i c e o f $ 1

. 5 8 p e r g a l l o n

, e s t i m a t e d c o s t s a v i n g s a r e

$ 7 0 0

- $ 1

, 7 0 0 o v e r t h e l i f

e o f a v e h i c l e

, e x c e p t i n t h e a d v a n c e d h y b r i d c a s e s

. I n s u m

, t h e

i n t r o d u c t i o n o f C O 2

- r e d u c i n g t e c h n o l o g i e s i n t h e s m a l l t r u c k c a t e g o r y p r o v i d e s h i g h n e t

s a v i n g s d u e t o t h e r e l a t i v e l y h i g h b a s e l i n e C O 2 e m i s s i o n s f o r t h i s c l a s s

. T h i s r e s u l t s i n

p r o p o r t i o n a t e l y g r e a t e r f

u e l s a v i n g s c o m p a r e d t o v e h i c l e c l a s s e s t h a t s t a r t f r o m a l o w e r

b a s e l i n e C O 2 e m i s s i o n s r a t e

.



### E S

- 3

. 5

. L a r g e T r u c k R e s u l t s

E m i s s i o n r e d u c t i o n e s t i m a t e s r a n g e f r o m 1 4

- 5 5 p e r c e n t ( r e l a t i v e t o t h e 2 0 0 2

b a s e l i n e v e h i c l e ) f

o r t h e 1 5 l a r g e t r u c k t e c h n o l o g y p a c k a g e s m o d e l e d

. A c c o r d i n g t o t h i s

a n a l y s i s

, c o m b i n a t i o n s o f t e c h n o l o g i e s a l r e a d y u s e d i n s o m e p r o d u c t i o n g a s o l i n e m o d e l s

c a n r e d u c e C O 2 e m i s s i o n s b y a p p r o x i m a t e l y 2 4 p e r c e n t

. E x a m p l e s o f t h e s e t e c h n o l o g i e s

i n c l u d e 6

- s p e e d a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n s

, v a r i a b l e v a l v e l i f t a n d t i m i n g

, a n d c y l i n d e r

d e a c t i v a t i o n

. R e d u c t i o n s b e y o n d t h i s l e v e l w i l l r e q u i r e t h e i n t r o d u c t i o n o f m o r e

a d v a n c e d t e c h n o l o g i e s s u c h a s g a s o l i n e d i r e c t i n j e c t i o n

, c a m l e s s v a l v e a c t u a t i o n

, a n dx x

d i e s e l t e c h n o l o g y

, w h i c h c a n p r o v i d e u p t o a 3 0 p e r c e n t C O 2 r e d u c t i o n

. E v e n g r e a t e r

C O 2 r e d u c t i o n s c a n b e a c h i e v e d u s i n g h y b r i d

- e l e c t r i c d e s i g n s

. O n a d o l l a r p e r t o n b a s i s

,

t h e n e t c o s t o f t e c h n o l o g i e s p r o d u c i n g C O 2 r e d u c t i o n s o f u p t o 4 6 p e r c e n t i s n e g a t i v e

,

r e s u l t i n g i n o v e r a l l s a v i n g s o v e r t h e l i f e o f t h e v e h i c l e

.

S o m e o f t h e m o s t c o s t

- e f

f e c t i v e p a c k a g e s i n t h i s c l a s s i n c l u d e a u t o m a t e d m a n u a l

t r a n s m i s s i o n s

, c y l i n d e r d e a c t i v a t i o n

, a n d s t o i c h i o m e t r i c g a s o l i n e d i r e c t i n j e c t i o n

. C y l i n d e r d e a c t i v a t i o n w a s e v a l u a t e d a s a m o r e v i a b l e t e c h n o l o g y f o r l a r g e t r u c k s t h a n

t u r b o c h a r g i n g a n d d o w n s i z i n g b e c a u s e o f t h e n e e d t o a s s u r e a d e q u a t e d u r a b i l i t y f o r

h e a v i l y l o a d e d e n g i n e s o p e r a t i n g o n w o r k

- t y p e d u t y c y c l e s ( e

. g

. , h i g h

- l o a d o p e r a t i o n s

a n d p a y l o a d a n d t r a i l e r t o w i n g )

.

T h e l a r g e t r u c k c a t e g o r y i s t h e o n l y v e h i c l e c l a s s w i t h a n e i g h t

- c y l i n d e r b a s e

e n g i n e

. B e c a u s e o f t h i s

, t e c h n o l o g y c o s t s i n t h e l a r g e t r u c k c l a s s a r e i n s o m e c a s e s h i g h e r

t h a n i n t h e o t h e r v e h i c l e c l a s s e s d u e t o a d d i t i o n a l h a r d w a r e r e q u i r e m e n t s

. F o r e x a m p l e

,

e i g h t l o s t m o t i o n d e v i c e s a r e r e q u i r e d f o r v a r i a b l e v a l v e l i f

t t e c h n o l o g y r a t h e r t h a n s i x f o r

o t h e r v e h i c l e c l a s s e s d u e t o t h e a d d i t i o n a l c y l i n d e r s

. D e s p i t e t h e s e h i g h e r c o s t s

, f u e l

s a v i n g s m o r e t h a n o v e r c o m e i n c r e m e n t a l t e c h n o l o g y c o s t s f o r n e a r l y a l l t h e l a r g e t r u c k

t e c h n o l o g y p a c k a g e s e v a l u a t e d

.

P a c k a g e s p r o v i d i n g C O 2 r e d u c t i o n s f r o m 1 4 t o 3 0 p e r c e n t ( c o r r e s p o n d i n g t o C O 2

e m i s s i o n s r a t e s b e t w e e n 4 5 0 a n d 3 7 0 g / m i ) e n c o m p a s s a n e t c o s t r a n g e f r o m

a p p r o x i m a t e l y n e g a t i v e $ 1

, 8 0 0 t o p o s i t i v e $ 3 0 0

. E m i s s i o n s r e d u c t i o n s o f a b o u t 4 5

p e r c e n t ( c o r r e s p o n d i n g t o a C O 2 e m i s s i o n s r a t e o f a b o u t 2 8 5 g / m i c o m p a r e d t o a 2 0 0 2

b a s e l i n e r a t e o f a b o u t 5 2 5 g / m i ) a r e l i k e l y t o b e o b t a i n a b l e f o r a n e t n e g a t i v e c o s t ( i

. e

. ,

w i t h n e t l i f

e t i m e s a v i n g s )

. A t $ 2

. 0 0 p e r g a l l o n o f g a s o l i n e

, a l l e v a l u a t e d t e c h n o l o g y

p a c k a g e s r e f

l e c t n e g a t i v e n e t c o s t s e x c e p t t h e a d v a n c e d g a s o l i n e a n d d i e s e l h y b r i d c a s e s

. A t t h i s p r i c e

, n e t l i f

e t i m e f u e l s a v i n g s r a n g e f

r o m $ 9 0 0 t o $ 1

, 7 0 0 f

o r C O 2 r e d u c t i o n s u p

t o a b o u t 4 5 p e r c e n t

. A t a l o w e r g a s o l i n e p r i c e o f $ 1

. 5 8

, a v e r a g e l i f e t i m e s a v i n g s r a n g e

f r o m $ 0 t o $ 1

, 0 0 0 f

o r t h i s s a m e l e v e l o f C O 2 r e d u c t i o n s

.



### E S

- 4

. C o n c l u s i o n s

T h e r e s u l t s o f t h i s a n a l y s i s s u g g e s t t h a t e x i s t i n g a n d e m e r g i n g a u t o m o t i v e

t e c h n o l o g i e s c a n a c h i e v e s u b s t a n t i a l a n d c o s t

- e f f e c t i v e r e d u c t i o n s i n m o t o r v e h i c l e G H G

e m i s s i o n s i n t h e 2 0 0 9 t o 2 0 1 5 t i m e f r a m e

. S p e c i f

i c a l l y

, G H G e m i s s i o n s f

r o m l i g h t

- d u t y

v e h i c l e s c a n b e r e d u c e d f r o m 1 4

- 5 5 p e r c e n t i n t h i s t i m e f r a m e

. A s s u m i n g a g a s o l i n e p r i c e

o f $ 1

. 5 8 p e r g a l l o n

, t h i s s t u d y f o u n d t h a t m o s t t e c h n o l o g y p a c k a g e s c a p a b l e o f a c h i e v i n g

t h e s e r e d u c t i o n s w o u l d r e s u l t i n n e t c o s t s a v i n g s o f a t l e a s t $ 5 0 0

, t a k i n g i n t o a c c o u n t b o t h

i n c r e m e n t a l t e c h n o l o g y c o s t s a n d f u e l s a v i n g s o v e r t h e l i f

e o f t h e v e h i c l e

. A t a h i g h e r

f u e l p r i c e o f $ 2

. 0 0 p e r g a l l o n

, e s t i m a t e d l i f e t i m e n e t s a v i n g s a r e b e t w e e n $ 3 0 0 a n d

$ 2

, 2 0 0 p e r v e h i c l e f

o r a r a n g e o f C O 2 r e d u c t i o n s

- w i t h t h e e x c e p t i o n o f s o m e o f t h e

h y b r i d v e h i c l e s e v a l u a t e d

.x x iR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 1

- 1



## 1

. I n t r o d u c t i o n

1

. 1

. P u r p o s e o f S t u d y

T h i s s t u d y p r o v i d e s a n a s s e s s m e n t o f a v a i l a b l e a n d e m e r g i n g t e c h n o l o g i e s t h a t

c o u l d b e u s e d t o r e d u c e g r e e n h o u s e g a s ( G H G ) e m i s s i o n s f r o m l i g h t

- d u t y m o t o r v e h i c l e s

i n t h e U n i t e d S t a t e s i n t h e 2 0 0 9

- 2 0 1 5 t i m e f r a m e

. I t s f

i n d i n g s a r e d r a w n f

r o m t h e r e s u l t s

o f o r i g i n a l c o s t a n d t e c h n o l o g y a n a l y s e s c o n d u c t e d f o r t h i s s t u d y

, t o g e t h e r w i t h

i n f o r m a t i o n o b t a i n e d f

r o m o t h e r a v a i l a b l e r e p o r t s

. T h i s a s s e s s m e n t w a s i n s p i r e d b y t h e

C a l i f o r n i a l e g i s l a t u r e ’ s p a s s a g e o f A s s e m b l y B i l l 1 4 9 3 r e q u i r i n g t h e s t a t e A i r R e s o u r c e s

B o a r d ( A R B ) t o a d o p t r e g u l a t i o n s d e s i g n e d t o a c h i e v e t h e m a x i m u m f e a s i b l e a n d c o s t

e f f e c t i v e r e d u c t i o n s i n G H G e m i s s i o n s f r o m l i g h t

- d u t y v e h i c l e s b e g i n n i n g i n m o d e l y e a r

2 0 0 9

. T h e s p e c i f

i c G H G s i n c l u d e d i n t h i s a s s e s s m e n t a r e c a r b o n d i o x i d e ( C O 2 )

, m e t h a n e

( C H 4 )

, n i t r o u s o x i d e ( N 2 O )

, a n d h y d r o f l o u r o c a r b o n s ( H F C s )

.

T h e g o a l o f t h i s a s s e s s m e n t i s t o h e l p d e f i n e G H G

- r e d u c i n g m o t o r v e h i c l e

t e c h n o l o g i e s t h a t a r e e x p e c t e d t o b e f e a s i b l e

, c o m m e r c i a l l y a v a i l a b l e a n d c o s t

- e f f e c t i v e i n

t h e 2 0 0 9

- 2 0 1 5 t i m e f

r a m e

. A w i d e r a n g e o f “ o f f

- t h e

- s h e l f ” a n d e m e r g i n g t e c h n o l o g i e s

w e r e e v a l u a t e d

, b o t h i n d i v i d u a l l y a n d i n p a c k a g e s

, f o r t h e i r p o t e n t i a l t o r e d u c e C O 2

e m i s s i o n s f

r o m l i g h t

- d u t y v e h i c l e s

. T h e t e c h n o l o g i e s e x a m i n e d f a l l i n t o s i x p r i m a r y

c a t e g o r i e s : ( 1 ) o f

f

- t h e

- s h e l f e n g i n e t e c h n o l o g y ; ( 2 ) o f f

- t h e

- s h e l f t r a n s m i s s i o n

t e c h n o l o g y ; ( 3 ) e m e r g i n g e n g i n e t e c h n o l o g y ; ( 4 ) e m e r g i n g t r a n s m i s s i o n t e c h n o l o g y ; ( 5 )

o t h e r v e h i c l e t e c h n o l o g i e s s u c h a s i m p r o v e d a e r o d y n a m i c s ; a n d ( 6 ) o t h e r e m e r g i n g

t e c h n o l o g i e s s u c h a s i m p r o v e d c a t a l y s t s a n d H F C

- f r e e a i r c o n d i t i o n i n g

. T h e s t u d y a l s o

i n c l u d e s a n a s s e s s m e n t o f t h e p o t e n t i a l p e n e t r a t i o n o f t h e s e t e c h n o l o g i e s i n t o t h e f l e e t b y

t h e p r o j e c t i o n y e a r s o f 2 0 0 9 a n d 2 0 1 5

.

T h e r e s u l t s p r e s e n t e d i n t h i s r e p o r t h a v e s i g n i f i c a n t i m p l i c a t i o n s f

o r s t a t e s i n t h e

N o r t h e a s t a n d e l s e w h e r e t h a t s h a r e C a l i f o r n i a ’ s c o m m i t m e n t t o r e d u c i n g t r a n s p o r t a t i o n

r e l a t e d G H G e m i s s i o n s a s p a r t o f a b r o a d e r e f f o r t t o a d d r e s s t h e r i s k s p o s e d b y g l o b a l

c l i m a t e c h a n g e

. I n t h e N o r t h e a s t

, l i g h t

- d u t y v e h i c l e s a c c o u n t f o r 2 0

- 2 5 p e r c e n t o f t o t a l

e m i s s i o n s o f m a n m a d e G H G s

.



### 1

. 2

. B a s i c S c i e n c e o f G l o b a l C l i m a t e C h a n g e

T h e c l i m a t i c c o n d i t i o n s t o w h i c h h u m a n s a n d o t h e r s p e c i e s h a v e b e c o m e

a c c u s t o m e d o v e r t h o u s a n d s o f y e a r s r e s u l t f r o m a c o m p l i c a t e d b a l a n c e b e t w e e n t h e

a m o u n t o f s o l a r e n e r g y t h a t e n t e r s a n d l e a v e s t h e a t m o s p h e r e

. I n r e c e n t d e c a d e s

, a

c o n c e r n h a s e m e r g e d t h a t h u m a n a c t i v i t i e s a r e i n t e r f e r i n g w i t h t h i s b a l a n c e

. S c i e n t i s t s

h a v e p o s t u l a t e d t h a t r i s i n g c o n c e n t r a t i o n s o f c e r t a i n h e a t

- t r a p p i n g g a s e s i n t h e

a t m o s p h e r e a r e e n h a n c i n g a n a t u r a l l y o c c u r r i n g g r e e n h o u s e e f f e c t w h i c h p r e v e n t s s o m e

o f t h e s o l a r e n e r g y r e

- r a d i a t e d f r o m t h e e a r t h ’ s s u r f

a c e f r o m l e a v i n g t h e a t m o s p h e r e

, 4

p r o d u c i n g p o t e n t i a l l y s i g n i f i c a n t s h i f t s i n g l o b a l c l i m a t e p a t t e r n s

.

4 W i t h o u t t h e n a t u r a l l y o c c u r r i n g g r e e n h o u s e e f f e c t

, t h e E a r t h ’ s a v e r a g e t e m p e r a t u r e w o u l d b e a b o u t 1 6 o C

( 6 0 o F ) c o o l e r

, a n d c l i m a t e c o n d i t i o n s o n t h e p l a n e t w o u l d b e m u c h c l o s e r t o t h o s e t h a t p r e v a i l o n M a r s

. T h e c o n s e n s u s a m o n g t h e s c i e n t i f i c c o m m u n i t y i s t h a t h u m a n a c t i v i t i e s a r e i n a d v e r t e n t l y e n h a n c i n g t h i s

e f f e c t

, w i t h u n c e r t a i n c o n s e q u e n c e s f o r g l o b a l c l i m a t e c o n d i t i o n s

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 1

- 2

A s n o t e d a t t h e o u t s e t

, t h i s a s s e s s m e n t i n c l u d e s t h e p r i m a r y G H G s t h a t a r e

c o m m o n l y a s s o c i a t e d w i t h c u r r e n t c o n c e r n s a b o u t h u m a n

- i n d u c e d c l i m a t e c h a n g e ( i

. e

. C O 2 , C H 4 , N 2 O

, a n d H F C s )

. 5 T h e h e a t

- t r a p p i n g p r o p e r t i e s o f e a c h o f t h e s e g a s e s

– a n d

h e n c e t h e i r c o n t r i b u t i o n t o o v e r a l l a t m o s p h e r i c w a r m i n g

– v a r i e s

. A c c o r d i n g l y

, s c i e n t i s t s

h a v e d e v e l o p e d t h e c o n c e p t o f “ g l o b a l w a r m i n g p o t e n t i a l ” ( G W P ) u n d e r w h i c h e a c h g a s

i s a s s i g n e d a n i n d e x n u m b e r t h a t i n d i c a t e s i t s r e l a t i v e c l i m a t e i m p a c t

, o v e r a s p e c i f i e d

p e r i o d o f t i m e

, e x p r e s s e d a s a n e q u i v a l e n t r e l e a s e ( b y w e i g h t ) o f c a r b o n d i o x i d e

. F o r

e x a m p l e

, t h e c u r

r e n t 1 0 0

- y e a r G W P a s s i g n e d t o m e t h a n e i s 2 1

, w h i c h m e a n s t h a t o n e t o n

o f m e t h a n e e m i s s i o n s i s e s t i m a t e d t o h a v e t h e s a m e g l o b a l w a r m i n g i m p a c t o v e r 1 0 0

y e a r s a s 2 1 t o n s o f c a r

b o n d i o x i d e e m i s s i o n s

. T h e 1 0 0

- y e a r G W P v a l u e s c u r r e n t l y u s e d

i n n a t i o n a l a n d i n t e r n a t i o n a l G H G r e p o r t i n g f o r t h o s e G H G s i n c l u d e d i n t h i s s t u d y a r e :

• c a r b o n d i o x i d e ( C O 2 )

– 1

• m e t h a n e ( C H 4 )

– 2 3

• n i t r o u s o x i d e ( N 2 O )

– 2 9 6

• h y d r o f

l u o r o c a r b o n s ( H F C s )

– v a r i o u s ( u p t o 1 1

, 7 0 0 ) 6

F r o m t h e s t a n d p o i n t o f a n t h r o p o g e n i c e m i s s i o n s g e n e r a l l y

– a n d m o t o r v e h i c l e

e m i s s i o n s s p e c i f

i c a l l y

– t h e g r e e n h o u s e g a s o f g r e a t e s t c o n c e r n i s C O 2

. C a r b o n d i o x i d e

i s a n a t u r a l b y

- p r o d u c t o f t h e o x i d a t i o n o f c a r b o n i n o r g a n i c m a t t e r

, t h r o u g h e i t h e r t h e

c o m b u s t i o n o f c a r

b o n

- b a s e d f

u e l s o r t h e d e c a y o f b i o m a s s ; i t s c h i e f s o u r c e s g l o b a l l y a r e

f o s s i l f u e l c o m b u s t i o n a n d d e f

o r e s t a t i o n

. T h i s g a s a l o n e p r e s e n t l y a c c o u n t s f o r o v e r 8 0

p e r c e n t o f t o t a l U

. S

. a n t h r o p o g e n i c G H G e m i s s i o n s

. T h e o t h e r g a s e s l i s t e d a b o v e a c c o u n t

f o r a m u c h s m a l l e r p o r t i o n o f t h e o v e r a l l U

. S

. G H G i n v e n t o r y 7 a n d a l s o p l a y a s m a l l e r

r o l e i n t e r m s o f v e h i c l e e m i s s i o n s

.

A t m o s p h e r i c m e a s u r e m e n t s a n d a n a l y s i s o f a i r t r a p p e d i n p o l a r i c e c o r e s r e v e a l

t h a t a t m o s p h e r i c c o n c e n t r a t i o n s o f a n u m b e r o f G H G s a r e i n c r e a s i n g

. F o r i n s t a n c e

,

m e a s u r e d c o n c e n t r a t i o n s o f c a r b o n d i o x i d e i n t h e a t m o s p h e r e h a v e i n c r e a s e d f r o m p r e

i n d u s t r i a l l e v e l s o f 2 7 8 p a r t s p e r m i l l i o n ( p p m ) t o 3 6 5 p p m i n 1 9 9 8

. M e t h a n e h a s

i n c r e a s e d f

r o m 0

. 7 p p m t o 1

. 7 4 5 p p m o v e r t h e s a m e p e r i o d

. E x p e r t s w i d e l y a g r e e t h a t

h u m a n a c t i v i t i e s a r e r e s p o n s i b l e f o r t h e s e i n c r e a s e s

– m o s t n o t a b l y

, f o s s i l f u e l

c o m b u s t i o n a n d t r o p i c a l d e f o r e s t a t i o n i n t h e c a s e o f C O 2 , a n d r i c e c u l t i v a t i o n

, a n i m a l

h u s b a n d r y

, c o a l m i n i n g

, n a t u r a l g a s h a n d l i n g

, a n d w a s t e d i s p o s a l i n l a n d f i l l s i n t h e c a s e

o f m e t h a n e

. 8

5 O t h e r n a t u r a l l y o c c u r r i n g a n d m a n m a d e g a s e s ( e

. g

. , w a t e r v a p o r a n d p e r f l u o r o c a r b o n s ) i n t h e a t m o s p h e r e

a l s o c o n t r i b u t e t o t h e g r e e n h o u s e e f f e c t

. N o t e t h a t i n g e n e r a l

, a l l o f t h e c h i e f G H G s

– w i t h t h e e x c e p t i o n o f

w a t e r v a p o r

– a r e p r e s e n t i n t h e a t m o s p h e r e i n o n l y t r a c e a m o u n t s

. N e v e r t h e l e s s

, t h e y c a n h a v e p r o f o u n d

i m p a c t s o n t h e e a r t h ’ s c l i m a t i c b a l a n c e

. T h e m o s t i m p o r t a n t G H G o v e r a l l i s w a t e r v a p o r

. H o w e v e r

, w a t e r

v a p o r i s n o t g e n e r a t e d d i r e c t l y b y h u m a n a c t i v i t i e s i n q u a n t i t i e s t h a t a r e m e a n i n g f u l r e l a t i v e t o n a t u r a l

s o u r c e s

. 6 F o r m o t o r v e h i c l e s H F C

- 1 3 4 a c o n s t i t u t e s t h e c u r r e n t H F C o f c o n c e r n a n d i t s G W P i s 1

, 3 0 0

. 7 F o r e x a m

p l e

, t h e n e x t m o s t i m

p o r t a n t m a n m a d e G H G a f t e r C O 2 i s m e t h a n e

, w h i c h a c c o u n t e d f o r

a p p r o x i m a t e l y 9 p e r c e n t o f t h e t o t a l U

. S

. i n v e n t o r y i n 2 0 0 0 ; f o r t h e s a m e y e a r t h e c o n t r i b u t i o n f r o m N 2 O

w a s 6 p e r c e n t a n d a l l o t h e r g a s e s w e r e u n d e r 2 p e r c e n t

. 8 N a t i o n a l R e s e a r c h C o u n c i l

, C o m m i t t e e o n t h e S c i e n c e o f C l i m a t e C h a n g e

, C l i m a t e C h a n g e S c i e n c e : A n

A n a l y s i s o f S o m e K e y Q u e s t i o n s ( W a s h i n g t o n

, D C : N a t i o n a l A c a d e m y P r e s s

, 2 0 0 1 )

, p

. 2

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 1

- 3

S c i e n t i s t s h a v e a t t e m p t e d t o g a u g e t h e i m p a c t s o f t h e s e c h a n g e s o n t h e g l o b a l

c l i m a t e s y s t e m w i t h s o p h i s t i c a t e d c o m p u t e r m o d e l s

. T h e m o s t r e c e n t a s s e s s m e n t b y t h e

I n t e r g o v e r n m e n t a l P a n e l o n C l i m a t e C h a n g e ( I P C C )

, a n i n t e r n a t i o n a l t e a m o f

m e t e o r o l o g i s t s a n d c l i m a t e s c i e n t i s t s c o n v e n e d u n d e r t h e a u s p i c e s o f t h e U n i t e d N a t i o n s

, f o u n d t h a t g l o b a l a v e r a g e s u r f a c e t e m p e r a t u r e h a d i n c r e a s e d b y a b o u t 0

. 6 C ( 1 F ) d u r i n g

t h e 2 0 t h c e n t u r y

, a n d c o n c l u d e d t h a t “ I n t h e l i g h t o f n e w e v i d e n c e a n d t a k i n g i n t o

a c c o u n t t h e r e m a i n i n g u n c e r t a i n t i e s

, m o s t o f t h e o b s e r v e d w a r m i n g o v e r t h e l a s t 5 0 y e a r s

i s l i k e l y t o h a v e b e e n d u e t o t h e i n c r e a s e i n g r e e n h o u s e g a s c o n c e n t r a t i o n s

. ” T h e m o s t

r e c e n t p r o j e c t i o n s p u b l i s h e d b y t h e I P C C p r o j e c t a n i n c r e a s e i n g l o b a l a v e r a g e s u r f a c e

t e m p e r a t u r e s r a n g i n g f

r o m 5

. 8 C ( 2

. 5

- 1 0

. 4 F ) o v e r t h e n e x t c e n t u r y

, w i t h w a r m i n g f o r t h e

U n i t e d S t a t e s a s m u c h a s 3 0 p e r c e n t h i g h e r t h a n t h e g l o b a l a v e r a g e

. 9



### 1

. 3

. E n v i r o n m e n t a l I m p a c t s o f C l i m a t e C h a n g e

T h o u g h c l i m a t e c h a n g e p r e d i c t i o n s r e m a i n f r a u g h t w i t h u n c e r t a i n t i e s

, e v e n s m a l l

c h a n g e s i n m e a n g l o b a l t e m p e r a t u r e c o u l d h a v e s i g n i f i c a n t i m p a c t s

. F o r e x a m p l e

,

a v e r a g e g l o b a l t e m p e r a t u r e s d u r i n g t h e l a s t m a j o r i c e a g e a b o u t 1 1

, 0 0 0 y e a r s a g o w e r e

o n l y a b o u t 3 o C ( 5

. 4 o F ) l o w e r t h a n a t p r e s e n t

. O v e r s u b s e q u e n t m i l l e n n i a

, a v e r a g e g l o b a l

t e m p e r a t u r e s h a v e v a r i e d n o m o r e t h a n 1

. 5 o C ( 2

. 7 o F )

. M o r e o v e r

, t h e r a t e o f c l i m a t e

c h a n g e

, a s m u c h a s i t s e v e n t u a l m a g n i t u d e

, m a y b e c r i t i c a l t o t h e s u c c e s s f u l a d a p t a t i o n o f

h u m a n a n d n a t u r a l s y s t e m s

. A 2 0 0 2 r e p o r t b y a s p e c i a l c o m m i t t e e o f t h e N a t i o n a l

A c a d e m y o f S c i e n c e s w a r n e d t h a t t h e i m p a c t s o f c l i m a t e c h a n g e m i g h t n o t b e g r a d u a l

a n d l i n e a r : r a t h e r

, i n c r e a s i n g a t m o s p h e r i c G H G c o n c e n t r a t i o n s c o u l d p u s h t h e c l i m a t e

s y s t e m a c r o s s t h r e s h o l d s t h a t w o u l d t r i g g e r a b r u p t c l i m a t e c h a n g e s

, s u c h a s a l t e r a t i o n s i n

m a j o r o c e a n c u r

r e n t s o r s u d d e n r e g i o n a l i n c r e a s e s i n f l o o d s

, d r o u g h t s a n d o t h e r e x t r e m e

w e a t h e r e v e n t s

. 1 0

I n t e r m s o f t h e s p e c i f

i c r i s k s o f c l i m a t e c h a n g e f o r t h e N o r t h e a s t s t a t e s

,

p r o j e c t i o n s d e v e l o p e d u s i n g t h e C a n a d i a n G e n e r a l C i r c u l a t i o n M o d e l a n d t h e U n i t e d

K i n g d o m ’ s H a d l e y C l i m a t e M o d e l s u g g e s t t h a t a v e r a g e t e m p e r a t u r e s i n N e w E n g l a n d

c o u l d i n c r e a s e b y 3

. 1

- 5

. 3 o C ( a b o u t 6

- 1 0 o F ) b y t h e y e a r 2 0 9 0

. A s t u d y f u n d e d b y t h e U

. S

. G l o b a l C h a n g e R e s e a r c h P r o g r a m n o t e d t h a t p r o j e c t e d w a r m i n g a t t h e l o w e r e n d o f t h i s

r a n g e w o u l d r a i s e a v e r a g e y e a r

- r o u n d t e m p e r a t u r e i n B o s t o n t o a l e v e l c u r r e n t l y

m e a s u r e d i n R i c h m o n d

, V i r g i n i a

, w h i l e

– u n d e r t h e h i g h e r e s t i m a t e s

– B o s t o n ’ s c l i m a t e

w o u l d b e c o m p a r a b l e t o t h a t o f A t l a n t a

, G e o r g i a

. 1 1 A s s o c i a t e d i m p a c t s o n t h e r e g i o n

c o u l d i n c l u d e m o r e f

r e q u e n t a n d i n t e n s e s t o r m s ; i n c r e a s e d d a m a g e i n c o a s t a l a r e a s f r o m

f l o o d i n g a n d e r o s i o n a s s o c i a t e d w i t h s e a

- l e v e l r i s e ; h i g h e r n u m b e r s o f h e a t

- r e l a t e d d e a t h s

d u r i n g s u m m e r h e a t w a v e s ; a n d a v a r i e t y o f s t r e s s e s o n f o r e s t s

, f i s h i n g g r o u n d s a n d

c o a s t a l e c o s y s t e m s w h i c h c o u l d i n t u r n a f f e c t i m p o r t a n t e c o n o m i c s e c t o r s s u c h a s

t o u r i s m

, m a p l e s u g a r i n g a n d s k i i n g

.

9 I n t e r g o v e r n m e n t a l P a n e l o n C l i m a t e C h a n g e

, W o r k i n g G r o u p I

, C l i m a t e C h a n g e 2 0 0 1 : T

h e S c i e n t i f i c

B a s i s

, S u m m a r y f

o r P o l i c y m a k e r s

, p p

. 2

, 1 0

, 1 3 ( q u o t e o n p

. 1 0 )

. 1 0 C o m m i t t e e o n A b r u p t C l i m a t e C h a n g e

, N a t i o n a l R e s e a r c h C o u n c i l

, A b r u p t C l i m a t e C

h a n g e : I n e v i t a b l e

S u r p r i s e s ( W a s h i n g t o n

, D C : N a t i o n a l A c a d e m y P r e s s

, 2 0 0 2 )

. 1 1 N e w E n g l a n d R e g i o n a l A s s e s s m e n t G r o u p

, P r e p a r i n g f o r a C h a n g i n g C l i m a t e : T

h e P o t e n t i a l

C o n s e q u e n c e s o

f C l i m a t e V

a r i a b i l i t y a n d C h a n g e

, N e w E n g l a n d R e g i o n a l O v e r

v i e w ( U n i v e r s i t y o f N e w

H a m p s h i r e : U

. S

. G l o b a l C h a n g e R e s e a r c h P r o g r a m

, 2 0 0 1 )

, p p

. 6

- 7

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 1

- 4



### 1

. 4

. P o l i t i c a l a n d R e g u l a t o r y C o n t e x t

1

. 4

. 1

. I n t e r n a t i o n a l C o n t e x t

A s e a r l y a s 1 9 9 2

, i n t e r n a t i o n a l a w a r e n e s s o f t h e m a n y p o t e n t i a l r i s k s a s s o c i a t e d

w i t h g l o b a l w a r m i n g l e d 1 6 0 c o u n t r i e s

, i n c l u d i n g t h e U n i t e d S t a t e s

, t o a d o p t a

F r a m e w o r k C o n v e n t i o n o n C l i m a t e C h a n g e u n d e r t h e s t a t e d o b j e c t i v e o f a c h i e v i n g

“ s t a b i l i z a t i o n o f g r e e n h o u s e g a s c o n c e n t r a t i o n s i n t h e a t m o s p h e r e a t a l e v e l t h a t w o u l d

p r e v e n t d a n g e r o u s a n t h r o p o g e n i c i n t e r f e r e n c e w i t h t h e c l i m a t e s y s t e m

. ” 1 2

T o w a r d t h i s o b

j e c t i v e

, s i g n a t o r i e s p l e d g e d t o w o r k t o s t a b i l i z e g r e e n h o u s e g a s

e m i s s i o n s

. A n u m b e r o f i n d u s t r i a l i z e d c o u n t r i e s

, a g a i n i n c l u d i n g t h e U n i t e d S t a t e s

,

a d o p t e d t h e s p e c i f

i c n e a r

- t e r m g o a l o f r e t u r n i n g y e a r 2 0 0 0 g r e e n h o u s e g a s e m i s s i o n s t o

1 9 9 0 l e v e l s

. I t s u b s e q u e n t l y b e c a m e e v i d e n t t h a t m o s t c o u n t r i e s

, i n c l u d i n g t h e U n i t e d

S t a t e s

, w e r e n o t o n t r a c k t o m e e t t h i s o b j e c t i v e

. I n r e s p o n s e

, p a r t i e s t o t h e F r a m e w o r k

C o n v e n t i o n a d o p t e d t h e K y o t o P r o t o c o l i n 1 9 9 7

, w h i c h i n c l u d e d t a r g e t s a n d t i m e t a b l e s

f o r r e d u c i n g G H G e m i s s i o n s t o s p e c i f i c l e v e l s f o r e a c h c o u n t r y

. A s o f e a r l y 2 0 0 3

, 1 0 2

c o u n t r i e s h a d r a t i f

i e d o r a c c e d e d t o t h e P r o t o c o l

. H o w e v e r

, t h e U n i t e d S t a t e s

– c i t i n g

c o n c e r n s a b o u t t h e e c o n o m i c i m p a c t o f r e d u c i n g G H G e m i s s i o n s o n t h e t i m e s c a l e

r e q u i r e d u n d e r t h e a g r e e m e n t

– h a s n o t r a t i f i e d t h e K y o t o P r o t o c o l

.

N o t w i t h s t a n d i n g t h e f

e d e r a l g o v e r n m e n t ’ s r e l u c t a n c e t o i m p o s e m a n d a t o r y l i m i t s

o n G H G e m i s s i o n s

, m a n y s t a t e a n d l o c a l l e a d e r s h a d b e c o m e s u f f i c i e n t l y c o n c e r n e d

a b o u t t h e i s s u e o f c l i m a t e c h a n g e b y t h e e n d o f t h e 1 9 9 0 s t o a d o p t a r a n g e o f m e a s u r e s

a i m e d a t r e d u c i n g G H G e m i s s i o n s w i t h i n t h e i r j u r i s d i c t i o n s

. T h i s t r e n d b e g a n w i t h a f e w

l e a d i n g s t a t e s i n t h e e a r l y 1 9 9 0 s

, b u t h a s a c c e l e r a t e d r e c e n t l y : i n 2 0 0 1 a n d 2 0 0 2

,

a p p r o x i m a t e l y o n e

- t h i r d o f t h e s t a t e s p a s s e d n e w l e g i s l a t i o n o r e x e c u t i v e o r d e r s

s p e c i f i c a l l y a i m e d a t r e d u c i n g g r e e n h o u s e g a s e m i s s i o n s

. 1 3 T h e s e p o l i c i e s r a n g e d f r o m

c o m p r e h e n s i v e s t a t e a c t i o n p l a n s w i t h q u a n t i t a t i v e G H G r e d u c t i o n t a r g e t s t o r e g u l a t i o n s

o r l a w s l i m i t i n g e m i s s i o n s f r o m a s p e c i f

i c s e c t o r s u c h a s e l e c t r i c p o w e r g e n e r a t i o n o r

t r a n s p o r t a t i o n

.



### 1

. 4

. 2

. C a l i f

o r n i a ’ s A s s e m b l y B i l l 1 4 9 3

I n 2 0 0 3

, t h e C a l i f

o r n i a l e g i s l a t u r e p a s s e d l e g i s l a t i o n ( A s s e m b l y B i l l 1 4 9 3 ) a i m e d

a t r e d u c i n g G H G e m i s s i o n s f r o m m o t o r v e h i c l e s i n r e s p o n s e t o c o n c e r n s a b o u t t h e

p o t e n t i a l i m p a c t o f g l o b a l c l i m a t e c h a n g e o n t h e s t a t e ’ s e c o n o m y a n d o n t h e w e l l

- b e i n g

o f i t s c i t i z e n s

. T h e b i l l

, w h i c h w a s s i g n e d i n t o l a w b y G o v e r n o r D a v i s o n J u l y 2 2

, 2 0 0 2

,

r e q u i r e s t h e s t a t e ’ s A i r R e s o u r c e s B o a r d t o a d o p t r e g u l a t i o n s b y 2 0 0 5 t h a t w i l l a c h i e v e

t h e m a x i m u m f

e a s i b l e r e d u c t i o n s i n G H G e m i s s i o n s f r o m n e w l i g h t

- d u t y v e h i c l e s t h a t

c a n b e a c h i e v e d i n a c o s t

- e f f e c t i v e m a n n e r b e g i n n i n g w i t h t h e 2 0 0 9 m o d e l y e a r

. I n

a c h i e v i n g t h a t g o a l t h e s t a t e i s s p e c i f i c a l l y p r o h i b i t e d

, u n d e r t h e l e g i s l a t i o n

, f r o m

1 2 U n i t e d N a t i o n s

, “ R e p o r t o f t h e I n t e r g o v e r n m e n t a l N e g o t i a t i n g C o m m i t t e e f o r a F r a m e w o r k C o n v e n t i o n

o n C l i m a t e C h a n g e o n t h e W o r k o f t h e S e c o n d P a r t o f I t s F i f t h S e s s i o n

, H e l d a t N e w Y o r k F r o m 3 0 A p r i l

t o 9 M a y

, 1 9 9 2

, ” U N D o c u m e n t A / A C

. 2 3 7 / 1 8

, P a r t I I ( M a y 1 5

, 1 9 9 2 )

. 1 3 A d d i t i o n a l l y

, o t h e r s t a t e s a d o p t e d m e a s u r e s t h a t w e r e n o t e x p r e s s l y a i m e d a t c l i m a t e c h a n g e b u t c l e a r l y

w e r e d r i v e n a t l e a s t i n p a r t b y t h e i s s u e o f g l o b a l w a r m i n g

. B a r r y G

. R a b e

, S t a t e h o u s e a n d G r e e n h o u s e :

T h e E v o l v i n g S t

a t e G o v e r n m e n t R o l e i n C l i m a t e C

h a n g e ( A r l i n g t o n

, V A : P e w C e n t e r o n G l o b a l C l i m a t e

C h a n g e

, N o v e m

b e r 2 0 0 2 )

, p

. 7

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 1

- 5

a d o p t i n g a n y r e g u l a t o r y r e q u i r e m e n t s t h a t w o u l d m a n d a t e v e h i c l e w e i g h t r e d u c t i o n s

,

r e s t r i c t s a l e s o f a n y p a r t i c u l a r v e h i c l e t y p e

, o r i m p o s e f e e s o r t a x e s o n v e h i c l e s o r v e h i c l e

m i l e s t r a v e l e d

. A B 1 4 9 3 a l s o p r o v i d e s f o r a l e g i s l a t i v e r e v i e w p r o c e s s

.

T h e s t a n d a r d a d o p t e d b y A R B i s r e q u i r e d t o a c c o u n t f o r C O 2 , C H 4 , N 2 0 a n d

r e f r i g e r a n t ( H F C ) e m i s s i o n s

. P a r t i c u l a t e m a t t e r ( P M ) e m i s s i o n s m a y n o t b e i n c l u d e d d u e

t o t h e l i m i t e d a v a i l a b i l i t y o f d a t a a n d t h e f a c t t h a t P M e m i s s i o n s a r e r e g u l a t e d u n d e r

C a l i f o r n i a ’ s l o w e m i s s i o n v e h i c l e ( L E V I I ) p r o g r a m

. I n a d d i t i o n

, t h e f o r m o f t h e

s t a n d a r d d e v e l o p e d t o i m p l e m e n t A B 1 4 9 3 m u s t b e c a r e f u l l y d e s i g n e d t o p r o v i d e f o r

e f f e c t i v e a n d e q u i t a b l e G H G r e d u c t i o n s

. O p t i o n s t h a t A R B s t a f f h a v e c o n s i d e r e d f

o r t h e

f o r m o f t h e s t a n d a r d i n c l u d e m a n u f a c t u r e r

- s p e c i f

i c s t a n d a r d s

, a u n i f

o r m f l e e t a v e r a g e

s t a n d a r d

, a n a t t r i b u t e

- b a s e d a p p r o a c h

, a w e i g h t

- b a s e d a p p r o a c h a n d a w e i g h t c a t e g o r y

a p p r o a c h

.



### 1

. 4

. 3

. C l i m a t e A c t i o n s i n t h e N o r t h e a s t S t a t e s

I n 2 0 0 2

, t h e C o n f

e r e n c e o f N e w E n g l a n d G o v e r n o r s a n d E a s t e r n C a n a d i a n

P r e m i e r s ( N E G / E C P ) a d o p t e d a r e g i o n a l c l i m a t e a c t i o n p l a n c o v e r i n g t h e N e w E n g l a n d

s t a t e s a n d t h e f

i v e e a s t e r n C a n a d i a n p r o v i n c e s o f Q u e b e c

, N e w B r u n s w i c k

, N o v a S c o t i a

, N e w f o u n d l a n d

, a n d P r i n c e E d w a r d I s l a n d

. T h e N E G / E C P c l i m a t e p l a n s e t s o v e r a l l

r e g i o n a l t a r g e t s f

o r s t a b i l i z i n g a g g r e g a t e G H G e m i s s i o n s a t 1 9 9 0 l e v e l s b y 2 0 1 0

, f o l l o w e d b y a t e n p e r c e n t r e d u c t i o n b e l o w 1 9 9 0 e m i s s i o n s l e v e l s i n 2 0 2 0 a n d s u b s t a n t i a l

f u r t h e r r e d u c t i o n s ( b y a s m u c h a s 7 5 t o 8 0 p e r c e n t ) i n s u b s e q u e n t y e a r s

. I n r e c e n t y e a r s

,

o t h e r n o r t h e a s t e r n s t a t e s

– n o t a b l y N e w Y o r k a n d N e w J e r s e y

– h a v e d e v e l o p e d o r

u n d e r t a k e n t h e i r o w n G H G r e d u c t i o n i n i t i a t i v e s

, a n d i n s o m e c a s e s h a v e s e t t h e i r o w n

r e d u c t i o n t a r g e t s

. G i v e n t h a t t h e t r a n s p o r t a t i o n s e c t o r a c c o u n t s f o r a s i g n i f

i c a n t p o r t i o n o f

t h e o v e r a l l i n c r e a s e i n e m i s s i o n s p r o j e c t e d f o r t h e r e g i o n i n f

u t u r e y e a r s

, a c h i e v i n g t h e

r e g i o n ’ s c l i m a t e g o a l s w i l l r e q u i r e e f f e c t i v e m e a n s t o a d d r e s s t h e m o t o r v e h i c l e

c o n t r i b u t i o n

. I n t h a t c o n t e x t

, N o r t h e a s t s t a t e s a r e c l o s e l y m o n i t o r i n g t h e A B 1 4 9 3

r u l e m a k i n g a n d s o m e h a v e a l r e a d y e x p r e s s e d a n i n t e r e s t i n a d o p t i n g a n y n e w C a l i f o r n i a

r e q u i r e m e n t s t h a t a r e l i k e l y t o r e s u l t

.

I n 2 0 0 3

, f o r e x a m p l e

, a p r o p o s a l t o a d o p t C a l i f o r n i a ’ s r e g u l a t i o n s f

o r t h e c o n t r o l

o f G H G e m i s s i o n s f

r o m m o t o r v e h i c l e s w a s i n c l u d e d i n N e w Y o r k G o v e r n o r G e o r g e

P a t a k i ’ s S t a t e o f t h e S t a t e a d d r e s s a n d w a s f o r m a l l y i n t r o d u c e d i n t h e N e w Y o r k s t a t e

l e g i s l a t u r e

. 1 4 A d d i t i o n a l l y

, t h e i d e a w a s i n c l u d e d i n p o l i c y r e c o m m e n d a t i o n s s u b m i t t e d

b y t h e N e w Y o r k S t a t e G r e e n h o u s e G a s T a s k F o r c e w h i c h w a s c r e a t e d b y G o v e r n o r

P a t a k i t o d e v e l o p p r o p o s a l s f o r r e d u c i n g t h e s t a t e ’ s G H G e m i s s i o n s

. I n f a c t

, t h e

N o r t h e a s t s t a t e s h a v e a n e s t a b l i s h e d t r a c k r e c o r d o f a d o p t i n g C a l i f o r n i a ’ s m o r e s t r i n g e n t

m o t o r v e h i c l e r e g u l a t i o n s : s e v e r a l o f t h e m h a v e b e e n e n f o r c i n g C a l i f

o r n i a ’ s L o w

E m i s s i o n V e h i c l e ( L E V ) s t a n d a r d s i n l i e u o f f e d e r a l e m i s s i o n s s t a n d a r d s f o r o v e r a

d e c a d e

.

1 4 S p e c i f i c a l l y

, N e w Y o r k S e n a t e b i l l S

. 4 0 4 4 ( A s s e m b l y b i l l A

. 4 0 8 2 ) w o u l d r e q u i r e t h e N e w Y o r k S t a t e

D e p a r t m e n t o f E n v i r o n m e n t a l C o n s e r v a t i o n t o p r o m u l g a t e C a l i f

o r n i a ’ s r e g u l a t i o n s f

o r t h e c o s t e f

f e c t i v e

c o n t r o l o f G H G e m i s s i o n s f r o m m o t o r v e h i c l e s b y D e c e m b e r 3 1

, 2 0 0 5 ( i

. e

. , o n e y e a r f r o m t h e J a n u a r y 1

, 2 0 0 5 d e a d l i n e f

o r p r o m u l g a t i o n o f C a l i f

o r n i a ’ s r u l e s )

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 1

- 6



### 1

. 5

. R e p o r t O r g a n i z a t i o n

T h i s r e p o r t i s d i v i d e d i n t o t h r e e s e c t i o n s : C h a p t e r 1

, I n t r o d u c t i o n

, d e s c r i b e s t h e

p u r p o s e o f t h e r e p o r t

, p r o v i d e s a s h o r t s u m m a r y o f t h e s t a t e o f t h e s c i e n c e o f c l i m a t e

c h a n g e a n d d e s c r i b e s t h e c u r r e n t p o l i t i c a l a n d r e g u l a t o r y c o n t e x t f o r t h i s a s s e s s m e n t

. C h a p t e r 2

, O v e r

v i e w o f S t u d y M e t h o d

, d e s c r i b e s t h e c o m p u t e r s i m u l a t i o n m o d e l s u s e d i n

t h i s a s s e s s m e n t

, d i s c u s s e s t h e s e l e c t i o n o f p o t e n t i a l G H G r e d u c t i o n t e c h n o l o g i e s

, d e s c r i b e s t h e a p p r o a c h u s e d t o d e f i n e v e h i c l e s f

o r t h e b a s e l i n e a s s e s s m e n t

, e x p l a i n s t h e

a p p r o a c h u s e d t o a s s e s s a n d p a c k a g e t e c h n o l o g y o p t i o n s

, a n d d e s c r i b e s t h e m e t h o d o l o g y

u s e d t o p r o

j e c t d e p l o y m e n t c o s t s f

o r i n d i v i d u a l t e c h n o l o g i e s a n d p a c k a g e d c o m b i n a t i o n s

. C h a p t e r 3

, R e s u l t

s

, p r e s e n t s t h e f

i n d i n g s o f t h e t e c h n i c a l a n d c o s t a n a l y s e s p e r f o r m e d f o r

t h i s s t u d y

. I t a l s o c o m p a r e s t h e f i n d i n g s o f o t h e r r e c e n t s t u d i e s w i t h r e g a r d t o c o s t s

. T h i s r e p o r t c o n t a i n s r e s u l t s f o r f i v e c l a s s e s o f v e h i c l e s

. T e c h n i c a l a p p e n d i c e s p r o v i d e

d e t a i l e d r e s u l t s o f t h e m o d e l s i m u l a t i o n s

, s u p p o r t i n g a n a l y s e s

, a n d c o s t a n a l y s e s

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 2

- 1



## 2

. O v e r v i e w o f S t u d y M e t h o d

T h i s c h a p t e r p r o v i d e s a n o v e r v i e w o f t h e m e t h o d o l o g y u s e d t o e s t i m a t e G H G

r e d u c t i o n s t h a t c o u l d b e a c h i e v e d b y i n t r o d u c i n g a d v a n c e d t e c h n o l o g i e s i n t o t h e U

. S

. l i g h t

- d u t y 1 5

v e h i c l e f

l e e t i n t h e 2 0 0 9

- 2 0 1 5 t i m e f r a m e

. T h e c o r e o f t h e a n a l y s i s c o n s i s t s

o f a s e r i e s o f m o d e l e d s i m u l a t i o n s t o p r e d i c t t h e e m i s s i o n s i m p a c t s o f i n c o rp o r a t i n g

v a r i o u s t e c h n o l o g y c o m b i n a t i o n s i n n e w v e h i c l e s

. A m o r e d e t a i l e d d e s c r i p t i o n o f t h e

s p e c i f i c m e t h o d s a n d a s s u m p t i o n s u s e d i n t h e a n a l y s i s i s p r o v i d e d i n A p p e n d i x B

.

A l l s i m u l a t i o n m o d e l i n g f o r t h i s s t u d y w a s p e r f

o r m e d u s i n g A V L P o w e r t r a i n

E n g i n e e r i n g

, I n c

. ’ s C R U I S E s o f t w a r e

, w h i c h p r o v i d e s d e t a i l e d i n f o r m a t i o n o n t h e

a c c e l e r a t i o n

, b r a k i n g

, a n d e m i s s i o n s p e r f o r m a n c e o f d i f

f e r e n t m o t o r v e h i c l e d e s i g n s

, i n c l u d i n g a d v a n c e d p o w e r t r a i n d e s i g n s

. T h e m o d u l a r s t r u c t u r e o f C R U I S E c a n

a c c o m m o d a t e a v a r i e t y o f v e h i c l e c o n f i g u r a t i o n s

– i n c l u d i n g c a r s

, m o t o r c y c l e s

, t r u c k s

,

a n d b u s e s

– a n d a l l o w s f

o r t h e d e t a i l e d s p e c i f

i c a t i o n o f a w i d e r a n g e o f i n d i v i d u a l v e h i c l e

c o m p o n e n t s

. T h i s e n a b l e s t h e u s e r t o i n v e s t i g a t e

– a t t h e v e h i c l e l e v e l o f d e t a i l

– h o w

m o d i f y i n g o r r e p l a c i n g c e r t a i n c o m p o n e n t s

, e i t h e r i n d i v i d u a l l y o r i n c o m b i n a t i o n

, a f f e c t s

v e h i c l e p e r f

o r m a n c e a c r o s s a n u m b e r o f p a r a m e t e r s

, i n c l u d i n g o v e r s t a n d a r d i z e d c i t y a n d

h i g h w a y d r i v i n g c y c l e s ; i n t e r m s o f c l i m b i n g p e r f o r m a n c e ; s t e a d y

- s t a t e a n d t o p s p e e d

p e r f o r m a n c e ; m a x i m u m a c c e l e r a t i o n a n d t r a c t i o n f o r c e ; a n d b r a k i n g p e r f

o r m a n c e

. 1 6 A

m o r e d e t a i l e d d e s c r i p t i o n o f t h e C R U I S E s o f t w a r e i s i n c l u d e d i n A p p e n d i x B

.

R e m a i n i n g s e c t i o n s o f t h i s c h a p t e r d e s c r i b e e a c h b a s i c s t e p o f t h e a n a l y s i s m e t h o d o l o g y

, I n b r i e f

, t h e s e s t e p s c o n s i s t e d o f :

1

. D e f i n i n g f i v e r e p r e s e n t a t i v e v e h i c l e c l a s s e s ( i

. e

. , s m a l l c a r

, l a r g e c a r

, s m a l l t r u c k

, l a r g e t r u c k

, a n d m i n i v a n )

. 2

. V a l i d a t i n g m o d e l s i m u l a t i o n r e s u l t s a g a i n s t t h e a c t u a l p e r f o r m a n c e o f

r e p r e s e n t a t i v e 2 0 0 2 m o d e l y e a r v e h i c l e s i n e a c h c l a s s a n d d e v e l o p i n g a “ b u s i n e s s

a s

- u s u a l ” t e c h n o l o g y b a s e l i n e f o r e a c h c l a s s o f v e h i c l e s i n m o d e l y e a r 2 0 0 9

. 3

. D e v e l o p i n g a l i s t o f s p e c i f i c t e c h n o l o g y o p t i o n s a n d a s s e s s i n g t h e c o s t s a n d

p o t e n t i a l G H G

- r e d u c i n g b e n e f i t s o f e a c h o p t i o n i n i s o l a t i o n

. 4

. C o n s t r u c t i n g v a r i o u s t e c h n o l o g y c o m b i n a t i o n s o r “ p a c k a g e s ” b a s e d o n t h e r e s u l t s

o f t h e a b o v e a s s e s s m e n t o f i n d i v i d u a l t e c h n o l o g y o p t i o n s

. 5

. P e r f o r m i n g C R U I S E m o d e l s i m u l a t i o n s f o r e a c h o f t h e v e h i c l e c l a s s e s a n d

t e c h n o l o g y p a c k a g e s s e l e c t e d f o r a n a l y s i s

. 6

. A s s e s s i n g t h e e m i s s i o n s r e d u c t i o n b e n e f i t s o f a d d i t i o n a l t e c h n o l o g y o p t i o n s s u c h

a s l o w r o l l i n g r e s i s t a n c e t i r e s

, l o w v i s c o s i t y l u b r i c a t i n g o i l

, v e h i c l e m a s s

r e d u c t i o n

, a i r c o n d i t i o n i n g o p t i o n s

, a n d h y b r i d v e h i c l e t e c h n o l o g i e s

. 7

. A s s e s s i n g t h e c o s t s a n d b e n e f i t s o f d i f f e r e n t t e c h n o l o g y p a c k a g e s

.

1 5 C o n s i s t e n t w i t h t h e c l a s s i f i c a t i o n s u s e d i n m o s t e x i s t i n g s t a t e a n d f e d e r a l r e g u l a t i o n s

, l i g h t

- d u t y v e h i c l e s

a r e d e f i n e d i n t h i s s t u d y a s v e h i c l e s w i t h a G r o s s V e h i c l e W e i g h t R a t i n g ( G V W R ) l e s s t h a n 8

, 5 0 0 l b s

. 1 6 T h e r a n g e o f c o m

p o n e n t s t h a t c a n b e i n d i v i d u a l l y s p e c i f i e d i n C R U I S E i n c l u d e s : v e h i c l e a n d t r a i l e r ;

e n g i n e ( c o m

b u s t i o n o r e l e c t r i c m o t o r ) ; c l u t c h e s ; t r a n s m i s s i o n e l e m e n t s ; c o n t r o l e l e m e n t s ; s h a f t s ( r i g i d o r

t o r s i o n

- e l a s t i c ) ; w h e e l / t i r e ; e l e c t r i c a l c o m p o n e n t s ; h y b r i d c o m

p o n e n t s ; b r a k e s ; a n d a u x i l i a r i e s ( s u c h a s o i l

p u m p

, a i r c o n d i t i o n i n g o r p o w e r s t e e r i n g )

. I n a d d i t i o n

, t h e s o f t w a r e a l l o w s f

o r m o d i f i c a t i o n o f a s s u m

p t i o n s

a b o u t t h e d r i v e r a n d a b o u t e n v i r o n m e n t a l d r i v i n g c o n d i t i o n s ( s u c h a s w i n d

, r o a d s u r f a c e

, e t c

. )

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 2

- 2



### 2

. 1

. D e f i n i n g R e p r e s e n t a t i v e V e h i c l e C l a s s e s

F o r p u r p o s e s o f t h i s s t u d y

, v e h i c l e s w e r e f i r s t c a t e g o r i z e d a c c o r d i n g t o m a j o r

u t i l i t y d i s t i n c t i o n s u s i n g 2 0 0 2 s a l e s a n d t e c h n o l o g y d a t a

. T h e o b j e c t i v e w a s t o d e t e r m i n e

t h e m i n i m u m n u m b e r o f c l a s s e s t h a t w o u l d p r o v i d e f o r m a x i m u m f

l e e t r e p r e s e n t a t i o n

w h i l e m a i n t a i n i n g r e a s o n a b l y h o m o g e n e o u s t e c h n o l o g y c o m p o s i t i o n w i t h i n c l a s s e s

. A

t o t a l o f f i v e v e h i c l e c l a s s e s w e r e s e l e c t e d : l a r g e c a r s

, s m a l l c a r s

, l a r g e t r u c k s

, s m a l l

t r u c k s

, a n d m i n i v a n s

. T h e s m a l l c a r c l a s s g e n e r a l l y i n c l u d e s v e h i c l e s d e f i n e d b y t h e U

. S

. E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n A g e n c y ( E P A ) a s s u b c o m p a c t s a n d c o m p a c t c a r s

, w h i l e t h e

l a r g e c a r c l a s s i n c l u d e s E P A m i d s i z e a n d l a r g e c a r s

. T h e s m a l l a n d l a r g e t r u c k c l a s s e s

i n c l u d e b o t h p i c k u p t r u c k s a n d s p o r t u t i l i t y v e h i c l e s ( S U V s ) a n d a r e g e n e r a l l y s p l i t

a c c o r d i n g t o g r o s s v e h i c l e w e i g h t r a t i n g ( a t a p p r o x i m a t e l y 6 0 0 0 p o u n d s )

. I n m o s t c a s e s

, S U V s a n d p i c k u p t r u c k s s h a r e a c o m m o n p l a t f o r m a n d u t i l i z e s i m i l a r e n g i n e a n d

d r i v e l i n e t e c h n o l o g y

, s o r e p r e s e n t i n g t h e m i n c o m b i n a t i o n i s c o n s i s t e n t w i th c u r r e n t

t e c h n o l o g y d i s t i n c t i o n s

. T a b l e 2

- 1 s u m m a r i z e s t h e c h i e f c h a r a c t e r i s t i c s o f e a c h v e h i c l e

c l a s s e v a l u a t e d i n t h i s s t u d y a n d i n d i c a t e s i t s p r e v a l e n c e i n r e c e n t ( 2 0 0 2 ) o v e r a l l l i g h t

d u t y v e h i c l e s a l e s

.

T a b l e 2

- 1 : C h a r a c t e r i s t i c s o f E v a l u a t e d V e h i c l e C l a s s

V e h i c l e C l a s s F r a c t i o n o f

S a l e s i n 2 0 0 2 D o m i n a n t T e c h n o l o g y C h a r a c t e r i s t i c s

S m a l l c a r s 2 2 % 4

- c y l i n d e r

, n a t u r a l l y a s p i r a t e d

, d u a l o v e r h e a d c a m

( D O H C )

, f

o u r

- s p e e d a u t o m a t i c t

r a n s m i s s i o n

, f

r o n t

w h e e l d r i v e v e h i c l e s

L a r g e c a r s 2 5 % 6

- c y l i n d e r

, n a t u r a l l y a s p i r a t e d

, D O H C

, f o u r

- s p e e d

a u t o m a t i c t

r a n s m i s s i o n

, f

r o n t w h e e l d r i v e v e h i c l e s

S m a l l t r u c k s 2 3 % 6

- c y l i n d e r

, n a t u r a l l y a s p i r a t e d

, D O H C

, f o u r

- s p e e d

a u t o m a t i c t

r a n s m i s s i o n v e h i c l e s

, w i t h a n e a r l y 5 0 / 5 0

s p l i t b e t w e e n t w o a n d f

o u r w h e e l d r i v e

L a r g e t r u c k s 2 1 % 8

- c y l i n d e r

, n a t u r a l l y a s p i r a t e d

, o v e r h e a d v a l v e ( O H V )

, f o u r

- s p e e d a u t o m a t i c t

r a n s m i s s i o n v e h i c l e s

, a l s o w i t h a

n e a r l y 5 0 / 5 0 s p l i t b e t w e e n t w o a n d f o u r w h e e l d r i v e

M i n i v a n s 7 % 6

- c y l i n d e r

, n a t u r a l l y a s p i r a t e d

, O H V

, f o u r

- s p e e d

a u t o m a t i c t

r a n s m i s s i o n

, f

r o n t w h e e l d r i v e v e h i c l e s

F o r e a c h o f t h e s e v e h i c l e c l a s s e s

, A V L m o d e l e d a p r o d u c t i o n v e h i c l e t h a t b e s t

m a t c h e d t h e a v e r a g e c h a r a c t e r i s t i c s o f v e h i c l e s i n e a c h c l a s s

. D e t e r m i n i n g t h e a v e r a g e

c h a r a c t e r i s t i c s r e q u i r e d s p e c i f y i n g b o t h n u m e r i c a n d n o n

- n u m e r i c p a r a m e t e r s

. F o r

v e h i c l e c h a r a c t e r i s t i c s t h a t c o u l d b e s p e c i f i e d u s i n g c o n t i n u o u s n u m e r i c p a r a m e t e r s

—

s u c h a s c u r

b w e i g h t

, e n g i n e d i s p l a c e m e n t

, p e a k h o r s e p o w e r

, p e a k t o r q u e

, e t c

. — t h e

v a l u e a s s u m e d f

o r t h e m o d e l v e h i c l e s i m p l y r e f l e c t e d t h e s a l e s

- w e i g h t e d n u m e r i c a v e r a g e

o f a c t u a l m o d e l y e a r 2 0 0 2 v e h i c l e s i n e a c h c l a s s

. F o r o t h e r n o n

- n u m e r i c v e h i c l e

c h a r a c t e r i s t i c s t h a t c o u l d n o t s i m p l y b e a v e r a g e d

, 1 7 t h e m o d e l v e h i c l e w a s a s s u m e d t o

i n c l u d e w h a t e v e r d i s c r e t e t e c h n o l o g y a c c o u n t e d f o r t h e l a r g e s t s h a r e o f 2 0 0 2 c l a s s s a l e s

.

1 7 F o r e x a m

p l e

, a p a r t i c u l a r c l a s s o f v e h i c l e s m i g h t b e s p l i t e v e n l y b e t w e e n 4

- s p e e d a n d 5

- s p e e d a u t o m a t i c

t r a n s m i s s i o n m o d e l s

. H o w e v e r

, i t i s n o t p o s s i b l e t o m o d e l a t h e o r e t i c a l 4

. 5

- s p e e d “ a v e r a g e ” o f t h e s e t w o

c h a r a c t e r i s t i c s

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 2

- 3

F o r e x a m p l e

, 3 1 p e r c e n t o f l a r g e c a r s s o l d i n 2 0 0 2 h a d o v e r h e a d v a l v e s

, w h e r e a s 2 4

p e r c e n t h a d s i n g l e o v e r h e a d c a m ( S O H C ) a n d 4 5 p e r c e n t h a d d u a l o v e r h e a d c a m

( D O H C ) v a l v e t r a i n t e c h n o l o g i e s

. S i n c e D O H C t e c h n o l o g y h a s t h e l a r g e s t s a l e s s h a r e

, i t

w a s t a k e n a s t h e c l a s s a v e r a g e v a l v e t r a i n t e c h n o l o g y f o r t h e m o d e l l a r g e c a r

. T a b l e 2

- 2

s u m m a r i z e s t h e s p e c i f

i c c h a r a c t e r i s t i c s a s s u m e d f o r t h e r e p r e s e n t a t i v e

, m o d e l v e h i c l e i n

e a c h o f t h e f

i v e v e h i c l e c l a s s e s a n a l y z e d

.

T a b l e 2

- 2 : 2 0 0 2 C l a s s A v e r a g e S t a t i s t i c s

P a r a m e t e r L a r g e

T r u c k S m a l l

T r u c k M i n i v a n L a r g e

C a r S m a l l

C a r

C u r b W e i g h t ( l b s ) 4 8 2 6 3 7 1 4 3 9 8 0 3 3 8 0 2 7 6 2

G V W R ( l b s ) 7 1 6 7 4 8 6 7 N A N A N A

D i s p l a c e m e n t ( l i t e r s ) 5

. 0 1 3

. 4 1 3

. 4 2 3

. 1 8 2

. 2 7

E n g i n e T y p e V 8 V 6 V 6 V 6 L 4

C h a r g e T y p e N A N A N A N A N A

C a m T y p e O H V D O H C O H V D O H C D O H C

R a t e d H P 2 5 7 1 9 5 1 9 9 1 9 4 1 4 8

P e a k T o r q u e ( l b

- f

t ) 3 1 1 2 1 8 2 2 2 2 0 8 1 5 2

D r i v e l i n e 4 W D 4 W D F W D F W D F W D

T r a n s m i s s i o n T y p e A u t o m a t i c A u t o m a t i c A u t o m a t i c A u t o m a t i c A u t o m a t i c

S p e e d s 4 4 4 4 4

C O 2 ( g / m i l e

- c o m b i n e d ) 5 7 4 4 7 3 4 3 6 3 8 5 3 3 4

H P / W e i g h t R a t i o 0

. 0 5 3 7 0

. 0 5 2 4 0

. 0 4 9 8 0

. 0 5 6 9 0

. 0 5 3 0

T o r q u e / W e i g h t R a t i o 0

. 0 6 4 9 0

. 0 5 8 6 0

. 0 5 5 8 0

. 0 6 1 0 0

. 0 5 4 5



### 2

. 2

. V a l i d a t i n g S i m u l a t i o n M o d e l i n g R e s u l t s f o r R e p r e s e n t a t i v e

V e h i c l e s a n d D e v e l o p i n g a “ B u s i n e s s

- A s

- U s u a l ” T e c h n o l o g y

B a s e l i n e

A s d e s c r i b e d i n t h e f

o r e g o i n g s e c t i o n

, t h e s p e c i f i c a t i o n s u s e d t o d e s c r i b e a

r e p r e s e n t a t i v e o r “ a v e r a g e ” v e h i c l e i n e a c h v e h i c l e c l a s s f o r s i m u l a t i o n p u r p o s e s w e r e

b a s e d o n a c t u a l 2 0 0 2 v e h i c l e c h a r a c t e r i s t i c s

. H o w e v e r

, n o o n e

, a c t u a l v e h i c l e h a s

c h a r a c t e r i s t i c s t h a t e x a c t l y m a t c h t h e c o m b i n a t i o n o f a v e r a g e o r r e p r e s e n t a t i v e

s p e c i f i c a t i o n s d e v e l o p e d f

o r e a c h v e h i c l e c l a s s

. H e n c e

, t o v a l i d a t e m o d e l s i m u l a t i o n s o f

t h e a v e r a g e v e h i c l e

, i t w a s n e c e s s a r y t o i d e n t i f y a c t u a l v e h i c l e p l a t f

o r m s t h a t w e r e c l o s e

t o t h e c a l c u l a t e d c l a s s a v e r a g e s i n t e r m s o f t e c h n o l o g y a n d p e r f o r m a n c e

. T o i d e n t i f

y

c a n d i d a t e v e h i c l e s

, a s e r i e s o f p a r a m e t e r

- b y

- p a r a m e t e r c l o s e n e s s s t a t i s t i c s w a s d e v e l o p e d

f o r e v e r y a c t u a l m o d e l y e a r 2 0 0 2 v e h i c l e i n e a c h c l a s s t o i n d i c a t e t h e d e g r e e o f s i m i l a r i t y

w i t h t h e c l a s s a v e r a g e c h a r a c t e r i s t i c s s u m m a r i z e d i n T a b l e 2

- 2 1 8 T h e s m a l l e r t h e

1 8 I n a l l

, c l o s e n e s s s t a t i s t i c s w e r e d e v e l o p e d f o r a t o t a l o f 1 4 v e h i c l e p a r a m e t e r s

. S e e A p p e n d i x C f o r f u r t h e r

d e t a i l s

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 2

- 4

c l o s e n e s s s t a t i s t i c

, t h e c l o s e r t h e p a r t i c u l a r v e h i c l e i s t o t h e t h e o r e t i c a l c l a s s a v e r a g e

v e h i c l e

— w i t h a v a l u e o f z e r o b e i n g i n d i c a t i v e o f a n e x a c t m a t c h

. B a s e d o n a r a n k

o r d e r i n g o f t h e o v e r a l l c l o s e n e s s s t a t i s t i c f o r d i f f e r e n t v e h i c l e p l a t f

o r m s

, t h e a c t u a l

v e h i c l e s e l e c t e d t o v a l i d a t e s i m u l a t i o n r e s u l t s f o r t h e m o d e l o r a v e r a g e v e h i c l e i n e a c h

c l a s s w a s a s f

o l l o w s :

• S m a l l c a r s : C h e v r o l e t C a v a l i e r 2

. 2 l i t e r L 4

• L a r g e c a r s : F o r d T a u r u s 3

. 0 l i t e r V 6

• S m a l l t r u c k s : T o y o t a T a c o m a 3

. 4 l i t e r V 6

• L a r g e t r u c k s : G M C S i e rr a 5

. 3 l i t e r V 8

• M i n i v a n s : C h r y s l e r T o w n & C o u n t r y 3

. 3 l i t e r V 6

T o v a l i d a t e t h e s i m u l a t i o n m e t h o d o l o g y

, m o d e l

- p r e d i c t e d p e r f o r m a n c e i n t e r m s o f

C O 2 e m i s s i o n s a n d a c c e l e r a t i o n ( 0

- 6 0 t i m e ) w a s c o m p a r e d t o a c t u a l d a t a f o r e a c h o f t h e s e

v e h i c l e s

. T h e r e s u l t s

, w h i c h a r e s u m m a r i z e d i n T a b l e 2

- 3

, g e n e r a l l y s u g g e s t t h a t t h e

m o d e l s i m u l a t i o n s p r o v i d e g o o d e s t i m a t e s o f a c t u a l v e h i c l e p e r f o r m a n c e

. I n t e r m s o f C O 2

e m i s s i o n s

, f

o r e x a m p l e

, t h e s i m u l a t e d v a l u e s a r e w i t h i n o n e p e r c e n t o f t h e a c t u a l v a l u e s

f o r t h e r e p r e s e n t a t i v e v e h i c l e s a n d w i t h i n t w o p e r c e n t o f t h e c l a s s a v e r a g e f o r a l l b u t t h e

s m a l l t r u c k c l a s s

. C o m b i n i n g t h e p e r f o r m a n c e o f t h e s i m u l a t i o n m o d e l s f o r a l l f i v e

v e h i c l e c l a s s e s u s i n g t h e a p p r o p r i a t e s a l e s w e i g h t i n g ( i

. e

. , 0

. 2 1 1 f o r l a r g e t r u c k s

, 0

. 2 3 8

f o r s m a l l t r u c k s

, 0

. 0 6 7 f

o r m i n i v a n s

, 0

. 2 6 2 f

o r l a r g e c a r s a n d 0

. 2 2 2 f

o r s m a l l c a r s )

, y i e l d s

a f l e e t w i d e C O 2 e m i s s i o n s e rr o r o f 2

. 0 p e r c e n t

. T o t h e e x t e n t t h a t t h e e f f e c t o f t h i s e r r o r

i s t h e s a m e f

o r b o t h e s t i m a t e d b a s e l i n e a n d c o n t r o l l e d C O 2 e m i s s i o n s

, i t i s u n l i k e l y t o

a f f e c t e s t i m a t e s o f t h e r e l a t i v e d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e m

.

H a v i n g v a l i d a t e d m o d e l p e r f o r m a n c e f

o r e a c h o f t h e c l a s s

- a v e r a g e 2 0 0 2 v e h i c l e s

,

t h e n e x t s t e p w a s t o d e v e l o p a “ b u s i n e s s

- a s

- u s u a l ” b a s e l i n e f o r t e c h n o l o g i e s l i k e l y t o b e

i n c o rp o r a t e d i n v e h i c l e s b y m o d e l y e a r 2 0 0 9

. G i v e n t h a t v e h i c l e t e c h n o l o g y w i l l c e r t a i n l y

e v o l v e o v e r t h e c o m i n g y e a r s

, e v e n a b s e n t p o l i c y i n t e r v e n t i o n t o r e d u c e G H G e m i s s i o n s

,

t h i s s t e p w a s n e c e s s a r y t o p r o v i d e a m o r e r e a l i s t i c b a s e l i n e a g a i n s t w h i c h f u t u r e

e m i s s i o n s r e d u c t i o n p o t e n t i a l a n d i n c r e m e n t a l c o s t c o u l d b e e v a l u a t e d

. F o r e x a m p l e

, t o

t h e e x t e n t t h a t s o m e n e w t e c h n o l o g i e s a r e l i k e l y t o b e a d o p t e d i n r e s p o n s e t o e x i s t i n g

m a r k e t f o r c e s

, t h e y m a y n o t b e a v a i l a b l e f o r a d d i t i o n a l C O 2 r e d u c t i o n s i n th e p r o j e c t i o n

y e a r s

. M o r e o v e r

, t o t h e e x t e n t t h a t m a n y o f t h e s e n e w t e c h n o l o g i e s a r e l i k e l y t o b e

a p p l i e d i n w a y s t h a t i m p r o v e v e h i c l e p e r f o r m a n c e r a t h e r t h a n r e d u c e e m i s s i o n s

, s o m e o r

a l l o f t h e i r a s s o c i a t e d e m i s s i o n s r e d u c t i o n p o t e n t i a l w i l l a l s o n o t b e a v a i l a b l e

. T o

e s t i m a t e t h e p o t e n t i a l i m p a c t s o f n e w t e c h n o l o g y a d o p t i o n a n d a n a l y z e p o t e n t i a l t r a d e o f f s

b e t w e e n i m p r o v e d v e h i c l e p e r f o r m a n c e a n d e m i s s i o n s r e d u c t i o n s

, t h e 2 0 0 2 m o d e l s w e r e

a d j u s t e d t o i n c o r

p o r a t e n e w t e c h n o l o g i e s t h a t a r e e x p e c t e d t o e n t e r t h e f l e e t b e t w e e n

2 0 0 2 a n d 2 0 0 9

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 2

- 5

T a b l e 2

- 3 : P e r f

o r m a n c e o f t h e 2 0 0 2 S i m u l a t i o n M o d e l s

P a r a m e t e r L a r g e

T r u c k S m a l l

T r u c k M i n i v a n L a r g e

C a r S m a l l

C a r

C O 2 ( g r a m s / m i l e )

R e p r e s e n t a t i v e V e h i c l e 4 9 9 4 2 7 3 7 5 3 3 1 2 7 6

M o d e l 4 9 3 4 2 6 3 7 6 3 2 9 2 7 8

D e l t a

- 6

. 5

- 1

. 4 + 1

. 3

- 1

. 3 + 1

. 4

D e l t a ( p e r c e n t )

- 1

. 3

- 0

. 3 + 0

. 3

- 0

. 4 + 0

. 5

C l a s s A v e r a g e 4 8 8 4 0 0 3 7 1 3 2 7 2 8 1

D e l t a + 4

. 8 + 2 5

. 7 + 5

. 8 + 2

. 5

- 3

. 5

D e l t a ( p e r c e n t ) + 1

. 0 + 6

. 4 + 1

. 6 + 0

. 8

- 1

. 3

0

- 6 0 T i m e ( s e c o n d

s )

R e p r e s e n t a t i v e V e h i c l e 9

. 0 9

. 7 8

. 1 8

. 2

M o d e l 8

. 9 1 0

. 0 1 0

. 5 8

. 1 8

. 7

D e l t a

- 0

. 1 4 + 0

. 2 9

- 0

. 0 3 + 0

. 5 4

D e l t a ( p e r c e n t )

- 1

. 6 % + 3

. 0 %

- 0

. 4 % + 6

. 6 %

T o p r o j e c t a “ b u s i n e s s

- a s

- u s u a l ” e v o l u t i o n i n v e h i c l e t e c h n o l o g y a n d a t t r i b u t e s

o v e r t h e c o m i n g y e a r s

, M a r t e c c o n d u c t e d d e t a i l e d m a r k e t r e s e a r c h i n t o O r i g i n a l

E q u i p m e n t M a n u f

a c t u r e r ( O E M ) p r o d u c t p l a n s a n d d e v e l o p e d a d a t a b a s e o f e s t i m a t e d

2 0 0 9 v e h i c l e p l a t f

o r m s u n d e r b a s e l i n e c o n d i t i o n s

. B a s e l i n e i n t h i s c a s e m e a n s t h a t o n l y

c u rr e n t l y a d o p t e d r e g u l a t o r y r e q u i r e m e n t s w e r e a s s u m e d i n d e v e l o p i n g t h e 2 0 0 9 v e h i c l e s

. T h e r e s u l t i n g d a t a b a s e w a s u s e d t o a d j u s t t h e 2 0 0 2 c l a s s a v e r a g e v e h i c l e c h a r a c t e r i s t i c s

t h a t w e r e s i m u l a t e d t o r e f l e c t e x p e c t e d 2 0 0 9 b a s e l i n e t e c h n o l o g y a n d p e r f o r m a n c e

.

T h e b i g g e s t t e c h n o l o g y c h a n g e s a n t i c i p a t e d b e t w e e n 2 0 0 2 a n d 2 0 0 9 a r e :

• N e a r

- u n i v e r s a l u s e o f c a m p h a s e r ( v a r i a b l e v a l v e t i m i n g ) t e c h n o l o g y

. H o w e v e r

,

t h e s o p h i s t i c a t i o n o f t h i s t e c h n o l o g y i s l i k e l y t o v a r y a c r o s s m o d e l s ( i

. e

. , i n t a k e

v a l v e o n l y

, e x h a u s t v a l v e o n l y

, b o t h i n t a k e a n d e x h a u s t v a l v e s i n a c o u p l e d o r

d u a l i n d e p e n d e n t c o n f

i g u r a t i o n

, e t c

. )

,

• S i g n i f i c a n t p e n e t r a t i o n o f v a r i a b l e v a l v e l i f t t e c h n o l o g y i n t o t h e f

l e e t

,

• S i g n i f i c a n t p e n e t r a t i o n o f c y l i n d e r d e a c t i v a t i o n t e c h n o l o g y i n t o t h e f l e e t

,

• C o n t i n u e d e v o l u t i o n o f t r a n s m i s s i o n t e c h n o l o g y

, w i t h s i x s p e e d a u t o m a t i c

t r a n s m i s s i o n s b e c o m i n g d o m i n a n t

, a n d

• L i m i t e d g r o w t h i n t h e m a r k e t s h a r e o f s t o i c h i o m e t r i c g a s o l i n e d i r e c t i n j e c t i o n

( G D I ) a n d d i e s e l e n g i n e s a s w e l l a s t u r b o c h a r g e r a n d h y b r i d

- e l e c t r i c v e h i c l e

t e c h n o l o g i e s

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 2

- 6

E x i s t i n g m a r k e t f

o r c e s t h a t a r e c o m p r e h e n d e d i n t h e d e v e l o p m e n t o f t h e 2 0 0 9 b a s e l i n e

f l e e t c h a r a c t e r i s t i c s a n d t e c h n o l o g y p e n e t r a t i o n i n c l u d e :

• L i g h t t r u c k C A F E p r o g r e s s i o n f r o m 2 0

. 7 m p g t o 2 2

. 2 m p g i n M Y 2 0 0 7 ;

• T h e C a l i f

o r n i a Z E V m a n d a t e

, a l s o a d o p t e d b y N e w Y o r k a n d M a s s a c h u s e t t s ( a t

t h e t i m e t h i s s t u d y w a s c o m p l e t e d ) ;

• F u l l i m p l e m e n t a t i o n o f F e d e r a l T i e r 2 e m i s s i o n s s t a n d a r d s

, w h i c h d r i v e s a b r o a d

r e q u i r e m e n t f

o r i m p r o v e d c o l d

- s t a r t p e r f o r m a n c e ;

• I n c r e a s e d c o m p e t i t i o n i n t h e N o r t h A m e r i c a n m a r k e t a c r o s s a l l p r o d u c t s e g m e n t s

,

w h i c h d r i v e s O E M s t o c r e a t e d i f f e r e n t i a t i o n o n m a n y v e h i c l e a t t r i b u t e s

, i n c l u d i n g

p e r f o r m a n c e ;

• I n s t a l l e d p o w e r t r a i n c a p i t a l b a s e ; a n d

• O E M p o s i t i o n i n g

, s a l e m i x a n d a n t i c i p a t e d a t t e m p t s t o b a l a n c e m a r k e t

,

r e g u l a t o r y a n d s o c i e t a l f

o r c e s

.

I t i s i m p o r t a n t t o n o t e t h a t t h e 2 0 0 9 b a s e l i n e v e h i c l e s w e r e n o t c r e a t e d a s a l e a s t

c o s t s o l u t i o n f

o r C O 2 r e d u c t i o n s

. I n f

a c t

, C O 2 r e d u c t i o n s w e r e n o t a c o n s i d e r a t i o n i n t h e

2 0 0 9 b a s e l i n e v e h i c l e f

o r e c a s t

, e x c e p t t o t h e e x t e n t t h a t t h e y w e r e i n f l u e n c e d b y

r e s p o n s e s t o t h e m a r k e t f o r c e s o r r e g u l a t o r y r e q u i r e m e n t s d e s c r i b e d a b o v e

. T h e

p r o j e c t i o n s i n t e c h n o l o g y p e n e t r a t i o n s f o r 2 0 0 9 w e r e d e v e l o p e d s o l e l y i n r e s p o n s e t o t h e

m a r k e t f o r c e s a n d t r e n d s l i s t e d a b o v e t h a t w i l l a f f e c t m a n u f a c t u r i n g a n d d e s i g n d e c i s i o n s

b e t w e e n n o w a n d 2 0 0 9

. F o r e x a m p l e

, t h e p r o j e c t i o n o f n e a r u n i v e r s a l u s e o f c a m p h a s e r s

i n 2 0 0 9 i s b a s e d o n t h e n e e d t o r e d u c e c o l d s t a r t e m i s s i o n s i n o r d e r t o m e e t T i e r 2

s t a n d a r d s

. S i m i l a r l y

, t h e u s e o f s i x s p e e d a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n s i s b a s e d o n t h e

f o r e c a s t e d n e e d t o p r o v i d e b e t t e r a c c e l e r a t i o n a n d a s m o o t h e r r i d e i n o r d e r m e e t e x p e c t e d

c o n s u m e r d e m a n d s

.

A s b e f o r e

, w h e n d e a l i n g w i t h d i s c r e t e v e h i c l e t e c h n o l o g i e s t h a t c a n n o t b e

a v e r a g e d f

o r p u r p o s e s o f t h e v e h i c l e s i m u l a t i o n

, i t w a s n e c e s s a r y t o p r e d i c t w h i c h

t e c h n o l o g y w o u l d d o m i n a t e i n 2 0 0 9

. T a b l e 2

- 4 s u m m a r i z e s t h e p r e d i c t e d d o m i n a n t

c h a r a c t e r i s t i c s o f c l a s s a v e r a g e v e h i c l e s i n 2 0 0 9 i n c o m p a r i s o n t o 2 0 0 2 m o d e l s

. A s

i n d i c a t e d b y t h e s h a d e d c e l l s

, f o r e c a s t e d c h a n g e s i n d o m i n a n t t e c h n o l o g i e s a r e l i m i t e d t o

t r a n s m i s s i o n a n d v a l v e t r a i n t e c h n o l o g i e s

.

T a b l e 2

- 4 : D o m i n a n t D i s c r e t e T e c h n o l o g i e s i n 2 0 0 2 a n d 2 0 0 9

L a r g e T r u c k S m a l l T r u c k M i n i v a n L a r g e C a r S m a l l C a r P a r a m e t e r 2 0 0 2 2 0 0 9 2 0 0 2 2 0 0 9 2 0 0 2 2 0 0 9 2 0 0 2 2 0 0 9 2 0 0 2 2 0 0 9

E n g i n e T y p e V 8 V 8 V 6 V 6 V 6 V 6 V 6 V 6 L 4 L 4

C h a r g e T y p e N A N A N A N A N A N A N A N A N A N A

C a m T y p e O H V O H V D O H C D O H C O H V O H V D O H C D O H C D O H C D O H C

D r i v e l i n e 4 W D 4 W D 4 W D 4 W D F W D F W D F W D F W D F W D F W D

T r a n s m i s s i o n A 4 A 6 A 4 A 6 A 4 A 5 A 4 A 6 A 4 A 5

C a m P h a s i n g N o C o u p l e d N o D u a l N o C o u p l e d N o D u a l N o D u a l

V a r i a b l e L i f

t N o N o N o D i s c r e t e N o D i s c r e t e N o D i s c r e t e N o D i s c r e t e

C y l

. D e a c t

. N o N o N o N o N o N o N o N o N o N oR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 2

- 7

U n d e r “ b u s i n e s s

- a s

- u s u a l ” a s s u m p t i o n s o n e w o u l d e x p e c t c h a n g e s n o t o n l y i n

v e h i c l e t e c h n o l o g y

, b u t i n v e h i c l e p e r f o r m a n c e a n d o t h e r a t t r i b u t e s o v e r t h e n e x t s e v e r a l

y e a r s

. T o e s t i m a t e t h e i m p a c t s o f t h e s e c h a n g e s

, a t r e n d a n a l y s i s w a s c o n d u c t e d u s i n g

d a t a p u b l i s h e d b y t h e E P A

. 1 9 S p e c i f i c a l l y

, h i s t o r i c a l t r e n d s i n v e h i c l e w e i g h t a n d 0

- 6 0

a c c e l e r a t i o n t i m e f

o r t h e p e r i o d 1 9 9 3

- 2 0 0 3 w e r e a n a l y z e d a n d u s e d t o p r o j e c t c o n t i n u e d

c h a n g e s t o 2 0 0 9

. T a b l e 2

- 5 s u m m a r i z e s t h e r e s u l t s o f t h e h i s t o r i c a l t r e n d a n a l y s i s f o r

e a c h o f t h e f

i v e v e h i c l e c l a s s e s c o n s i d e r e d

.

T a b l e 2

- 5 : T r e n d

- B a s e d F o r e c a s t P a r a m e t e r s

P a r a m e t e r L a r g e

T r u c k S m a l l

T r u c k M i n i v a n L a r g e

C a r S m a l l

C a r

I n e r t i a W e i g h t ( 1 9 9 3

- 2 0 0 3 )

C h a n g e p e r Y e a r ( p o u n d s ) 4 2 2 5 3 2 0 2 2

0

- 6 0 T i m e ( 1 9 9 3

- 2 0 0 3 )

C h a n g e p e r Y e a r ( s e c o n d s )

- 0

. 2 2

- 0

. 1 5

- 0

. 1 9

- 0

. 1 4

- 0

. 1 1

A s i n d i c a t e d i n T a b l e 2

- 5

, a l l v e h i c l e c l a s s e s e x h i b i t e d s i g n i f i c a n t i n c r e a s e s i n

p o w e r ( a s m e a s u r e d b y h o w q u i c k l y t h e y c a n a c c e l e r a t e f r o m 0

- 6 0 m p h ) a n d f

o u r o f t h e

f i v e c l a s s e s e x h i b i t e d s i g n i f i c a n t ( a n d s i m u l t a n e o u s ) w e i g h t i n c r e a s e s o v e r t h e l a s t 1 0

y e a r s ( t h e e x c e p t i o n w a s l a r g e c a r s

, w h i c h d i d n o t g e t a p p r e c i a b l y h e a v i e r o v e r t h i s t i m e

p e r i o d )

. T h e t r e n d i n i m p r o v e d p o w e r ( a s m e a s u r e d b y a d e c l i n e i n 0

- 6 0 t i m e ) w a s

a s s u m e d t o c o n t i n u e w i t h o u t c h a n g e t o 2 0 0 9 i n a l l c l a s s e s

. H o w e v e r

, t h e t r e n d t o w a r d

i n c r e a s e d w e i g h t w a s a s s u m e d t o m o d e r a t e

, l a r g e l y i n r e s p o n s e t o t h e s m a l l i n c r e a s e i n

C o rp o r a t e A v e r a g e F u e l E c o n o m y ( C A F E ) r e q u i r e m e n t s a n t i c i p a t e d f o r l i g h t t r u c k s o v e r

t h e n e x t s e v e r a l y e a r s

. 2 0 A c c o r d i n g l y

, w e i g h t w a s h e l d c o n s t a n t f o r t h e t r u c k a n d

m i n i v a n c l a s s e s

, a s w e l l a s f o r l a r g e c a r s

, l e a v i n g o n l y t h e s m a l l c a r c l a s s w i t h a n

e x p e c t e d a v e r a g e w e i g h t i n c r e a s e o f 1 5 2 p o u n d s b e t w e e n 2 0 0 2 a n d 2 0 0 9

. 2 1

O n c e b a s e l i n e 2 0 0 2 v e h i c l e c h a r a c t e r i s t i c s h a d b e e n u p d a t e d t o 2 0 0 9 u s i n g t h e

M a r t e c t e c h n o l o g y d a t a b a s e

, a v a l i d a t i o n c h e c k w a s p e r f o r m e d t o d e t e r m i n e w h e t h e r t h e

2 0 0 9 m o d e l f

o r e c a s t s w e r e s e n s i t i v e t o p o s s i b l e v a r i a t i o n s i n t h e p e n e t r a t i o n o f d i s c r e t e

t e c h n o l o g i e s

. 2 2 T h i s c h e c k w a s p e r f o r m e d b y i d e n t i f

y i n g t h e v a r i o u s d i s c r e t e t e c h n o l o g y

p a c k a g e s t h a t c o m m a n d e d a f i v e p e r c e n t o r g r e a t e r s h a r e o f t h e 2 0 0 9 m a r k e t i n e a c h

v e h i c l e c l a s s

. D i s c r e t e C O 2 i m p a c t e s t i m a t e s d e v e l o p e d b y A V L w e r e t h e n u s e d t o

e s t i m a t e t h e o v e r a l l C O 2 i m p a c t o f e a c h t e c h n o l o g y p a c k a g e a n d t h e r e s u l t s w e r e

1 9 U

. S

. E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n A g e n c y

, L i g h t

- D u t y A u t o m o t i v e T

e c h n o l o g y a n d F

u e l E c o n o m

y T r e n d s :

1 9 7 5 T h r o u g h 2 0 0 3

, E P A 4 2 0

- R

- 0 3

- 0 0 6

, A p p e n d i c e s G a n d H

, A p r i l 2 0 0 3

. 2 0 F o r l i g h t t r u c k s

, t h e C A F E s t a n d a r d w i l l r e m a i n a t 2 0

. 7 m p g f o r m o d e l y e a r s 2 0 0 2

- 2 0 0 4

, a n d i n c r e a s e t o

2 1

. 0 m p g i n m o d e l y e a r 2 0 0 5

, 2 1

. 6 m p g i n m o d e l y e a r 2 0 0 6 a n d 2 2

. 2 m p g i n 2 0 0 7

. 2 1 T h e l a r g e c a r w e i g h t w a s h e l d c o n s t a n t g i v e n t h e l a c k o f w e i g h t i n c r e a s e b e t w e e n 1 9 9 3 a n d 2 0 0 3

. 2 2 F o r e x a m

p l e

, t h o u g h t h e d o m i n a n t t e c h n o l o g y c h a r a c t e r i s t i c s f o r l a r g e t r u c k s i n c l u d e c a m p h a s i n g

w i t h o u t v a r i a b l e l i f

t

, a 6

- s p e e d a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n a n d n o c y l i n d e r d e a c t i v a t i o n

, t h e f r a c t i o n o f t h e

l a r g e t r u c k f

l e e t a c t u a l l y r e p r e s e n t e d b y t h i s c o m b i n a t i o n o f t e c h n o l o g i e s i s l e s s t h a n s i x p e r c e n t

. T h i s i s a n

a r t i f a c t o f t h e i n c r e a s i n g l y d i v e r s e s e t o f t e c h n o l o g i e s a v a i l a b l e t o m a n u f a c t u r e r s

, w h i c h r e s u l t s i n a

s i t u a t i o n w h e r e t e c h n o l o g i e s t h a t a r e d o m i n a n t w h e n v i e w e d i n i s o l a t i o n a r e s p r e a d a c r o s s a n o t h e r w i s e

d i v e r s e f l e e t

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 2

- 8

w e i g h t e d b y m a r k e t p e n e t r a t i o n t o e s t i m a t e a n o v e r a l l c l a s s

- s p e c i f i c C O 2 i m p a c t

. G i v e n

t h a t t h e r e s u l t s o f t h i s e v a l u a t i o n s h o w e d a m a x i m u m C O 2 e m i s s i o n s d i f f e r e n c e o f 1

. 5

p e r c e n t ( 6

. 8 g r a m s p e r m i l e )

, t h e d o m i n a n t c l a s s

- a v e r a g e 2 0 0 9 t e c h n o l o g y p a c k a g e s

d e v e l o p e d u s i n g t h i s m e t h o d o l o g y a r e b e l i e v e d t o a c c u r a t e l y r e p r e s e n t l i k e l y 2 0 0 9 f l e e t

C O 2 e m i s s i o n s

.



### 2

. 3

. I d e n t i f

y i n g D i s c r e t e V e h i c l e T e c h n o l o g y O p t i o n s f o r E v a l u a t i o n

T a b l e 2

- 6 l i s t s t h e i n d i v i d u a l v e h i c l e t e c h n o l o g i e s c o n s i d e r e d i n t h i s s t u d y f o r

p u r p o s e s o f e v a l u a t i n g f

u t u r e l i g h t

- d u t y v e h i c l e C O 2 e m i s s i o n s r e d u c t i o n p o t e n t i a l

. A

b r i e f d e s c r i p t i o n o f e a c h o f t h e t e c h n o l o g i e s i n d i c a t e d i n T a b l e 2

- 6

, – i n c l u d i n g a n

e x p l a n a t i o n o f h o w e a c h o p t i o n m i g h t r e d u c e C O 2 e m i s s i o n s

– i s p r o v i d e d i n A p p e n d i x

A

.

A s a f

i r s t s t e p t o w a r d i d e n t i f

y i n g i n d i v i d u a l t e c h n o l o g y o p t i o n s f o r f u r t h e r

e v a l u a t i o n

, t h e p o t e n t i a l C O 2 e m i s s i o n s i m p a c t o f e a c h o f t h e o p t i o n s l i s t e d i n T a b l e 2

- 6

w a s e v a l u a t e d i n i s o l a t i o n

. T h e p u rp o s e o f t h i s e v a l u a t i o n w a s p r i m a r i l y t o s c r e e n f o r t h e

m o s t p r o m i s i n g t e c h n o l o g i e s t o b e i n c l u d e d i n t h e m o r e d e t a i l e d “ p a c k a g e ” s i m u l a t i o n s

c o n d u c t e d l a t e r i n t h e a n a l y s i s

. A c c o r d i n g l y

, t h i s s t e p w a s n o t i n t e n d e d t o b e p r e c i s e a n d

w a s i m p l e m e n t e d

, t o t h e e x t e n t f e a s i b l e

, u s i n g s i m p l i f

i e d a p p r o a c h e s

. I n m a n y c a s e s

, f o r

e x a m p l e

, a n e n g i n e m a p w a s s e l e c t e d a n d t h e C O 2 e m i s s i o n s r a t e a t a s p e c i f i c p o i n t o n

t h a t m a p w a s c o m p a r e d t o t h e c o r r e s p o n d i n g p o i n t o n t h e b a s e t e c h n o l o g y e n g i n e m a p f o r

e a c h r e p r e s e n t a t i v e v e h i c l e

. 2 3 T h i s c o m p a r i s o n w a s m a d e a t t h e s p e e d / l o a d p o i n t t h a t

r e p r e s e n t e d a v e r a g e s i m u l a t e d v e h i c l e C O 2 e m i s s i o n s o v e r t h e h i g h w a y a n d c i t y c y c l e s

. F o r t e c h n o l o g i e s t h a t p r o v i d e d t h e b u l k o f t h e i r b e n e f i t s t h r o u g h a s h i f

t i n s p e e d / l o a d

p e r f o r m a n c e ( i

. e

. , p r i m a r i l y t r a n s m i s s i o n t e c h n o l o g i e s )

, a f u l l C R U I S E s i m u l a t i o n w a s

r u n f o r t h e c a n d i d a t e t e c h n o l o g y a n d c o m p a r e d t o t h a t f o r t h e a p p l i c a b l e r e p r e s e n t a t i v e

v e h i c l e

. W h e r e e n g i n e m a p s w e r e n o t r e a d i l y a v a i l a b l e

, i m p a c t e s t i m a t e s w e r e d e v e l o p e d

t h r o u g h a r e v i e w o f a v a i l a b l e r e s e a r c h p a p e r s

.

I n a d d i t i o n t o e s t i m a t i n g t h e e m i s s i o n s r e d u c t i o n p o t e n t i a l o f e a c h o f t h e

i n d i v i d u a l t e c h n o l o g y o p t i o n s l i s t e d i n T a b l e 2

- 6

, r o u g h c o s t e s t i m a t e s w e r e d e v e l o p e d

f o r e a c h o p t i o n t o g a u g e t h e r e l a t i v e c o s t

- e f f e c t i v e n e s s o f e m p l o y i n g o n e G H G r e d u c t i o n

t e c h n o l o g y v e r s u s a n o t h e r

. T h i s t a s k w a s p e r f o r m e d b y M a r t e c u s i n g a v a i l a b l e

i n f o r m a t i o n o n i n c r e m e n t a l v e h i c l e s y s t e m a n d c o m p o n e n t h a r d w a r e c o s t s

. I n c r e m e n t a l

b u s i n e s s c o s t s t o v e h i c l e m a n u f a c t u r e r s o r i m p a c t s o n t h e r e t a i l p r i c e o f v e h i c l e s f r o m a

c o n s u m e r p e r s p e c t i v e w e r e n o t e v a l u a t e d a t t h i s s t a g e o f t h e a n a l y s i s

. 2 4

2 3 A n e n g i n e m a p i s a g r a p h t h a t p r o v i d e s p o l l u t a n t o r f u e l c o n s u m e d a t a c o r r e s p o n d i n g r p m a n d t o r q u e

v a l u e o v e r t h e f

u l l o p e r a t i n g r a n g e o f t h e e n g i n e

. 2 4 I n o r d e r t o e v a l u a t e p o s s i b l e r e t a i l c o s t s a n d t o c o m p a r e t h e M a r t e c p r o

j e c t i o n s w i t h c o s t s p u b l i s h e d i n

o t h e r s t u d i e s

, N E S C C A F d e v e l o p e d a n R P E f o r e a c h o f t h e M a r t e c c o s t s

. T h e R P E i s d i s c u s s e d i n s e c t i o n

2

. 6 o f t h i s c h a p t e r

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 2

- 9

T a b l e 2

- 6 : V e h i c l e T e c h n o l o g i e s E v a l u a t e d i n t h i s S t u d y

E n g i n e T e c h n o l o g i e s D r i v e t r a i n T e c h n o l o g i e s

C a m P h a s i n g 5

- S p e e d A u t o m a t i c T r a n s m i s s i o n

• S i n g l e c a m p h a s e r 6

- S p e e d A u t o m a t i c T r a n s m i s s i o n

• D u a l c a m p h a s e r C o n t i n u o u s l y V a r i a b l e T r a n s m i s s i o n ( C V T )

• C o u p l e d c a m p h a s e r A u t o m a t e d M a n u a l T r a n s m i s s i o n ( 6 s p e e d )

V a r i a b l e V a l v e L i f

t 4 2 V o l t I S G

- I d l e O f f

• D i s c r e t e V a l v e E v e n t s 4 2 V o l t I S G

- L a u n c h A s s i s t

, R e g e n

, I d l e O f f

• C o n t i n u o u s l y V a r i a b l e M o t o r A s s i s t H y b r i d

F u l l y I n t e g r a t e d H y b r i d

A g g r e s s i v e S h i f

t L o g i c C a m l e s s V a l v e A c t u a t i o n

• E l e c t r o m a g n e t i c A c t u a t i o n

• E l e c t r o h y d r a u l i c A c t u a t i o n E a r l y T o r q u e C o n v e r t e r L o c k

- u p

O t h e r L o a d R e d

u c i n g T e c h n o l o g i e s

A d v a n c e d P o w e r S t e e r i n g T u r b o c h a r g i n g

• V a r i a b l e G e o m e t r y

• E l e c t r i c A s s i s t

• E l e c t r o h y d r a u l i c

C y l i n d e r D e a c t i v a t i o n • E l e c t r i c

V a r i a b l e C o m p r e s s i o n R a t i o E l e c t r i c O i l a n d W a t e r P u m p s

V a r i a b l e C h a r g e M o t i o n I m p r o v e d A l t e r n a t o r

G a s o l i n e D i r e c t I n

j e c t i o n

- S t o i c h i o m e t r i c E n g i n e F r i c t i o n R e d u c t i o n

G a s o l i n e D i r e c t I n

j e c t i o n

- L e a n B u r n

S t r a t i f i e d C h a r g e I m p r o v e d L u b r i c a t i n g O i l

G a s o l i n e H o m o g e n e o u s C h a r g e C o m p r e s s i o n

I g n i t i o n A i r c o n d i t i o n i n g t e c h n o l o g i e s a n d r e f r i g e r a n t s

D i e s e l H i g h S p e e d D i r e c t I n j e c t i o n V e h i c l e T e c h n o l o g i e s

D i e s e l A d v a n c e d M u l t i

- M o d e C o m b u s t i o n A e r o d y n a m i c D r a g R e d u c t i o n

M a s s R e d u c t i o n

I m p r o v e d T i r e R o l l i n g R e s i s t a n c eR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 2

- 1 0

O v e r a l l

, t h e s t u d y e n c o m p a s s e d t e c h n o l o g i e s t h a t a r e e i t h e r a l r e a d y i n p r o d u c t i o n

f o r t h e U

. S

. , E u r o p e a n

, o r J a p a n e s e c a r m a r k e t s o r k n o w n t o b e p l a n n e d f o r p r o d u c t i o n i n

t h e s e m a r k e t s ; t e c h n o l o g i e s i d e n t i f i e d b y A V L o r b y o t h e r m e m b e r s o f t h e N E S C C A F

G H G S t u d y T e a m ; a n d t e c h n o l o g i e s d e f i n e d i n t h e a u t o m o t i v e l i t e r a t u r e

. T h r o u g h

d i s c u s s i o n s w i t h A V L a n d o t h e r m e m b e r s o f t h e s t u d y t e a m

, M a r t e c a s s e m b l e d d e t a i l e d

f u n c t i o n a l d e f

i n i t i o n s o f e a c h o f t h e G H G r e d u c t i o n t e c h n o l o g i e s a s t h e y w e r e m o d e l e d

b y A V L

. T h i s d e t a i l w a s e s p e c i a l l y i m p o r t a n t i n i n s t a n c e s w h e r e a t e c h n o l o g y o p t i o n

c o v e r e d a w i d e v a r i e t y o f f u n c t i o n a l d e f

i n i t i o n s a n d m e c h a n i z a t i o n s ( e

. g

. , v a l v e t r a i n

t e c h n o l o g i e s )

. S p e c i f

i c a l l y

, M a r t e c w a s p r o v i d e d w i t h :

• A w r i t t e n f

u n c t i o n a l d e s c r i p t i o n f

r o m w h i c h a b i l l o f m a t e r i a l s w a s d e v e l o p e d ;

• A r e f e r e n c e a u t o m o t i v e i n d u s t r y t e c h n i c a l s p e c i f i c a t i o n f o r t h e t e c h n o l o g y ;

• A r e f e r e n c e t o a n e x i s t i n g v e h i c l e a n d a r c h i t e c t u r e ; o r

• A r e f e r e n c e t o a p a r t i c u l a r s u p p l i e r i m p l e m e n t a t i o n o f t h e t e c h n o l o g y

.

I n i n s t a n c e s w h e r e s u c h s o u r c e s w e r e n o t a v a i l a b l e

, M a r t e c g a t h e r e d i n d u s t r y

i n f o r m a t i o n o n s p e c i f

i c t e c h n o l o g i e s u s i n g i n t e r v i e w s a n d t e c h n i c a l p a p e r s

. F i e l d

i n t e r v i e w s w e r e c o n d u c t e d w i t h i n d i v i d u a l s r e p r e s e n t i n g a l l a s p e c t s o f t h e a u t o m o t i v e

i n d u s t r y

, i n c l u d i n g t h e m a n a g e m e n t

, e n g i n e e r i n g

, p u r c h a s i n g

, f i n a n c e

, p l a n n i n g a n d

p r o d u c t m a n a g e m e n t d i v i s i o n s o f b o t h m a n u f a c t u r e r s a n d p a r t s s u p p l i e r s

. W h e r e v e r

p o s s i b l e

, i n f

o r m a t i o n g l e a n e d f

r o m t e c h n i c a l p a p e r s w a s v e r i f i e d i n i n t e r v i e w s

. I n

g e n e r a l

, M a r t e c s o u g h t t o o b t a i n i n p u t f r o m t w o o r m o r e a u t o m a k e r s a n d t w o o r m o r e

s u p p l i e r s f

o r e a c h t e c h n o l o g y s t u d i e d

.

F i g u r e 2

- 1 i l l u s t r a t e s t h e m e t h o d o l o g y u s e d b y M a r t e c t o d e v e l o p t e c h n o l o g y c o s t

e s t i m a t e s f

o r t h i s s t u d y

. G e n e r a l l y s p e a k i n g

, i t w a s n o t n e c e s s a r y t o i n v e s t i g a t e t h e

d e s i g n d e t a i l s o f d i f

f e r e n t t e c h n o l o g i e s e x c e p t i n s o m e c a s e s w h e r e t h e s e d e t a i l s n e e d e d

t o b e u n d e r s t o o d t o r e c o n c i l e d i f f e r e n c e s i n t h e c o s t e s t i m a t e s p r o v i d e d b y v a r i o u s

s o u r c e s

. U l t i m a t e l y

, a l l o f t h e c o s t s u s e d i n t h e a n a l y s i s r e p r e s e n t i n d u s t r y

- a c c e p t e d

t e c h n o l o g y a p p l i c a t i o n s t h a t a l s o m e e t t h e f u n c t i o n a l r e q u i r e m e n t s p r o v i d e d b y A V L

.

T h e r e s u l t s o f M a r t e c ’ s c o s t a n a l y s i s w e r e r e p o r t e d i n t h e f o r m o f a m a t r i x w h i c h

a l l o w s f o r e a s y c a l c u l a t i o n o f t h e n e t

, v e h i c l e

- l e v e l d i f f e r e n c e i n h a r d w a r e c o s t s ( r e l a t i v e

t o a b a s e l i n e v e h i c l e ) f

o r a n y g i v e n p a c k a g e o f t e c h n o l o g i e s a p p l i e d t o e a c h o f t h e f i v e

d i f f e r e n t v e h i c l e t y p e s s t u d i e d f o r t h i s a n a l y s i s

. T h e c o s t m a t r i x i s s u m m a r i z e d i n C h a p t e r

3 w h i c h p r e s e n t s t h e r e s u l t s o f t h i s s t u d y

, a n d i s d e t a i l e d i n A p p e n d i x C

. N e t h a r d w a r e

c o s t s i n t h i s c o n t e x t i n c l u d e s y s t e m a n d c o m p o n e n t c o s t s

, a s w e l l a s a p p l i c a b l e c r e d i t s i n

i n s t a n c e s w h e r e t h e u s e o f a p a r t i c u l a r t e c h n o l o g y w o u l d r e d u c e o t h e r c o m p o n e n t o r

s y s t e m c o s t s ( f

o r e x a m p l e

, s o m e t e c h n o l o g y p a c k a g e s e v a l u a t e d e l i m i n a t e t h e n e e d f o r

E G R )

. C r e d i t s w e r e a l s o i n c l u d e d f o r d o w n s i z i n g e n g i n e s w h e n c e r t a i n t e c h n o l o g i e s

,

s u c h a s t u r

b o c h a r g e r s

, w e r e a p p l i e d

. F i n a l l y

, s e p a r a t e c o s t e s t i m a t e s w e r e d e v e l o p e d f o r

s o m e t e c h n o l o g y c o m b i n a t i o n s t h a t i n v o l v e d o v e r l a p p i n g s y s t e m s o r c o s t s

– s u c h a s

v a r i a b l e v a l v e l i f

t a n d c y l i n d e r d e a c t i v a t i o n s y s t e m s

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 2

- 1 1

V a l i d a t i o n &

A n a l y s i s

G o v e r n m e n t

A c a d e m i a O t h e r s • A d v a n c e d E n g i n e e r i n g

• R & D

• V e h i c l e p l a t f

o r m s

• F i n a n c e

• P l a n n i n g & p o l i c y V e h i c l e O E M s

• A d v a n c e d E n g i n e e r i n g

• P r o d u c t M g m t

.

• M a r k e t i n g

• F i n a n c e P o w e r t r a i n G r o u p s

• E n g i n e e r i n g

• P r o d u c t M g m t

.

• M a r k e t i n g

• S r

. M g m t

. T i e r I I S u p p l i e r s

• P r e

- p r o d u c t i o n

• C o n t r a c t e n g i n e e r i n g T e c h n o l o g y

R e p o r t O u t I n i t i a t i o n :

• F u n c t i o n a l D e f

i n i t i o n

• B i l l

- o f

- M a t e r i a l s

D e f i n i t i o n

• E n g i n e e r i n g

• P r o d u c t M g m t

.

• M a r k e t i n g

• S r

. M g m t

. T i e r I I n t e g r a t o r s F i g u r e 2

- 1 : O v e r v i e w o f t h e M a r t e c C o s t i n g M e t h o d o l o g y

A s n o t e d a t t h e o u t s e t o f t h i s s e c t i o n

, M a r t e c ’ s c o s t e s t i m a t e s d o n o t a t t e m p t t o

c a p t u r e a l l c o s t s t o t h e m a n u f a c t u r e r o f i n c o r p o r a t i n g n e w t e c h n o l o g i e s

, n o r d o t h e y

i n c l u d e e s t i m a t e s o f c o s t i m p a c t a t t h e c o n s u m e r l e v e l a s r e f l e c t e d i n t h e p u r c h a s e p r i c e

o f a n e w v e h i c l e

. A d d i t i o n a l m a n u f a c t u r e r

- l e v e l c o s t s t h a t w e r e n o t c a p t u r e d i n t h i s

a n a l y s i s b u t t h a t c o u l d b e a s s o c i a t e d w i t h t h e u s e o f n e w t e c h n o l o g i e s i n c l u d e :

• E n g i n e e r i n g c o s t s

, i n c l u d i n g a d v a n c e d R & D

, v e h i c l e d e s i g n a n d d e v e l o p m e n t

e n g i n e e r i n g f

o r i n t e g r a t i n g n e w t e c h n o l o g i e s a n d s o f t w a r e d e v e l o p m e n t ;

• W a r r a n t y a n d p o s s i b l e r e c a l l c o s t s ;

• F a c t o r y c a p i t a l c o s t s a s s o c i a t e d w i t h v e h i c l e

- l e v e l t e c h n o l o g y c h a n g e s ;

• M a n u f

a c t u r i n g c o s t s f

o r p o w e r t r a i n o r v e h i c l e a s s e m b l y

.

T h e c o s t s d e s c r i b e d b y M a r t e c r e p r e s e n t a n e s t i m a t e o f t h e c o s t t o t h e

m a n u f a c t u r e r f o r t h e h a r d w a r e n e e d e d t o i n c o r p o r a t e a g i v e n G H G

- r e d u c i n g t e c h n o l o g y

o n a h i g h

- v o l u m e p r o d u c t i o n v e h i c l e

. A s s o c i a t e d s y s t e m

- l e v e l m a t e r i a l c o n t e n t s u c h a s

w i r e s

, c o n t r o l m o d u l e d r i v e r s

, e t c

. a r e i n c l u d e d i n t h e s e e s t i m a t e s

– i f p u r c h a s e d f r o m a

s u p p l i e r

, t h e s e a l l r e p r e s e n t a v a r i a b l e c o s t t o t h e a u t o m a k e r

. H o w e v e r

, t h e e s t i m a t e s d o

n o t n e c e s s a r i l y c a p t u r e t h e c o m p l e t e s e t o f v a r i a b l e c o s t s t h a t m i g h t b e a s s o c i a t e d w i t h

t h e i n t r o d u c t i o n o f n e w t e c h n o l o g i e s

– f o r e x a m p l e

, a p p l y i n g s o m e t e c h n o l o g i e s m i g h t

r e q u i r e b o d y a n d c h a s s i s r e

- d e s i g n s t h a t w o u l d i n t u r n i n c u r a d d i t i o n a l c o s t s

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 2

- 1 2

F o r p u r p o s e s o f e s t i m a t i n g n e t h a r d w a r e c o s t s

, a l l b a s e l i n e v e h i c l e s a r e a s s u m e d

t o u s e g a s o l i n e s t o i c h i o m e t r i c c o n t r o l s y s t e m s a n d e x h a u s t a f t e r t r e a t m e n t s y s t e m s

. I n

a d d i t i o n

, a l l a r e a s s u m e d t o b e a v e r a g e v e h i c l e s u s i n g E G R s y s t e m s

. T h e i n c r e m e n t a l

c o s t o f e x h a u s t a f

t e r t r e a t m e n t w a s i n c l u d e d w h e n a s s e s s i n g n e t c o s t d i f f e r e n c e s f o r

e n g i n e

- t y p e t e c h n o l o g i e s

. A l l s t u d y v e h i c l e s ( b a s e l i n e a n d f u t u r e t e c h n o l o g y p a c k a g e s )

w e r e r e q u i r e d t o m e e t t h e U

. S

. T i e r 2

, B i n 5 e m i s s i o n s s t a n d a r d s u s i n g s y s t e m s f o r e c a s t

f o r u s a g e i n t h e 2 0 0 9 m o d e l y e a r

. A c o n s i s t e n t s c a l a b l e m o d e l f o r s t o i c h i o m e t r i c

a f t e r t r e a t m e n t s y s t e m s w a s a p p l i e d b y M a r t e c f o r a l l v e h i c l e s

. L e a n b u r n ( g a s a n d d i e s e l )

a f t e r t r e a t m e n t s y s t e m s

, b a s e d u p o n d e s i g n s p r o v i d e d b y A V L a n d N E S C C A F f r o m o t h e r

i n d u s t r y s o u r c e s

, w e r e a l s o c o s t e d b y M a r t e c

.

A l l c o s t s a r e p r e s e n t e d i n 2 0 0 3 U

. S

. d o l l a r s a n d a s s u m e t h a t t h e s u b j e c t

t e c h n o l o g i e s w i l l b e m a n u f a c t u r e d i n a h i g h l y c o m p e t i t i v e e n v i r o n m e n t u s i n g f l e x i b l e

a n d l e a n m a n u f

a c t u r i n g m e t h o d s

. 2 5 C o s t s a r e e s t i m a t e d f o r t h e y e a r 2 0 0 9 a n d b e y o n d

a s s u m i n g t h a t e a c h m a n u f a c t u r e r ( a u t o m a k e r o r s u p p l i e r ) w i l l p r o d u c e a t l e a s t 5 0 0

, 0 0 0

u n i t s p e r y e a r

, t h e r e b y a c h i e v i n g f u l l e c o n o m i e s o f s c a l e

. A f l e x i b l e a n d l e a n

m a n u f a c t u r i n g e n v i r o n m e n t p r e s u m e s f a s t e x e c u t i o n o f t h e c o s t a n d q u a l i t y l e a r n i n g

c u r v e s f o r t h e p r o d u c t d e s i g n a n d m a n u f a c t u r i n g p r o c e s s

. I t i s t h e r e f o r e a k e y

a s s u m p t i o n u n d e r l y i n g t h e c o s t e s t i m a t e s a n d w a s c l e a r l y s p e c i f i e d i n a l l i n d u s t r y

i n t e r v i e w s a n d a n a l y s e s c o n c e r n i n g t h e l i k e l y c o s t s o f d i f f e r e n t t e c h n o l o g y a d v a n c e s

. M o r e s p e c i f

i c a l l y

, M a r t e c a s s u m e d t h a t a t l e a s t t h r e e h i g h

- v o l u m e a u t o m a k e r s w o u l d u s e

e a c h t e c h n o l o g y a t v o l u m e s o f a t l e a s t 5 0 0

, 0 0 0 u n i t s p e r y e a r a n d t h a t a t l e a s t t h r e e

c o m p e t i n g s u p p l i e r s w e r e a v a i l a b l e t o s u p p l y e a c h a u t o m a k e r f o r e a c h t e c h n o l o g y

. T h i s

w o u l d c r e a t e a h i g h l y c o m p e t i t i v e p u r c h a s i n g e n v i r o n m e n t t h a t w o u l d d r i v e p r i c e s a n d

c o s t s t o c o m p e t i t i v e l e v e l s

. I n a d d i t i o n

, M a r t e c a s s u m e d t h a t t h e c o s t o f e a c h t e c h n o l o g y

t o t h e v e h i c l e m a n u f

a c t u r e r w o u l d b e t h e s a m e w h e t h e r i t w a s p r o v i d e b y a n o u t s i d e

s u p p l i e r o r m a d e b y t h e m a n u f a c t u r e r

. G e n e r a l l y s p e a k i n g

, t h e r e s u l t i n g c o s t e s t i m a t e s

f o r e a c h t e c h n o l o g y r e p r e s e n t t h e l e a s t c o s t l y p r o d u c t o p t i o n t h a t m e e t s t h e t e c h n o l o g y

f u n c t i o n a l r e q u i r e m e n t s a n d i s r e c o g n i z e d a s v i a b l e i n t h e i n d u s t r y

. I m p o r t a n t l y

, M a r t e c

d i d n o t a s s u m e f

u t u r e c o s t r e d u c t i o n s d u e t o c u r r e n t l y u n k n o w n a d v a n c e s i n e i t h e r

t e c h n o l o g y d e s i g n o r m a n u f a c t u r i n g

- f

u t u r e c o s t s r e f

l e c t f u l l y l e a r n e d

, h i g h

- v o l u m e

p r o d u c t i o n o f c u r r e n t t e c h n o l o g y d e s i g n s

. T o t h e e x t e n t t h a t b a s i c s c i e n t i f i c a d v a n c e s i n

d e s i g n o r m a n u f

a c t u r i n g d o o c c u r

, f

u t u r e c o s t s m a y b e l o w e r t h a n e s t i m a t e d

.



### 2

. 4

. A s s e m b l i n g T e c h n o l o g y P a c k a g e s f o r M o d e l S i m u l a t i o n

U s i n g t h e m o s t p r o m i s i n g i n d i v i d u a l t e c h n o l o g i e s t h a t e m e r g e d f r o m t h e i n i t i a l

s c r e e n i n g e v a l u a t i o n d e s c r i b e d a b o v e

, i n c o m b i n a t i o n w i t h c o s t e s t i m a t e s f o r t h e

i n d i v i d u a l t e c h n o l o g i e s

, a s e r i e s o f t e c h n o l o g y p a c k a g e s w a s a s s e m b l e d f o r e a c h v e h i c l e

c l a s s

. G e n e r a l l y

, t h e s e p a c k a g e s w e r e d e s i g n e d t o s p a n t h e f u l l r a n g e o f C O 2 r e d u c t i o n

p o t e n t i a l ( i

. e

. , f

r o m m o d e s t t o s u b s t a n t i a l r e d u c t i o n s )

, s o t h e y n e c e s s a r i l y r e f l e c t a r a n g e

o f i m p a c t s ( a n d c o s t s )

. T h e s p e c i f i c p a c k a g e s e v a l u a t e d

, a l o n g w i t h t h e m o d e l s i m u l a t i o n

r e s u l t s f o r e a c h p a c k a g e a r e p r e s e n t e d i n t h e n e x t c h a p t e r ( C h a p t e r 3 )

.

A f u l l C R U I S E s i m u l a t i o n w a s t h e n p e r f o r m e d f o r e a c h t e c h n o l o g y p a c k a g e

,

u s i n g t h e p e r f

o r m a n c e c o n s t r a i n t s i d e n t i f i e d f o r 2 0 0 9 m o d e l s

. I n c a s e s w h e r e t h e

2 5 L e a n m a n u f

a c t u r i n g m e t h o d s i n v o l v e c r e a t i n g m a n u f a c t u r i n g m o d u l e s o f m o d e s t v o l u m e s a n d

d u p l i c a t i n g t h o s e m o d u l e s f o r a d d i t i o n a l v o l u m e

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 2

- 1 3

t e c h n o l o g y p a c k a g e b e i n g a n a l y z e d p r o d u c e d p e r f o r m a n c e b e n e f

i t s o v e r a n d a b o v e t h e

f o r e c a s t b a s e l i n e

, t h e v e h i c l e e n g i n e w a s d o w n s i z e d o r t h e v e h i c l e a x l e r a t i o w a s a d j u s t e d

s o t h a t e s t i m a t e d e m i s s i o n s b e n e f i t s r e f l e c t c o n s t a n t v e h i c l e p e r f o r m a n c e

. A s i n d i c a t e d

e a r l i e r i n t h i s c h a p t e r

, t h e C R U I S E s o f t w a r e i s d e s i g n e d t o s i m u l a t e C O 2 e m i s s i o n s a n d

v e h i c l e p e r f

o r m a n c e f

o r d i f f e r e n t c o m b i n a t i o n s o f e n g i n e a n d d r i v e l i n e t e c h n o l o g i e s

. F o r

t h i s p r o j e c t

, v e h i c l e p e r f

o r m a n c e i n c l u d e s f

u l l

- l o a d a c c e l e r a t i o n f

r o m r e s t t o 6 0 m p h

, f r o m 5 0 m p h t o 7 0 m p h i n t o p g e a r ( r e p r e s e n t i n g a p a s s i n g s i t u a t i o n )

, f u l l

- l o a d c l i m b i n g

p e r f o r m a n c e a t c u r

b a n d g r o s s v e h i c l e w e i g h t s

, a n d t h e m a x i m u m v e l o c i t y o f t h e v e h i c l e

. A d d i t i o n a l d e t a i l a b o u t t h e C R U I S E s i m u l a t i o n s i s p r o v i d e d i n A p p e n d i x B

.

A n i m p o r t a n t b e n e f

i t o f s i m u l a t i n g t h e p e r f

o r m a n c e o f t e c h n o l o g y p a c k a g e s

,

r a t h e r t h a n i n d i v i d u a l t e c h n o l o g i e s

, i s t h a t i t e l i m i n a t e s t h e p o s s i b i l i t y t h a t C O 2

r e d u c t i o n s w i l l b e “ d o u b l e c o u n t e d

. ” T h e e m i s s i o n s b e n e f i t s a s s o c i a t e d w i t h v a r i o u s

o p t i o n s a r e n o t n e c e s s a r i l y a d d i t i v e w h e n t h e s e i m p r o v e m e n t s a r e c o m b i n e d i n a s i n g l e

v e h i c l e

, p a r t i c u l a r l y t o t h e e x t e n t t h a t m a n y t e c h n o l o g i e s t a r g e t t h e s a m e s o u r c e s o f

m e c h a n i c a l o r t h e r m o d y n a m i c i n e f f i c i e n c y

. T h e s i m u l a t i o n m o d e l i n g c o n d u c t e d f o r t h i s

a n a l y s i s a v o i d s t h i s p r o b l e m

. A t t h e c o r e o f e a c h s i m u l a t i o n i s a n e n g i n e m a p t h a t d e f i n e s

C O 2 e m i s s i o n s o v e r a f

u l l r a n g e o f e n g i n e s p e e d a n d l o a d p o i n t s

. E a c h m a p r e f l e c t s t h e

c o n t r i b u t i o n o f a l l e n g i n e t e c h n o l o g i e s i n c o r p o r a t e d i n t h e v e h i c l e a n d t h e r e f o r e a c c o u n t s

f o r t h e i r c o m p o s i t e i m p a c t o n C O 2 e m i s s i o n s

. E n g i n e m a p s w e r e c o m p l e t e l y r e p l a c e d f o r

e a c h t e c h n o l o g y p a c k a g e s i m u l a t e d i n t h i s a n a l y s i s ; t h e y w e r e n o t a d d e d o r o t h e r w i s e

m a n i p u l a t e d

. I n t h e c a s e o f t e c h n o l o g i e s t h a t d o n o t d i r e c t l y a f f e c t t h e e n g i n e m a p b u t

r a t h e r t h e p o i n t o n t h e m a p a t w h i c h a v e h i c l e i s o p e r a t i n g ( e

. g

. , t r a n s m i s s i o n

t e c h n o l o g i e s )

, t h e s i m u l a t i o n m o d e l a s c r i b e s b e n e f i t s t o t h o s e t e c h n o l o g i e s ( i n

c o m b i n a t i o n w i t h a l l o t h e r i n c l u d e d t e c h n o l o g i e s ) i n a c c o r d a n c e w i t h t h e i r c u m u l a t i v e

e f f e c t o n e n g i n e o p e r a t i o n

. T h u s

, a t a n y g i v e n p o i n t i n t i m e

, t h e v e h i c l e i s s i m u l a t e d a s

o p e r a t i n g a t o n e s p e e d / l o a d p o i n t a s d e t e r m i n e d b y t h e c o m b i n a t i o n o f t e c h n o l o g i e s

p r e s e n t ; i n t u r n

, t h e s p e c i f i c C O 2 e m i s s i o n s r a t e f

o r t h a t p o i n t i n t i m e i s s i mp l y r e a d f r o m

t h e u n d e r l y i n g e n g i n e m a p

.

T h e f o l l o w i n g e x a m p l e b r i e f

l y i l l u s t r a t e s h o w t h i s p r o c e s s w o r k s

. A s d e s c r i b e d

a b o v e

, c o m b i n a t i o n s o f t e c h n o l o g i e s a r e m o d e l e d a s a c o m p l e t e v e h i c l e s y s t e m

. T a k e

, f o r e x a m p l e

, a t e c h n o l o g y p a c k a g e c o n s i s t i n g o f a c o m b i n a t i o n o f v a r i a b l e v a l v e t i m i n g

,

c y l i n d e r d e a c t i v a t i o n

, a n d 6

- s p e e d a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n t e c h n o l o g i e s

. F o r a s p e c i f i c

v e h i c l e p l a t f

o r m

, e a c h t e c h n o l o g y i n d i v i d u a l l y o f f e r s a r e d u c t i o n i n C O 2 e m i s s i o n s a s

p r e s e n t e d b e l o w i n T a b l e 2

- 7 ( w h i c h

, i n t h i s c a s e

, r e f l e c t s m o d e l i n g f

o r t h e l a r g e c a r

c l a s s )

. H o w e v e r

, w h e n m o d e l e d i n c o m b i n a t i o n

, t h e p a c k a g e p r o v i d e s a r e d u c t i o n t h a t i s

s o m e w h a t l e s s t h a n t h e s u m o f t h e i n d i v i d u a l t e c h n o l o g y b e n e f i t s

. T h e r e a s o n f

o r t h i s i s

t h a t e a c h o f t h e t h r e e t e c h n o l o g i e s r e d u c e s a p o r t i o n o f t h e t h r o t t l i n g l o s s e n c o u n t e r e d a t

p a r t l o a d s ( w h e n t h e e n g i n e i s p u m p i n g a g a i n s t a p a r t i a l l y c l o s e d t h r o t t l e )

. O n c e a

p o r t i o n o f t h e l o s s h a s b e e n a d d r e s s e d b y o n e t e c h n o l o g y

, t h a t l o s s h a s b e e n e l i m i n a t e d

a n d c a n n o t b e r e d u c e d b y a n o t h e r t e c h n o l o g y

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 2

- 1 4

T a b l e 2

- 7 : C o m p a r i s o n o f I n d i v i d u a l v e r s u s C o m b i n a t i o n B e n e f i t s

T e c h n o l o g y I n d i v i d u a l

C O 2 E m i s s i o n s

I m p a c t ( % )

D u a l C a m P h a s e r

- 4

. 3

C y l i n d e r D e a c t i v a t i o n

- 6

. 2

6

- S p e e d A u t o m a t i c

- 2

. 8

C o m b i n a t i o n I m p a c t s

C o m b i n a t i o n T o t a l ( A d d i t i v e )

- 1 3

. 3

C o m b i n a t i o n T o t a l ( M u l t i p l i c a t i v e )

- 1 2

. 7

A c t u a l S i m u l a t e d C o m b i n a t i o n I m p a c t

- 1 0

. 8

D u a l c a m p h a s i n g a l l o w s e n g i n e l o a d t o b e r e d u c e d b y i n c r e a s i n g v a l v e o v e r l a p

a n d i n t e r n a l E G R r a t h e r t h a n b y c l o s i n g t h e t h r o t t l e

. A s a r e s u l t

, C O 2 e m i s s i o n s a r e

r e d u c e d i n t h e p a r t i a l

- l o a d r e g i o n

. A t t h i s s a m e s p e e d a n d l o a d p o i n t

, a l a r g e

- c a r e n g i n e

e q u i p p e d w i t h d u a l c a m p h a s i n g e m i t s 4

. 3 p e r c e n t l e s s C O 2 t h a n a n e n g i n e n o t e q u i p p e d

w i t h t h e t e c h n o l o g y

.

C y l i n d e r d e a c t i v a t i o n r e d u c e s C O 2 e m i s s i o n s b y d e a c t i v a t i n g h a l f o f t h e e n g i n e

c y l i n d e r s a t o p e r a t i n g p o i n t s w h e r e d e s i r e d p o w e r c a n b e m e t w i t h a r e d u c e d

d i s p l a c e m e n t e n g i n e

. T h i s f o r c e s t h e c y l i n d e r s t h a t r e m a i n a c t i v e t o o p e r a t e a t h i g h e r

l o a d

, r e q u i r i n g l e s s t h r o t t l i n g ( a n d l o w e r l o s s e s )

. F o r e x a m p l e

, t o p r o v i d e t h e s a m e

o u t p u t a s t h e d u a l c a m p h a s e r e q u i p p e d e n g i n e o p e r a t i n g a t 1 9 1 4 rp m ( r e v o l u t i o n s p e r

m i n u t e ) a n d 2

. 4 8 B M E P ( b r a k e m e a n e f f e c t i v e p r e s s u r e )

, t h e d e a c t i v a t e d e n g i n e o p e r a t e s

a t a b o u t 1 8 7 7 R P M a n d 3

. 2 7 b a r B M E P

. T h i s h i g h e r a v e r a g e o p e r a t i n g l o a d r e s u l t s i n

a b o u t 6 p e r c e n t l e s s C O 2 e m i t t e d o v e r t h e F T P 7 5 c y c l e

.

A 6

- s p e e d a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n r e d u c e s C O 2 e m i s s i o n s b y o f f e r i n g m o r e

t r a n s m i s s i o n g e a r r a t i o s

, t h e r e b y a l l o w i n g e n g i n e s p e e d a n d l o a d t o b e s h i f t e d t o w a r d s

m o r e e f f i c i e n t o p e r a t i n g p o i n t s w h i l e m a i n t a i n i n g c o n s t a n t p o w e r

. T h i s i s s i m i l a r t o t h e

b e n e f i t s f o r a n e n g i n e o p e r a t i n g w i t h d e a c t i v a t e d c y l i n d e r s

, b u t o c c u r s i n a l l m o d e s o f

o p e r a t i o n

. C o m p a r e d t o t h e b a s e l i n e l a r g e c a r

, a v e h i c l e e q u i p p e d w i t h a 6

- s p e e d

a u t o m a t i c r e d u c e s C O 2 e m i s s i o n s b y a b o u t 3 p e r c e n t o n t h e F T P 7 5 c y c l e

.

C o m b i n e d P a c k

a g e B e n e f i ts

– S i n c e t h e 6

- s p e e d t r a n s m i s s i o n a n d c y l i n d e r

d e a c t i v a t i o n t e c h n o l o g i e s b o t h s h i f t e n g i n e o p e r a t i n g p o i n t s t o w a r d h i g h e r l o a d s

, i t i s

i m p o r t a n t t o n o t e t h e e f

f e c t o f t h e l o a d s h i f

t o n e n g i n e C O 2 e m i s s i o n s

. A t t h e h i g h e r l o a d

c o n d i t i o n

, t h e d u a l c a m p h a s e r e q u i p p e d e n g i n e e m i t s a b o u t 3 p e r c e n t l e s s C O 2 t h a n t h e

b a s e l i n e e n g i n e v e r s u s 4

. 3 p e r c e n t f o r t h e c a m p h a s e r t e c h n o l o g y c o n s i d e r e d a l o n e ( a s

p r e s e n t e d i n T a b l e 2

- 7 )

. T h i s r e d u c t i o n i n C O 2 e m i s s i o n s i m p a c t i s d u e t o t h e f a c t t h a t a t

h i g h e r l o a d s

, t h e C O 2 e m i s s i o n s d i f f e r e n c e f o r t h e t w o e n g i n e s b e c o m e s l e s s p r o n o u n c e d

. F u r t h e r m o r e

, a l t h o u g h t h e 6

- s p e e d a u t o m a t i c a n d c y l i n d e r d e a c t i v a t i o n t e c h n o l o g i e s b o t h

s h i f t e n g i n e o p e r a t i n g l o a d h i g h e r

, t h e s h i f t s a r e n o t a d d i t i v e

. T h i s e f f e c t

, p l u s t h e

r e d u c e d b e n e f

i t f o r t h e d u a l c a m p h a s e r e q u i p p e d e n g i n e a t h i g h e r l o a d s

, e x p l a i n s t h eR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 2

- 1 5

d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e s u m o f t h e i n d i v i d u a l t e c h n o l o g y b e n e f i t s a n d t h e b e n e f

i t s o f

t h o s e s a m e t e c h n o l o g i e s c o n s i d e r e d a s a p a c k a g e

.



### 2

. 5

. A s s e s s m e n t o f A d d i t i o n a l T e c h n o l o g i e s

A n u m b e r o f a d d i t i o n a l t e c h n o l o g i e s w e r e e v a l u a t e d u s i n g a c o m b i n a t i o n o f

C R U I S E s i m u l a t i o n s a n d a v a i l a b l e l i t e r a t u r e d a t a

. T h e s e i n c l u d e : l o w r o l l i n g r e s i s t a n c e

t i r e s

, l o w v i s c o s i t y l u b r i c a t i n g o i l

, e a r l y t o r q u e c o n v e r t e r l o c k u p

, v e h i c l e m a s s r e d u c t i o n

,

e n g i n e f r i c t i o n r e d u c t i o n

, a e r o d y n a m i c d r a g r e d u c t i o n

, a g g r e s s i v e s h i f t l o g i c

, a i r

c o n d i t i o n i n g t e c h n o l o g y i m p a c t s

, a n d h y b r i d v e h i c l e t e c h n o l o g y

.

F o r l o w r o l l i n g r e s i s t a n c e t i r e s

, a e r o d y n a m i c d r a g r e d u c t i o n

, a n d v e h i c l e m a s s

r e d u c t i o n

, A V L d e v e l o p e d i m p a c t e s t i m a t e s ( e x p r e s s e d a s c o e f f i c i e n t s d e f

i n i n g t h e

p e r c e n t C O 2 r e d u c e d p e r p e r c e n t c h a n g e i n t h e a s s o c i a t e d f o r c e c o e f f i c i e n t ) t h r o u g h

s i m u l a t i o n u s i n g C R U I S E f o r t h e s m a l l c a r a n d l a r g e t r u c k c a t e g o r i e s

. 2 6 B a s e d o n t h e s e

c o e f f i c i e n t s t o g e t h e r w i t h e s t i m a t e s o f a s s o c i a t e d r e d u c t i o n s i n r o l l i n g r e s i s t a n c e a n d

a e r o d y n a m i c d r a g f

o r c e s t a k e n f

r o m e x i s t i n g t e c h n i c a l l i t e r a t u r e

, a c o n s e r v a t i v e e s t i m a t e

o f p o t e n t i a l C O 2 r e d u c t i o n s w a s d e v e l o p e d f o r e a c h o f t h e s e t e c h n o l o g i e s

. L i m i t e d

s i m u l a t i o n s o f t h e s e t e c h n o l o g i e s b y A V L i n d i c a t e s t h a t w h e n a p p l i e d i n a c o n s t a n t

p e r f o r m a n c e s c e n a r i o

, s u b s t a n t i a l e n g i n e d o w n s i z i n g m a y b e p o s s i b l e

, s o t h a t t h e d e r i v e d

i m p a c t c o e f

f i c i e n t s p r e s e n t a v e r y c o n s e r v a t i v e p i c t u r e o f t h e o v e r a l l C O 2 r e d u c t i o n s

p o s s i b l e

.

L i t e r a t u r e d a t a w e r e u s e d t o a s s e s s t h e C O 2 r e d u c t i o n p o t e n t i a l o f e a r l y t o r q u e

c o n v e r t e r l o c k

- u p

, a g g r e s s i v e s h i f t l o g i c

, e n g i n e f

r i c t i o n r e d u c t i o n

, a n d i m p r o v e d

l u b r i c a t i n g o i l

. I n a l l c a s e s

, a s m a l l f r a c t i o n o f t h e m a x i m u m p o t e n t i a l b e n e f i t s f o r e a c h

o p t i o n w a s a s s u m e d i n a s c r i b i n g C O 2 r e d u c t i o n b e n e f i t s t o t h e s e t e c h n o l o g i e s

. T h i s w a s

d o n e t o a v o i d a s c r i b i n g t o o l a r g e a b e n e f i t t o t e c h n o l o g i e s n o t f

u l l y e v a l u a t e d t h r o u g h

s i m u l a t i o n m o d e l i n g

. I n a d d i t i o n

, f o r e a r l y t o r q u e c o n v e r t e r l o c k

- u p a n d a g g r e s s i v e s h i f t

l o g i c

, a c o n s e r v a t i v e a p p r o a c h w a s t a k e n i n r e c o g n i t i o n o f t h e p o t e n t i a l d r i v e a b i l i t y

i s s u e s a s s o c i a t e d w i t h e a r l y u p s h i f t i n g a n d a s s o c i a t e d d r i v e t r a i n h a r s h n e s s a n d v i b r a t i o n

. H o w e v e r

, i t s h o u l d b e r e c o g n i z e d t h a t r e d u c t i o n s c o n s i d e r a b l y l a r g e r t h a n t h o s e a s s u m e d

i n t h i s s t u d y m a y b e p o s s i b l e

.

T a b l e 2

- 8 p r o v i d e s a s u m m a r y o f t h e C O 2 e m i s s i o n s r e d u c t i o n e s t i m a t e d f o r e a c h

o f t h e s e t e c h n o l o g i e s

. F o r e a c h t e c h n o l o g y p a c k a g e m o d e l e d b y A V L

, a n a d d i t i o n a l C O 2

r e d u c t i o n w a s a s s u m e d f

o r t h e a p p l i c a t i o n o f s o m e o r a l l o f t h e t e c h n o l o g i e s d e s c r i b e d

a b o v e

. F o r v e h i c l e s w i t h a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n s a n d a u t o m a t e d m a n u a l t r a n s m i s s i o n s

, a

5 p e r c e n t r e d u c t i o n w a s a p p l i e d

. F o r v e h i c l e s w i t h c o n t i n u o u s l y v a r i a b l e t r a n s m i s s i o n s a

4 p e r c e n t C O 2 r e d u c t i o n w a s a p p l i e d

. F i n a l l y

, c o s t e s t i m a t e s f o r t h e s e a d d i t i o n a l

t e c h n o l o g i e s ( a s s h o w n i n T a b l e 2

- 8 ) w e r e d e v e l o p e d u s i n g t h e s a m e l i t e r a t u r e r e v i e w

. G i v e n t h a t a r a n g e o f e s t i m a t e s f o r b o t h C O 2 r e d u c t i o n a n d c o s t w a s g e n e r a l l y p r o v i d e d i n

t h e l i t e r a t u r e

, a m e t h o d o l o g y t o d e v e l o p a s i n g l e C O 2 r e d u c t i o n a n d c o s t e s t i m a t e w a s

r e q u i r e d

. T o r e s o l v e t h e s e d a t a

, t h e m e d i a n o f t h e c o m b i n e d e s t i m a t e d c o s t r a n g e f o r a l l

t e c h n o l o g i e s w a s d i v i d e d b y t h e m e d i a n o f t h e c o m b i n e d e s t i m a t e d C O 2 r e d u c t i o n r a n g e

t o d e r i v e a n e s t i m a t e d c o s t p e r p e r c e n t C O 2 r e d u c t i o n

. T h i s m e d i a n e s t i m a t e w a s

2 6 A v e r a g e c o e f

f i c i e n t s a r e a s f

o l l o w s : 0

. 2 p e r c e n t C O 2 r e d u c t i o n p e r p e r c e n t a e r o d y n a m i c d r a g o r r o l l i n g

r e s i s t a n c e r e d u c t i o n ; 0

. 6 p e r c e n t C O 2 r e d u c t i o n p e r p e r c e n t m a s s r e d u c t i o n

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 2

- 1 6

d e v e l o p e d b o t h w i t h a n d w i t h o u t m a s s r e d u c t i o n t e c h n o l o g y t o a l l o w f o r t h e s e p a r a t e

t r e a t m e n t o f m a s s r e d u c t i o n

. S i n c e m a s s r e d u c t i o n w a s n o t i n v e s t i g a t e d a s a m a j o r C O 2

r e d u c t i o n t e c h n o l o g y i n t h e s t u d y

, t h e e s t i m a t e d u n i t c o s t w i t h o u t m a s s r e d u c t i o n w a s

t h e n m u l t i p l i e d b y t h e a s s u m e d C O 2 r e d u c t i o n i n d i c a t e d i n T a b l e 2

- 8 t o d e r i v e t h e t o t a l

e s t i m a t e d m a r g i n a l p r i c e o f a c o m b i n a t i o n o f t h e s e t e c h n o l o g i e s a c h i e v i n g t h e t a r g e t e d

C O 2 r e d u c t i o n

. A c t u a l m a r g i n a l p r i c e c o u l d b e h i g h e r o r l o w e r d e p e n d i n g o n t h e s p e c i f i c

c o m b i n a t i o n o f t e c h n o l o g y c h o s e n f o r i m p l e m e n t a t i o n

. T h i s e s t i m a t e d m a r g i n a l p r i c e

w a s a d d e d t o t h e i n c r e m e n t a l v e h i c l e c o s t f o r a l l s c e n a r i o s i n w h i c h t h e s e a d d i t i o n a l

t e c h n o l o g i e s w e r e a s s u m e d

. A s s t a t e d

, t h e a d d i t i o n a l t e c h n o l o g i e s p a c k a g e d i d n o t

i n c l u d e w e i g h t r e d u c t i o n

, a l t h o u g h i n f o r m a t i o n o n w e i g h t r e d u c t i o n i s i n c l u d e d i n t h e

t a b l e

.



### 2

. 5

. 1

. A i r C o n d i t i o n i n g

A n i n d e p e n d e n t e v a l u a t i o n o f t h e i m p a c t s o f v e h i c l e a i r c o n d i t i o n i n g s y s t e m s o n

v e h i c l e C O 2 a n d H F C e m i s s i o n s w a s c o n d u c t e d b y M e s z l e r E n g i n e e r i n g S e r v i c e s ( M E S )

. I n t h i s e v a l u a t i o n

, t h e r e s u l t s o f w h i c h a r e i n c l u d e d a s A p p e n d i x D o f t h i s s t u d y

, M E S

e v a l u a t e d t h e m a g n i t u d e o f G H G e m i s s i o n s t h a t r e s u l t f r o m a i r c o n d i t i o n i n g s y s t e m s d u e

t o b o t h t h e i n c r e a s e d l o a d p l a c e d o n a v e h i c l e e n g i n e a n d r e f r i g e r a n t l e a k a g e

. T o

i n c o r p o r a t e t h e r e s u l t s o f t h i s e v a l u a t i o n i n t o t h e s i m u l a t i o n m o d e l i n g c o n d u c t e d b y

A V L

, M E S d e v e l o p e d r e p r e s e n t a t i v e a i r c o n d i t i o n i n g l o a d c u r v e s f o r a i r c o n d i t i o n i n g

s y s t e m s t y p i c a l o f c u rr e n t v e h i c l e t e c h n o l o g y a n d i n c r e a s e d e f f i c i e n c y t e c h n o l o g y

. F o r

p u r p o s e s o f t h i s a n a l y s i s

, t h e a s s u m e d b a s e l i n e s y s t e m i s a n H F C

- 1 3 4 a s y s t e m u t i l i z i n g a

p n e u m a t i c a l l y ( f

r e e z e p o i n t ) c o n t r o l l e d f

i x e d d i s p l a c e m e n t c o m p r e s s o r

, w h i l e t h e

i n c r e a s e d e f

f i c i e n c y s y s t e m i s a n H F C

- 1 5 2 a s y s t e m u t i l i z i n g a n e x t e r n a l l y c o n t r o l l e d

v a r i a b l e d i s p l a c e m e n t c o m p r e s s o r a n d f o r c e d a i r r e c i r c u l a t i o n

. B o t h l o a d c u r v e s w e r e

d e v e l o p e d t o b e r e p r e s e n t a t i v e o f t y p i c a l a m b i e n t c o n d i t i o n s e x p e r i e n c e d d u r i n g a i r

c o n d i t i o n i n g o p e r a t i o n i n t h e U

. S

.

T o e v a l u a t e t h e i m p a c t o f a i r c o n d i t i o n i n g u s e

, A V L p e r f o r m e d a s e r i e s o f

s i m u l a t i o n s i n w h i c h b a s e l i n e a i r c o n d i t i o n i n g l o a d s w e r e a d d e d t o t h e n o r m a l l o a d s

e n c o u n t e r e d o v e r t h e s t u d y d r i v i n g c y c l e s

. T h e a d d i t i o n a l C O 2 e m i s s i o n s t h a t r e s u l t f r o m

a i r c o n d i t i o n i n g u s e w e r e a d d e d t o t h e b a s e l i n e C O 2 e m i s s i o n s p r e d i c t e d b y C R U I S E

m o d e l i n g f

o r a c o r r e s p o n d i n g t e c h n o l o g y s c e n a r i o w i t h o u t a i r c o n d i t i o n i n g

. A s e c o n d

s i m u l a t i o n w a s t h e n c o n d u c t e d w i t h t h e a l t e r n a t i v e ( i

. e

. , e x t e r n a l l y c o n t r o l l e d v a r i a b l e

d i s p l a c e m e n t ) a i r c o n d i t i o n i n g s y s t e m t o d e t e r m i n e t h e C O 2 r e d u c t i o n i m p a c t

. I t s h o u l d

b e r e c o g n i z e d t h a t u n d e r e i t h e r a i r c o n d i t i o n i n g s c e n a r i o

, C O 2 e m i s s i o n s a r e g r e a t e r t h a n

t h e c o r r e s p o n d i n g s c e n a r i o w i t h o u t a i r c o n d i t i o n i n g

, s o t h a t t h e b e n e f i t s o f i m p r o v e d a i r

c o n d i t i o n i n g s y s t e m s c a n n o t b e s u b t r a c t e d f r o m a “ n o a i r c o n d i t i o n i n g ” s c e n a r i o

. I t

s h o u l d a l s o b e r e c o g n i z e d t h a t t h e e f f e c t o f r e f r i g e r a n t l e a k a g e i s i n d e p e n d e n t o f v e h i c l e

o p e r a t i o n a n d d o e s n o t a f f e c t t h e C O 2 e m i s s i o n s p r e d i c t e d b y C R U I S E

. A s a r e s u l t

,

w h i l e b e n e f

i t s a s s o c i a t e d w i t h r e d u c e d l e a k a g e h a v e b e e n c a l c u l a t e d a s d e s c r i b e d i n t h e

M E S r e p o r t i n A p p e n d i x D

, t h e s e b e n e f i t s d o n o t s h o w u p i n t h e s i m u l a t i o n m o d e l i n g

. R e d u c e d l e a k a g e b e n e f

i t s a r e i n c o rp o r a t e d i n t o t h e s i m u l a t i o n r e s u l t s b y a d d i n g t h e

e s t i m a t e d p e r

- m i l e c h a n g e s i n r e f r i g e r a n t l e a k a g e r a t e s

, e x p r e s s e d a s C O 2 e q u i v a l e n t

e m i s s i o n s

, t o t h e C R U I S E

- g e n e r a t e d C O 2 e m i s s i o n e s t i m a t e s

.ReducingGreenhouseGasEmissionsfromLight-DutyMotorVehiclesPage2-17Table2-8:ImpactsandCostsofAdditionalCO2ReductionTechnologiesTransmissionTypeTechnologyAutomaticAutomatedManualCVTImpact10%reductioninrollingresistance=2%reductioninCO2ImprovedTiresCost$20to$90retailpriceequivalent(RPE)ImpactReducedinternalfriction/lowerviscosityoil,0.5%CO2reductionEngineFrictionReductionorImprovedLubricatingOilCost$5to$15RPEImpact8-10%reductionindrag=1.5-2%reductioninCO2AerodynamicDragReductionCost$0to$125RPEImpact1.5%CO2reduction0.5%CO2reductionAggressiveShiftLogicCost$0to$50RPE$0to$20RPENoneImpact0.5%CO2reductionImprovedTorqueConverterorEarlyLockupCost$0to$10RPENoneImpact5%reductioninmass=3%reductioninCO2WeightReductionCost$180to$300RPEImpact6%to6.5%CO24.5%to5%CO24%to4.5%CO2TotalPotential(withoutWeightReduction)Cost$25to$290RPE$25to$250RPE$25to$230RPEImpact9%to9.5%CO27.5%to8%CO27%to7.5%CO2TotalPotential(withWeightReduction)Cost$205to$590RPE$205to$550RPE$205to$530RPEw/oWR$25$29$30AverageRPEperPercentCO2w/WR$43$49$51Impact5%CO2reduction5%CO2reduction4%CO2reductionAssumedImprovementCost$125RPE$145RPE$120RPENotes:(1)ImpactsandcostsarebasedonestimatesfromavailabledatawhichissummarizedinChapter3anddetailedinAppendixB.(2)TorqueconverterimprovementestimatesfromDocumentationofTechnologiesIncludedintheNEMSFuelEconomyModelforPassengerCarsandLightTrucks,EnergyandEnvironmentalAnalysis,Inc.,2002.(3)SimulationmodelingbyAVLforthisstudyestablishedCO2percentperpercentchangecoefficientsof0.2forrollingresistanceandaerodynamicdragreductionand0.6formassreduction.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 2

- 1 8



### 2

. 5

. 2

. M e t h a n e a n d N i t r o u s O x i d e E m i s s i o n s

A n i n d e p e n d e n t e v a l u a t i o n o f m e t h a n e a n d n i t r o u s o x i d e e m i s s i o n s w a s a l s o

c o n d u c t e d b y M E S

. I n t h i s e v a l u a t i o n

, t h e r e s u l t s o f w h i c h a r e i n c l u d e d a s A p p e n d i x E

, M E S e v a l u a t e d t h e G H G e m i s s i o n s c o n t r i b u t i o n s o f m e t h a n e a n d N 2 O f r o m b o t h c u r r e n t

a n d f u t u r e ( i

. e

. , 2 0 0 9

- 2 0 1 5 ) v e h i c l e s

. C u rr e n t e m i s s i o n r a t e s w e r e e s t i m a t e d o n t h e b a s i s

o f a c t u a l e m i s s i o n s t e s t d a t a ; t h e s e d a t a w e r e a l s o u s e d t o d e r i v e r e l a t i o n s h i p s b e t w e e n

m e t h a n e a n d o t h e r o r g a n i c c o m p o u n d e m i s s i o n s a n d b e t w e e n N 2 O a n d N O

x e m i s s i o n s

. E x p e c t e d f

u t u r e e m i s s i o n r a t e s o f m e t h a n e a n d N 2 O w e r e t h e n d e v e l o p e d b y a p p l y i n g

t h e s e r e l a t i o n s h i p s t o e x p e c t e d f u t u r e e m i s s i o n r a t e s o f o r g a n i c c o m p o u n d s a n d N O

x .



### 2

. 5

. 3

. H y b r i d V e h i c l e A s s e s s m e n t

A s d e s c r i b e d a b o v e

, t h e b e n e f i t s o f m i l d

- h y b r i d ( i

. e

. , 4 2 V o l t I S G ) t e c h n o l o g y

w e r e e v a l u a t e d u s i n g t h e C R U I S E s i m u l a t i o n c o d e

. H o w e v e r

, t h e l e v e l o f e f f o r t r e q u i r e d

t o c o n s t r u c t a n d v a l i d a t e C R U I S E c o n t r o l m o d u l e s f o r m o r e a d v a n c e d

, c o m b i n a t i o n

i n t e r n a l c o m b u s t i o n e n g i n e a n d m o t o r d r i v e s y s t e m s w a s p r o h i b i t i v e

. T h e r e f o r e

, t h e

i m p a c t s o f w h a t w e c a l l " m o t o r a s s i s t " a n d " f u l l y i n t e g r a t e d " h y b r i d t e c h n o l o g y w e r e

e s t i m a t e d u s i n g c u r

r e n t v e h i c l e c e r t i f

i c a t i o n d a t a i n c o m b i n a t i o n w i t h t e c h n o l o g y c o s t

e s t i m a t e s d e v e l o p e d f

o r t h i s s t u d y

. T h e u s e o f c e r t i f i c a t i o n d a t a t o e s t i m a t e C O 2 i m p a c t s

i s b e n e f i c i a l i n t h a t t h e d e r i v e d i m p a c t s a r e b a s e d o n a c t u a l p r o d u c t i o n v e h i c l e d a t a

, b u t

t h i s a p p r o a c h m a y b e c o n s e r v a t i v e i n t h a t i t a s s u m e s n o a d d i t i o n a l t e c h n o l o g y

i m p r o v e m e n t s b e t w e e n n o w a n d 2 0 0 9

- 2 0 1 5

.

T h e i m p a c t s o f m o t o r a s s i s t h y b r i d v e h i c l e t e c h n o l o g y a r e b a s e d o n t h e 2 0 0 4

H o n d a C i v i c H y b r i d

, w h i c h e m p l o y s p a r a l l e l h y b r i d t e c h n o l o g y u s i n g a 1 0 k W

p e r m a n e n t m a g n e t m o t o r

. T h e i m p a c t s o f t h e f u l l y i n t e g r a t e d h y b r i d v e h i c l e t e c h n o l o g y

a r e b a s e d o n t h e 2 0 0 4 T o y o t a P r i u s

, w h i c h e m p l o y s c o m b i n a t i o n s e r i e s / p a r a l l e l h y b r i d

t e c h n o l o g y u s i n g a 5 0 k W p e r m a n e n t m a g n e t m o t o r a n d a 3 0 kW g e n e r a t o r

. B o t h

v e h i c l e s g e n e r a t e t h e b u l k o f t h e i r C O 2 e m i s s i o n r e d u c t i o n i m p a c t s t h r o u g h t h r e e p r i m a r y

m e c h a n i s m s :

• A r e d u c t i o n i n i n t e r n a l c o m b u s t i o n e n g i n e s i z e

, a l l o w i n g a w i d e r r a n g e o f

o p e r a t i o n s t o b e a c c o m p l i s h e d i n r e g i o n s o f h i g h e f f i c i e n c y

.

• T h e c a p t u r e

, s t o r a g e

, a n d r e u s e o f b r a k i n g e n e r g y

.

• T h e d e a c t i v a t i o n o f t h e i n t e r n a l c o m b u s t i o n e n g i n e d u r i n g p e r i o d s o f v e h i c l e

d e c e l e r a t i o n a n d s t o p p i n g

.

H o w e v e r

, b o t h t h e C i v i c a n d P r i u s a l s o i n c o rp o r a t e a d d i t i o n a l t e c h n o l o g i e s t h a t

c o n t r i b u t e t o C O 2 r e d u c t i o n i m p a c t s

, w h i l e a d d i n g t o i n c r e m e n t a l c o s t s

. T h u s

, n e i t h e r

v e h i c l e c a n b e c o n s i d e r e d i n t h e c o n t e x t o f i t s p o w e r e l e c t r o n i c s a l o n e

, s i n c e w h e n

v i e w e d a s a p a c k a g e ( a s i s t h e c a s e i n t h i s s t u d y ) b o t h v e h i c l e s i n c l u d e n o n

- e l e c t r o n i c

t e c h n o l o g i e s n o t g e n e r a l l y f o u n d o n o t h e r c o n v e n t i o n a l v e h i c l e s

.

T h e p a c k a g e o f t e c h n o l o g i e s t h a t c o n s t i t u t e t h e C i v i c a n d P r i u s c a n o n l y b e

e s t a b l i s h e d r e l a t i v e t o a s p e c i f i c c o n v e n t i o n a l v e h i c l e

. I d e a l l y

, t h e c o m p a r a t i v e v e h i c l e

w i l l e m p l o y t e c h n o l o g i e s c o n s i s t e n t w i t h t h o s e o f t h e s p e c i f i c v e h i c l e c l a s s o f w h i c h i t i sR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 2

- 1 9

a c o m p o n e n t

. W h i l e t h e r e a r e n o n

- h y b r i d C i v i c s t h a t c o u l d s e r v e a s a p o i n t o f

c o m p a r i s o n

, c o n v e n t i o n a l C i v i c s g e n e r a l l y e m p l o y t e c h n o l o g y t h a t i s s o m e w h a t m o r e

a d v a n c e d t h a n a v e r a g e s m a l l c a r t e c h n o l o g y

. S i n c e a c c o u n t i n g f o r t h e i m p a c t s o f t h e s e

“ n o n

- a v e r a g e ” t e c h n o l o g i e s f u r t h e r c o m p l i c a t e s t h e c o m p a r a t i v e p r o c e s s

, t h e

c o n v e n t i o n a l C i v i c i s n o t u s e d a s a c o m p a r a t i v e b a s i s i n t h i s s t u d y

. T h e P r i u s h a s n o

d i r e c t c o n v e n t i o n a l c o u n t e r p a r t

.

I n a d d i t i o n t o t h e b a s i c t e c h n o l o g y c o n s i s t e n c y c r i t e r i a

, d e t e r m i n i n g t h e C O 2

r e d u c t i o n i m p a c t s o f h y b r i d s f r o m v e h i c l e c e r t i f

i c a t i o n d a t a a l s o d e m a n d s a c o m p a r a t i v e

v e h i c l e t h a t h a s a 2 5

- 5 0 p e r c e n t l a r g e r e n g i n e d i s p l a c e m e n t a n d p e r f o r m a n c e

c h a r a c t e r i s t i c s s i m i l a r t o t h a t o f t h e c o m p a r a t i v e h y b r i d

. T h e e n g i n e d i s p l a c e m e n t o f f s e t

i s d e s i r a b l e t o p r o v i d e a c o m p a r a t i v e v e h i c l e t h a t w o u l d b e s i m i l a r i n d i s p l a c e m e n t t o t h e

h y b r i d v e h i c l e i f t h e c o n v e n t i o n a l v e h i c l e w e r e c o n v e r t e d t o h y b r i d w i t h i t s

a c c o m p a n y i n g e n g i n e d o w n s i z i n g

. T h e e q u i v a l e n t p e r f o r m a n c e r e q u i r e m e n t i s i n t e n d e d

t o e n s u r e t h a t t h e c o n v e n t i o n a l a n d h y b r i d v e h i c l e s a r e a p p r o x i m a t e l y e q u a l f r o m a

c o n s u m e r u t i l i t y s t a n d p o i n t

.

B a s e d o n t h e s e c r i t e r i a t h e c o n v e n t i o n a l v e h i c l e s e l e c t e d f o r c o m p a r i s o n t o t h e

T o y o t a P r i u s w a s t h e 2 0 0 4 2

. 4

- l i t e r 4

- c y l i n d e r a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n T o y o t a C a m r y

. A t

1

. 5

- l i t e r s

, t h e e n g i n e d i s p l a c e m e n t o f t h e P r i u s i s a b o u t 3 8 p e r c e n t l o w e r

. T h e C a m r y

a c c e l e r a t e s f

r o m 0

- 6 0 m p h i n a b o u t 9

. 2 s e c o n d s

, w h i l e P r i u s i s a b i t s l o w e r a t a b o u t 1 0

s e c o n d s

. W i t h a d i f

f e r e n c e o f l e s s t h a n 1 0 p e r c e n t

, t h i s i s s u p e r i o r t o o t h e r c o m p a r a t i v e

a l t e r n a t i v e s i n t h e l a r g e c a r c l a s s

. N e v e r t h e l e s s

, i t s h o u l d b e r e c o g n i z e d t h a t t h e r e i s a

s m a l l p e r f o r m a n c e l o s s a s s o c i a t e d w i t h t h e r e s u l t i n g C O 2 i m p a c t e s t i m a t e s

. C o m p a r e d t o

t h e C a m r y

, t h e P r i u s e m i t s a b o u t 5 3 p e r c e n t l e s s C O 2 p e r m i l e ( a p p r o x i m a t e l y 1 5 8 g r a m s

p e r m i l e c o m p a r e d t o 3 3 3 g r a m s p e r m i l e )

. T h e r e f o r e

, t h e C O 2 r e d u c t i o n i m p a c t o f t h e

f u l l y i n t e g r a t e d h y b r i d i s e s t i m a t e d t o b e 5 3 p e r c e n t i n t h i s s t u d y

.

I n a d d i t i o n t o t h e i n t r o d u c t i o n o f t h e b a s i c h y b r i d c o m p o n e n t s ( i

. e

. , b a t t e r i e s

,

m o t o r

, g e n e r a t o r

, i n v e r t e r

, a n d c o n t r o l s y s t e m )

, t h e P r i u s a l s o e x h i b i t s t h e f o l l o w i n g

t e c h n o l o g y d i f

f e r e n c e s r e l a t i v e t o t h e C a m r y

. I t h a s a d r a g c o e f f i c i e n t t h a t i s

a p p r o x i m a t e l y 1 0 p e r c e n t l o w e r

, a t 0

. 2 6 v e r s u s 0

. 2 8

. I t h a s a c u r b w e i g h t t h a t i s

a p p r o x i m a t e l y 3 0 0 p o u n d s l o w e r

, a t 2

, 9 0 0 p o u n d s v e r s u s 3

, 2 0 0 p o u n d s

. T h i s w e i g h t

d i f f e r e n c e i s i n a d d i t i o n t o t h e e s t i m a t e d 2 9 0 p o u n d s r e q u i r e d t o o f f s e t t h e i n t r o d u c t i o n o f

t h e h y b r i d e l e c t r o n i c s y s t e m

. T h u s

, a t o t a l w e i g h t o f f s e t o f 5 9 0 p o u n d s i s r e q u i r e d t o

g e n e r a t e P r i u s

- t y p e C O 2 e m i s s i o n i m p r o v e m e n t s r e l a t i v e t o t h e b a s e C a m r y

. I n c a s e s

w h e r e a s s o c i a t e d e n g i n e d o w n s i z i n g w o u l d r e s u l t i n a r e d u c t i o n i n c y l i n d e r c o u n t

, t h e r e i s

a n a s s o c i a t e d w e i g h t s a v i n g s e s t i m a t e d t o b e a p p r o x i m a t e l y 1 5 0 p o u n d s

. T h i s s a v i n g s

w o u l d a c c r u e f

o r 6 a n d 8 c y l i n d e r v e h i c l e s c o n v e r t e d t o h y b r i d p o w e r

, a s e a c h i s a s s u m e d

t o d r o p 2 c y l i n d e r s i n m o v i n g t o 4 a n d 6 c y l i n d e r i n t e r n a l c o m b u s t i o n e n g i n e s

r e s p e c t i v e l y

. S i n c e v e h i c l e a n d t e c h n o l o g y w e i g h t w i l l v a r y b y v e h i c l e c l a s s

, t h e

e s t i m a t e d w e i g h t r e d u c t i o n t o p r o d u c e C O 2 r e d u c t i o n s a t t h e e s t i m a t e d r a t e ( i

. e

. , 5 3

p e r c e n t ) i s b e s t e x p r e s s e d a l g e b r a i c a l l y a s :



## ( )

Savings Weight Downsizing Weight

s/Battery Electronic Weight

al Convention Base Weight Camry Weight Prius 1 Reduction Weight

− +      

− =R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 2

- 2 0

F i n a l l y

, t o f

a c i l i t a t e t h e a t t a i n m e n t o f t h e e s t i m a t e d 5 3 p e r c e n t C O 2 r e d u c t i o n r a t e

a c r o s s e a c h o f t h e f

i v e v e h i c l e c l a s s e s i n v e s t i g a t e d i n t h e s t u d y

, t h e e l e c t r o n i c s a n d

b a t t e r i e s e m p l o y e d i n t h e P r i u s w e r e r e s i z e d f o r e a c h v e h i c l e c l a s s i n a c c o r d a n c e w i t h t h e

r a t i o o f t h e c l a s s a v e r a g e r a t e d h o r s e p o w e r t o t h e r a t e d h o r s e p o w e r o f t h e C a m r y

. T h i s

r e s u l t s i n l a r g e r e l e c t r o n i c s y s t e m s f o r t h e l a r g e c a r

, s m a l l t r u c k

, l a r g e t r u c k

, a n d m i n i v a n

c l a s s e s a n d a s m a l l e r s y s t e m f o r t h e s m a l l c a r c l a s s

. O n t h e b a s i s o f t h e s e a d j u s t m e n t s

,

t h e f o l l o w i n g w e i g h t r e d u c t i o n r e q u i r e m e n t s w e r e e s t i m a t e d f o r t h e s t u d y c l a s s e s :

• S m a l l C a r

. . . . . . . . . 5 3 0 p o u n d s

• L a r g e C a r

. . . . . . . . . 4 9 0 p o u n d s

• S m a l l T r u c k

. . . . . 5 2 0 p o u n d s

• L a r g e T r u c k

. . . . . 6 9 0 p o u n d s

• M i n i v a n

. . . . . . . . . . . . 5 9 0 p o u n d s

I t i s p e r h a p s i m p o r t a n t t o e m p h a s i z e t h r e e i s s u e s r e l a t e d t o t h e e s t i m a t e d w e i g h t

r e d u c t i o n s

. F i r s t

, a s u b s t a n t i a l p o r t i o n o f t h e e s t i m a t e d r e d u c t i o n i s a s s o c i a t e d n o t w i t h

d o w n s i z i n g

, b u t w i t h o f

f s e t t i n g t h e a d d e d w e i g h t o f t h e e l e c t r o n i c c o m p o n e n t s

. A s m a l l

( l e s s t h a n 1 0 p e r c e n t ) w e i g h t r e d u c t i o n r e s u l t s f r o m t h e f a c t t h a t t h e e s t i m a t e d C O 2

r e d u c t i o n w a s d e t e r m i n e d r e l a t i v e t o t h e 2

. 4

- l i t e r C a m r y

, w h i c h i s h e a v i e r t h a n t h e P r i u s

. S e c o n d

, t h e w e i g h t r e d u c t i o n r e q u i r e d i n t h e s m a l l c a r c l a s s i s h i g h e r t h a n t h a t f o r t h e

l a r g e c a r c l a s s b e c a u s e t h e w e i g h t a d v a n t a g e o f e n g i n e d o w n s i z i n g i s e s s e n t i a l l y

u n a v a i l a b l e i n t h e s m a l l c a r c l a s s

. F i n a l l y

, e v e n t h o u g h t h e P r i u s i s i n t h e l a r g e c a r c l a s s

a s d e f i n e d i n t h i s s t u d y

, i t s C O 2 i m p a c t s w e r e a s s e s s e d r e l a t i v e t o t h e 2

. 4

- l i t e r C a m r y t h a t

i s s u b s t a n t i a l l y u n d e r

p o w e r e d r e l a t i v e t o t h e l a r g e c a r c l a s s a v e r a g e

. T h u s

, t h e f u l l y

i n t e g r a t e d h y b r i d e v a l u a t e d f o r t h e l a r g e c a r c l a s s w a s u p s i z e d r e l a t i v e t o t h e 2 0 0 4 P r i u s

.

E a c h o f t h e s e t e c h n o l o g y d i f f e r e n c e s i s a c c o u n t e d f

o r i n t h e a s s o c i a t e d c o s t

e s t i m a t e s f

o r t h e f u l l y i n t e g r a t e d h y b r i d

, u s i n g t h e t e c h n o l o g y

- s p e c i f i c i n c r e m e n t a l c o s t

i m p a c t d e s c r i b e d i n t h e p r e v i o u s s e c t i o n s

. I n a d d i t i o n

, t h e P r i u s i n c l u d e s a n e l e c t r o n i c

C V T

, b u t t h i s c o s t i s s u b s u m e d i n t h e p o w e r e l e c t r o n i c s c o s t e s t i m a t e s p r e s e n t e d b e l o w

. A d d i t i o n a l c o s t s a r e a l s o i m p o s e d f o r a n i n t a k e c a m p h a s e r r e q u i r e d t o a l l o w i n t e r n a l

c o m b u s t i o n t o t a k e p l a c e o v e r t h e A t k i n s o n / M i l l e r c y c l e

, a s w e l l a s f o r e l e c t r o n i c p o w e r

s t e e r i n g a n d e l e c t r i c a c c e s s o r i e s ( w h i c h w e r e e m p l o y e d i n a l l h y b r i d v e h i c l e s c e n a r i o s i n

t h i s s t u d y )

.

T h e m o t o r a s s i s t h y b r i d i m p a c t a n d c o s t e s t i m a t e s d e v e l o p e d f o r t h i s s t u d y

e s s e n t i a l l y a d h e r e t o a n a n a l o g o u s a p p r o a c h c o n d u c t e d f o r t h e H o n d a C i v i c H y b r i d

. T h e

c o n v e n t i o n a l v e h i c l e s e l e c t e d f o r c o m p a r i s o n t o t h e 2 0 0 4 C i v i c w a s t h e 2 0 0 4 2

. 2

- l i t e r

4

- c y l i n d e r a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n C h e v r o l e t C a v a l i e r

. A t 1

. 3 4

- l i t e r s

, t h e e n g i n e

d i s p l a c e m e n t o f t h e C i v i c H y b r i d i s a b o u t 4 0 p e r c e n t l o w e r

. T h e C a v a l i e r a c c e l e r a t e s

f r o m 0

- 6 0 m p h i n a b o u t 8

. 2 s e c o n d s

, w h i l e C i v i c i s o v e r 3 5 p e r c e n t s l o w e r a t a b o u t 1 1

. 3

s e c o n d s

. D u e t o t h i s s u b s t a n t i a l d i f f e r e n c e

, a n a d d i t i o n a l a d

j u s t m e n t w a s e m p l o y e d i n t h e

m o t o r a s s i s t h y b r i d a n a l y s i s t h a t i n c r e a s e d t h e o u t p u t ( i

. e

. , s i z e ) o f t h e C i v i c e l e c t r o n i c s i n

a c c o r d a n c e w i t h t h e h o r s e p o w e r r a t i o o f t h e C a v a l i e r t o t h e C i v i c

. T h i s r e s u l t s i n a 5 0

p e r c e n t u p s i z i n g o f t h e C i v i c e l e c t r o n i c s y s t e m ( a n d a d d s a d d i t i o n a l w e i g h t t h a t m u s t b e

o f f s e t t o m a i n t a i n t h e e s t i m a t e d C O 2 r e d u c t i o n )

, a n d i s e x p e c t e d t o b r i n g t h e a c c e l e r a t i o n

p e r f o r m a n c e i n t o b e t t e r a g r e e m e n t w i t h t h e C a v a l i e r

. H o w e v e r

, a s w a s t h e c a s e w i t h t h eR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 2

- 2 1

P r i u s

, i t i s l i k e l y t h a t t h e r e i s a s m a l l p e r f o r m a n c e l o s s t h a t a c c o m p a n i e s t h e r e s u l t i n g

C O 2 i m p a c t e s t i m a t e s

. C o m p a r e d t o t h e C a v a l i e r

, t h e C i v i c e m i t s a b o u t 4 5 p e r c e n t l e s s

C O 2 p e r m i l e ( a p p r o x i m a t e l y 1 8 5 g r a m s p e r m i l e c o m p a r e d t o 3 3 4 g r a m s p e r m i l e )

. T h e r e f o r e

, t h e C O 2 r e d u c t i o n i m p a c t o f t h e m o t o r a s s i s t h y b r i d i s e s t i m a t e d t o b e 4 5

p e r c e n t i n t h i s s t u d y

.

A s w a s t h e c a s e w i t h t h e P r i u s

, t h e C i v i c a l s o e x h i b i t s n o n

- h y b r i d t e c h n o l o g y

d i f f e r e n c e s r e l a t i v e t o t h e C a v a l i e r

. I t h a s a d r a g c o e f f i c i e n t t h a t i s a p p r o x i m a t e l y 2 0

p e r c e n t l o w e r

, a t 0

. 2 8 v e r s u s 0

. 3 6

. T h e c u r b w e i g h t s o f t h e t w o v e h i c l e s a r e

a p p r o x i m a t e l y e q u a l

, a t 2

, 6 6 0 p o u n d s ( C i v i c ) v e r s u s 2

, 6 8 0 p o u n d s ( C a v a l i e r )

, b u t w e i g h t

r e d u c t i o n i s s t i l l r e q u i r e d t o o f f s e t t h e i n t r o d u c t i o n o f t h e h y b r i d e l e c t r o n i c s y s t e m

. H o w e v e r

, r e l a t i v e t o w e i g h t o f f s e t s e s t i m a t e d f

o r t h e P r i u s

, t h e r e q u i r e d o f f s e t s f o r t h e

C i v i c a r e s i g n i f

i c a n t l y s m a l l e r a n d i n c a s e s w h e r e t h e a s s o c i a t e d e n g i n e d o w n s i z i n g

w o u l d r e s u l t i n a r e d u c t i o n i n c y l i n d e r c o u n t

, t h e e s t i m a t e d w e i g h t s a v i n g s o f

a p p r o x i m a t e l y 1 5 0 p o u n d s c o n t i n u e s t o a p p l y

. S i n c e v e h i c l e a n d t e c h n o l o g y w e i g h t w i l l

v a r y b y v e h i c l e c l a s s

, t h e e s t i m a t e d w e i g h t r e d u c t i o n t o p r o d u c e C O 2 r e d u c t i o n s a t t h e

e s t i m a t e d r a t e ( i

. e

. , 4 5 p e r c e n t ) i s b e s t e x p r e s s e d a l g e b r a i c a l l y a s :



## ( )

Savings Weight Downsizing Weight

s/Battery Electronic Weight

al Convention Base Weight Cavalier Weight Civic 1 Reduction Weight

− +      

− =

T o f a c i l i t a t e t h e a t t a i n m e n t o f t h e e s t i m a t e d 4 5 p e r c e n t C O 2 r e d u c t i o n r a t e a c r o s s

e a c h o f t h e f

i v e v e h i c l e c l a s s e s i n v e s t i g a t e d i n t h e s t u d y

, t h e e l e c t r o n i c s a n d b a t t e r i e s

e m p l o y e d i n t h e C i v i c w e r e r e s i z e d f o r e a c h v e h i c l e c l a s s i n a c c o r d a n c e w i t h t h e r a t i o o f

t h e c l a s s a v e r a g e r a t e d h o r s e p o w e r t o t h e r a t e d h o r s e p o w e r o f t h e C a v a l i e r

. T h i s r e s u l t s

i n l a r g e r e l e c t r o n i c s y s t e m s f o r t h e l a r g e c a r

, s m a l l t r u c k

, l a r g e t r u c k

, a n d m i n i v a n

c l a s s e s

. O n t h e b a s i s o f t h e s e a d j u s t m e n t s a n d t h e p e r f

o r m a n c e a d

j u s t m e n t p r e v i o u s l y

d e s c r i b e d

, t h e f

o l l o w i n g w e i g h t r e d u c t i o n r e q u i r e m e n t s w e r e e s t i m a t e d f o r t h e s t u d y

c l a s s e s :

• S m a l l C a r

. . . . . . . . . 2 0 0 p o u n d s

• L a r g e C a r

. . . . . . . . . 9 0 p o u n d s

• S m a l l T r u c k

. . . . . 9 0 p o u n d s

• L a r g e T r u c k

. . . . . 1 4 0 p o u n d s

• M i n i v a n

. . . . . . . . . . . . 9 0 p o u n d s

O n c e a g a i n

, i t s h o u l d b e e m p h a s i z e d t h a t t h e e s t i m a t e d w e i g h t r e d u c t i o n i s

a s s o c i a t e d n o t w i t h d o w n s i z i n g

, b u t w i t h o f f s e t t i n g t h e a d d e d w e i g h t o f t h e e l e c t r o n i c

c o m p o n e n t s

. A s w i t h t h e P r i u s

, t h e w e i g h t r e d u c t i o n r e q u i r e d i n t h e s m a l l c a r c l a s s i s

h i g h e r t h a n t h a t f

o r t h e l a r g e c a r c l a s s b e c a u s e t h e w e i g h t a d v a n t a g e o f e n g i n e

d o w n s i z i n g i s u n a v a i l a b l e i n t h e s m a l l c a r c l a s s

. F i n a l l y

, d u e t o t h e e l e c t r o n i c s u p s i z i n g

a d j u s t m e n t i n t e n d e d t o i m p r o v e t h e p e r f o r m a n c e o f t h e C i v i c r e l a t i v e t o t h e C a v a l i e r

,R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 2

- 2 2

e v e n t h e m o t o r a s s i s t h y b r i d s y s t e m f o r s m a l l c a r c l a s s ( o f w h i c h t h e C i v i c i s a p a r t ) i s

u p s i z e d r e l a t i v e t o t h e 2 0 0 4 C i v i c

.

L i k e t h e P r i u s

, e a c h o f t h e s e t e c h n o l o g y d i f f e r e n c e s i s a c c o u n t e d f

o r i n t h e

a s s o c i a t e d c o s t e s t i m a t e s f o r t h e m o t o r a s s i s t h y b r i d

, u s i n g t h e t e c h n o l o g y

- s p e c i f i c

i n c r e m e n t a l c o s t i m p a c t s d e s c r i b e d i n t h e p r e v i o u s s e c t i o n s

. T h e C i v i c H y b r i d i n c l u d e s a

C V T

, b u t t h i s c o s t i s i n c l u d e d a l o n g w i t h t h e p o w e r e l e c t r o n i c s c o s t e s t i m a t e s i n t h e

p a c k a g e c o s t s p r e s e n t e d b e l o w a n d i s

, t h e r e f o r e

, n o t c o s t e d s e p a r a t e l y

. A d d i t i o n a l c o s t s

a r e

, h o w e v e r

, i n c u r

r e d f o r a d i s c r e t e v a r i a b l e v a l v e l i f t s y s t e m w i t h i n t a k e c a m p h a s e r s t o

f a c i l i t a t e t h e l e a n b u r n c o m b u s t i o n c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e C i v i c

, a s w e l l a s f o r e l e c t r o n i c

p o w e r s t e e r i n g a n d e l e c t r i c a c c e s s o r i e s ( w h i c h w e r e e m p l o y e d i n a l l h y b r i d v e h i c l e

s c e n a r i o s i n t h i s s t u d y )

.



### 2

. 6

. C o s t

- B e n e f

i t A n a l y s i s

F o r e a c h o f t h e t e c h n o l o g y p a c k a g e s d e s c r i b e d a b o v e

, a n i n c r e m e n t a l v e h i c l e c o s t

w a s d e t e r m i n e d a n d i s p r e s e n t e d i n t h e r e s u l t s s e c t i o n ( C h a p t e r 3 )

. S i n c e t h e M a r t e c

c o s t s w e r e r e p o r t e d a s c o s t s t o t h e m a n u f a c t u r e r

, a c o n v e r s i o n o f t h e M a r t e c d a t a t o r e t a i l

p r i c e e q u i v a l e n t w a s p e r f o r m e d

. T o c o n v e r t t h e M a r t e c c o s t s

, N E S C C A F u s e d a r e t a i l

p r i c e e q u i v a l e n t m a r k

- u p o f 4 0 p e r c e n t b a s e d o n t h e R P E u s e d i n t h e 2 0 0 2 N a t i o n a l

A c a d e m y o f S c i e n c e s s t u d y

. 2 7

U s i n g i n c r e m e n t a l v e h i c l e c o s t s

, a c o s t

- b e n e f i t a n a l y s i s w a s p e r f

o r m e d f o r e a c h o f

t h e t e c h n o l o g y p a c k a g e s

. I n a d d i t i o n t o i n c r e m e n t a l v e h i c l e c o s t

, t h i s a n a l y s i s t a k e s i n t o

a c c o u n t t h e s a v i n g s r e a l i z e d t h r o u g h r e d u c e d f u e l

- u s e o v e r t h e l i f

e o f t h e v e h i c l e

. L i f e t i m e c o s t

- s a v i n g s w e r e e s t i m a t e d u s i n g t w o p o s s i b l e g a s o l i n e p r i c e s : ( 1 ) t h e 2 0 0 3

U

. S

. a v e r a g e g a s o l i n e p r i c e o f $ 1

. 5 8 p e r g a l l o n a v a i l a b l e f r o m t h e E n e r g y I n f

o r m a t i o n

A d m i n i s t r a t i o n 2 8 a n d ( 2 ) a h i g h e r p r i c e o f $ 2

. 0 0 p e r g a l l o n

. F u r t h e r a s s u m p t i o n s u s e d i n

t h i s a n a l y s i s i n c l u d e d :

- v e h i c l e l i f

e o f 1 2 y e a r s

- 1 5

, 6 0 0 m i l e s t r a v e l e d i n t h e f i r s t y e a r

, d e c l i n i n g 4

. 5 % e a c h y e a r t h e r e a f t e r 2 9

- a 5 % d i s c o u n t r a t e f

o r t h e n e t p r e s e n t v a l u e ( N P V ) f u e l s a v i n g s c a l c u l a t i o n

T h e n e x t C h a p t e r p r o v i d e s f i n a l r e s u l t s f

o r t h e c o s t

- b e n e f

i t a s w e l l a s e m i s s i o n s r e d u c t i o n

p o r t i o n s o f t h e a n a l y s i s

2 7 N a t i o n a l A c a d e m y o f S c i e n c e s

, “ E f f e c t i v e n e s s a n d I m

p a c t o f C o r p o r a t e A v e r a g e F u e l E c o n o m y ( C A F E )

S t a n d a r d s

, ” N a t i o n a l A c a d e m y P r e s s

, 2 0 0 2

2 8 E n e r g y I n f

o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n

h t t p : / / w w w

. e i a

. d o e

. g o v / o i l

_ g a s / p e t r o l e u m

/ d a t a

_ p u b l i c a t i o n s / w r g p / m o g a s

_ h i s t o r y

. h t m l

2 9 U

. S

. D e p a r t m e n t o f T r a n s p o r t a t i o n

, 1 9 9 5 N a t i o n a l P e r s o n a l T r a n s p o r t a t i o n S u r v e y ( N P T S )

h t t p : / / n h t s

. o r n l

. g o v / 2 0 0 1 / i n d e x

. s h t m lR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 3

- 1



## 3

. R e s u l t s o f G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n R e d u c t i o n A n a l y s i s

3

. 1

. O v e r v i e w

T h e m e t h o d o l o g i c a l a p p r o a c h e s d e s c r i b e d i n C h a p t e r 2 a n d d e t a i l e d i n

A p p e n d i c e s A t h r o u g h E w e r e u s e d t o p r e d i c t t h e C O 2 e m i s s i o n i m p a c t s a n d c o s t s

a s s o c i a t e d w i t h d e p l o y i n g a v a r i e t y o f a u t o m o t i v e t e c h n o l o g i e s o n f u t u r e l i g h t

- d u t y m o t o r

v e h i c l e s

. P o t e n t i a l r e d u c t i o n s i n e m i s s i o n s o f m e t h a n e a n d n i t r o u s o x i d e w e r e s e p a r a t e l y

e v a l u a t e d t o p r o v i d e f

o r a f u l l a c c o u n t i n g o f t o t a l G H G

- r e d u c t i o n p o t e n t i a l

. I n t h i s r e p o r t

,

t e c h n i c a l f

e a s i b i l i t y r e s u l t s a n d c o s t s a r e p r e s e n t e d f o r f i v e c l a s s e s o f v e h i c l e s : " l a r g e

c a r

, " “ s m a l l c a r

, ” “ m i n i v a n

, ” “ s m a l l t r u c k / S U V

, ” a n d “ l a r g e t r u c k

/ S U V

. ”

A t o t a l o f 3 5 e n g i n e

, t r a n s m i s s i o n

, a n d v e h i c l e t e c h n o l o g i e s w e r e e v a l u a t e d i n t h i s

a n a l y s i s t o q u a n t i f

y a s s o c i a t e d C O 2

- r e d u c t i o n p o t e n t i a l

. C u r r e n t l y d e p l o y e d g a s o l i n e

e n g i n e t e c h n o l o g i e s s u c h a s t u r b o c h a r g i n g a n d v a r i a b l e v a l v e l i f t w e r e e v a l u a t e d a s w e l l

a s m o r e a d v a n c e d t e c h n o l o g i e s s u c h a s c a m l e s s v a l v e a c t u a t i o n

, g a s o l i n e h o m o g e n e o u s

c h a r g e c o m p r e s s i o n i g n i t i o n

, a n d a u t o m a t e d m a n u a l t r a n s m i s s i o n s

. H y b r i d e l e c t r i c

d r i v e t r a i n s a n d a d v a n c e d d i e s e l e n g i n e s w e r e a l s o c o n s i d e r e d

. T h e e m i s s i o n b e n e f i t s o f

b o t h i n d i v i d u a l t e c h n o l o g i e s a n d p a c k a g e s o r c o m b i n a t i o n s o f t h e s e t e c h n o l o g i e s w e r e

a n a l y z e d

. T h e s t u d y r e l i e s o n a s y s t e m s a n a l y s i s a p p r o a c h t h a t a v o i d s t h e “ d o u b l e

c o u n t i n g ” t h a t c o u l d o c c u r b y s i m p l y c o m b i n i n g t h e e m i s s i o n r e d u c t i o n b e n e f i t s o f

i n d i v i d u a l t e c h n o l o g i e s

. E x a m p l e s o f t h e d i f f e r e n c e b e t w e e n a d d i t i v e b e n e f i t s a n d m o r e

s o p h i s t i c a t e d s y s t e m s b e n e f i t s w e r e p r e s e n t e d i n t h e m e t h o d o v e r v i e w t o i l l u s t r a t e t h e

i m p a c t o f t h e s y s t e m s a n a l y s i s a p p r o a c h o n e m i s s i o n b e n e f i t p r o j e c t i o n s

.

T h e t e c h n o l o g i e s e v a l u a t e d i n t h i s s t u d y a r e d e s c r i b e d i n A p p e n d i x A

. T h i s

C h a p t e r f i r s t d i s c u s s e s t h e C O 2

- r e d u c t i o n p o t e n t i a l o f i n d i v i d u a l t e c h n o l o g i e s

. T h e

o v e r a l l G H G i m p a c t a n d r e t a i l p r i c e e q u i v a l e n t c o s t e s t i m a t e s a r e t h e n p r e s e n t e d f o r e a c h

o f t h e t e c h n o l o g y p a c k a g e s e v a l u a t e d

. G i v e n t h e c h a l l e n g e s a n d u n c e r t a i n t i e s a s s o c i a t e d

w i t h p r o j e c t i n g t h e c o s t s o f f

u t u r e t e c h n o l o g i e s

, t h e c o s t e s t i m a t e s d e v e l o p e d f o r t h i s

a n a l y s i s a r e a l s o c o m p a r e d w i t h t h o s e f r o m o t h e r r e c e n t s t u d i e s

. A r a n g e o f c o s t s i s

p r o v i d e d f

o r i n d i v i d u a l t e c h n o l o g i e s s i n c e t h e r e i s c o n s i d e r a b l e v a r i a t i o n a c r o s s s t u d i e s

.



### 3

. 2

. E m i s s i o n R e d u c t i o n R e s u l t s

A s d e s c r i b e d i n C h a p t e r 2

, t h e e m i s s i o n s b e n e f i t a n a l y s i s c o n d u c t e d f

o r t h i s s t u d y

i n v o l v e d s e v e r a l s t e p s

. T h e f i r s t s t e p w a s a l i t e r a t u r e s u r v e y a n d e n g i n e e r i n g a s s e s s m e n t

t o i d e n t i f y p o t e n t i a l G H G

- r e d u c t i o n t e c h n o l o g i e s a n d a s s e s s t h e i r l i k e l y e m i s s i o n

r e d u c t i o n c a p a b i l i t i e s

. A c t u a l v e h i c l e m o d e l s f r o m t h e U

. S

. f

l e e t w e r e s e l e c t e d t o

r e p r e s e n t e a c h o f t h e f

i v e c l a s s e s o f l i g h t

- d u t y v e h i c l e s e v a l u a t e d i n t h i s s t u d y

. T h e s t u d y

e m p l o y e d A V L ’ s C R U I S E s o f t w a r e p r o g r a m a n d o t h e r a p p r o a c h e s t o a s s e s s t h e G H G

i m p a c t s o f i n d i v i d u a l t e c h n o l o g i e s f o r e a c h v e h i c l e c l a s s

. C a n d i d a t e t e c h n o l o g i e s w e r e

r a n k e d a n d t h o s e s u i t a b l e f o r f u r t h e r a n a l y s i s w e r e i d e n t i f i e d

. T h e s e i n c l u d e d b o t h s t a n d

a l o n e t e c h n o l o g i e s a n d t h o s e a p p r o p r i a t e f o r i n c l u s i o n w i t h o t h e r t e c h n o l o g i e s i n

c o m b i n a t i o n p a c k a g e s

. A s y s t e m s a n a l y s i s w a s s u b s e q u e n t l y c o n d u c t e d f o r t h e s e l e c t e d

t e c h n o l o g y p a c k a g e s

. T h e r e s u l t s o f t h e s e a n a l y s e s a r e p r e s e n t e d i n t h e f o l l o w i n g

s e c t i o n s

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 3

- 2



### 3

. 2

. 1

. G H G E m i s s i o n R e d u c t i o n P o t e n t i a l f o r I n d i v i d u a l T e c h n o l o g i e s

I n d i v i d u a l t e c h n o l o g i e s w e r e f i r s t e v a l u a t e d t o a i d i n t h e s e l e c t i o n o f o p t i o n s f o r

i n c l u s i o n i n t e c h n o l o g y p a c k a g e s o r c o m b i n a t i o n s w h i c h w e r e t h e n s u b j e c t e d t o m o r e i n

d e p t h e v a l u a t i o n u s i n g t h e C R U I S E s i m u l a t i o n c o d e ( a s d e s c r i b e d i n d e t a i l i n t h e

m e t h o d o l o g y s e c t i o n )

. T h i s i n i t i a l e v a l u a t i o n w a s d e s i g n e d t o p r o v i d e a p p r o x i m a t e C O 2

-

r e d u c t i o n e s t i m a t e s f

o r u s e s o l e l y i n t h e c o n t e x t o f s e l e c t i n g t e c h n o l o g i e s f o r f u r t h e r

i n v e s t i g a t i o n

. T h e r e s u l t s o f t h i s a n a l y s i s a r e p r e s e n t e d i n A p p e n d i x B

.

B e c a u s e t h i s f

i r s t p a r t o f t h e s t u d y s e r v e d a p r e l i m i n a r y s c r e e n i n g f u n c t i o n

, n o t a l l

t e c h n o l o g i e s w e r e e v a l u a t e d u s i n g f u l l m o d e l s i m u l a t i o n s

. T h e r e f o r e

, i n m a n y c a s e s t h e

f u l l b e n e f i t s o f i n d i v i d u a l t e c h n o l o g i e s a r e n o t c a p t u r e d

. F o r e x a m p l e

, t h e b e n e f i t s o f

t e c h n o l o g i e s t h a t b o t h i m p r o v e p e r f o r m a n c e a n d l o w e r G H G e m i s s i o n s m a y n o t b e f u l l y

c h a r a c t e r i z e d s i n c e a d d i t i o n a l b e n e f i t s a v a i l a b l e t h r o u g h e n g i n e d o w n s i z i n g a r e n o t

n e c e s s a r i l y r e f

l e c t e d

. S o m e t e c h n o l o g i e s w e r e e v a l u a t e d u s i n g f u l l C R U I S E s i m u l a t i o n s

,

o t h e r s u s i n g p a r t i a l C R U I S E s i m u l a t i o n s

, a n d o t h e r s u s i n g d a t a f r o m t h e p u b l i s h e d

l i t e r a t u r e

. 3 0

I n d i v i d u a l t e c h n o l o g i e s p r o d u c e d a b r o a d r a n g e o f p r o j e c t e d C O 2 r e d u c t i o n s

. T h e

a n a l y s i s i n d i c a t e s t h a t e v o l u t i o n a r y e n g i n e a n d d r i v e t r a i n t e c h n o l o g i e s g e n e r a l l y p r o v i d e

r e d u c t i o n s r a n g i n g f

r o m a f e w t o t e n p e r c e n t

. T h e t e c h n o l o g i e s o f f e r i n g t h e m o s t

s i g n i f i c a n t G H G r e d u c t i o n s ( 1 3

- 2 7 p e r c e n t ) a r e d i e s e l a d v a n c e d m u l t i

- m o d e ( p a r t i a l

H C C I ) a n d d i r e c t i n

j e c t i o n d i e s e l e n g i n e s a n d h y b r i d e l e c t r i c d r i v e t r a i n s ( 4 2

- 5 3 p e r c e n t

r e d u c t i o n s )

. O t h e r t e c h n o l o g i e s s h o w i n g s i g n i f i c a n t r e d u c t i o n p o t e n t i a l a r e 4 2

- v o l t I S G

( 5

- 1 0 p e r c e n t ) ; e l e c t r o h y d r a u l i c c a m l e s s v a l v e a c t u a t i o n ( 1 1

- 1 6 p e r c e n t ) ; 6

- s p e e d

a u t o m a t e d m a n u a l t r a n s m i s s i o n s ( 5

- 8 p e r c e n t ) ; t u r b o c h a r g i n g ( 6

- 8 p e r c e n t ) ; a n d v a r i a b l e

v a l v e l i f t ( 4

- 6 p e r c e n t )

. T h e r e s u l t s f o r a l l t e c h n o l o g i e s a r e r e a s o n a b l y c o n s i s t e n t a c r o s s

t h e f i v e v e h i c l e c l a s s e s

.

A d d i t i o n a l G H G

- r e d u c t i o n b e n e f i t s a r e a l s o a c h i e v e d t h r o u g h r e d u c e d e m i s s i o n s

o f m e t h a n e ( C H 4 ) a n d n i t r o u s o x i d e ( N 2 O )

, a s w e l l a s t h r o u g h r e d u c e d C O 2 e m i s s i o n s

a s s o c i a t e d w i t h a i r c o n d i t i o n e r ( A / C ) o p e r a t i o n

. A V L c o n d u c t e d s i m u l a t i o n m o d e l i n g o f

a n a l t e r n a t i v e A / C s y s t e m d e s i g n o n t h e b a s i s o f a t h o r o u g h a n a l y s i s o f t h e i m p a c t s o f

A / C s y s t e m t e c h n o l o g y a s d e s c r i b e d i n A p p e n d i x D

. B a s e d o n t h a t a n a l y s i s

, A V L

m o d e l e d t h e C O 2 e m i s s i o n s i m p a c t s o f a n H F C

- 1 5 2 a s y s t e m u s i n g a n e x t e r n a l l y

c o n t r o l l e d

, v a r i a b l e d i s p l a c e m e n t c o m p r e s s o r ( V D C ) a n d f o r c e d a i r r e c i r c u l a t i o n r e l a t i v e

t o t h e e m i s s i o n s a s s o c i a t e d w i t h a b a s e l i n e H F C

- 1 3 4 a s y s t e m u s i n g a p n e u m a t i c a l l y

( f r e e z e p o i n t ) c o n t r o l l e d

, f

i x e d d i s p l a c e m e n t c o m p r e s s o r ( F D C )

. I t s h o u l d b e n o t e d t h a t

C O 2 e m i s s i o n s f

o r b o t h s y s t e m s a r e g r e a t e r t h a n e m i s s i o n s u n d e r a n “ A / C o f f ” s c e n a r i o

,

s o t h a t i m p r o v e d e f

f i c i e n c y i m p a c t s a c c r u e r e l a t i v e t o a n “ A / C o n ” s i t u a t i o n o n l y

. B e c a u s e v e h i c l e A / C i s n o t u s e d a l l t h e t i m e

, t h e i m p a c t e s t i m a t e s t h a t a r e i n c l u d e d i n

T a b l e s 3

- 4 t h r o u g h 3

- 8 a r e a d j u s t e d t o r e f

l e c t t h e e s t i m a t e d a v e r a g e p e r c e n t a g e o f

o p e r a t i o n ( i n m i l e s ) t h a t t h e A / C s y s t e m i s i n u s e ( 3 4 p e r c e n t a s d e s c r i b e d i n A p p e n d i x

3 0 S i n g l e p o i n t ( i

. e

. , p a r t i a l s i m u l a t i o n ) e v a l u a t i o n s w e r e c o n d u c t e d o n t e c h n o l o g i e s w h e r e t h e e n g i n e f u l l

l o a d c u r v e d i d n o t d r a m a t i c a l l y c h a n g e w i t h t h e i n t r o d u c t i o n o f a t e c h n o l o g y

. T h i s s i m p l i f i e d a p p r o a c h

w a s t a k e n t o a l l o w f

o r a g r e a t e r n u m

b e r o f f u l l C R U I S E s i m u l a t i o n s t o b e r u n d u r i n g t h e t e c h n o l o g y

p a c k a g e e v a l u a t i o n p h a s e o f t h e p r o j e c t

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 3

- 3

D )

. T a b l e 3

- 1 p r e s e n t s a s u m m a r y o f b o t h t h e a d j u s t e d a n d u n a d

j u s t e d A / C s y s t e m

i m p a c t s t h a t a r e i n c l u d e d i n t h e C O 2 e m i s s i o n e s t i m a t e s p r e s e n t e d i n T a b l e s 3

- 4 t h r o u g h

3

- 8

.

T a b l e 3

- 1 : A i r C o n d i t i o n i n g E m i s s i o n s

E m i s s i o n s S o u r c e V e h i c l e

C l a s s B a s e l i n e

A / C S y s t e m A l t e r n a t i v e

A / C S y s t e m E m i s s i o n s

C h a n g e

S m a l l C a r 4 9

. 5 2 2

. 7

L a r g e C a r 5 6

. 1 2 5

. 7

S m a l l T r u c k 6 9

. 2 3 1

. 8

L a r g e T r u c k 6 9

. 2 3 1

. 8 I n d i r e c t E f

f i c i e n c y

- B a s e d E m i s s i o n s

( N o t A d j u s t e d f o r A / C “ O n ” T i m e )

M i n i v a n 6 9

. 2 3 1

. 8

S m a l l C a r 1 6

. 8 7

. 7

L a r g e C a r 1 9

. 1 8

. 7

S m a l l T r u c k 2 3

. 5 1 0

. 8

L a r g e T r u c k 2 3

. 5 1 0

. 8 I n d i r e c t E f

f i c i e n c y

- B a s e d E m i s s i o n s

( A d j u s t e d f o r A / C “ O n ” T i m e )

M i n i v a n 2 3

. 5 1 0

. 8 - 5 4 %

I n d i r e c t M a s s

- B a s e d E m i s s i o n s A l l 1

. 7 1

. 5

- 9 %

D i r e c t L e a k a g e E m i s s i o n s A l l 8

. 5 0

. 4

- 9 5 %

N o t e : I n d i r e c t m a s s

- b a s e d e m i s s i o n s a r e n o t i n c l u d e d i n T a b l e s 3

- 4 t h r o u g h 3

- 8 s i n c e v e h i c l e t e s t w e i g h t s

, a s

s i m u l a t e d b y C R U I S E

, i n c l u d e t h e w e i g h t o f t h e A / C s y s t e m

.



### 3

. 2

. 2

. P r o

j e c t e d C o s t o f T e c h n o l o g i e s

A s d i s c u s s e d i n C h a p t e r 2

, t h i s s t u d y e m p l o y e d a d e t a i l e d a p p r o a c h t o e s t i m a t i n g

t h e c o s t s a s s o c i a t e d w i t h v a r i o u s G H G

- r e d u c i n g t e c h n o l o g i e s

. M u c h o f t h e c o s t

i n f o r m a t i o n w a s d r a w n f

r o m i n q u i r i e s m a d e o f a u t o m o b i l e m a n u f a c t u r e r s a n d c o m p o n e n t

s u p p l i e r s

. C o s t s d e v e l o p e d u s i n g t h i s a p p r o a c h a r e t y p i c a l l y c o n s e r v a t i v e a n d c o u l d

o v e r s t a t e t h e a c t u a l c o s t t h a t c o n s u m e r s w i l l p a y o n c e t h e t e c h n o l o g i e s a r e m a s s

p r o d u c e d

, s i n c e s i g n i f

i c a n t c h a l l e n g e s a n d u n c e r t a i n t i e s a r e i n v o l v e d w h e n p r o j e c t i n g t h e

a c t u a l c o s t o f f

u t u r e t e c h n o l o g i e s

. T o p r o v i d e p o l i c y m a k e r s w i t h t h e b e s t a v a i l a b l e

i n f o r m a t i o n

, t h i s s e c t i o n p r e s e n t s t h e R P E c o s t e s t i m a t e s d e v e l o p e d u s i n g M a r t e c ’ s

h a r d w a r e c o s t p r o

j e c t i o n s f o r t h i s s t u d y a l o n g w i t h t h o s e o f o t h e r r e c e n t s t u d i e s

. T a b l e

3

- 2 c o m p a r e s t h e e s t i m a t e d r e t a i l p r i c e e q u i v a l e n t s d e v e l o p e d a s p a r t o f t h i s s t u d y f o r t h e

l a r g e c a r c l a s s w i t h c o s t p r o j e c t i o n s f r o m o t h e r r e c e n t s t u d i e s

. T h e c o s t e s t i m a t e s

d e v e l o p e d s p e c i f

i c a l l y f o r t h i s s t u d y a r e p r e s e n t e d i n t h e c o l u m n h e a d e d “ s t u d y R P E

. ” ( I n

t h e c a s e o f d i e s e l H C C I

, a r a n g e i s p r e s e n t e d s i n c e t h e p o t e n t i a l c o s t w a s s u b j e c t t o a

g r e a t e r l e v e l o f u n c e r t a i n t y t h a n t y p i c a l o f o t h e r c o s t s

. ) C o s t e s t i m a t e s f r o m o t h e r r e c e n t

s t u d i e s a r e p r e s e n t e d i n t h e c o l u m n h e a d e d “ L i t e r a t u r e R P E ”

. I n g e n e r a l

, t h e e s t i m a t e s

d e v e l o p e d b y M a r t e c f

o r t h i s s t u d y a r e w i t h i n t h e r a n g e o f c o s t s p r e d i c t e d b y o t h e r

s t u d i e s

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 3

- 4

T a b l e 3

- 2 : C o m p a r i s o n o f S t u d y R P E w i t h L i t e r a t u r e R P E

T e c h n o l o g y S t u d y R P E L i t e r a t u r e R P E

S i n g l e C a m P h a s e r $ 9 8 $ 1 8

- $ 7 0

C o u p l e C a m P h a s e r s $ 1 6 1 $ 3 5

- $ 1 4 0

D u a l C a m P h a s e r s $ 1 9 6 $ 3 5

- $ 1 4 0

D i s c r e t e V a r i a b l e V a l v e L i f t w i t h I n t a k e P h a s e r s $ 2 5 9 $ 7 0

- $ 4 9 5

D i s c r e t e V a r i a b l e V a l v e L i f t w i t h C o u p l e d P h a s e r s $ 3 2 2 $ 7 0

- $ 4 9 5

D i s c r e t e V a r i a b l e V a l v e L i f t w i t h D u a l P h a s e r s $ 3 5 7 $ 7 0

- $ 4 9 5

C o n t i n u o u s V a r i a b l e V a l v e L i f t w i t h I n t a k e P h a s e r s $ 4 8 3 $ 7 0

- $ 4 9 5

C o n t i n u o u s V a r i a b l e V a l v e L i f t w i t h C o u p l e d P h a s e r s $ 5 4 6 $ 7 0

- $ 4 9 5

C o n t i n u o u s V a r i a b l e V a l v e L i f t w i t h D u a l P h a s e r s $ 5 8 1 $ 7 0

- $ 4 9 5

E l e c t r o h y d r a u l i c C a m l e s s V a l v e A c t u a t i o n $ 9 1 0 $ 2 8 0

- $ 6 0 0

C y l i n d e r D e a c t i v a t i o n ( D e A c t ) $ 1 6 1 $ 1 1 2

- $ 7 4 6

D e A c t p l u s D i s c r e t e V a r i a b l e V a l v e L i f t w i t h I n t a k e P h a s e r s $ 3 7 8 $ 1 8 2

- $ 1 2 4 1

D e A c t p l u s D i s c r e t e V a r i a b l e V a l v e L i f t w i t h C o u p l e d P h a s e r s $ 4 4 1 $ 1 8 2

- $ 1 2 4 1

D e A c t p l u s D i s c r e t e V a r i a b l e V a l v e L i f t w i t h D u a l P h a s e r s $ 4 7 6 $ 1 8 2

- $ 1 2 4 1

S t o i c h i o m e t r i c G a s o l i n e D i r e c t I n j e c t i o n $ 2 5 9 $ 4 5 0

- $ 7 5 0

G a s o l i n e H o m o g e n e o u s C h a r g e C o m p r e s s i o n I g n i t i o n $ 5 8 1

H i g h S p e e d D i r e c t I n

j e c t i o n D i e s e l $ 1 2 2 5 $ 1 7 5 2

- $ 2 2 0 0

D i e s e l H o m o g e n e o u s C h a r g e C o m p r e s s i o n I g n i t i o n $ 8 4 0 t o $ 1 0 5 0

6

- S p e e d A u t o m a t i c T r a n s m i s s i o n $ 1 0 5 $ 0

- $ 2 8 0

A u t o m a t e d M a n u a l T r a n s m i s s i o n $ 0 $ 0

- $ 2 8 0

C o n t i n u o u s l y V a r i a b l e T r a n s m i s s i o n $ 2 4 5 $ 0

- $ 3 9 8

4 2 V o l t S y s t e m ( I d l e O f

f

, R e g e n B r a k i n g

, L a u n c h A s s i s t ) $ 1 5 8 2 $ 2 8 0

- $ 1 4 0 0

M o t o r A s s i s t G a s o l i n e H y b r i d E l e c t r i c V e h i c l e $ 2 7 0 9 $ 1 3 6 4

- $ 3 0 3 6

F u l l y I n t e g r a t e d G a s o l i n e H y b r i d E l e c t r i c V e h i c l e $ 5 2 9 9 $ 3 1 8 4

- $ 5 1 8 3

E l e c t r i c A c c e s s o r i e s $ 7 0 $ 5 0

E l e c t r i c P o w e r S t e e r i n g $ 5 6 $ 4 0

- $ 1 5 0

T u r b o c h a r g i n g $

- 4 2 0 $ 3 5 0

- $ 8 3 7

I m p r o v e d A l t e r n a t o r $ 5 6 $ 1 5

T a b l e 3

- 3 : E s t i m a t e d C o s t s o f C a l i f o r n i a ’ s L o w E m i s s i o n V e h i c l e ( L E V ) P r o g r a m

V e h i c l e C A R B ‘ 9 4 C A R B ‘ 9 6 A C G ‘ 9 3 A A M A ‘ 9 4 A c t u a l

T L E V $ 6 6 $ 7 2 $ 2 7 3 $ 2 9 8

- 4 8 7 $ 3 5

L E V $ 1 2 0 $ 1 2 0 $ 7 8 8 $ 9 1 1

- 1 3 4 3 $ 8 3

U L E V $ 2 2 7 $ 1 4 5 $ 6 7 9

- 1

, 3 2 6 $ 1

, 6 6 6

- 4

, 0 0 5 $ 2 5 1

S o u r c e s : T h e C A R B a n d A A M A ( A m e r i c a n A u t o m o b i l e M a n u f a c t u r e r s A s s o c i a t i o n ) f

i g u r e s a r e t a k e n

f r o m C a c k e t t e

, 1 9 9 8 ; t h e A C G ( A u t o m o t i v e C o n s u l t i n g G r o u p ) f i g u r e s a r e f

o u n d i n A C G

, 1 9 9 3

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 3

- 5

A s m e n t i o n e d a b o v e

, c o s t a l m o s t a l w a y s r e p r e s e n t s a n a r e a o f l a r g e u n c e r t a i n t y

a n d d e b a t e b e c a u s e s o m e o f t h e t e c h n o l o g i e s n e e d e d t o c o m p l y w i t h t h e s t a n d a r d s h a v e

n o t y e t b e e n c o m m e r c i a l i z e d

. H i s t o r i c a l l y

, c o s t e s t i m a t e s a r e g e n e r a l l y m o r e

c o n s e r v a t i v e a n d h i g h e r t h a n a c t u a l c o s t s

, w h i c h u s u a l l y p r o v e t o b e l o w e r t h a n f i r s t

a n t i c i p a t e d

.

F o r e x a m p l e

, T a b l e 3

- 3 c o m p a r e s p e r

- v e h i c l e c o s t e s t i m a t e s a t v a r i o u s p o i n t s i n

t i m e f r o m C A R B a n d v a r i o u s i n d u s t r y s o u r c e s f o r C a l i f o r n i a ’ s d i f

f e r e n t c a t e g o r i e s o f

l o w

- e m i s s i o n v e h i c l e s

. T h e s e p r o j e c t i o n s c a n b e c o m p a r e d a g a i n s t t h e a c t u a l

i m p l e m e n t a t i o n c o s t s s h o w n i n t h e l a s t c o l u m n t o t h e r i g h t

.

A s s h o w n i n T a b l e 3

- 3

, i n d u s t r y e s t i m a t e s o f c o m p l i a n c e c o s t s w e r e a n o r d e r o f

m a g n i t u d e h i g h e r t h a n a c t u a l c o s t s

. S i m i l a r l y

, t h e c o s t p r o j e c t i o n s m a d e b y C A R B a l s o

o v e r s t a t e d t h e a c t u a l c o s t o f c o m p l y i n g w i t h t h e L E V s t a n d a r d s

, a l t h o u g h b y a m u c h

s m a l l e r m a r g i n

.



### 3

. 2

. 3

. G H G E m i s s i o n R e d u c t i o n P o t e n t i a l f o r T e c h n o l o g y C o m b i n a t i o n s

B a s e d o n t h e i r G H G r e d u c t i o n p o t e n t i a l a n d

, i n p a r t

, o n t h e c o s t s o f t h e

t e c h n o l o g i e s s h o w n a b o v e

, t e c h n o l o g y c o m b i n a t i o n s o r p a c k a g e s w e r e d e v e l o p e d f o r

e a c h o f t h e f

i v e v e h i c l e c l a s s e s e v a l u a t e d i n t h i s s t u d y

. T h e e m i s s i o n i m p a c t s o f t h e s e

t e c h n o l o g y p a c k a g e s w e r e t h e n e v a l u a t e d u s i n g f u l l C R U I S E v e h i c l e s i m u l a t i o n s

. U l t i m a t e l y

, a t o t a l o f 7 5 s i m u l a t i o n r u n s w e r e c o m p l e t e d f o r t h e f i v e m o d e l v e h i c l e s

d e v e l o p e d t o r e p r e s e n t e a c h v e h i c l e c l a s s

.

T h e e m i s s i o n s r e d u c t i o n s a t t r i b u t a b l e t o A / C s y s t e m i m p r o v e m e n t s a n d a p a c k a g e

o f o t h e r t e c h n o l o g i e s ( i n c l u d i n g l o w r o l l i n g r e s i s t a n c e t i r e s

, e n g i n e f r i c t i o n r e d u c t i o n

, a n d

o t h e r i m p r o v e m e n t s ) w e r e i n c o r p o r a t e d i n t o t h e r e d u c t i o n e s t i m a t e s f o r m o d e l e d

t e c h n o l o g y p a c k a g e s

. T h e A / C i m p r o v e m e n t s a d d e d a 3

- 4 p e r c e n t C O 2 r e d u c t i o n b e n e f i t

, d e p e n d i n g o n t h e C O 2 e m i s s i o n s o f t h e v e h i c l e w h e n t h e A / C w a s o f f ; t h e o t h e r u p g r a d e s

a d d e d a 4

- 5 p e r c e n t C O 2 r e d u c t i o n t o n o n

- h y b r i d t e c h n o l o g y p a c k a g e s

.

W h i l e t h e s e l e c t i o n o f t e c h n o l o g y p a c k a g e s w a s m a d e

, i n p a r t

, f r o m a c o s t

e f f e c t i v e n e s s s t a n d p o i n t

, a b r o a d s p e c t r u m o f t e c h n o l o g i e s w e r e i n c l u d e d i n t h e m o d e l e d

p a c k a g e s r e g a r d l e s s o f c o s t

, t o e n s u r e t h a t t h e f u l l r a n g e o f p o t e n t i a l C O 2 r e d u c t i o n

o p t i o n s w a s e v a l u a t e d

. A l l o f t h e s e r e s u l t s ( n o t j u s t t h e l e a s t

- c o s t r e s u l t s ) a r e p r o v i d e d i n

t h e f o l l o w i n g s e c t i o n s

. T a b l e s 3

- 4 t h r o u g h 3

- 8 p r e s e n t t h e c o m b i n e d m o d e l s i m u l a t i o n

, A / C

, a n d a d d i t i o n a l t e c h n o l o g y b e n e f i t s

. T h e r e s u l t s o f t h e A V L s i m u l a t i o n m o d e l i n g f o r

e a c h p a c k a g e a r e p r o v i d e d s e p a r a t e l y i n A p p e n d i x B

, w i t h o u t t h e A / C a n d a d d i t i o n a l

t e c h n o l o g y b e n e f

i t a d j u s t m e n t s

.

S i m i l a r t e c h n o l o g y p a c k a g e s w e r e e v a l u a t e d f o r e a c h o f t h e f

i v e c a t e g o r i e s o f

v e h i c l e s

. T h e r e s u l t s o f t h e a n a l y s i s s h o w t h a t d e p l o y m e n t o f t e c h n o l o g i e s a c r o s s a l l f i v e

v e h i c l e c l a s s e s a c h i e v e s c o m p a r a b l e C O 2 r e d u c t i o n s

. T h e r e a r e

, h o w e v e r

, s o m e

e x c e p t i o n s ; t h e s e a r e d e t a i l e d i n t h e d i s c u s s i o n s o f t h e i n d i v i d u a l v e h i c l e c a t e g o r i e s

b e l o w

. T o i l l u s t r a t e t h i s p o i n t

, t h e t e c h n o l o g y p a c k a g e i n c l u d i n g s t o i c h i o m e t r i c g a s o l i n e

d i r e c t i n j e c t i o n

, c a m p h a s e r

, t u r

b o c h a r g i n g

, a n d a u t o m a t e d m a n u a l t r a n s m i s s i o n

t e c h n o l o g y w a s e v a l u a t e d i n f o u r c a t e g o r i e s o f v e h i c l e s

— i n e a c h

, t h i s p a r t i c u l a r

t e c h n o l o g y c o m b i n a t i o n p r o v i d e s b e t w e e n a 2 7 p e r c e n t a n d 3 0 p e r c e n t C O 2 r e d u c t i o n

. A n o t h e r e x a m p l e : t h e p a c k a g e i n c l u d i n g d i s c r e t e v a r i a b l e v a l v e l i f t

, d u a l c a m p h a s e r

, a n dR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 3

- 6

a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n 3 1 t e c h n o l o g y w a s e v a l u a t e d f o r a l l f i v e v e h i c l e c l a s s e s a n d w a s

e s t i m a t e d t o p r o v i d e a 1 2

- 1 8 p e r c e n t C O 2 r e d u c t i o n i n e a c h c a s e

. T h e l a r g e s t n u m b e r o f

t e c h n o l o g y p a c k a g e s w a s e v a l u a t e d f o r t h e l a r g e c a r c a t e g o r y

. W h i l e s o m e o f t h e s e

t e c h n o l o g y c o m b i n a t i o n s w e r e n o t e v a l u a t e d f o r v e h i c l e c l a s s e s o t h e r t h a n l a r g e c a r s

, t h e

c o n s i s t e n c y o f r e s u l t s a c r o s s v e h i c l e c l a s s e s s u g g e s t s t h a t s i m i l a r C O 2 r e d u c t i o n s w o u l d

l i k e l y b e a c h i e v e d w i t h t h e d e p l o y m e n t o f t h e s a m e t e c h n o l o g y p a c k a g e s i n o t h e r c l a s s e s

.



### L a r g e C a r R e s u l t s

T a b l e 3

- 4 p r e s e n t s e m i s s i o n r e d u c t i o n a n d c o s t e s t i m a t e s f o r t h e 1 9 t e c h n o l o g y

p a c k a g e s m o d e l e d f

o r t h e l a r g e c a r c l a s s

. C o l u m n 1 l i s t s t h e t e c h n o l o g i e s i n c l u d e d i n

e a c h c o m b i n a t i o n p a c k a g e

. C o l u m n 2 p r o v i d e s t h e c o m b i n e d c i t y / h i g h w a y C O 2

e m i s s i o n s r a t e

, i n g r a m s p e r m i l e ( g / m i )

, o f t h e m o d e l e d p a c k a g e

. C o l u m n 3 l i s t s t h e

p e r c e n t C O 2 r e d u c t i o n r e l a t i v e t o t h e 2 0 0 2 b a s e l i n e t e c h n o l o g y p a c k a g e

. C o l u m n 4 l i s t s

t h e e s t i m a t e d r e t a i l i n c r e m e n t a l v e h i c l e c o s t a s s o c i a t e d w i t h t h e a d d i t i o n o f t h e s e

t e c h n o l o g i e s

. C o l u m n 5 i n d i c a t e s t h e n e t c o s t o f t h e t e c h n o l o g y p a c k a g e

, d e f i n e d a s

i n c r e m e n t a l t e c h n o l o g y c o s t m i n u s l i f e t i m e f u e l s a v i n g s

. 3 2 T h e n e t c o s t a n a l y s i s a s s u m e s

a p r i c e o f $ 1

. 5 8 p e r g a l l o n f o r b o t h g a s o l i n e a n d d i e s e l

. L a s t

, C o l u m n 6 s h o w s n e t c o s t

p e r a v o i d e d t o n o f C O 2 e m i s s i o n s

. N o t e t h a t a n e g a t i v e n e t c o s t m e a n s t h a t f u e l s a v i n g s

m o r e t h a n o f

f s e t t h e i n c r e m e n t a l c o s t o f t h e e m i s s i o n s r e d u c t i o n t e c h n o l o g i e s b e i n g

m o d e l e d

. I n o t h e r w o r d s

, i t e q u a t e s t o p r o j e c t e d c o n s u m e r s a v i n g s o v e r t h e l i f e t i m e o f t h e

v e h i c l e

.

E m i s s i o n r e d u c t i o n e s t i m a t e s r a n g e f r o m 1 4

- 5 4 p e r c e n t

, r e l a t i v e t o t h e 2 0 0 2

b a s e l i n e v e h i c l e

, f

o r t h e 1 9 l a r g e c a r t e c h n o l o g y p a c k a g e s m o d e l e d

. A c c o r d i n g t o t h i s

a n a l y s i s

, c o m b i n a t i o n s o f t e c h n o l o g i e s a l r e a d y u s e d i n s o m e p r o d u c t i o n g a s o l i n e m o d e l s

c a n r e d u c e C O 2 e m i s s i o n s b y a p p r o x i m a t e l y 2 5 p e r c e n t

. E x a m p l e s o f t h e s e t e c h n o l o g i e s

i n c l u d e 6

- s p e e d a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n s

, v a r i a b l e v a l v e l i f t a n d t i m i n g

, a n d c y l i n d e r

d e a c t i v a t i o n

. R e d u c t i o n s b e y o n d t h i s l e v e l w i l l r e q u i r e t h e i n t r o d u c t i o n o f m o r e

a d v a n c e d t e c h n o l o g i e s s u c h a s g a s o l i n e d i r e c t i n j e c t i o n

, 4 2

- v o l t s t a r t e r g e n e r a t o r s

, a n d

d i e s e l e n g i n e t e c h n o l o g y

. F o r e x a m p l e

, t h e c o m b i n a t i o n o f g a s o l i n e d i r e c t i n j e c t i o n a n d

4 2

- v o l t t e c h n o l o g y

, a l o n g w i t h t u r b o c h a r g i n g a n d a d v a n c e d c a m a n d t r a n s m i s s i o n

t e c h n o l o g y

, c a n p r o v i d e a 3 7 p e r c e n t C O 2 r e d u c t i o n f o r a n i n c r e m e n t a l v e h i c l e c o s t o f

$ 1

, 7 0 0

. E v e n g r e a t e r C O 2 r e d u c t i o n s c a n b e a c h i e v e d u s i n g h y b r i d

- e l e c t r i c d e s i g n s

. I t i s

c r i t i c a l t o r e c o g n i z e t h a t w h i l e t h e c o s t s o f u s i n g a d v a n c e d t e c h n o l o g i e s a r e s o m e w h a t

g r e a t e r t h a n t h e c o s t o f c o n v e n t i o n a l g a s o l i n e t e c h n o l o g i e s

, f u e l

- c o s t s a v i n g s t o t h e o w n e r

o v e r t h e l i f

e o f t h e v e h i c l e f

a r o u t w e i g h t h e a d d i t i o n a l c o s t i n a l l b u t t h e m o s t a g g r e s s i v e

t e c h n o l o g y p a c k a g e s

. O n a d o l l a r p e r t o n b a s i s

, t h e n e t c o s t o f t e c h n o l o g y p a c k a g e s t h a t

p r o d u c e u p t o 4 7 p e r c e n t C O 2 r e d u c t i o n s i s n e g a t i v e

, m e a n i n g t h a t t h e s e p a c k a g e s r e s u l t

i n n e t c o s t s a v i n g s t o t h e c o n s u m e r o v e r t h e l i f e t i m e o f t h e v e h i c l e

.

3 1 F i v e o r 6

- s p e e d a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n w a s a s s u m e d

, d e p e n d i n g o n t h e v e h i c l e

. 3 2 T h i s a n a l y s i s a s s u m e s t h e v e h i c l e l i f e t o b e 1 2 y e a r s a n d 1 5 0

, 0 0 0 m i l e s

. M o r e d e t a i l o n t h e a n a l y s i s a n d

a s s u m p t i o n s a r e p r o v i d e d i n C h a p t e r 2 o n m e t h o d s

.ReducingGreenhouseGasEmissionsfromLight-DutyMotorVehiclesPage3-7Table3-4:LargeCarGHGReductionResultsforCombinationsofTechnologies(1)TechnologyCombinations(2)CO2(g/mi)(3)CO2Change(percent)(4)MarginalVehicleCost($)(5)NetCost($)(6)NetCost($pertonCO2)DualCamPhasers,6-SpeedAutomaticTransmission305.414.4%479-438-52DualCamPhasers,ContinuouslyVariableTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator304.414.6%725-217-25DiscreteVariableValveLift,DualCamPhasers,6-SpeedAutomaticTransmission300.315.8%640-393-42ContinuousVariableValveLift,DualCamPhasers,6-SpeedAutomaticTransmission291.418.3%864-358-33DualCamPhasers,CylinderDeactivation,6-SpeedAutomaticTransmission288.119.2%640-642-57DualCamPhasers,Turbocharging,6-SpeedAutomaticTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator280.321.4%73-1,386-110GasolineHomogeneousChargeCompressionIgnition,DiscreteVariableValveLift,IntakeCamPhasers,AutomatedManualTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator273.823.2%1,149-444-32ContinuousVariableValveLift,DualCamPhasers,AutomatedManualTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator266.325.3%890-857-57StoichiometricGasolineDirectInjection,CylinderDeactivation,DualCamPhasers,AutomatedManualTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator266.225.4%925-829-55CylinderDeactivation,DiscreteVariableValveLift,CoupledCamPhasers,6-SpeedAutomaticTransmission,42VoltIntegratedStarter/Generator,ElectricPowerSteering,ElectricAccessories261.126.8%2,43255435StoichiometricGasolineDirectInjection,DualCamPhasers,Turbocharging,AutomatedManualTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator252.529.2%176-1,868-109ElectrohydraulicCamlessValveActuation,AutomatedManualTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator252.029.3%1,219-841-49DieselHomogeneousChargeCompressionIgnition,AutomatedManualTransmission,42VoltIntegratedStarter/Generator,ElectricPowerSteering,ElectricAccessories248.630.3%2,780-41-2ElectrohydraulicCamlessValveActuation,StoichiometricGasolineDirectInjection,AutomatedManualTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator243.431.8%1,478-759-41GasolineHomogeneousChargeCompressionIgnition,DiscreteVariableValveLift,IntakeCamPhasers,AutomatedManualTransmission,42VoltIntegratedStarter/Generator,ElectricPowerSteering,ElectricAccessories232.834.7%2,74527413StoichiometricGasolineDirectInjection,Turbocharging,DualCamPhasers,6-SpeedAutomaticTransmission,42VoltIntegratedStarter/Generator,ElectricPowerSteering,ElectricAccessories225.336.8%1,858-775-36MotorAssistGasolineHybrid189.946.7%2,797-609-22FullyIntegratedDieselHybrid163.054.3%7,5433,10597FullyIntegratedGasolineHybrid162.754.4%5,3871,39143R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 3

- 8

A s n o t e d i n T a b l e 3

- 4

, t h e e m i s s i o n r e d u c t i o n p a c k a g e s e v a l u a t e d i n t h i s s t u d y

i n c l u d e a w i d e r a n g e o f i n d i v i d u a l t e c h n o l o g i e s

. S o m e o f t h e m o s t c o s t

- e f f e c t i v e

p a c k a g e s i n c l u d e a u t o m a t e d m a n u a l t r a n s m i s s i o n s

, t u r b o c h a r g i n g

, s t o i c h i o m e t r i c

g a s o l i n e d i r e c t i n

j e c t i o n

, a n d c a m l e s s v a l v e a c t u a t i o n t e c h n o l o g y

. T u r b o c h a r g i n g

,

e s p e c i a l l y

, p r o v e s t o b e a v e r y c o s t

- e f f e c t i v e t e c h n o l o g y i n t h e l a r g e c a r a n d o t h e r v e h i c l e

c l a s s e s b e c a u s e i t e n a b l e s t h e m a n u f a c t u r e r t o d o w n s i z e t h e v e h i c l e e n g i n e a n d d e c r e a s e

e n g i n e c y l i n d e r c o u n t w h i l e m a i n t a i n i n g e q u a l p e r f o r m a n c e

. A s p r e v i o u s l y n o t e d

, t h i s

s t u d y a l s o a s s e s s e d t h e G H G

- r e d u c i n g p o t e n t i a l o f t e c h n o l o g i e s t h a t a r e r e l a t i v e l y

e x p e n s i v e

, i n a n e f

f o r t t o p r o v i d e a r o b u s t o v e r v i e w o f t h e b e n e f i t s a n d c o s t s o f c a n d i d a t e

C O 2 r e d u c t i o n t e c h n o l o g i e s

. G i v e n t h a t f u t u r e t e c h n o l o g y a d v a n c e s c o u l d r e d u c e c o s t s

f o r t h e s e t e c h n o l o g i e s

, t h e c o s t s p r e s e n t e d c o u l d b e o v e r s t a t e d

. C o n s e q u e n t l y

, t h e

c o m p l e t e s e t o f t e c h n o l o g y p a c k a g e s d o e s n o t c o n s t i t u t e a l o w c o s t s o l u t i o n t o a n y

p a r t i c u l a r C O 2 r e d u c t i o n s c e n a r i o

, b u t r a t h e r p r e s e n t s a h o s t o f p o s s i b l e s o l u t i o n s a c r o s s a

r a n g e o f r e d u c t i o n s a n d c o s t s

.

F i g u r e 3

- 1 g r a p h i c a l l y d e p i c t s t h e r e l a t i v e b e n e f i t s a n d c o s t s o f e a c h o f t h e

e v a l u a t e d t e c h n o l o g y p a c k a g e s

. A s t h i s f i g u r e s u g g e s t s

, t h e t e c h n o l o g y p a c k a g e s s p a n a

b r o a d r a n g e o f r e d u c t i o n p o t e n t i a l s a n d c o s t s

. F o r e x a m p l e

, p a c k a g e s p r o v i d i n g C O 2

r e d u c t i o n f

r o m 1 4 t o 3 0 p e r c e n t ( e m i s s i o n s b e t w e e n 3 0 0 a n d 2 5 0 g / m i C O 2 ) e n c o m p a s s a

n e t c o s t r a n g e f

r o m a p p r o x i m a t e l y n e g a t i v e $ 1

, 9 0 0 ( i

. e

. , n e t c o n s u m e r s a v i n g s ) t o

p o s i t i v e $ 5 0 0 ( i

. e

. , n e t c o n s u m e r c o s t )

. C l e a r l y

, a l e a s t

- c o s t s o l u t i o n w o u l d f a v o r t h e

t e c h n o l o g y p a c k a g e s i n t h e l o w e r e n d o f t h i s c o s t r a n g e

. N e v e r t h e l e s s

, f o r p u rp o s e s o f

t h i s s t u d y

, w e h a v e a s s u m e d a t e c h n o l o g y s u p p l y c u r v e 3 3 t h a t i n c l u d e s a l l o f t h e

e v a l u a t e d t e c h n o l o g y p a c k a g e s

. T h i s a l l o w s f o r t h e f a c t t h a t l e a s t

- c o s t t e c h n o l o g i e s m a y

n o t b e v i a b l e f

o r s o m e s e g m e n t s o f t h e m a r k e t a n d t h a t v e h i c l e m a n u f a c t u r e r s m a y

t h e r e f o r e c h o o s e n o t t o i m p l e m e n t s p e c i f i c C O 2 r e d u c t i o n s o l u t i o n s a c r o s s t h e e n t i r e

v e h i c l e c l a s s

. F o r e x a m p l e

, b e c a u s e t e c h n o l o g i e s s u c h a s a u t o m a t e d m a n u a l

t r a n s m i s s i o n s a n d t u r

b o c h a r g i n g m a y b e l i m i t e d t o a s u b s e t o f t h e m o d e l s i n a n y c l a s s o f

v e h i c l e s

, a s u p p l y c u r v e c o n s t r u c t e d s o l e l y o n t h e b a s i s o f l e a s t

- c o s t s o l u t i o n s m a y

u n d e r s t a t e t h e a c t u a l c o s t o f a c l a s s

- w i d e C O 2 r e d u c t i o n s o l u t i o n

. I n c l u d i n g a l l o f t h e

e v a l u a t e d t e c h n o l o g y p a c k a g e s i n t h e d e v e l o p m e n t o f t h e s u p p l y c u r v e p r o v i d e s a m o r e

r o b u s t i n d i c a t i o n o f l i k e l y c l a s s

- w i d e i m p a c t s

.

T h e s o l i d l i n e i n F i g u r e 3

- 1 r e p r e s e n t s t h e C O 2 r e d u c t i o n s u p p l y c u r v e f o r t h e

l a r g e c a r c l a s s

. A s i n d i c a t e d

, C O 2 r e d u c t i o n s o f a b o u t 4 5 p e r c e n t ( 1 9 0 g / m i

, r e l a t i v e t o a

2 0 0 2 v e h i c l e a t a b o u t 3 5 5 g / m i ) a r e l i k e l y t o b e o b t a i n a b l e f o r a n e t n e g a t i v e c o s t ( i

. e

. l i f e t i m e f u e l s a v i n g s e x c e e d i n c r e m e n t a l t e c h n o l o g y c o s t s )

. T h e f i g u r e a l s o i n c l u d e s a

s e c o n d s u p p l y c u r v e t o s h o w t h e r e s u l t s o f a g a s o l i n e p r i c e s e n s i t i v i t y a n a l y s i s i n w h i c h

t h e a s s u m e d p r i c e s o f g a s o l i n e a n d d i e s e l f u e l a r e i n c r e a s e d f

r o m $ 1

. 5 8 p e r g a l l o n t o

$ 2

. 0 0 p e r g a l l o n

. A t t h e h i g h e r f u e l p r i c e

, a l l b u t t h r e e o f t h e t e c h n o l o g y p a c k a g e s r e f l e c t

n e g a t i v e n e t c o s t s

, a n d t h e c o s t s f o r t w o o f t h o s e t h r e e a r e v e r y n e a r l y a t t h e b r e a k

- e v e n

p o i n t

. A 4 2

- v o l t c y l i n d e r d e a c t i v a t i o n p a c k a g e e x h i b i t s a n e t l i f e t i m e c o s t o f $ 5 5

, w h i l e

t h e a d v a n c e d g a s o l i n e h y b r i d

- e l e c t r i c v e h i c l e e x h i b i t s a n e t l i f e t i m e c o s t o f $ 3 2 9

. T h e

a d v a n c e d d i e s e l h y b r i d s t i l l c a r r i e s a n e t l i f

e t i m e c o s t o f a b o u t $ 2 0 0 0

. I t i s a l s o i m p o r t a n t

t o r e c o g n i z e t h a t t h e c o s t s u s e d t o d e v e l o p F i g u r e 3

- 1 a r e t h o s e e s t i m a t e d s p e c i f i c a l l y b y

3 3 F o r p u r p o s e s o f t h i s s t u d y

, a s u p p l y c u r v e i n d i c a t e s t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n C O 2 e m i s s i o n s r e d u c t i o n

p o t e n t i a l a n d c o s t

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 3

- 9

M a r t e c f o r t h i s s t u d y

, a s a d

j u s t e d t o r e f

l e c t e s t i m a t e d r e t a i l e q u i v a l e n t s

. I f t h e g e n e r a l l y

l o w e r c o s t e s t i m a t e s o f t h e o t h e r s t u d i e s l i s t e d i n T a b l e 3

- 2 w e r e c o n s i d e r e d

, n e t c o s t s

w o u l d b e f

u r t h e r s h i f

t e d t o t h e n e g a t i v e

. N e v e r t h e l e s s

, a s c a n b e s e e n f r o m t h e d a s h e d

l i n e c o r r e s p o n d i n g t o $ 2

. 0 0 p e r g a l l o n g a s o l i n e

, v e h i c l e o w n e r s c a n b e e x p e c t e d t o s a v e

$ 4 0 0

- $ 1 1 0 0 o v e r t h e l i f

e o f a v e h i c l e a c h i e v i n g a C O 2 e m i s s i o n s r a t e o f a p p r o x i m a t e l y

1 9 0 g / m i ( t h i s r e p r e s e n t s a b o u t a 4 5 p e r c e n t r e d u c t i o n f r o m a n e m i s s i o n s r a t e o f

a p p r o x i m a t e l y 3 5 5 g / m i f o r t h e b a s e l i n e 2 0 0 2 v e h i c l e )

. A s s u m i n g a l o w e r g a s o l i n e p r i c e

o f $ 1

. 5 8

, v e h i c l e o w n e r s a r e e s t i m a t e d t o s a v e f r o m $ 0 ( i

. e

. , n o n e t c o s t ) t o $ 6 0 0 o v e r t h e

l i f e o f a v e h i c l e f

o r t h e s a m e l e v e l o f e m i s s i o n r e d u c t i o n

. W h i l e d i e s e l v e h i c l e s p r o v i d e

s i g n i f i c a n t C O 2 r e d u c t i o n s

, t h e h i g h e r d e n s i t y o f d i e s e l f u e l r e d u c e s t h e p o t e n t i a l b e n e f i t

o f a g i v e n t e c h n o l o g y p a c k a g e r e l a t i v e t o g a s o l i n e v e h i c l e s

, e s p e c i a l l y a s m o r e a g g r e s s i v e

c a r b o n r e d u c t i o n s c e n a r i o s a r e c o n s i d e r e d

. F o r e x a m p l e

, t h e t w o d i a m o n d s t h a t a r e

f u r t h e s t t o t h e r i g h t i n F i g u r e 3

- 1 r e p r e s e n t t h e g a s o l i n e ( l o w e r c o s t d i a m o n d ) a n d d i e s e l

( h i g h e r c o s t d i a m o n d ) a d v a n c e d h y b r i d c a s e s

. W h i l e t h e t w o c a s e s p r o v i d e v e r y s i m i l a r

C O 2 r e d u c t i o n s

, t h e n e t c o s t s f o r t h e d i e s e l h y b r i d a r e a b o u t t h r e e t i m e s t h o s e o f t h e

g a s o l i n e h y b r i d ( m a r g i n a l v e h i c l e c o s t s a r e a b o u t 3 5 p e r c e n t h i g h e r f o r t h e d i e s e l

v e h i c l e )

. F o r l e s s a g g r e s s i v e C O 2 r e d u c t i o n s

, d i e s e l t e c h n o l o g y c a n b e c o s t

- e f f e c t i v e a s

t h e C O 2 r e d u c t i o n s a s s o c i a t e d w i t h i n c r e a s e d d i e s e l e n g i n e e f f i c i e n c y a r e l a r g e e n o u g h t o

o f f s e t t h e a d d i t i o n a l c o s t

. H o w e v e r

, i t s h o u l d b e r e c o g n i z e d t h a t m u c h o f t h e g a s o l i n e

e n g i n e t e c h n o l o g y e v a l u a t e d h e r e i s s p e c i f i c a l l y d e s i g n e d t o c l o s e t h e g a p b e t w e e n

g a s o l i n e a n d d i e s e l e n g i n e e f f i c i e n c y

.

F i g u r e 3

- 1 : N e t V e h i c l e C o s t s f o r t h e L a r g e C a r C l a s s G i v e n T w o G a s o l i n e P r i c e

S c e n a r i o s

- 2 0 0 0 - 1 0 0 0 0 1 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 4 0 0 0

1 5 0 1 7 5 2 0 0 2 2 5 2 5 0 2 7 5 3 0 0 3 2 5 3 5 0

C O 2 ( g r a m s / m i l e )NetCost($) S u p p l y C u r v e @ $ 1

. 5 8 p e r G

a l l o n

S u p p l y C u r v e @ $ 2

. 0 0 p e r G

a l l o nR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 3

- 1 0



### S m a l l C a r R e s u l t s

T a b l e 3

- 5 p r e s e n t s e m i s s i o n r e d u c t i o n a n d c o s t e s t i m a t e s f o r t h e 1 4 t e c h n o l o g y

p a c k a g e s m o d e l e d f

o r t h e s m a l l c a r c l a s s

. C o l u m n 1 l i s t s t h e t e c h n o l o g i e s i n c l u d e d i n

e a c h c o m b i n a t i o n p a c k a g e

. C o l u m n 2 p r o v i d e s t h e C O 2 m a s s e m i s s i o n s r a t e o f t h e

m o d e l e d p a c k a g e

. C o l u m n 3 l i s t s p e r c e n t C O 2 r e d u c t i o n s r e l a t i v e t o t h e 2 0 0 2 b a s e l i n e

t e c h n o l o g y p a c k a g e

. C o l u m n 4 l i s t s t h e e s t i m a t e d r e t a i l i n c r e m e n t a l v e h i c l e c o s t

a s s o c i a t e d w i t h t h e a d d i t i o n o f t h e s e t e c h n o l o g i e s

, a s e s t i m a t e d f r o m h a r d w a r e c o s t s

d e v e l o p e d b y M a r t e c

. C o l u m n 5 p r o v i d e s t h e n e t c o s t o f t h e t e c h n o l o g y p a c k a g e

, t a k i n g

i n t o a c c o u n t a s s o c i a t e d l i f e t i m e f u e l s a v i n g s

. 3 4 A s i n t h e l a r g e c a r r e s u l t s d i s c u s s e d

p r e v i o u s l y

, t h e n e t c o s t a n a l y s i s a s s u m e s a p r i c e o f $ 1

. 5 8 p e r g a l l o n f o r b o t h g a s o l i n e a n d

d i e s e l f u e l

. L a s t l y

, C o l u m n 6 d i s p l a y s n e t c o s t s p e r t o n o f a v o i d e d C O 2 e m i s s i o n s

. A s

b e f o r e

, a n e g a t i v e n e t c o s t f

i g u r e e q u a t e s t o c o n s u m e r s a v i n g s o v e r t h e l i f e t i m e o f t h e

v e h i c l e a s a r e s u l t o f f

u e l s a v i n g s

.

E m i s s i o n r e d u c t i o n e s t i m a t e s r a n g e f r o m 1 1

- 5 6 p e r c e n t

, r e l a t i v e t o t h e 2 0 0 2

b a s e l i n e v e h i c l e

, f

o r t h e 1 4 s m a l l c a r t e c h n o l o g y p a c k a g e s m o d e l e d

. A c c o r d i n g t o t h i s

a n a l y s i s

, c o m b i n a t i o n s o f t e c h n o l o g i e s a l r e a d y u s e d i n s o m e p r o d u c t i o n g a s o l i n e m o d e l s

c a n r e d u c e C O 2 e m i s s i o n s b y a p p r o x i m a t e l y 2 3 p e r c e n t

. E x a m p l e s o f t h e s e t e c h n o l o g i e s

i n c l u d e 5 a n d 6

- s p e e d a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n s a n d v a r i a b l e v a l v e l i f t a n d t i m i n g

. R e d u c t i o n s b e y o n d t h i s l e v e l w i l l r e q u i r e t h e i n t r o d u c t i o n o f m o r e a d v a n c e d t e c h n o l o g i e s

s u c h a s g a s o l i n e d i r e c t i n

j e c t i o n a n d 1 2 o r 4 2

- v o l t i d l e o f f s y s t e m s

, w h i c h c a n p r o v i d e a

2 9 p e r c e n t C O 2 r e d u c t i o n f o r a n i n c r e m e n t a l v e h i c l e c o s t o f a p p r o x i m a t e l y $ 1

, 0 0 0

. E v e n

g r e a t e r C O 2 r e d u c t i o n s c a n b e a c h i e v e d u s i n g a d v a n c e d h y b r i d

- e l e c t r i c d e s i g n s

. O n a

d o l l a r p e r t o n b a s i s

, t h e n e t c o s t o f t e c h n o l o g i e s p r o d u c i n g C O 2 r e d u c t i o n s o f u p t o 2 9

p e r c e n t i s n e g a t i v e

, i n d i c a t i n g n e t c o s t s a v i n g s t o t h e c o n s u m e r o v e r t h e l i f e o f t h e

v e h i c l e

.

A s n o t e d i n T a b l e 3

- 5

, t h e e m i s s i o n r e d u c t i o n p a c k a g e s e v a l u a t e d i n t h i s s t u d y

i n c l u d e a w i d e r a n g e o f i n d i v i d u a l t e c h n o l o g i e s

. S o m e o f t h e m o s t c o s t e f f e c t i v e

p a c k a g e s i n c l u d e a u t o m a t e d m a n u a l t r a n s m i s s i o n s

, t u r b o c h a r g i n g

, a n d s t o i c h i o m e t r i c

g a s o l i n e d i r e c t i n

j e c t i o n

. B e c a u s e t h i s c l a s s o f v e h i c l e s u s e s s m a l l e r e n g i n e s

, t h e u s e o f

1 2

- v o l t i d l e o f

f t e c h n o l o g y w a s e x p l o r e d a s a n o p t i o n

. T h e r e s u l t s s u g g e s t t h a t t h i s

t e c h n o l o g y i s l i k e l y t o b e v e r y c o s t

- e f f e c t i v e f o r t h e s m a l l c a r c l a s s

. U n l i k e t h e o t h e r

v e h i c l e c l a s s e s

, c y l i n d e r d e a c t i v a t i o n w a s n o t e v a l u a t e d f o r t h e s m a l l c a r c l a s s d u e t o t h e

s m a l l s i z e o f t h e b a s e l i n e e n g i n e

. C o m p a r e d t o t h e l a r g e c a r c l a s s

, t h e c o s t s f o r a c h i e v i n g

e q u i v a l e n t C O 2 r e d u c t i o n s a r e s o m e w h a t h i g h e r f o r c e r t a i n t e c h n o l o g i e s

. T h e r e a r e t w o

r e a s o n s f o r t h i s r e s u l t

. F i r s t

, t e c h n o l o g i e s s u c h a s t u r b o c h a r g i n g t h a t a l l o w f

o r e n g i n e

d o w n s i z i n g r e s u l t i n s u b s t a n t i a l c o s t r e d u c t i o n s i n t h e o t h e r v e h i c l e c l a s s e s a s a r e s u l t o f

c y l i n d e r c o u n t r e d u c t i o n s

. H o w e v e r

, a t f o u r c y l i n d e r s

, t h e b a s e e n g i n e i n t h e s m a l l c a r

c l a s s i s a t t h e m i n i m u m c y l i n d e r c o u n t c o n s i d e r e d t o h a v e b r o a d m a r k e t a c c e p t a b i l i t y

f r o m a p e r f

o r m a n c e a n d e n g i n e e r i n g s t a n d p o i n t

. T h u s

, e n g i n e d o w n s i z i n g i n t h e s m a l l

c a r c l a s s d o e s n o t g e n e r a t e t h e s a m e l e v e l o f c o s t s a v i n g s e s t i m a t e d f o r e n g i n e

3 4 T h i s a n a l y s i s a s s u m e s t h e v e h i c l e l i f e t o b e 1 2 y e a r s a n d 1 5 0

, 0 0 0 m i l e s

. M o r e d e t a i l o n t h e a n a l y s i s a n d

a s s u m p t i o n s a r e p r o v i d e d i n C h a p t e r 2 o n m e t h o d s

.ReducingGreenhouseGasEmissionsfromLight-DutyMotorVehiclesPage3-11Table3-5:SmallCarResults(1)TechnologyCombinations(2)CO2(g/mi)(3)CO2Change(percent)(4)MarginalVehicleCost($)(5)NetCost($)(6)NetCost($pertonCO2)DualCamPhasers,ContinuouslyVariableTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator270.910.6%570509DualCamPhasers,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator270.710.7%360-157-29DiscreteVariableValveLift,DualCamPhasers,5-SpeedAutomaticTransmission264.912.6%521-122-19DualCamPhasers,5-SpeedAutomaticTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator261.813.6%494-216-32DualCamPhasers,6-SpeedAutomaticTransmission261.513.7%346-369-54DiscreteVariableValveLift,DualCamPhasers,AutomatedManualTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator234.922.5%465-817-72GasolineHomogeneousChargeCompressionIgnition,DiscreteVariableValveLift,IntakeCamPhasers,AutomatedManualTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator230.124.1%841-538-45DieselHomogeneousChargeCompressionIgnition,AutomatedManualTransmission,42VoltIntegratedStarter/Generator,ElectricPowerSteering,ElectricAccessories225.325.6%3,6431,533119ContinuousVariableValveLift,DualCamPhasers,AutomatedManualTransmission,12VoltIdleOffSystem,ElectricPowerSteering217.928.1%813-830-59StoichiometricGasolineDirectInjection,DualCamPhasers,Turbocharging,AutomatedManualTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator216.128.7%1,128-547-38GasolineHomogeneousChargeCompressionIgnition,DiscreteVariableValveLift,IntakeCamPhasers,AutomatedManualTransmission,42VoltIntegratedStarter/Generator,ElectricPowerSteering,ElectricAccessories205.732.1%2,41850631MotorAssistGasolineHybrid160.447.1%3,50461226FullyIntegratedGasolineHybrid137.754.6%5,6392,24882FullyIntegratedDieselHybrid134.955.5%7,6903,858139R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 3

- 1 2

d o w n s i z i n g i n t h e o t h e r v e h i c l e c l a s s e s

. S e c o n d

, b e c a u s e t h e s m a l l c a r c l a s s h a s t h e

l o w e s t b a s e l i n e C O 2 e m i s s i o n s a n d t h e l o w e s t p o w e r t o w e i g h t r a t i o o f a l l t h e f i v e

c l a s s e s

, a d d i t i o n a l r e d u c t i o n s a c c r u e f r o m a m o r e a g g r e s s i v e b a s e l i n e a n d c a r r y

s o m e w h a t h i g h e r c o s t s

F i g u r e 3

- 2 d e p i c t s t h e r e l a t i v e b e n e f i t s a n d c o s t s o f e a c h o f t h e e v a l u a t e d s m a l l

c a r t e c h n o l o g y p a c k a g e s

. A s t h i s f i g u r e s u g g e s t s

, t h e t e c h n o l o g y p a c k a g e s s p a n a b r o a d

r a n g e o f C O 2 r e d u c t i o n p o t e n t i a l s a n d c o s t s

. 3 5 F o r e x a m p l e

, p a c k a g e s p r o v i d i n g C O 2

r e d u c t i o n s f

r o m 1 4

- 3 0 p e r c e n t ( C O 2 e m i s s i o n s b e t w e e n 2 6 0 a n d 2 1 5 g / m i ) e n c o m p a s s a

n e t c o s t r a n g e f

r o m a p p r o x i m a t e l y n e g a t i v e $ 8 0 0 t o p o s i t i v e $ 1

, 5 0 0

. T h e e s t i m a t e d C O 2

-

r e d u c t i o n s u p p l y c u r v e g e n e r a t e d b y t h i s s t u d y c o n s i d e r s t h i s f u l l r a n g e o f r e s u l t s

, r a t h e r

t h a n o n l y t h e l e a s t

- c o s t s o l u t i o n s

. A s n o t e d

, t h i s a p p r o a c h i s i n t e n d e d t o a l l o w f o r a m o r e

r o b u s t c o n s i d e r a t i o n o f t h e b e n e f i t s a n d c o s t s o f a f

u l l r a n g e o f c a n d i d a t e C O 2

- r e d u c t i o n

t e c h n o l o g i e s

.

T h e s o l i d l i n e i n F i g u r e 3

- 2 r e p r e s e n t s t h e C O 2

- r e d u c t i o n s u p p l y c u r v e f o r t h e

s m a l l c a r c l a s s

. A s i n d i c a t e d

, C O 2 r e d u c t i o n s o f a b o u t 2 9 p e r c e n t ( f r o m a n e m i s s i o n s r a t e

o f 3 0 0 g / m i f

o r a b a s e l i n e 2 0 0 2 v e h i c l e t o a b o u t 2 1 5 g / m i ) a r e l i k e l y t o b e o b t a i n a b l e a t

n e t n e g a t i v e c o s t ( i

. e

. w i t h n e t l i f e t i m e s a v i n g s )

. T h e f

i g u r e a l s o i n c l u d e s a s e c o n d s u p p l y

c u r v e t h a t r e f

l e c t s t h e r e s u l t s o f a g a s o l i n e p r i c e s e n s i t i v i t y a n a l y s i s i n w h i c h t h e a s s u m e d

p r i c e s o f g a s o l i n e a n d d i e s e l f u e l a r e i n c r e a s e d f

r o m $ 1

. 5 8 t o $ 2

. 0 0 p e r g a l l o n

. A t t h e

h i g h e r f u e l p r i c e a l l e v a l u a t e d t e c h n o l o g y p a c k a g e s r e f l e c t n e g a t i v e n e t c o s t s e x c e p t t h e

a d v a n c e d h y b r i d v e h i c l e s a n d a 4 2

- v o l t a d v a n c e d m u l t i

- m o d e d i e s e l t e c h n o l o g y p a c k a g e

. A s c a n b e s e e n f

r o m t h e d a s h e d l i n e

, a t $ 2

. 0 0 p e r g a l l o n o f g a s o l i n e v e h i c l e o w n e r s c a n

b e e x p e c t e d t o s a v e a n a v e r a g e o f a b o u t $ 3 0 0

- $ 5 0 0 o v e r t h e l i f e o f t h e v e h i c l e w h i l e

a c h i e v i n g a C O 2 e m i s s i o n s r a t e o f a p p r o x i m a t e l y 2 1 0 g / m i ( a 3 0 p e r c e n t r e d u c t i o n f r o m

t h e 3 0 0 g / m i 2 0 0 2 b a s e l i n e )

. W h e n g a s o l i n e p r i c e s o f $ 1

. 5 8 a r e e v a l u a t e d

, v e h i c l e

o w n e r s w i l l l i k e l y s a v e f

r o m $ 0 ( i

. e

. , n o n e t c o s t ) t o $ 2 5 0 o v e r t h e l i f e o f a v e h i c l e f

o r t h e

s a m e l e v e l o f e m i s s i o n r e d u c t i o n

. A s i n t h e o t h e r v e h i c l e c l a s s e s

, d i e s e l v e h i c l e s p r o v i d e

s i g n i f i c a n t C O 2 r e d u c t i o n s b u t t h e h i g h e r d e n s i t y o f t h i s f u e l r e d u c e s t h e p o t e n t i a l b e n e f i t

o f m o s t o f t h e t e c h n o l o g y o p t i o n s e v a l u a t e d r e l a t i v e t o g a s o l i n e v e h i c l e s

. A m o d e s t l y

e x p a n d e d d i s c u s s i o n o f t h e c o s t o f d i e s e l C O 2 r e d u c t i o n s i s i n c l u d e d i n t h e s e c t i o n o n

l a r g e c a r r e s u l t s a b o v e

.

3 5 A s s t a t e d i n t h e d i s c u s s i o n f o r t h e l a r g e c a r c l a s s

, t h i s s t u d y i n t e n t i o n a l l y f o c u s e d o n a b r o a d r a n g e o f

t e c h n o l o g y p a c k a g e s t h a t p r o v i d e f o r a n e q u a l l y b r o a d r a n g e o f C O 2 r e d u c t i o n p o t e n t i a l s a n d c o s t s

. T h u s

,

t h e s t u d y h a s n o t a t t e m

p t e d t o c o n s i d e r o n l y t h e l e a s t

- c o s t s o l u t i o n s

, b u t r a t h e r a b r o a d e r r a n g e o f

s o l u t i o n s t h a t m i g h t b e t t e r r e f l e c t t h e c o s t o f C O 2 r e d u c t i o n a c r o s s t h e e n t i r e c l a s s o f v e h i c l e s

. W h i l e

l e a s t

- c o s t s o l u t i o n s m i g h t b e a p p r o p r i a t e f o r s o m e s e g m e n t s o f t h e c l a s s

, o t h e r s e g m e n t s m i g h t r e q u i r e a

s o m e w h a t m o r e e x p e n s i v e s o l u t i o n t o m a i n t a i n a c r i t i c a l m a r k e t d i s t i n c t i o n

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 3

- 1 3

F i g u r e 3

- 2 : N e t V e h i c l e C o s t s f o r t h e S m a l l C a r C l a s s G i v e n T w o G a s o l i n e P r i c e

S c e n a r i o s



### M i n i v a n R e s u l

t s

T a b l e 3

- 6 p r e s e n t s e m i s s i o n r e d u c t i o n a n d c o s t e s t i m a t e s f o r t h e 1 4 t e c h n o l o g y

p a c k a g e s e v a l u a t e d f

o r t h e m i n i v a n c l a s s

. A s i n t h e p r e v i o u s s e c t i o n s

, C o l u m n 1 l i s t s t h e

t e c h n o l o g i e s i n c l u d e d i n e a c h c o m b i n a t i o n p a c k a g e ; C o l u m n 2 g i v e s t h e m o d e l e d

c o m b i n e d c i t y

/ h i g h w a y C O 2 e m i s s i o n s r a t e ; C o l u m n 3 s h o w s p e r c e n t C O 2 r e d u c t i o n s

r e l a t i v e t o t h e 2 0 0 2 b a s e l i n e t e c h n o l o g y p a c k a g e ; C o l u m n 4 s h o w s e s t i m a t e d o f

i n c r e m e n t a l r e t a i l v e h i c l e c o s t ; C o l u m n 5 s h o w s n e t l i f e t i m e c o s t s i n c l u d i n g f

u e l s a v i n g s

a t a n a v e r a g e p r i c e o f $ 1

. 5 8 p e r g a l l o n f o r b o t h g a s o l i n e a n d d i e s e l ; 3 6 a n d C o l u m n 6

s h o w s n e t c o s t s p e r t o n o f a v o i d e d C O 2

.

E m i s s i o n r e d u c t i o n e s t i m a t e s r e l a t i v e t o t h e 2 0 0 2 b a s e l i n e v e h i c l e r a n g e f r o m 1 4

-

5 4 p e r c e n t f

o r t h e 1 4 m i n i v a n t e c h n o l o g y p a c k a g e s s t u d i e d

. A c c o r d i n g t o t h i s a n a l y s i s

,

c o m b i n a t i o n s o f t e c h n o l o g i e s a l r e a d y u s e d i n s o m e p r o d u c t i o n g a s o l i n e m o d e l s c a n

r e d u c e C O 2 e m i s s i o n s b y a p p r o x i m a t e l y 2 5 p e r c e n t

. E x a m p l e s o f t h e s e t e c h n o l o g i e s

i n c l u d e 5 a n d 6

- s p e e d a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n s

, v a r i a b l e v a l v e l i f t a n d t i m i n g

, a n d

c y l i n d e r d e a c t i v a t i o n

. R e d u c t i o n s b e y o n d t h i s l e v e l w i l l r e q u i r e t h e i n t r o d u c t i o n o f m o r e

a d v a n c e d t e c h n o l o g i e s s u c h a s g a s o l i n e d i r e c t i n j e c t i o n

, 4 2

- v o l t s t a r t e r g e n e r a t o r s

, a n d

c a m l e s s v a l v e t e c h n o l o g y

. E v e n g r e a t e r C O 2 r e d u c t i o n s c a n b e a c h i e v e d u s i n g h y b r i d

-

3 6 A s w i t h a l l t h e v e h i c l e c l a s s e s a n a l y z e d

, v e h i c l e l i f e i s a s s u m e d t o b e 1 2 y e a r s a n d 1 5 0

, 0 0 0 m i l e s

. S e e

C h a p t e r 2 f

o r m o r e d e t a i l s

. - 1 0 0 0 - 5 0 0 0 5 0 0 1 0 0 0 1 5 0 0 2 0 0 0 2 5 0 0 3 0 0 0 3 5 0 0 4 0 0 0

1 0 0 1 2 5 1 5 0 1 7 5 2 0 0 2 2 5 2 5 0 2 7 5 3 0 0 3 2 5 3 5 0

C O 2 ( g r a m s / m i l e )NetCost($) S u p p l y C u r v e @ $ 1

. 5 8 p e r G

a l l o n

S u p p l y C u r v e @ $ 2

. 0 0 p e r G

a l l o nR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 3

- 1 4

e l e c t r i c d e s i g n s

. A s w i t h t h e l a r g e a n d s m a l l c a r c a s e s

, t h e s e a d v a n c e d t e c h n o l o g i e s a r e

s o m e w h a t m o r e c o s t l y t h a n c o n v e n t i o n a l g a s o l i n e t e c h n o l o g i e s b u t f u e l c o s t s a v i n g s t o

t h e o w n e r o v e r t h e l i f

e o f t h e v e h i c l e u s u a l l y f

a r o u t w e i g h t h e a d d i t i o n a l c o s t

. O n a

d o l l a r p e r t o n b a s i s

, t h e n e t c o s t o f t e c h n o l o g i e s r e q u i r e d t o p r o d u c e C O 2 r e d u c t i o n s u p t o

4 7 p e r c e n t i s n e g a t i v e

, i m p l y i n g a n e t s a v i n g s t o t h e c o n s u m e r

.

A s n o t e d i n T a b l e 3

- 6

, t h e e m i s s i o n r e d u c t i o n p a c k a g e s e v a l u a t e d i n t h i s s t u d y

i n c l u d e a w i d e r a n g e o f i n d i v i d u a l t e c h n o l o g i e s

. S o m e o f t h e m o s t c o s t

- e f f e c t i v e

p a c k a g e s i n c l u d e a u t o m a t e d m a n u a l t r a n s m i s s i o n s

, c y l i n d e r d e a c t i v a t i o n

, s t o i c h i o m e t r i c

g a s o l i n e d i r e c t i n

j e c t i o n

, t u r

b o c h a r g i n g

, a n d c a m l e s s v a l v e a c t u a t i o n

. A s w i t h t h e l a r g e

c a r c a t e g o r y

, t u r

b o c h a r g i n g p r o v e s t o b e a v e r y c o s t

- e f f e c t i v e t e c h n o l o g y b e c a u s e i t

e n a b l e s t h e m a n u f

a c t u r e r t o d o w n s i z e t h e v e h i c l e e n g i n e a n d d e c r e a s e c y l i n d e r c o u n t

w h i l e m a i n t a i n i n g e q u a l p e r f o r m a n c e

. F i g u r e 3

- 3 d e p i c t s t h e r e l a t i v e b e n e f i t s a n d c o s t s

o f e a c h o f t h e e v a l u a t e d t e c h n o l o g y p a c k a g e s

. A s t h i s f i g u r e s u g g e s t s

, t h e t e c h n o l o g y

p a c k a g e s s p a n a b r o a d r a n g e o f C O 2

- r e d u c t i o n p o t e n t i a l s a n d c o s t s

. 3 7 F o r e x a m p l e

,

p a c k a g e s t h a t a c h i e v e C O 2 r e d u c t i o n s o f 1 4

- 3 0 p e r c e n t ( i

. e

. e m i s s i o n s r a t e s b e t w e e n 3 5 0

a n d 2 8 5 g / m i ) e n c o m p a s s a n e t c o s t r a n g e f r o m a p p r o x i m a t e l y n e g a t i v e $ 1

, 6 0 0 t o

n e g a t i v e $ 3

. A s w i t h t h e v e h i c l e c l a s s e s d i s c u s s e d p r e v i o u s l y

, t h e e s t i m a t e d C O 2

r e d u c t i o n s u p p l y c u r v e f

o r m i n i v a n s d e v e l o p e d i n t h i s s t u d y c o n s i d e r s t h i s f u l l r a n g e o f

r e s u l t s

, r a t h e r t h a n o n l y t h e l e a s t

- c o s t s o l u t i o n

, t o a l l o w f o r a m o r e r o b u s t c o n s i d e r a t i o n

o f t h e b e n e f

i t s a n d c o s t s o f c a n d i d a t e C O 2

- r e d u c t i o n t e c h n o l o g i e s

.

T h e s o l i d l i n e i n F i g u r e 3

- 3 r e p r e s e n t s t h e C O 2

- r e d u c t i o n s u p p l y c u r v e f o r t h e

m i n i v a n c l a s s

. A s i n d i c a t e d

, C O 2 r e d u c t i o n s e x c e e d i n g 2 9 p e r c e n t ( a b o u t 2 8 5 g / m i C O 2 ,

r e l a t i v e t o a 2 0 0 2 b a s e l i n e o f 4 1 0 g / m i ) a r e l i k e l y t o b e o b t a i n a b l e a t n e t n e g a t i v e c o s t

( i

. e

. , w h i l e a c h i e v i n g l i f

e t i m e s a v i n g s )

. T h e f

i g u r e a l s o i n c l u d e s a s e c o n d s u p p l y c u r v e

t h a t r e f l e c t s t h e r e s u l t s o f a g a s o l i n e p r i c e s e n s i t i v i t y a n a l y s i s i n w h i c h t h e a s s u m e d p r i c e s

o f g a s o l i n e a n d d i e s e l a r e i n c r e a s e d f r o m $ 1

. 5 8 t o $ 2

. 0 0 p e r g a l l o n

. A t t h e h i g h e r f u e l

p r i c e

, a l l e v a l u a t e d t e c h n o l o g y p a c k a g e s r e f l e c t n e g a t i v e n e t c o s t s e x c e p t f o r t h e

a d v a n c e d g a s o l i n e a n d d i e s e l h y b r i d s

. I t i s a l s o i m p o r t a n t t o r e c o g n i z e t h a t t h e c o s t s u s e d

t o d e v e l o p F i g u r e 3

- 3 a r e t h o s e e s t i m a t e d b y M a r t e c s p e c i f i c a l l y f o r t h i s s t u d y a n d

a d j u s t e d t o r e f

l e c t e s t i m a t e d r e t a i l e q u i v a l e n t s

. I f t h e g e n e r a l l y l o w e r c o s t e s t i m a t e s o f

t h e o t h e r s t u d i e s i n c l u d e d i n T a b l e 3

- 2 w e r e c o n s i d e r e d

, n e t c o s t s w o u l d b e s h i f t e d

f u r t h e r t o t h e n e g a t i v e

. N e v e r t h e l e s s

, e v e n u s i n g M a r t e c ’ s c o s t e s t i m a t e s

, t h e d a s h e d l i n e

i n F i g u r e 3

- 3 s u g g e s t s t h a t a t a g a s o l i n e p r i c e o f $ 2 p e r g a l l o n

, v e h i c l e o w n e r s c a n b e

e x p e c t e d t o s a v e $ 8 0 0

- $ 1

, 5 0 0 o v e r t h e l i f e o f t h e v e h i c l e w i t h t h e a d d i t i o n o f

t e c h n o l o g i e s t h a t r e d u c e C O 2 e m i s s i o n s t o a p p r o x i m a t e l y 2 2 0 g / m i ( a 4 7 p e r c e n t

r e d u c t i o n f

r o m b a s e l i n e 2 0 0 2 e m i s s i o n s o f a p p r o x i m a t e l y 4 1 0 g / m i )

. A s s u m i n g a

g a s o l i n e p r i c e o f $ 1

. 5 8

, v e h i c l e o w n e r s e s t i m a t e d t o s a v e $ 0

- 1

, 0 0 0 o v e r t h e l i f e o f a

v e h i c l e f o r t h e s a m e l e v e l o f e m i s s i o n r e d u c t i o n

.

3 7 A s s t a t e d i n t h e d i s c u s s i o n f o r t h e l a r g e c a r c l a s s

, t h i s s t u d y i n t e n t i o n a l l y f o c u s e d o n a b r o a d r a n g e o f

t e c h n o l o g y p a c k a g e s t h a t p r o v i d e f o r a n e q u a l l y b r o a d r a n g e o f C O 2 - r e d u c t i o n p o t e n t i a l a n d C O 2

r e d u c t i o n c o s t

. S e e f

o o t n o t e 3 5

.ReducingGreenhouseGasEmissionsfromLight-DutyMotorVehiclesPage3-15Table3-6:MinivanResults(1)TechnologyCombinations(2)CO2(g/mi)(3)CO2Change(percent)(4)MarginalVehicleCost($)(5)NetCost($)(6)NetCost($pertonCO2)DualCamPhasers,6-SpeedAutomaticTransmission350.014.3%862-212-22DiscreteVariableValveLift,CoupledCamPhasers,5-SpeedAutomaticTransmission344.615.6%528-659-63StoichiometricGasolineDirectInjection,CoupledCamPhasers,CylinderDeactivation,AutomatedManualTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator320.521.5%759-929-64DiscreteVariableValveLift,CoupledCamPhasers,AutomatedManualTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator317.422.3%494-1,266-84CoupledCamPhasers,AutomatedManualTransmission,Turbocharging,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator317.122.3%322-1,440-96DieselHomogeneousChargeCompressionIgnition,AutomatedManualTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator313.323.3%1,526-1,186-75CylinderDeactivation,DiscreteVariableValveLift,CoupledCamPhasers,AutomatedManualTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator308.824.4%638-1,302-79ContinuousVariableValveLift,CoupledCamPhasers,AutomatedManualTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator307.724.6%1,219-761-46StoichiometricGasolineDirectInjection,DualCamPhasers,Turbocharging,AutomatedManualTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator299.226.7%559-1,594-88ElectrohydraulicCamlessValveActuation,StoichiometricGasolineDirectInjection,AutomatedManualTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator292.228.4%1,809-493-26StoichiometricGasolineDirectInjection,CoupledCamPhasers,AutomatedManualTransmission,42VoltIntegratedStarter/Generator,CylinderDeactivation,ElectricPowerSteering,ElectricAccessories288.829.3%2,374-30MotorAssistGasolineHybrid217.846.7%3,179-726-23FullyIntegratedDieselHybrid187.254.2%8,1353,05183FullyIntegratedGasolineHybrid186.754.3%5,9441,36637R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 3

- 1 6

F i g u r e 3

- 3 : N e t V e h i c l e C o s t s f o r t h e M i n i v a n C l a s s G i v e n T w o G a s o l i n e P r i c e

S c e n a r i o s

- 2 0 0 0 - 1 0 0 0 0 1 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 4 0 0 0

1 5 0 1 7 5 2 0 0 2 2 5 2 5 0 2 7 5 3 0 0 3 2 5 3 5 0 3 7 5 4 0 0

C O 2 ( g r a m s / m i l e )NetCost($) S u p p l y C u r v e @ $ 1

. 5 8 p e r G a l l o n

S u p p l y C u r v e @ $ 2

. 0 0 p e r G a l l o n



### S m a l l T r u c k R e s u l

t s

T a b l e 3

- 7 p r e s e n t s t h e e m i s s i o n r e d u c t i o n a n d c o s t e s t i m a t e s f o r t h e 1 4

t e c h n o l o g y p a c k a g e s m o d e l e d f o r t h e s m a l l t r u c k c l a s s

.

E m i s s i o n r e d u c t i o n e s t i m a t e s f o r t h i s c l a s s r a n g e f

r o m 1 7

- 5 3 p e r c e n t

, r e l a t i v e t o

t h e 2 0 0 2 b a s e l i n e v e h i c l e

, f o r t h e 1 4 s m a l l t r u c k t e c h n o l o g y p a c k a g e s e v a l u a t e d

. A c c o r d i n g t o t h i s a n a l y s i s

, c o m b i n a t i o n s o f t e c h n o l o g i e s a l r e a d y u s e d i n s o m e p r o d u c t i o n

g a s o l i n e m o d e l s c a n r e d u c e C O 2 e m i s s i o n s b y a p p r o x i m a t e l y 2 8 p e r c e n t

. E x a m p l e s o f

t h e s e t e c h n o l o g i e s i n c l u d e 6

- s p e e d a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n s

, v a r i a b l e v a l v e l i f t a n d

t i m i n g

, a n d c y l i n d e r d e a c t i v a t i o n

. R e d u c t i o n s b e y o n d t h i s l e v e l w i l l r e q u i r e t h e

i n t r o d u c t i o n o f m o r e a d v a n c e d t e c h n o l o g i e s s u c h a s g a s o l i n e d i r e c t i n j e c t i o n

, 4 2

- v o l t

s t a r t e r g e n e r a t o r s

, c a m l e s s v a l v e a c t u a t i o n

, a n d d i e s e l e n g i n e t e c h n o l o g y

. F o r e x a m p l e

, a

t e c h n o l o g y p a c k a g e c o n s i s t i n g o f s t o i c h i o m e t r i c g a s o l i n e d i r e c t i n j e c t i o n a n d c a m l e s s

v a l e a c t u a t i o n c a n p r o v i d e a 3 2 p e r c e n t C O 2 r e d u c t i o n f o r a n i n c r e m e n t a l v e h i c l e c o s t o f

a b o u t $ 1

, 5 0 0

. E v e n g r e a t e r C O 2 r e d u c t i o n s c a n b e a c h i e v e d u s i n g h y b r i d

- e l e c t r i c

t e c h n o l o g y

. A s w i t h t h e o t h e r c a t e g o r i e s o f v e h i c l e s

, f u e l c o s t s a v i n g s t o t h e o w n e r o v e r

t h e l i f e o f t h e v e h i c l e g e n e r a l l y o u t w e i g h t h e a d d i t i o n a l t e c h n o l o g y c o s t s i n a l l b u t t h e

m o s t a g g r e s s i v e t e c h n o l o g y p a c k a g e s

. O n a d o l l a r p e r t o n b a s i s

, t h e n e t c o s t o f

t e c h n o l o g i e s p r o d u c i n g C O 2 r e d u c t i o n s u p t o 4 6 p e r c e n t i s n e g a t i v e

, i m p l y i n g n e t c o s t

s a v i n g s t o t h e c o n s u m e r

.ReducingGreenhouseGasEmissionsfromLight-DutyMotorVehiclesPage3-17Table3-7:SmallTruckResults(1)TechnologyCombinations(2)CO2(g/mi)(3)CO2Change(percent)(4)MarginalVehicleCost($)(5)NetCost($)(6)NetCost($pertonCO2)DualCamPhasers,6-SpeedAutomaticTransmission381.116.7%479-972-77DiscreteVariableValveLift,DualCamPhasers,6-SpeedAutomaticTransmission377.417.5%640-902-68DualCamPhasers,6-SpeedAutomaticTransmission,Turbocharging,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator372.618.6%73-1,575-112DualCamPhasers,6-SpeedAutomaticTransmission,CylinderDeactivation368.219.5%634-1,095-74DieselHomogeneousChargeCompressionIgnition,AutomatedManualTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator342.825.1%1,156-2,056-108StoichiometricGasolineDirectInjection,DualCamPhasers,CylinderDeactivation,AutomatedManualTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator335.926.6%906-1,503-75CylinderDeactivation,DiscreteVariableValveLift,CoupledCamPhasers,AutomatedManualTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator330.227.8%750-1,797-85StoichiometricGasolineDirectInjection,DualCamPhasers,Turbocharging,AutomatedManualTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator320.330.0%157-2,582-114DieselHighSpeedDirectInjection,AutomatedManualTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator318.230.5%1,585-2,093-91CylinderDeactivation,DiscreteVariableValveLift,CoupledCamPhasers,6-SpeedAutomaticTransmission,42VoltIntegratedStarter/Generator,ElectricPowerSteering,ElectricAccessories317.630.6%2,451-368-16ElectrohydraulicCamlessValveActuation,StoichiometricGasolineDirectInjection,AutomatedManualTransmission,ElectricPowerSteering,ImprovedAlternator310.932.1%1,459-1,487-61MotorAssistGasolineHybrid248.645.7%2,797-1,496-43FullyIntegratedDieselHybrid214.053.2%7,6832,05051FullyIntegratedGasolineHybrid213.553.3%5,49243911R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 3

- 1 8

A s i s e v i d e n t f

r o m T a b l e 3

- 7

, t h e e m i s s i o n r e d u c t i o n p a c k a g e s e v a l u a t e d i n t h i s

s t u d y i n c l u d e a w i d e r a n g e o f i n d i v i d u a l t e c h n o l o g i e s

. S o m e o f t h e m o s t c o s t

- e f f e c t i v e

p a c k a g e s i n c l u d e s t o i c h i o m e t r i c g a s o l i n e d i r e c t i n j e c t i o n

, a u t o m a t e d m a n u a l

t r a n s m i s s i o n s

, t u r

b o c h a r g i n g

, c a m l e s s v a l v e a c t u a t i o n

, a n d d i e s e l t e c h n o l o g y

. A s n o t e d

e a r l y i n t h i s c h a p t e r

, n o t a l l t e c h n o l o g y c o m b i n a t i o n s c o n s i d e r e d f o r t h e l a r g e c a r v e h i c l e

c l a s s w e r e e v a l u a t e d f

o r t h e s m a l l t r u c k a n d o t h e r v e h i c l e c l a s s e s

. H a d t h e s e a d d i t i o n a l

c o m b i n a t i o n s b e e n e v a l u a t e d

, c o m p a r a b l e r e s u l t s w o u l d l i k e l y h a v e b e e n o b t a i n e d f o r t h e

s m a l l t r u c k c l a s s

. F i n a l l y

, a s w i t h e a c h o f t h e o t h e r v e h i c l e c l a s s e s s t u d i e d

, t h i s

a s s e s s m e n t a l s o i n c l u d e d o p t i o n s t h a t a r e r e l a t i v e l y e x p e n s i v e i n a n e f f o r t t o p r o v i d e a

r o b u s t o v e r v i e w o f t h e b e n e f i t s a n d c o s t s o f a f

u l l r a n g e o f c a n d i d a t e C O 2

- r e d u c t i o n

t e c h n o l o g i e s

.

F i g u r e 3

- 4 d e p i c t s t h e r e l a t i v e b e n e f i t s a n d c o s t s o f e a c h o f t h e e v a l u a t e d

t e c h n o l o g y p a c k a g e s

. A s t h i s f i g u r e s u g g e s t s

, t h e t e c h n o l o g y p a c k a g e s s p a n a b r o a d

r a n g e o f C O 2 r e d u c t i o n p o t e n t i a l s a n d c o s t s

. F o r e x a m p l e

, p a c k a g e s t h a t p r o d u c e C O 2

r e d u c t i o n s r a n g i n g f

r o m 1 7

- 3 2 p e r c e n t ( c o rr e s p o n d i n g t o C O 2 e m i s s i o n r a t e s b e t w e e n 3 8 0

g / m i a n d 3 1 0 g / m i ) e n c o m p a s s a n e t c o s t r a n g e f r o m a p p r o x i m a t e l y n e g a t i v e $ 2

, 6 0 0 t o

n e g a t i v e $ 4 0 0

. T h e s o l i d l i n e i n F i g u r e 3

- 4 p r e s e n t s t h e C O 2 r e d u c t i o n s u p p l y c u r v e f o r

t h e s m a l l t r u c k c l a s s

. A s i n d i c a t e d

, C O 2 r e d u c t i o n s e x c e e d i n g 4 5 p e r c e n t a r e l i k e l y t o b e

o b t a i n a b l e f

o r a n e t n e g a t i v e c o s t

. T h e f i g u r e a l s o i n c l u d e s a s e c o n d s u p p l y c u r v e t h a t

r e f l e c t s t h e r e s u l t s o f a g a s o l i n e p r i c e s e n s i t i v i t y a n a l y s i s i n w h i c h t h e a s s u m e d p r i c e s o f

g a s o l i n e a n d d i e s e l f

u e l a r e i n c r e a s e d f

r o m $ 1

. 5 8 p e r g a l l o n t o $ 2

. 0 0 p e r g a l l o n

. A t t h e

h i g h e r f u e l p r i c e

, a l l e v a l u a t e d t e c h n o l o g y p a c k a g e s r e f l e c t n e g a t i v e n e t c o s t s w i t h t h e

e x c e p t i o n o f t h e a d v a n c e d d i e s e l h y b r i d

. A s c a n b e s e e n f r o m t h e d a s h e d l i n e ( $ 2

. 0 0 p e r

g a l l o n g a s o l i n e )

, v e h i c l e o w n e r s c a n b e e x p e c t e d t o s a v e a n a v e r a g e o f $ 1

, 6 0 0

- $ 2

, 2 0 0

o v e r t h e l i f

e o f a v e h i c l e f

o r C O 2 r e d u c t i o n s t o a p p r o x i m a t e l y 2 5 0 g / m i

, w h i c h r e p r e s e n t

a b o u t a 4 6 p e r c e n t r e d u c t i o n f r o m 2 0 0 2 e m i s s i o n s o f a b o u t 4 6 0 g / m i

. S i g n i f i c a n t s a v i n g s

c a n a c t u a l l y b e e x p e c t e d f o r r e d u c t i o n s a s l o w a s 2 1 5 g / m i C O 2 , a r e d u c t i o n o f n e a r l y 5 4

p e r c e n t f r o m 2 0 0 2 e m i s s i o n s

. W h e n a g a s o l i n e p r i c e o f $ 1

. 5 8 a r e e v a l u a t e d

, v e h i c l e

o w n e r s c a n g e n e r a l l y b e e x p e c t e d t o s a v e $ 7 0 0

- $ 1

, 7 0 0 o v e r t h e l i f e o f a v e h i c l e

, e x c e p t

i n t h e a d v a n c e d h y b r i d c a s e s

. T h e i n t r o d u c t i o n o f C O 2 r e d u c i n g t e c h n o l o g i e s i n t h e s m a l l

t r u c k c a t e g o r y p r o v i d e s h i g h n e t s a v i n g s t o c o n s u m e r s d u e t o t h e r e l a t i v e l y h i g h b a s e l i n e

C O 2 e m i s s i o n s f

o r t h i s c l a s s

, w h i c h r e s u l t s i n g r e a t e r f u e l s a v i n g s c o m p a r e d t o t h e l o w e r

C O 2 c l a s s e s e v a l u a t e d i n t h i s s t u d y

.

T h e s o l i d l i n e i n F i g u r e 3

- 4 r e p r e s e n t s t h e C O 2

- r e d u c t i o n s u p p l y c u r v e f o r t h e

s m a l l t r u c k c l a s s

. A s i n d i c a t e d

, e m i s s i o n r e d u c t i o n s e x c e e d i n g 4 5 p e r c e n t a r e l i k e l y t o b e

o b t a i n a b l e f

o r a n e t n e g a t i v e c o s t

. A s b e f o r e

, t h e f i g u r e i n c l u d e s a s e c o n d s u p p l y c u r v e

t h a t r e f l e c t s a h i g h e r f

u e l p r i c e o f $ 2

. 0 0 p e r g a l l o n

. A t t h i s p r i c e

, a l l e v a l u a t e d

t e c h n o l o g y p a c k a g e s e x c e p t t h e a d v a n c e d d i e s e l h y b r i d a c h i e v e n e g a t i v e n e t c o s t s

, w i t h

s a v i n g s r a n g i n g f

r o m $ 1

, 6 0 0

- $ 2

, 2 0 0 o v e r t h e l i f e o f t h e v e h i c l e f

o r t e c h n o l o g i e s t h a t

a c h i e v e a C O 2 e m i s s i o n s r a t e o f 2 5 0 g / m i ( a b o u t a 4 6 p e r c e n t r e d u c t i o n f r o m t h e 2 0 0 2

b a s e l i n e o f 4 6 0 g / m i )

. S i g n i f i c a n t s a v i n g s c a n a c t u a l l y b e e x p e c t e d f o r t e c h n o l o g y

p a c k a g e s t h a t a c h i e v e e m i s s i o n r a t e s a s l o w a s 2 1 5 g / m i

, a r e d u c t i o n o f n e a r l y 5 4 p e r c e n t

f r o m t h e 2 0 0 2 b a s e l i n e

. A s s u m i n g a l o w e r g a s o l i n e p r i c e o f $ 1

. 5 8 p e r g a l l o n

, e s t i m a t e d

n e t l i f e t i m e s a v i n g s r a n g e f

r o m $ 7 0 0 t o $ 1

, 7 0 0

, e x c e p t i n t h e a d v a n c e d h y b r i d c a s e s

. T h e

i n t r o d u c t i o n o f C O 2

- r e d u c i n g t e c h n o l o g i e s i n t h e s m a l l t r u c k c a t e g o r y p r o v i d e s

s u b s t a n t i a l n e t s a v i n g s t o c o n s u m e r s d u e t o t h e r e l a t i v e l y h i g h b a s e l i n e C O 2 e m i s s i o n s f o rR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 3

- 1 9

t h i s c l a s s

. T h i s r e s u l t s i n p r o p o r t i o n a l l y h i g h e r f u e l s a v i n g s c o m p a r e d t o v e h i c l e c l a s s e s

t h a t h a v e l o w e r b a s e l i n e C O 2 e m i s s i o n s

.

F i g u r e 3

- 4 : N e t V e h i c l e C o s t s f o r t h e S m a l l T r u c k C l a s s G i v e n T w o G a s o l i n e P r i c e

S c e n a r i o s

- 3 0 0 0 - 2 0 0 0 - 1 0 0 0 0 1 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0

2 0 0 2 2 5 2 5 0 2 7 5 3 0 0 3 2 5 3 5 0 3 7 5 4 0 0

C O 2 ( g r a m s / m i l e )NetCost($) S u p p l y C u r v e @ $ 1

. 5 8 p e r G

a l l o n

S u p p l y C u r v e @ $ 2

. 0 0 p e r G

a l l o n



### L a r g e T r u c k R e s u l

t s

T a b l e 3

- 8 p r e s e n t s t h e e m i s s i o n r e d u c t i o n a n d c o s t e s t i m a t e s f o r t h e 1 4

t e c h n o l o g y p a c k a g e s i n v e s t i g a t e d f o r t h e l a r g e t r u c k c l a s s

.

E m i s s i o n r e d u c t i o n e s t i m a t e s r a n g e f r o m 1 4

- 5 5 p e r c e n t

, r e l a t i v e t o t h e 2 0 0 2

b a s e l i n e v e h i c l e

, f

o r t h e 1 5 l a r g e t r u c k t e c h n o l o g y p a c k a g e s m o d e l e d

. A c c o r d i n g t o t h i s

a n a l y s i s

, c o m b i n a t i o n s o f t e c h n o l o g i e s a l r e a d y u s e d i n s o m e p r o d u c t i o n g a s o l i n e m o d e l s

c a n r e d u c e C O 2 e m i s s i o n s b y a p p r o x i m a t e l y 2 4 p e r c e n t

. E x a m p l e s o f t h e s e t e c h n o l o g i e s

i n c l u d e 6

- s p e e d a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n s

, v a r i a b l e v a l v e l i f t a n d t i m i n g

, a n d c y l i n d e r

d e a c t i v a t i o n

. R e d u c t i o n s b e y o n d t h i s l e v e l w i l l r e q u i r e t h e i n t r o d u c t i o n o f m o r e

a d v a n c e d t e c h n o l o g i e s s u c h a s g a s o l i n e d i r e c t i n j e c t i o n

, c a m l e s s v a l v e a c t u a t i o n

, a n d

d i e s e l t e c h n o l o g y

, w h i c h c a n p r o v i d e u p t o a 3 0 p e r c e n t C O 2 r e d u c t i o n

. E v e n g r e a t e r

C O 2 r e d u c t i o n s c a n b e a c h i e v e d u s i n g h y b r i d

- e l e c t r i c d e s i g n s

. O n a d o l l a r p e r t o n b a s i s

,

t h e n e t c o s t o f t e c h n o l o g i e s p r o d u c i n g C O 2 r e d u c t i o n s o f u p t o 4 6 p e r c e n t i s n e g a t i v e

,

r e s u l t i n g i n o v e r a l l s a v i n g s o v e r t h e l i f e o f t h e v e h i c l e

.

A s n o t e d i n T a b l e 3

- 8

, t h e e m i s s i o n r e d u c t i o n p a c k a g e s e v a l u a t e d i n t h i s s t u d y

i n c l u d e a w i d e r a n g e o f i n d i v i d u a l t e c h n o l o g i e s

. S o m e o f t h e m o s t c o s t

- e f f e c t i v e

p a c k a g e s i n c l u d e a u t o m a t e d m a n u a l t r a n s m i s s i o n s

, c y l i n d e r d e a c t i v a t i o n

, a n d

s t o i c h i o m e t r i c g a s o l i n e d i r e c t i n j e c t i o n

. I n t h e l a r g e t r u c k c l a s s

, c y l i n d e r d e a c t i v a t i o n

w a s e v a l u a t e d a s a m o r e v i a b l e t e c h n o l o g y r a t h e r t h a n t u r b o c h a r g i n g a n d d o w n s i z i n g i n

o r d e r t o e n s u r e a d e q u a t e d u r a b i l i t y f o r h e a v i l y l o a d e d e n g i n e s o p e r a t i n g o n w o r k t r u c k

t y p e d u t y c y c l e s ( h i g h

- l o a d o p e r a t i o n s a n d p a y l o a d a n d t r a i l e r t o w i n g )

.ReducingGreenhouseGasEmissionsfromLight-DutyMotorVehiclesPage3-20Table3-8:LargeTruckResults(1)TechnologyCombinations(2)CO2(g/mi)(3)CO2Change(percent)(4)MarginalVehicleCost($)(5)NetCost($)(6)NetCost($pertonCO2)CoupledCamPhasers,6-SpeedAutomaticTransmission452.513.7%339-1,037-87DiscreteVariableValveLift,CoupledCamPhasers,6-SpeedAutomaticTransmission444.215.3%549-981-74CoupledCamPhasers,CylinderDeactivation,6-SpeedAutomaticTransmission434.817.1%543-1,197-81DualCamPhasers,CylinderDeactivation,6-SpeedAutomaticTransmission432.517.6%1,120-682-45CylinderDeactivation,DiscreteVariableValveLift,CoupledCamPhasers,6-SpeedAutomaticTransmission,ElectrohydraulicPowerSteering,ImprovedAlternator419.720.0%843-1,228-71CoupledCamPhasers,CylinderDeactivation,StoichiometricGasolineDirectInjection,AutomatedManualTransmission,ElectrohydraulicPowerSteering,ImprovedAlternator418.320.3%890-1,207-69LeanBurnGasolineDirectInjection,AutomatedManualTransmission,ElectrohydraulicPowerSteering,ImprovedAlternator400.523.6%1,926-528-26CylinderDeactivation,DiscreteVariableValveLift,CoupledCamPhasers,AutomatedManualTransmission,ElectrohydraulicPowerSteering,ImprovedAlternator398.024.1%731-1,794-86ElectrohydraulicCamlessValveActuation,StoichiometricGasolineDirectInjection,AutomatedManualTransmission,ElectrohydraulicPowerSteering,ImprovedAlternator383.227.0%2,171-666-28CylinderDeactivation,DiscreteVariableValveLift,CoupledCamPhasers,6-SpeedAutomaticTransmission,42VoltIntegratedStarter/Generator,ElectricPowerSteering,ElectricAccessories379.627.6%2,430-499-21DieselHomogeneousChargeCompressionIgnition,AutomatedManualTransmission,42VoltIntegratedStarter/Generator,ElectricPowerSteering,ElectricAccessories374.828.6%3,535-515-21LeanBurnGasolineDirectInjection,AutomatedManualTransmission,42VoltIntegratedStarter/Generator,ElectricPowerSteering,ElectricAccessories367.130.0%3,49432613MotorAssistGasolineHybrid285.945.5%3,641-1,312-33FullyIntegratedGasolineHybrid244.953.3%7,5401,70937FullyIntegratedDieselHybrid238.754.5%10,5923,97884R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 3

- 2 1

T h e l a r g e t r u c k c a t e g o r y i s t h e o n l y v e h i c l e c l a s s w i t h a n e i g h t

- c y l i n d e r b a s e

e n g i n e

. B e c a u s e o f t h i s

, t e c h n o l o g y c o s t s i n t h e l a r g e t r u c k c l a s s a r e i n s o m e c a s e s h i g h e r

t h a n i n t h e o t h e r v e h i c l e c l a s s e s d u e t o a d d i t i o n a l h a r d w a r e r e q u i r e m e n t s

. F o r e x a m p l e

,

e i g h t l o s t m o t i o n d e v i c e s a r e r e q u i r e d f o r v a r i a b l e v a l v e l i f

t t e c h n o l o g y r a t h e r t h a n s i x f o r

o t h e r v e h i c l e c l a s s e s d u e t o t h e a d d i t i o n a l c y l i n d e r s

. D e s p i t e t h e s e h i g h e r c o s t s

, f u e l

s a v i n g s m o r e t h a n o v e r c o m e i n c r e m e n t a l t e c h n o l o g y c o s t s f o r n e a r l y a l l t h e l a r g e t r u c k

t e c h n o l o g y p a c k a g e s e v a l u a t e d

.

F i g u r e 3

- 5 g r a p h i c a l l y d e p i c t s t h e r e l a t i v e b e n e f i t s a n d c o s t s o f e a c h o f t h e

e v a l u a t e d t e c h n o l o g y p a c k a g e s

. A s t h i s f i g u r e s u g g e s t s

, t h e t e c h n o l o g y p a c k a g e s s p a n a

b r o a d r a n g e o f C O 2 r e d u c t i o n p o t e n t i a l a n d c o s t s

. 3 8 F o r e x a m p l e

, p a c k a g e s p r o v i d i n g

C O 2 r e d u c t i o n f

r o m 1 4 t o 3 0 p e r c e n t ( e m i s s i o n s b e t w e e n 4 5 0 a n d 3 7 0 g / m i C O 2 )

e n c o m p a s s a n e t c o s t r a n g e f r o m a p p r o x i m a t e l y n e g a t i v e $ 1

, 8 0 0 t o p o s i t i v e $ 3 0 0

. T h e

e s t i m a t e d C O 2 r e d u c t i o n s u p p l y c u r v e f o r t h i s s t u d y c o n s i d e r s t h i s f u l l r a n g e o f r e s u l t s

r a t h e r t h a n o n l y t h e l e a s t c o s t s o l u t i o n s

. A s p r e v i o u s l y n o t e d

, t h i s a p p r o a c h i s i n t e n d e d t o

a l l o w f o r a m o r e r o b u s t c o n s i d e r a t i o n o f t h e b e n e f i t s a n d c o s t s o f c a n d i d a t e C O 2

r e d u c t i o n t e c h n o l o g y

.

T h e s o l i d l i n e i n F i g u r e 3

- 5 p r e s e n t s t h e C O 2 r e d u c t i o n s u p p l y c u r v e f o r t h e l a r g e

t r u c k c l a s s

. A s i n d i c a t e d

, C O 2 r e d u c t i o n s o f a b o u t 4 5 p e r c e n t ( a b o u t 2 8 5 g / m i C O 2 ,

r e l a t i v e t o a b o u t 5 2 5 g / m i f o r a 2 0 0 2 v e h i c l e ) a r e l i k e l y t o b e o b t a i n a b l e f o r a n e t

n e g a t i v e c o s t ( e

. g

. , a l i f

e t i m e s a v i n g s )

. T h e f

i g u r e a l s o i n c l u d e s a s e c o n d s u p p l y c u r v e

t h a t r e f l e c t s t h e r e s u l t s o f a g a s o l i n e p r i c e s e n s i t i v i t y a n a l y s i s i n w h i c h t h e a s s u m e d p r i c e s

o f g a s o l i n e a n d d i e s e l f

u e l a r e i n c r e a s e d f

r o m $ 1

. 5 8 p e r g a l l o n t o $ 2

. 0 0 p e r g a l l o n

. A t t h e

h i g h e r f u e l p r i c e

, a l l e v a l u a t e d t e c h n o l o g y p a c k a g e s r e f l e c t n e g a t i v e n e t c o s t s e x c e p t t h e

a d v a n c e d g a s o l i n e a n d d i e s e l h y b r i d s

. A s c a n b e s e e n f r o m t h e d a s h e d l i n e ( $ 2

. 0 0 p e r

g a l l o n g a s o l i n e )

, v e h i c l e o w n e r s c a n b e e x p e c t e d t o s a v e a n a v e r a g e o f a b o u t

$ 9 0 0

- $ 1

, 7 0 0 o v e r t h e l i f

e o f a v e h i c l e f

o r a r a n g e o f C O 2 r e d u c t i o n s u p t o a b o u t 4 5

p e r c e n t

. W h e n g a s o l i n e p r i c e s o f $ 1

. 5 8 a r e e v a l u a t e d

, v e h i c l e o w n e r s c a n b e e x p e c t e d t o

s a v e a n a v e r a g e o f $ 0

- $ 1

, 0 0 0 o v e r t h e l i f e o f a v e h i c l e f

o r t h i s s a m e l e v e l o f C O 2

r e d u c t i o n s

.

F i g u r e 3

- 5 d e p i c t s t h e r e l a t i v e b e n e f i t s a n d c o s t s o f e a c h o f t h e t e c h n o l o g y

p a c k a g e s c o n s i d e r e d f

o r l a r g e t r u c k s

. A s w i t h t h e o t h e r v e h i c l e c l a s s e s

, t h e s e p a c k a g e s

s p a n a b r o a d r a n g e o f C O 2 r e d u c t i o n p o t e n t i a l s a n d c o s t s

. F o r e x a m p l e

, p a c k a g e s t h a t

p r o v i d e C O 2 r e d u c t i o n s o f 1 4

- 3 0 p e r c e n t ( c o rr e s p o n d i n g t o C O 2 e m i s s i o n r a t e s b e t w e e n

4 5 0 a n d 3 7 0 g / m i ) e n c o m p a s s a n e t c o s t r a n g e f r o m a p p r o x i m a t e l y n e g a t i v e $ 1

, 8 0 0 t o

p o s i t i v e $ 3 0 0

.

T h e s o l i d l i n e i n F i g u r e 3

- 5 p r e s e n t s t h e C O 2

- r e d u c t i o n s u p p l y c u r v e f o r t h e l a r g e

t r u c k c l a s s

. A s i n d i c a t e d

, C O 2 r e d u c t i o n s o f a b o u t 4 5 p e r c e n t ( c o r r e s p o n d i n g t o a n

e m i s s i o n s r a t e o f a b o u t 2 8 5 g / m i r e l a t i v e t o a 5 2 5 g / m i b a s e l i n e f o r a 2 0 0 2 v e h i c l e ) a r e

l i k e l y t o b e o b t a i n a b l e a t n e t n e g a t i v e c o s t ( i

. e

. , l i f e t i m e s a v i n g s )

. T h e f

i g u r e i n d i c a t e s

3 8 A s s t a t e d i n t h e d i s c u s s i o n f o r t h e l a r g e c a r c l a s s

, t h i s s t u d y i n t e n t i o n a l l y f o c u s e d o n a b r o a d r a n g e o f

t e c h n o l o g y p a c k a g e s t h a t p r o v i d e f o r a n e q u a l l y b r o a d r a n g e o f C O 2 r e d u c t i o n p o t e n t i a l a n d C O 2

r e d u c t i o n c o s t

. T h u s

, t h e s t u d y h a s n o t a t t e m p t e d t o c o n s i d e r o n l y t h e l e a s t c o s t s o l u t i o n s

, b u t r a t h e r a

b r o a d e r r a n g e o f s o l u t i o n s t h a t m i g h t b e t t e r r e f l e c t t h e c o s t o f C O 2 r e d u c t i o n a c r o s s t h e e n t i r e c l a s s o f

v e h i c l e s

. W h i l e l e a s t c o s t s o l u t i o n s m i g h t b e a p p r o p r i a t e f o r s o m e s e g m e n t s o f t h e c l a s s

, o t h e r s e g m e n t s

m i g h t r e q u i r e a s o m e w h a t m o r e e x p e n s i v e s o l u t i o n t o m a i n t a i n a c r i t i c a l m a r k e t d i s t i n c t i o n

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 3

- 2 2

t h a t a t t h e h i g h e r f

u e l p r i c e o f $ 2

. 0 0 p e r g a l l o n

, a l l e v a l u a t e d t e c h n o l o g y p a c k a g e s

a c h i e v e n e g a t i v e n e t c o s t s e x c e p t t h e a d v a n c e d g a s o l i n e a n d d i e s e l h y b r i d s

. S p e c i f i c a l l y

,

v e h i c l e o w n e r s c a n b e e x p e c t e d t o s a v e a n a v e r a g e o f a b o u t $ 9 0 0

- $ 1

, 7 0 0 o v e r t h e l i f e o f

a v e h i c l e f

o r a r a n g e o f C O 2 r e d u c t i o n s u p t o a b o u t 4 5 p e r c e n t

. A t t h e l o w e r f u e l p r i c e o f

$ 1

. 5 8 p e r g a l l o n

, v e h i c l e o w n e r s c a n b e e x p e c t e d t o s a v e a n a v e r a g e o f $ 0

- $ 1

, 0 0 0 o v e r

t h e l i f e o f a v e h i c l e f

o r t h i s s a m e l e v e l o f C O 2 r e d u c t i o n s

.

F i g u r e 3

- 5 : N e t V e h i c l e L a r g e T r u c k C o s t s G i v e n T w o G a s o l i n e P r i c e S c e n a r i o s

M e t h a n e a n d N 2 O A n a l y s i s

- 3 0 0 0 - 2 0 0 0 - 1 0 0 0 0 1 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0

2 0 0 2 2 5 2 5 0 2 7 5 3 0 0 3 2 5 3 5 0 3 7 5 4 0 0 4 2 5 4 5 0 4 7 5 5 0 0

C O 2 ( g r a m s / m i l e )NetCost($) S u p p l y C u r v e @ $ 1

. 5 8 p e r

G a l l o n S u p p l y C u r v e @ $ 2

. 0 0 p e r

G a l l o n



### M e t h a n e a n d N

i t r o u s O x i d e A n a l y s i s

T a b l e 3

- 9 p r e s e n t s e s t i m a t e s f o r m o t o r v e h i c l e m e t h a n e a n d N 2 O e m i s s i o n s

,

p r o d u c e d a c c o r d i n g t o t h e m e t h o d s o u t l i n e d i n C h a p t e r 2 a n d A p p e n d i x E

. A s i n d i c a t e d

,

t h e G H G i m p a c t s o f m e t h a n e a n d N 2 O a r e e s t i m a t e d t o b e r e l a t i v e l y m o d e s t c o m p a r e d t o

C O 2 e m i s s i o n s

, w h i c h g e n e r a l l y r a n g e f r o m a b o u t 3 0 0

- 5 2 5 g / m i i n 2 0 0 2 a n d a p p r o a c h

1 5 0

- 2 4 0 g / m i u n d e r t h e m o s t a g g r e s s i v e C O 2 r e d u c t i o n s c e n a r i o s i n 2 0 0 9

- 2 0 1 5

. G i v e n

t h e s e r a n g e s

, m e t h a n e e m i s s i o n s a r e g e n e r a l l y e s t i m a t e d t o r e p r e s e n t f r o m 0

. 0 4

- 0

. 0 8

p e r c e n t o f 2 0 0 2 C O 2

- e q u i v a l e n t e m i s s i o n s a n d n o m o r e t h a n 0

. 1 p e r c e n t o f 2 0 0 9

- 2 0 1 5

C O 2

- e q u i v a l e n t e m i s s i o n s u n d e r e v e n t h e m o s t a g g r e s s i v e C O 2 r e d u c t i o n s c e n a r i o s

. N 2 O

e m i s s i o n s a r e a b i t m o r e s i g n i f i c a n t

, c o m p r i s i n g f

r o m 1

- 2 p e r c e n t o f 2 0 0 2 C O 2

- e q u i v a l e n t

e m i s s i o n s a n d a s m u c h a s 3 p e r c e n t o f 2 0 0 9

- 2 0 1 5 C O 2

- e q u i v a l e n t e m i s s i o n s

.

E s t i m a t e d m e t h a n e a n d N 2 O i m p a c t s a r e n o t i n c l u d e d i n t h e o v e r a l l C O 2 i m p a c t

e s t i m a t e s p r e s e n t e d i n T a b l e s 3

- 4 t h r o u g h 3

- 8

, b u t a r e p r o v i d e d h e r e t o a l l o w f o r a f u l l

a c c o u n t i n g o f a l l v e h i c l e G H G e m i s s i o n s

. T o e s t i m a t e t o t a l G H G e m i s s i o n s f r o m a

p a r t i c u l a r v e h i c l e c l a s s a n d t e c h n o l o g y c o m b i n a t i o n

, t h e C O 2 e m i s s i o n e s t i m a t e s f r o mR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 3

- 2 3

T a b l e s 3

- 4 t h r o u g h 3

- 8 w o u l d b e a d d e d t o t h e C O 2

- e q u i v a l e n t e m i s s i o n e s t i m a t e s f o r

m e t h a n e a n d N 2 O f

r o m T a b l e 3

- 9

.

T a b l e 3

- 9 : M e t h a n e a n d N 2 O E m i s s i o n s

M e t h a n e N i t r o u s O x i d e B a s i c T e c h n o l o g y C o n f

i g u r a t i o n 2 0 0 2 2 0 0 9

- 2 0 1 5 2 0 0 2 2 0 0 9

- 2 0 1 5

G r a m s p e r M i l e

- E x p r e s s e d a s D i r e c t M e t h a n e o r N i t r o u s O x i d e

S t o i c h i o m e t r i c 0

. 0 1 0 0

. 0 0 8 0

. 0 2 1 0

. 0 1 6

L e a n B u r n 0

. 0 0 5 0

. 0 0 5 0

. 0 1 6 0

. 0 1 6

G r a m s p e r M i l e

- E x p r e s s e d a s C O 2 - E q u i v a l e n t

S t o i c h i o m e t r i c 0

. 2 3 0

. 1 8 6

. 1 4

. 9

L e a n B u r n 0

. 1 2 0

. 1 2 4

. 9 4

. 9



### 3

. 3

. C o n c l u s i o n s

T h e r e s u l t s o f t h i s a n a l y s i s s u g g e s t t h a t e x i s t i n g a n d e m e r g i n g a u t o m o t i v e

t e c h n o l o g i e s c a n a c h i e v e s u b s t a n t i a l a n d c o s t

- e f f e c t i v e r e d u c t i o n s i n m o t o r v e h i c l e G H G

e m i s s i o n s i n t h e 2 0 0 9 t o 2 0 1 5 t i m e f r a m e

. S p e c i f

i c a l l y

, G H G e m i s s i o n s f

r o m l i g h t

- d u t y

v e h i c l e s c a n b e r e d u c e d f r o m 1 2

- 5 4 p e r c e n t i n t h i s t i m e f r a m e

. A s s u m i n g a g a s o l i n e p r i c e

o f $ 1

. 5 8 p e r g a l l o n

, t h i s s t u d y f o u n d t h a t

— f

o r m o s t t e c h n o l o g y p a c k a g e s

— v e h i c l e

o w n e r s w i l l s a v e a t l e a s t $ 5 0 0 o v e r t h e l i f e o f t h e v e h i c l e

. A t a h i g h e r f u e l p r i c e o f $ 2

. 0 0

p e r g a l l o n

, v e h i c l e o w n e r s w i l l s a v e b e t w e e n $ 3 0 0 a n d $ 2

, 2 0 0 o v e r t h e l i f e o f t h e v e h i c l e

f o r a r a n g e o f C O 2 r e d u c t i o n s u p t o a b o u t 4 5 p e r c e n t

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e 3

- 2 4R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e A

- 1



# A p p e n d i x A : T e c h n o l o g y D e s c r i p t i o n sR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e A

- 2



## A p p e n d i x A : T

e c h n o l o g y D e s c r i p t i o n s

A

. 1

. C a m P h a s i n g

A l s o k n o w n a s v a r i a b l e v a l v e t i m i n g

, c a m p h a s i n g i n d i c a t e s a n a b i l i t y t o v a r y t h e

p o i n t d u r i n g t h e c o m b u s t i o n c y c l e a t w h i c h a v a l v e i s o p e n e d a n d c l o s e d

. M o s t s p a r k

i g n i t i o n e n g i n e s c u r r e n t l y u s e f i x e d v a l v e t i m i n g

, w h e r e t h e v a l v e t i m i n g d o e s n o t c h a n g e

w i t h t h e s p e e d o r l o a d o f a n e n g i n e

. T h i s r e s u l t s i n h i g h e r p u m p i n g l o s s e s t h a n c o u l d b e

a c h i e v e d w i t h o p t i m u m v a l v e c o n t r o l

. V a r i a b l e v a l v e t i m i n g o f f e r s t h e o p p o r t u n i t y t o

i m p l e m e n t s p e e d a n d l o a d

- d e p e n d e n t ( i

. e

. , v a r i a b l e ) o p e r a t i n g c o n d i t i o n s t h a t c a n r e d u c e

p u m p i n g l o s s e s w h i l e e n h a n c i n g b o t h l o w

- s p e e d t o r q u e a n d h i g h

- s p e e d h o r s e p o w e r

.



### A

. 2

. V a r i a b l e V a l v e L i f t

V a l v e l i f t i s a m e a s u r e o f t h e h e i g h t a n d d u r a t i o n o f t h e v a l v e o p e n i n g

. M o s t

s p a r k g a s o l i n e e n g i n e s u s e f i x e d v a l v e l i f

t

, w h e r e t h e v a l v e l i f

t d o e s n o t c h a n g e w i t h t h e

s p e e d a n d l o a d o f a n e n g i n e

. V a r i a b l e l i f t a l l o w s t h e p e r i o d o f v a l v e o p e n i n g t o v a r y

w h i c h r e d u c e s p u m p i n g l o s s e s

, r e d u c e s v a l v e t r a i n f r i c t i o n a l l o s s

, i n c r e a s e s c o m p r e s s i o n

r a t i o

, a n d r e d u c e s i d l e s p e e d

— a l l o f w h i c h r e d u c e C O 2 e m i s s i o n s

.



### A

. 3

. C a m l e s s V a l v e A c t u a t i o n

C a m l e s s v a l v e a c t u a t i o n e x p a n d s u p o n t h e c o n c e p t o f v a r i a b l e v a l v e t i m i n g a n d

l i f t

, d e s c r i b e d a b o v e

, b y c o m p l e t e l y e l i m i n a t i n g t h e c a m s h a f t a n d m e c h a n i c a l v a l v e

a c t u a t i o n m e c h a n i s m f

r o m t h e c y l i n d e r h e a d

. I n p l a c e o f t h e c a m s h a f t m e c h a n i s m

, v a l v e

m o t i o n i s a c t u a t e d a n d c o n t r o l l e d t h r o u g h e i t h e r e l e c t r i c a l e n e r g y o r h y d r a u l i c e n e r g y

,

a n d t h i s c a n o c c u r o v e r a w i d e r a n g e o f e n g i n e o p e r a t i n g c o n d i t i o n s

. T h i s y i e l d s g r e a t e r

C O 2 r e d u c t i o n s t h a n v a r i a b l e v a l v e l i f t / t i m i n g s y s t e m s

.



### A

. 4

. T u r b o c h a r g i n g

I n t e r n a l c o m b u s t i o n e n g i n e s r e j e c t 2 5 t o 5 0 p e r c e n t o f e n e r g y i n t o t h e e x h a u s t

. A

t u r b o c h a r g e d e n g i n e u s e s a t u r b i n e i n t h e e x h a u s t s t r e a m t o d r i v e a c o m p r e s s o r i n t h e

i n t a k e m a n i f

o l d

, w h i c h c o m p r e s s e s i n c o m i n g a i r t o t h e e n g i n e

. T h e h i g h e r p r e s s u r e a i r i n

t h e i n t a k e m a n i f

o l d f o r c e s m o r e a i r i n t o t h e e n g i n e t h a n w o u l d o t h e r w i s e b e t h e c a s e

, a n d

t h e r e s u l t i n g b e n e f

i t i s a n i n c r e a s e i n e n g i n e p o w e r

. W h i l e t h e t e c h n o l o g y d o e s n ' t r e d u c e

C O 2 e m i s s i o n s d i r e c t l y

, t h e f a c t t h a t t h e e n g i n e p r o d u c e s g r e a t e r p o w e r a l l o w s e n g i n e s t o

b e d o w n s i z e d w i t h o u t s a c r i f i c i n g p e r f o r m a n c e

, a n d t h i s d o w n s i z i n g c a n p r o d u c e

s i g n i f i c a n t C O 2 r e d u c t i o n s

.



### A

. 5

. C y l i n d e r D e a c t i v a t i o n

C y l i n d e r d e a c t i v a t i o n t e c h n o l o g y a l l o w s e n g i n e s t o o p e r a t e o n h a l f t h e i r c y l i n d e r s

d u r i n g c e r t a i n o p e r a t i n g m o d e s

. G e n e r a l l y

, s u c h s y s t e m s “ s h u t d o w n ” c y l i n d e r s d u r i n g

l i g h t l o a d o p e r a t i o n s o t h a t t h e e n g i n e o p e r a t e s w i t h a n e f f i c i e n c y s i m i l a r t o t h a t o f a

l o w e r

- d i s p l a c e m e n t e n g i n e

. F r o m a n e n g i n e e r i n g s t a n d p o i n t

, t h e m a j o r C O 2 r e d u c t i o n s

a c c r u e d u e t o a r e d u c t i o n i n p u m p i n g l o s s e s a s s o c i a t e d w i t h h a l v i n g t h e n u m b e r o f

c y l i n d e r s i n o p e r a t i o n

. T h e m o r e f r e q u e n t l y t h e d e a c t i v a t i o n m o d e o c c u r s

, t h e g r e a t e r t h e

C O 2 r e d u c t i o n i m p a c t s

. T h e r e f o r e

, i n s o m e c a s e s

, t h e b a s e e n g i n e m a y b e u p s i z e d t oR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e A

- 3

a l l o w m o r e f

r e q u e n t o p e r a t i o n i n d e a c t i v a t i o n m o d e

, w h i c h r e s u l t s i n b o t h r e d u c e d C O 2

a n d g r e a t e r m a x i m u m p o w e r

.



### A

. 6

. V a r i a b l e C o m p r e s s i o n R a t i o

E n g i n e e f f i c i e n c y i n c r e a s e s w i t h c y l i n d e r c o m p r e s s i o n r a t i o

. T h e g r e a t e r t h e

c o m p r e s s i o n

, t h e m o r e w o r k p e r f o r m e d f o r a g i v e n a i r

- f

u e l m i x t u r e

. I n s t a n d a r d

t e c h n o l o g y e n g i n e s

, t h e c o m p r e s s i o n r a t i o i s f i x e d a c r o s s a l l o p e r a t i n g c o n d i t i o n s b a s e d

o n c y l i n d e r g e o m e t r y

. H o w e v e r

, t h e t e n d e n c y o f e n g i n e s t o e x p e r i e n c e k n o c k v a r i e s w i t h

o p e r a t i n g c o n d i t i o n s

. F o r e x a m p l e

, a t l i g h t l o a d s

, h i g h e r c o m p r e s s i o n r a t i o s c a n b e

t o l e r a t e d w i t h o u t k n o c k

. H o w e v e r

, s i n c e t h e g e o m e t r y o f a s t a n d a r d e n g i n e c a n n o t b e

v a r i e d i t i s n o t p o s s i b l e t o o p t i m i z e c o m p r e s s i o n r a t i o s f o r s p e c i f i c o p e r a t i n g c o n d i t i o n s

. N e w e n g i n e d e s i g n s c a n m e c h a n i c a l l y v a r y c y l i n d e r g e o m e t r y

. T h i s a l l o w s f o r e n g i n e s

t h a t o p e r a t e a t a h i g h

- c o m p r e s s i o n r a t i o u n d e r p a r t

- l o a d c o n d i t i o n s a n d a t a l o w e r

c o m p r e s s i o n r a t i o u n d e r h i g h

- l o a d c o n d i t i o n s

. C O 2 r e d u c t i o n s a r e a c h i e v e d t h r o u g h t h e

u s e o f a s m a l l e r e n g i n e t o a c h i e v e i d e n t i c a l p e r f o r m a n c e

.



### A

. 7

. G a s o l i n e D i r e c t I n j e c t i o n

G a s o l i n e d i r e c t i n

j e c t i o n ( G D I ) t e c h n o l o g y f a c i l i t a t e s l e a n

- b u r n e n g i n e o p e r a t i o n

. L e a n

- b u r n e n g i n e s m i x m o r e a i r w i t h t h e f u e l w h e n f

u l l p o w e r i s n o t n e e d e d

, r e s u l t i n g i n

l o w e r C O 2 e m i s s i o n s

. C h a r g e “ s h a p i n g ” p o s s i b l e w i t h l e a n

- b u r n e n g i n e s f a c i l i t a t e s

i g n i t i o n o f t h e a i r

- f

u e l m i x t u r e a t v e r y l e a n o v e r a l l a i r

- f u e l r a t i o s

. U n d e r l e a n

- b u r n

c o n d i t i o n s

, h i g h l y e f

f e c t i v e l e a n N O

x a f

t e r t r e a t m e n t w i l l b e r e q u i r e d f o r G D I t e c h n o l o g y

t o a c h i e v e T i e r 2 e m i s s i o n s t a n d a r d s

, w h i c h a d d s s i g n i f i c a n t l y t o t e c h n o l o g y c o s t s

. H o w e v e r

, e v e n u n d e r s t o i c h i o m e t r i c c o n d i t i o n s

, G D I t e c h n o l o g y c a n p r o v i d e s i g n i f i c a n t

C O 2 r e d u c t i o n s d u e t o i t s a b i l i t y t o t o l e r a t e i n c r e a s e d c o m p r e s s i o n r a t i o a n d i n c r e a s e d

e x h a u s t g a s r e c i r c u l a t i o n ( E G R )

. T h e a d v a n c e d a i r a n d f u e l c o n t r o l f

e a t u r e s o f G D I

e n g i n e s a l l o w t h e m t o b e o p e r a t e d a t e i t h e r s t o i c h i o m e t r i c ( h i g h

- l o a d c o n d i t i o n s ) o r l e a n

b u r n ( l i g h t

- l o a d c o n d i t i o n s ) a s r e q u i r e d

.



### A

. 8

. H o m o g e n e o u s C h a r g e C o m p r e s s i o n I g n i t i o n ( H C C I )

T h e d e s i g n g o a l o f H C C I c o m b u s t i o n i s t h e i n c o r p o r a t i o n o f t h e b e s t f e a t u r e s o f

g a s o l i n e / s p a r k

- i g n i t i o n ( S I ) a n d d i e s e l / c o m p r e s s i o n

- i g n i t i o n ( C I ) e n g i n e s

. L i k e a n S I

e n g i n e

, t h e i n t a k e c h a r g e

, o r f u e l / a i r m i x t u r e

, i s w e l l

- m i x e d ( h e n c e t h e l a b e l

“ h o m o g e n e o u s c h a r g e ” )

, a n d l i k e t h e C I e n g i n e t h e i n t a k e c h a r g e i s c o m p r e s s i o n

- i g n i t e d

( n o s p a r k p l u g ) a t h i g h c o m p r e s s i o n r a t i o s

, w i t h m i n i m a l t h r o t t l i n g l o s s e s

. T h i s l e a d s t o

h i g h o p e r a t i n g e f

f i c i e n c i e s

, l o w C O 2 e m i s s i o n s

, a n d l o w N O x a n d P M e m i s s i o n s

. H C C I

i s n o t y e t f

e a s i b l e a c r o s s t h e f

u l l e n g i n e o p e r a t i n g r a n g e

, s o i t i s g e n e r a l l y e m p l o y e d a s a

p a r t i a l m o d e s y s t e m

, w h e r e H C C I i s u t i l i z e d u n d e r l i g h t l o a d c o n d i t i o n s a n d m o r e

c o n v e n t i o n a l c o m b u s t i o n m o d e s a r e u s e d a t h i g h e r s p e e d s a n d l o a d s

. F o r t h i s s t u d y

, b o t h

g a s o l i n e a n d d i e s e l H C C I s y s t e m s w e r e e v a l u a t e d

. T h e g a s o l i n e H C C I s y s t e m i s b a s e d

o n G D I t e c h n o l o g y

, a n d t h e s p a r k i g n i t i o n f e a t u r e s o f t h e G D I e n g i n e a r e r e t a i n e d f o r

o p e r a t i o n i n n o n

- H C C I m o d e s

. T h e g a s o l i n e H C C I s y s t e m e v a l u a t e d w a s t h e A V L C S I

( C o m p r e s s i o n a n d S p a r k I g n i t i o n ) s y s t e m

, a v e r y l o w N O

x a n d C O 2 c o m b u s t i o n s y s t e m

t h a t c a n o p e r a t e w i t h a c o n v e n t i o n a l 3

- w a y c a t a l y s t

. T h e d i e s e l v e r s i o n o f t h e H C C I

s y s t e m i s d e n o t e d a s D i e s e l A d v a n c e d M u l t i

- M o d e i n t h i s s t u d y a n d i s e s s e n t i a l l y a l i g h t

l o a d H C C I s y s t e m t h a t s h i f t s t o c o n v e n t i o n a l h i g h

- s p e e d d i r e c t i n j e c t i o n ( H S D I ) d i e s e lR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e A

- 4

o p e r a t i o n a t h i g h l o a d s a n d s p e e d s

. A d v a n c e d c o m m o n r a i l i n j e c t i o n s y s t e m s c a p a b l e o f

p r e c i s e l y t a i l o r e d m u l t i p l e i n j e c t i o n s p e r c y c l e f

a c i l i t a t e t h e H C C I o p e r a t i o n s

.



### A

. 9

. H i g h

- S p e e d D i r e c t I n j e c t i o n D i e s e l ( H S D I )

H e a v y

- d u t y d i e s e l s h a v e h i s t o r i c a l l y b e e n o f d i r e c t i n j e c t i o n ( D I ) d e s i g n

, w h e r e

f u e l i s d i r e c t l y i n

j e c t e d i n t o t h e e n g i n e c o m b u s t i o n c h a m b e r

. C o n v e r s e l y

, l i g h t

- d u t y

v e r s i o n s

– p r i m a r i l y u s e d i n E u r o p e a n d A s i a

– h a v e h i s t o r i c a l l y a v o i d e d t h e v i b r a t i o n

a n d h a r s h n e s s i s s u e s a s s o c i a t e d w i t h D I d e s i g n s b y u s i n g i n d i r e c t

- i n j e c t i o n ( I D I ) d e s i g n s

,

w h e r e b y f

u e l i s i n j e c t e d i n t o a p r e

- c h a m b e r a n d t h e r e s u l t i n g a i r

- f u e l m i x t u r e i s

s u b s e q u e n t l y i n t r o d u c e d i n t o t h e m a i n c o m b u s t i o n c h a m b e r

. H o w e v e r

, w i t h t h e a d v e n t

o f s o p h i s t i c a t e d

, e l e c t r o n i c a l l y

- c o n t r o l l e d f u e l i n j e c t i o n s y s t e m s

, i t i s p o s s i b l e t o

e x p e r i e n c e t h e q u i e t

, s m o o t h o p e r a t i o n o f t h e I D I

, w i t h t h e l o w

- C O 2 e m i s s i o n s

c h a r a c t e r i s t i c o f D I e n g i n e s

. H o w e v e r

, a p r i m a r y i m p e d i m e n t f a c i n g H S D I t e c h n o l o g y i n

t h e U

. S

. m a r k e t p l a c e i s s t r i n g e n t N O

x a n d P M e m i s s i o n r e g u l a t i o n s

, w h i c h w i l l

n e c e s s i t a t e t h e u s e o f h i g h l y e f f e c t i v e l e a n a f

t e r t r e a t m e n t s y s t e m s

.



### A

. 1 0

. 5 a n d 6 S p e e d A u t o m a t i c T r a n s m i s s i o n s ( I n c r e a s e d S t e p G e a r

R a t i o T r a n s m i s s i o n s )

I n b o t h a u t o m a t i c a n d m a n u a l t r a n s m i s s i o n s

, i n c r e a s i n g t h e n u m b e r o f g e a r s c a n

p r o v i d e a w i d e r s p r e a d b e t w e e n t h e l o w e s t ( f i r s t g e a r ) a n d h i g h e s t g e a r r a t i o s

. T h i s

a l l o w s t h e e n g i n e t o o p e r a t e c l o s e r t o i t s o p t i m u m e f f i c i e n c y a t a w i d e r v a r i e t y o f s p e e d s

w h i c h r e s u l t s i n a c o r r e s p o n d i n g d e c r e a s e i n C O 2 e m i s s i o n s

. F i v e a n d s i x s p e e d

a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n s a r e n o w a v a i l a b l e

, b o t h o f w h i c h p r o v i d e b e n e f i t s r e l a t i v e t o t h e

m o r e t r a d i t i o n a l f

o u r

- s p e e d t r a n s m i s s i o n

.



### A

. 1 1

. A u t o m a t e d M a n u a l T r a n s m i s s i o n s

A n a u t o m a t e d m a n u a l t r a n s m i s s i o n i s s i m i l a r i n d e s i g n a n d p e r f o r m a n c e t o a

m a n u a l t r a n s m i s s i o n

, e x c e p t t h a t s h i f t i n g a n d c l u t c h c o n t r o l i s p e r f o r m e d a u t o m a t i c a l l y

o u t s i d e t h e c o n t r o l o f t h e d r i v e r

. T h e s e f u n c t i o n s i n s t e a d o c c u r b y m e a n s o f a h y d r a u l i c

s y s t e m o r a n e l e c t r i c m o t o r

, i n c o n j u n c t i o n w i t h a p p r o p r i a t e c o n t r o l e l e c t r o n i c s

. L o w e r

C O 2 e m i s s i o n s r e s u l t f

r o m t h e e l i m i n a t i o n o f a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n t o r q u e c o n v e r t e r

l o s s e s a n d t h e p r o g r a m m i n g o f o p t i m u m s h i f t p o i n t s

.



### A

. 1 2

. C o n t i n u o u s l y V a r i a b l e T r a n s m i s s i o n s

C u r r e n t t r a n s m i s s i o n s f

e a t u r e a d i s c r e t e n u m b e r o f g e a r r a t i o s ( g e n e r a l l y f o u r t o

s i x ) t h a t d e t e r m i n e t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n e n g i n e s p e e d a n d v e h i c l e s p e e d

. T h i s r e s u l t s

i n s o m e c o m p r o m i s e i n m a t c h i n g e n g i n e s p e e d a n d l o a d

- t o

- v e h i c l e r e q u i r e m e n t s

. A

c o n t i n u o u s l y v a r i a b l e t r a n s m i s s i o n ( C V T ) o f f e r s a n i n f i n i t e r a n g e o f g e a r r a t i o s b e t w e e n

f i x e d l i m i t s

, w h i c h a l l o w s f o r t h e o p t i m i z a t i o n o f e n g i n e o p e r a t i n g c o n d i t i o n s a n d

m a x i m u m p o w e r t r a n s m i s s i o n e f f i c i e n c y

.



### A

. 1 3

. 4 2 V o l t S y s t e m s

F o r t y

- t w o v o l t s y s t e m s e n a b l e a n u m b e r o f C O 2 r e d u c i n g f e a t u r e s

, i n c l u d i n g

e n g i n e o f f a t i d l e

, l a u n c h a s s i s t

, r e g e n e r a t i v e b r a k i n g

, e l e c t r i c a l a c c e s s o r y d r i v e s

, a n d

e l e c t r i c p o w e r s t e e r i n g

. W h i l e a n y o n e o f t h e s e ( e x c e p t l a u n c h a s s i s t ) c a n b eR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e A

- 5

a c c o m p l i s h e d u s i n g c u r r e n t 1 2

- v o l t a u t o m o t i v e s y s t e m s

, t h e u n u s e d p o w e r a v a i l a b l e o n

c u r r e n t s y s t e m s i s a m a

j o r l i m i t a t i o n

. I n c o n t r a s t t o t h e 3 kW a v a i l a b l e w i t h c u r r e n t 1 2

-

v o l t s y s t e m s

, 4 2

- v o l t s y s t e m s c a n p r o v i d e u p t o 1 2 kW m a x i m u m p o w e r a n d

, t h e r e b y

,

a c c o m m o d a t e s i g n i f

i c a n t p o w e r

- r e l a t e d u p g r a d e s

. I n 4 2

- v o l t s y s t e m s

, t h e e x i s t i n g

v e h i c l e s t a r t e r a n d a l t e r n a t o r a r e r e p l a c e d b y a c o m b i n e d s t a r t e r / a l t e r n a t o r

. T h e s i m p l e s t

i m p l e m e n t a t i o n i s a b e l t

- d r i v e n s t a r t e r / a l t e r n a t o r

, b u t s u c h s y s t e m s a r e l i m i t e d i n t h e i r

a b i l i t y t o p r o v i d e l a u n c h a s s i s t o r r e g e n e r a t i v e b r a k i n g b e n e f i t s

. A m o r e c o m p l e x s y s t e m

i n w h i c h t h e s t a r t e r

/ a l t e r n a t o r i s s a n d w i c h e d b e t w e e n t h e e n g i n e a n d t r a n s m i s s i o n a l l o w s

s u b s t a n t i a l l a u n c h a s s i s t a n d r e g e n e r a t i v e b r a k i n g

, a s w e l l a s o t h e r b e n e f i t s s u c h a s a

r e d u c t i o n i n r e q u i r e d t o r q u e c o n v e r t e r s i z e a n d a r e d u c t i o n i n e n g i n e t o r q u e p u l s a t i o n

.



### A

. 1 4

. H y b r i d E l e c t r i c V e h i c l e s ( H E V s )

H y b r i d i z a t i o n i n v o l v e s t h e i n t e r a c t i o n

, i n v a r y i n g d e g r e e s d e p e n d i n g o n t h e

d e s i g n

, o f a c o n v e n t i o n a l g a s o l i n e o r d i e s e l

- p o w e r e d p o w e r p l a n t

, i n c o n j u n c t i o n w i t h a n

e l e c t r i c m o t o r

. P a r a l l e l h y b r i d s u s e t h e c o n v e n t i o n a l e n g i n e c o u p l e d d i r e c t l y t o t h e

v e h i c l e ’ s d r i v e t r a i n a s t h e p r i m e m o t i v e p o w e r w i t h v a r y i n g d e g r e e s o f e l e c t r i c m o t o r

a s s i s t

. S e r i e s h y b r i d s a l s o e m p l o y a c o n v e n t i o n a l e n g i n e

, b u t i t i s p h y s i c a l l y d e

- c o u p l e d

f r o m t h e d r i v e t r a i n

, m a k i n g t h e e l e c t r i c m o t o r t h e o n l y m o t i v e s o u r c e

. T h e c o n v e n t i o n a l

e n g i n e p r o v i d e s p o w e r t o o p e r a t e a g e n e r a t o r p r o v i d i n g p o w e r t o a b a t t e r y p a c k

, w h i c h i n

t u r n p r o v i d e s e l e c t r i c p o w e r t o o p e r a t e t h e e l e c t r i c m o t o r

. R e d u c e d C O 2 e m i s s i o n s a r e

a c h i e v e d t h r o u g h a n u m b e r o f m e c h a n i s m s

, i n c l u d i n g u t i l i z a t i o n o f s m a l l e r e n g i n e s t h a t

o p e r a t e i n a m o r e e f

f i c i e n t p o w e r b a n d

, e n e r g y r e c o v e r y t h r o u g h r e g e n e r a t i v e b r a k i n g

,

e n g i n e s h u t d o w n a t w h a t w o u l d n o r m a l l y b e i d l i n g c o n d i t i o n s

, a n d o t h e r s t r a t e g i e s

.



### A

. 1 5

. 1 2

- V o l t A c c e s s o r y I m p r o v e m e n t s

E n g i n e

- d r i v e n a c c e s s o r i e s a c c o u n t f o r e i g h t t o t e n p e r c e n t o f t h e C O 2 e m i t t e d o v e r

a t y p i c a l d r i v i n g c y c l e

. S u c h a c c e s s o r i e s i n c l u d e t h e a l t e r n a t o r

, o i l p u m p

, w a t e r p u m p

,

a n d p o w e r s t e e r i n g p u m p

. A t y p i c a l v e h i c l e a l t e r n a t o r h a s a n e f f i c i e n c y o f a r o u n d 6 0

p e r c e n t

, a s c o m p a r e d w i t h a d v a n c e d d e s i g n s t h a t c a n p r o v i d e 7 5

- 8 0 p e r c e n t e f f i c i e n c y

. S i m i l a r a d v a n c e s a r e p o s s i b l e w i t h i m p r o v e d o i l a n d w a t e r p u m p d e s i g n s

. P o w e r s t e e r i n g

p u m p s a r e s o m e w h a t d i f

f e r e n t i n t h a t t h e y o p e r a t e c o n t i n u o u s l y

, b u t a r e n e e d e d

i n t e r m i t t e n t l y

. E l e c t r i c a l ( i n s t e a d o f h y d r a u l i c ) s y s t e m s c a n s i g n i f i c a n t l y r e d u c e C O 2

e m i s s i o n s b y e l i m i n a t i n g t h i s c o n t i n u o u s l o a d

.



### A

. 1 6

. L u b r i c a t i n g O i l

L u b r i c a t i n g o i l s e r v e s s e v e r a l f u n c t i o n s w i t h i n a n e n g i n e

, i n c l u d i n g : f r i c t i o n

r e d u c t i o n

, e n g i n e c o o l i n g

, l i m i t i n g w e a r o n t h e m o v i n g p a r t s o f t h e e n g i n e

, a n d p r o t e c t i n g

a g a i n s t c o r

r o s i o n

. I t i s p r i m a r i l y t h e e f f e c t o f l u b r i c a t i n g o i l o n e n g i n e f r i c t i o n t h a t

i m p a c t s C O 2 e m i s s i o n s

. N e w e n e r g y

- c o n s e r v i n g m o t o r o i l s r e d u c e e n g i n e f r i c t i o n a l

f o r c e s

.



### A

. 1 7

. D r a g R e d u c t i o n

R e d u c t i o n s i n v e h i c l e a e r o d y n a m i c d r a g h a v e t h e e f f e c t o f r e d u c i n g t h e l o a d o n a

v e h i c l e e n g i n e a n d t h e r e b y r e d u c i n g C O 2 e m i s s i o n s

. A e r o d y n a m i c d r a g i s a r e s i s t a n c e

f o r c e t h a t a c t s o n t h e s u r f

a c e o f a m o v i n g v e h i c l e

. T h e f o r c e v a r i e s w i t h w i n d i n t e n s i t y

,R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e A

- 6

d i r e c t i o n

, v e h i c l e f

r o n t a l a r e a

, a n d b o d y s h a p e

. A p a r t f r o m b a s i c v e h i c l e s h a p e c h a n g e s

, d r a g r e d u c t i o n i s g e n e r a l l y a c h i e v e d b y m i n i m i z i n g a i r f r i c t i o n o v e r v e h i c l e s u r f

a c e s

. F o r

e x a m p l e

, s k i r t s

, a i r d a m s

, a n d u n d e r b o d y c o v e r s c a n a l l r e d u c e a e r o d y n a m i c f r i c t i o n

. T h e i m p l e m e n t a t i o n o f d r a g r e d u c t i o n t e c h n o l o g y g e n e r a l l y l e a d s a m o d e s t i n c r e a s e i n

t h e w e i g h t o f t h e v e h i c l e

, b u t t h e C O 2 e m i s s i o n r e d u c t i o n s d u e t o t h e r e d u c e d d r a g

o u t w e i g h t h e p e n a l t i e s o f t h e i n c r e a s e d w e i g h t

.



### A

. 1 8

. W e i g h t R e d u c t i o n

V e h i c l e w e i g h t i s a p r i n c i p a l d e t e r m i n a n t o f v e h i c l e C O 2 e m i s s i o n s

. L o w e r

v e h i c l e w e i g h t r e d u c e s t h e f o r c e s r e q u i r e d t o a c c e l e r a t e t h e v e h i c l e a n d m a i n t a i n s t e a d y

s p e e d s

, w h i c h i n t u r n r e d u c e s C O 2 e m i s s i o n s

. G e n e r a l l y

, w e i g h t c a n b e r e d u c e d t h r o u g h

t h e r e p l a c e m e n t o f c o n v e n t i o n a l s t e e l w i t h l i g h t e r

- w e i g h t a l t e r n a t i v e s

, i m p r o v e d

p a c k a g i n g

, o r d o w n s i z i n g

. M o d e r n l i g h t w e i g h t m a t e r i a l s i n c l u d e h i g h

- s t r e n g t h l o w

- a l l o y

( H S L A ) s t e e l

, a l u m i n u m

, m a g n e s i u m a l l o y s

, a n d p l a s t i c s

. D o w n s i z i n g a l s o r e d u c e s

v e h i c l e w e i g h t s i n c e i t t a k e s l e s s m a t e r i a l t o m a k e a s m a l l e r c a r

.



### A

. 1 9

. R o l l i n g R e s i s t a n c e R e d u c t i o n

R o l l i n g r e s i s t a n c e i s a m e a s u r e o f t h e f o r c e r e q u i r e d t o m o v e t h e t i r e s o f a v e h i c l e

f o r w a r d

. W h e n m u l t i p l i e d b y t h e r a d i u s o f t h e t i r e

, t h i s f o r c e g i v e s t h e r e s i s t i v e t o r q u e

t h a t m u s t b e o v e r c o m e b y t h e e n g i n e w h e n t h e v e h i c l e i s i n m o t i o n

. T h e r o l l i n g

r e s i s t a n c e o f a t i r e c a n b e r e d u c e d t h r o u g h i m p r o v e d t r e a d a n d s h o u l d e r d e s i g n s a n d t h e

u s e o f i m p r o v e d m a t e r i a l s f o r t i r e b e l t a n d t r a c t i o n s u r f a c e s

.



### A

. 2 0

. A g g r e s s i v e S h i f

t L o g i c

A g g r e s s i v e s h i f

t l o g i c c h a n g e s t h e p o i n t s a t w h i c h s h i f t i n g o c c u r s t o r e d u c e C O 2

e m i s s i o n s

. M o v i n g t r a n s m i s s i o n u p s h i f t p o i n t s t o l o w e r s p e e d s o f f e r s t h e p o t e n t i a l f

o r

r e d u c e d C O 2 e m i s s i o n s

. A s u p s h i f t s p e e d s a r e l o w e r e d

, d o w n s h i f t s p e e d s m u s t b e a l t e r e d

t o a v o i d e x c e s s i v e l y b u s y s h i f t i n g b e h a v i o r

. H o w e v e r

, i f t h e d o w n s h i f t s p e e d s a r e

r e d u c e d t o o m u c h

, t h e n t h e d r i v e a b i l i t y o f t h e v e h i c l e c a n s u f f e r b e c a u s e i t w o n ’

t r e s p o n d

t o d r i v e r d e m a n d s f

o r a c c e l e r a t i o n

.



### A

. 2 1

. E a r l y T o r q u e C o n v e r t e r L o c k

- u p

T h e t o r q u e c o n v e r t e r

, w h i c h p r e v e n t s s t a l l i n g o n a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n v e h i c l e s

a t r e s t

, i s o n e o f t h e l a r g e s t s o u r c e s o f i n e f f i c i e n c y i n t h e v e h i c l e

. T h e a d v e n t o f t o r q u e

c o n v e r t e r l o c k

- u p c l u t c h e s w a s a m a j o r c o n t r i b u t o r t o r e d u c i n g C O 2 e m i s s i o n s

. H o w e v e r

,

t h e f u l l p o t e n t i a l o f t h i s t e c h n o l o g y i s n o t u s e d b e c a u s e t h e r i g i d c o n n e c t i o n t o t h e e n g i n e

t r a n s m i t s v i b r a t i o n s a t l o w e n g i n e s p e e d s t o t h e i n t e r i o r o f t h e v e h i c l e

.



### A

. 2 2

. A l t e r n a t i v e F u e l s

A l t e r n a t i v e f

u e l s c a n b e u s e d a l o n e o r i n c o m b i n a t i o n w i t h m a n y o f t h e

t e c h n o l o g i e s d e s c r i b e d a b o v e t o r e d u c e G H G s

. H o w e v e r

, l a r g e

- v o l u m e s a l e s o f

a l t e r n a t i v e f

u e l v e h i c l e s a r e a f

f e c t e d b y r e f

u e l i n g i n f r a s t r u c t u r e i s s u e s t h a t i n t r o d u c e

l e v e l s o f u n c e r t a i n t y b e y o n d t h o s e a s s o c i a t e d w i t h g a s o l i n e a n d d i e s e l v e h i c l e s a l e s

. T h e r e f o r e

, w h i l e a l t e r n a t i v e f

u e l v e h i c l e s r e p r e s e n t a v i a b l e a n d e f f i c i e n t m e a n s t o

r e d u c i n g m o t o r v e h i c l e G H G e m i s s i o n s

, t h e y w e r e n o t e x a m i n e d i n t h i s s tu d y

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e A

- 7

N e v e r t h e l e s s

, t h e u s e o f a l t e r n a t i v e f u e l s s h o u l d b e c o n s i d e r e d a l o n g s i d e t h e t e c h n o l o g i e s

i d e n t i f i e d i n t h i s s t u d y i n f

o r m u l a t i n g a c o s t

- e f

f e c t i v e G H G r e d u c t i o n s t r a t e g y

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e A

- 8R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 1



# A p p e n d i x B : A V L S i m u l a t i o n M o d e l i n g D e s c r i p t i o nR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 2



## A p p e n d i x B : A

V L S i m u l a t i o n M o d e l i n g D e s c r i p t i o n

B

. 1

. V e h i c l e S i m u l a t i o n

T h e v e h i c l e s i m u l a t i o n s o f t w a r e A V L C R U I S E w a s u s e d t o e v a l u a t e G r e e n h o u s e G a s

( G H G ) e m i s s i o n s c o n s i d e r i n g c o m b i n a t i o n s o f e n g i n e a n d d r i v e l i n e t e c h n o l o g i e s

. C R U I S E i s

u s e d t o s i m u l a t e C O 2

, c r i t e r i a e x h a u s t e m i s s i o n s

, f u e l c o n s u m p t i o n

, a n d v e h i c l e p e r f o r m a n c e

. E m i s s i o n s w e r e s i m u l a t e d o v e r t h r e e s t a n d a r d t e s t c y c l e s : F T P 7 5

, H W F E T

, a n d U S 0 6

. F o r t h i s

p r o j e c t

, v e h i c l e p e r f

o r m a n c e i n c l u d e s f

u l l l o a d a c c e l e r a t i o n f

r o m r e s t t o 6 0 M P H

, f

r o m 5 0 M P H

t o 7 0 M P H i n t o p g e a r ( r e p r e s e n t i n g a p a s s i n g s i t u a t i o n )

, f u l l l o a d c l i m b i n g p e r f

o r m a n c e a t c u r

b

a n d g r o s s v e h i c l e w e i g h t s a n d t h e m a x i m u m v e l o c i t y o f t h e v e h i c l e

. A n a d d i t i o n a l c l i m b i n g

t a s k

, w i t h a 5 0 0 0 l b t r a i l e r

, w a s a l s o p e r f o r m e d f o r t h e t r u c k m o d e l s

.

A f t e r t h e b a s e l i n e v e h i c l e s h a d b e e n s e l e c t e d ( a s d e s c r i b e d i n c h a p t e r 2 o f t h i s r e p o r t )

, d a t a w a s c o l l e c t e d a n d t h e m o d e l s d e v e l o p e d

. T h e 2 0 0 2 m o d e l y e a r ( M Y 2 0 0 2 ) v e h i c l e s a r e

d e s c r i b e d i n m o r e d e t a i l i n S e c t i o n B

. 2 o f t h i s a p p e n d i x

. S e c t i o n B

. 3 p r e s e n t s t h e e n g i n e

t e c h n o l o g y o p t i o n s

. S e c t i o n s B

. 4 t h r o u g h B

. 7 d e s c r i b e t h e m o d i f i c a t i o n s r e q u i r e d t o c o n v e r t t h e

M Y 2 0 0 2 m o d e l f

r o m a 4 s p e e d a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n ( 4 A T ) t o m o r e a d v a n c e d t r a n s m i s s i o n s

s u c h a s a 6 s p e e d a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n ( 6 A T )

. S e c t i o n B

. 8 i l l u s t r a t e s t h e a p p r o a c h u s e d t o

m o d e l H y b r i d d r i v e t r a i n s a n d S e c t i o n B

. 9 c o v e r s o t h e r v e h i c l e t e c h n o l o g i e s t h a t w e r e

c o n s i d e r e d

, s u c h a s t h e e f f e c t s o f a d d i t i o n a l m a s s

, c h a n g e s i n d r a g c o e f f i c i e n t s

, a i r c o n d i t i o n i n g

,

a n d t h e e l e c t r i f

i c a t i o n o f a u x i l i a r i e s

. S e c t i o n B

. 1 0 p r e s e n t s t h e s i m u l a t i o n r e s u l t s f r o m a l l t h e

m o d e l s d e v e l o p e d b y A V L f o r t h e p r o j e c t

.



### B

. 2

. M Y 2 0 0 2 B a s e l i n e M o d e l s

A r e v i e w o f t h e v e h i c l e s i n t h e c u rr e n t c o n s u m e r v e h i c l e f l e e t r e s u l t e d i n a d e s c r i p t i o n o f

b a s e v e h i c l e s t h a t w e r e t h e n m o d e l e d i n C R U I S E

. T h e s e C R U I S E m o d e l s w e r e c a l i b r a t e d t o

p r o v i d e s i m i l a r 0

- 6 0 M P H t i m e s t o p u b l i s h e d d a t a a n d f u e l e c o n o m y o n t h e e m i s s i o n s t e s t c y c l e s

t h a t m a t c h e d E P A t e s t c a r d a t a

. T h e s e c o n f i g u r a t i o n s a l l s h a r e s i m i l a r t e c h n o l o g y

, i n c l u d i n g

M P F I i n t e r n a l c o m b u s t i o n e n g i n e s a n d 4 s p e e d a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n s

.

F i g u r e B

- 1 p r e s e n t s t h e b a s e l i n e m o d e l f o r a f r o n t w h e e l d r i v e ( F W D ) v e h i c l e

. T h i s

c o n f i g u r a t i o n r e p r e s e n t s t h e s m a l l c a r ( S C )

, l a r g e c a r ( L C )

, a n d m i n i v a n ( M V ) m o d e l s

. F i g u r e

B

- 2 s h o w s a f

o u r

- w h e e l d r i v e ( 4 W D ) m o d e l

, w h i c h i s t y p i c a l o f t h e s m a l l a n d l a r g e t r u c k

v e h i c l e s ( S T a n d L T r e s p e c t i v e l y )

. T h e p r i m a r y d i f f e r e n c e b e t w e e n t h e m o d e l s i s t h e a d d i t i o n o f

a s i n g l e r a t i o t r a n s m i s s i o n a n d d i f f e r e n t i a l r e p r e s e n t i n g t h e r e a r a x l e a n d a c l u t c h b e t w e e n t h e

f r o n t a n d r e a r a x l e s

. A c l u t c h w a s i n c l u d e d t o d i s e n g a g e t h e p o w e r t r a n s m i s s i o n t o t h e f r o n t

a x l e

. T h e s m a l l a n d l a r g e t r u c k s w e r e d e t e r m i n e d t o b e s p l i t n e a r l y 5 0 % b e t w e e n 2 W D a n d

4 W D

. S i n c e m a n y 4 W D v e h i c l e s c a n a l s o b e r u n i n a 2 W D m o d e

, i t w a s d e c i d e d t o i n c l u d e t h e

c o m p o n e n t s f

o r t h e 4 W D b u t t o d i s e n g a g e t h e f r o n t a x l e i n o r d e r t o c a p t u r e t h e l o s s e s a s s o c i a t e d

w i t h t h e n o n

- d r i v e n a x l e

. T h e r e s t o f t h i s s e c t i o n w i l l d e t a i l e a c h o f t h e c o m p o n e n t s s h o w n i n

F i g u r e s B

- 1 a n d B

- 2

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 3

F i g u r e B

- 1 : L a y o u t o f t h e F r o n t W h e e l D r i v e V e h i c l e s ( S m a l l C a r s h o w n )

F i g u r e B

- 2 : L a y o u t o f t h e 4 W h e e l D r i v e V e h i c l e s ( L a r g e T r u c k s h o w n )R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 4



### B

. 2

. 1

. V e h i c l e C o m p o n e n t

T h e v e h i c l e c o m p o n e n t c o n t a i n s t h e g e n e r a l d a t a o f t h e v e h i c l e s u c h a s n o m i n a l

d i m e n s i o n s a n d w e i g h t s

. F o r t h i s p r o j e c t

, c o e f f i c i e n t s d e f

i n i n g t h e r e s i s t a n c e o f t h e v e h i c l e w e r e

o b t a i n e d f r o m d a t a p u b l i s h e d b y t h e E P A

. A d d i t i o n a l d e t a i l s

, s u c h a s t h e w h e e l b a s e

, w e r e t a k e n

f r o m O E M d a t a f

o r t h e p a r t i c u l a r v e h i c l e

. T h e m o r e i m p o r t a n t d a t a e n t e r e d i n t h e v e h i c l e

m o d e l s a r e s u m m a r i z e d i n T a b l e B

- 1

.

T a b l e B

- 1 : V e h i c l e C o m p o n e n t d a t a f o r a l l v e h i c l e c l a s s e s

P a r a m e t e r U n i t s S m a l l C a r L a r g e

C a r M i n i v a n S m a l l

T r u c k L a r g e

T r u c k

W h e e l b a s e m m 2 6 4 4 2 7 5 6 3 0 3 0 3 0 9 6 3 6 4 5

C u r b w e i g h t l b m 2 6 7 6 3 3 3 6 4 1 0 7 3 5 4 0 4 9 1 9

E q u i v a l e n t

T e s t W e i g h t l b m 3 0 0 0 3 6 2 5 4 5 0 0 4 2 5 0 * 5 5 0 0 *

G r o s s W e i g h t l b m 3 1 7 6 3 8 3 6 4 7 0 0 5 1 0 0 6 4 0 0

E P A

c o e f f i c i e n t A l b f 2 7

. 9 3 0

. 1 9 3 6

. 1 6 4 7

. 8 8 9 2 9

. 8

E P A

c o e f f i c i e n t B l b f

/

m p h 0

. 3 6 7 7 0

. 6 7 2 3 0

. 8 9 0 9 0

. 3 2 9 1 1 1

. 9 9 2 8

E P A

c o e f f i c i e n t C l b f

/

m p h ^ 2 0

. 0 1 7 4 3 0

. 0 1 3 2 3 0 1 8 1 2 0

. 0 3 4 6 2 7 0

. 0 2 4 3 5

* E T W c h o s e n t o c o i n c i d e w i t h E P A f u e l e c o n o m y t e s t d a t a



### B

. 2

. 2

. E n g i n e C o m p o n e n t

T h e p r i m a r y s o u r c e o f p o w e r f o r t h e v e h i c l e i s t h e i n t e r n a l c o m b u s t i o n e n g i n e

. T h e

e n g i n e i s m o d e l e d b y a s t r u c t u r e o f c h a r a c t e r i s t i c c u r v e s a n d m a p s

. T h e f u l l l o a d a n d m o t o r i n g

c u r v e s d e f

i n e t h e h i g h a n d l o w t o r q u e l i m i t s o f t h e e n g i n e

. D u r i n g e a c h c a l c u l a t i o n

, t h e e n g i n e

s p e e d a n d t o r q u e a r e u s e d t o i n t e r p o l a t e t h e e m i s s i o n s a n d f u e l c o n s u m p t i o n f

r o m s t e a d y s t a t e

m a p s e n t e r e d i n t h e c o m p o n e n t

. A t e m p e r a t u r e m o d e l i s i n c l u d e d t o c o n s i d e r t h e i n f l u e n c e o f

t h e t e m p e r a t u r e o n t h e e m i s s i o n s a n d f u e l c o n s u m p t i o n w h i l e t h e e n g i n e i s c o l d

.

T h e t h e r m a l m o d e l w a s u s e d t o s i m u l a t e t h e w a r m

- u p f o r t h e F T P 7 5 c y c l e

, a s w e l l a s t h e

t e m p e r a t u r e l o s s d u r i n g t h e s o a k ( e n g i n e

- o f f ) p e r i o d

. T y p i c a l t i m e s t o r e a c h t h e e n g i n e o p e r a t i n g

t e m p e r a t u r e w e r e b e t w e e n 1 8 0

- 3 0 0 s e c o n d s

. F o r t h e H i g h w a y a n d U S 0 6 c y c l e s

, a h o t s t a r t w a s

u s e d w i t h t r a n s i e n t e n g i n e t e m p e r a t u r e b e h a v i o r a l l o w e d

.

T y p i c a l e n g i n e p a r a m e t e r s f o r t h e b a s e l i n e v e h i c l e s a r e p r e s e n t e d i n T a b l e B

- 2

. F u l l l o a d

c u r v e s f r o m A V L d a t a w e r e a d a p t e d t o m e e t t h e t o r q u e a n d p o w e r s p e c i f i c a t i o n s f o r t h e b a s e l i n e

v e h i c l e s

. F o r T a s k 1 t h e e n g i n e d i s p l a c e m e n t w a s u n c h a n g e d f o r t h e v a r y i n g e n g i n e

t e c h n o l o g i e s

, e x c e p t f

o r t h e t u r b o c h a r g e d a n d d i e s e l e n g i n e o p t i o n s

. F o r t h e s e c a s e s

, t h e e n g i n e

d i s p l a c e m e n t w a s a d

j u s t e d i n o r d e r t o m a t c h 2 0 0 2 p e r f o r m a n c e l e v e l s

. I n T a s k 2

, t h e e n g i n e w a s

s i z e d t o m e e t t h e p r o

j e c t e d 2 0 0 9 p e r f

o r m a n c e l e v e l s f

o r a l l s i m u l a t i o n s

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 5

T a b l e B

- 2 : E n g i n e P a r a m e t e r s

P a r a m e t e r U n i t s S m a l l

C a r L a r g e

C a r M i n i v a n S m a l l

T r u c k L a r g e

T r u c k

T y p e

- G a s o l i n e G a s o l i n e G a s o l i n e G a s o l i n e G a s o l i n e

T u r b o

- N o N o N o N o N o

D i s p l a c e m e n t L 2

. 2 3

. 0 3

. 3 3

. 4 5

. 3

# o f c y l i n d e r s

- 4 6 6 6 8

M a x

. s p e e d R P M 6 5 0 0 6 2 0 0 5 6 0 0 5 8 0 0 6 0 0 0

I d l e s p e e d R P M 8 5 0 6 5 0 6 5 0 6 5 0 5 5 0

M a x t o r q u e N m 2 0 2

. 9 2 7 1

. 0 2 8 4

. 6 2 9 8

. 1 4 4 0

M a x p o w e r kW 1 0 4

. 4 1 4 9

. 1 1 3 4

. 2 1 4 1

. 7 2 1 3



### B

. 2

. 3

. T o r q u e C o n v e r t e r

F o r m o s t l i g h t d u t y v e h i c l e s i n t h e U

. S

. , t h e t o r q u e c o n v e r t e r i s t h e d e v i c e u s e d f o r

d e c o u p l i n g t h e e n g i n e f

r o m t h e d r i v e w h e e l s w h e n t h e v e h i c l e i s a t r e s t a n d f o r l a u n c h i n g t h e

v e h i c l e

. T o r q u e c o n v e r t e r s e m p l o y t h e f o r c e c r e a t e d b y a m o v i n g f l u i d t o t r a n s m i t e n g i n e t o r q u e

t o t h e g e a r

b o x

. T h e t o r q u e c o n v e r t e r a l s o m u l t i p l i e s t o r q u e w h e n t h e r e e x i s t s a p o s i t i v e s p e e d

d i f f e r e n c e f r o m t h e e n g i n e s i d e t o t h e t r a n s m i s s i o n s i d e

. A n i m p e l l e r ( p u m p ) c o n v e r t s t h e

m e c h a n i c a l e n e r g y f

r o m t h e p o w e r s o u r c e i n t o f l u i d e n e r g y

. T h e f

l u i d e n e r g y t h e n i s c o n v e r t e d

b a c k t o m e c h a n i c a l e n e r g y a s a r e s u l t o f f l u i d p r e s s u r e o n t h e t u r

b i n e b l a d e s

.

C h a r a c t e r i s t i c c u r v e s a v a i l a b l e f r o m p u b l i s h e d p a p e r s w e r e u s e d w h e n p o s s i b l e

. I n o t h e r

c a s e s

, c u r v e s w e r e e s t i m a t e d b a s e d o n a c o m b i n a t i o n o f p u b l i s h e d t o r q u e r a t i o s a t s t a l l

, K

- f a c t o r s

a t s t a l l

, c a p a c i t y f

a c t o r s a t s t a l l

, a n d c h a r a c t e r i s t i c c u r v e s a v a i l a b l e i n “ D e s i g n P r a c t i c e s

, P a s s e n g e r C a r A u t o m a t i c T r a n s m i s s i o n s 3 r d E d i t i o n ” p a g e s 7 5

- 1 0 2 p u b l i s h e d b y S A E

. O t h e r

s o u r c e s o f i n f

o r m a t i o n i n c l u d e d S A E p a p e r 9 8 0 8 2 1

, w h i c h c o n t a i n e d a c h a r t r e l a t i n g t h e K

f a c t o r r a n g e v e r s u s t o r q u e c o n v e r t e r d i a m e t e r

. T h e H y d r a m a t i c w e b s i t e a l s o p r o v i d e d

i n f o r m a t i o n r e g a r d i n g t h e t o r q u e c o n v e r t e r d i a m e t e r i n e a c h o f G M ’ s a p p l i c a t i o n s

. I n t h o s e

c a s e s w h e r e e s t i m a t i o n o f t h e p e r f o r m a n c e w a s n e c e s s a r y

, t h e G M v e h i c l e i n t h a t c l a s s w a s u s e d

t o p r o v i d e t h e s i z e o f t h e c o n v e r t e r a n d a s a r e s u l t a r a n g e o f n o m i n a l K

- f a c t o r s a t s t a l l

. A

t y p i c a l t o r q u e c o n v e r t e r s t e a d y s t a t e c h a r a c t e r i s t i c i s s h o w n i n F i g u r e B

- 3

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 6

F i g u r e B

- 3 : T y p i c a l c h a r a c t e r i s t i c s f o r t o r q u e c o n v e r t e r i n s t e a d y s t a t e o p e r a t i o n

T h e t o r q u e c o n v e r t e r s w e r e a l s o o u t f i t t e d w i t h a l o c k

- u p c l u t c h

. T h e s e l o c k

- u p c l u t c h e s

a r e u s e d t o d e c r e a s e C O 2 e m i s s i o n s b y m a k i n g a r i g i d c o n n e c t i o n b e t w e e n t h e i n c o m i n g a n d t h e

o u t g o i n g s i d e s o f t h e t o r q u e c o n v e r t e r w h e n t h e s l i p i s l o w

. T h e m a x i m u m t o r q u e o f t h e l o c k

- u p

c l u t c h w a s s e t t o a l e v e l t h a t w a s g r e a t e r t h a n t h e e n g i n e t o r q u e t o g u a r a n t e e t h a t n o s l i p w o u l d

o c c u r w h e n t h e l o c k

- u p c l u t c h w a s c l o s e d ( t o r q u e t r a n s m i t t e d t h r o u g h t h e c l u t c h )

.



### B

. 2

. 4

. T o r q u e C o n v e r t e r L o c k

- u p C o n t r o l S t r a t e g y

T h e c l u t c h c o n t r o l m a p i s u s e d f o r l o c k

- u p c l u t c h e s o f t o r q u e c o n v e r t e r s

. T h e C l u t c h

C o n t r o l e l e m e n t c o n t r o l s t h e o p e n i n g a n d c l o s i n g o f t h i s l o c k

- u p c l u t c h b a s e d o n t h e e n g i n e

s p e e d

, c u r r e n t g e a r

, a n d l o a d s i g n a l

. F o r t h e 4 A T

, l o c k u p w a s o n l y a l l o w e d i n 3 r d a n d 4 t h g e a r s

.



### B

. 2

. 5

. G e a r B o x

T h e G e a r B o x c o m p o n e n t c o n t a i n s a m o d e l f o r a g e a r b o x w i t h d i f

f e r e n t g e a r s t e p s

. A s

m a n y g e a r s a s r e q u i r e d c a n b e d e f i n e d

. F o r e a c h g e a r t h e t r a n s m i s s i o n r a t i o

, t h e m a s s m o m e n t s

o f i n e r t i a

, a n d e f

f i c i e n c y w e r e d e f

i n e d

. T h e g e a r b o x c o m p o n e n t c a n b e u s e d f o r a m a n u a l o r

a u t o m a t i c g e a r b o x

. W h e n u s e d a s a n a u t o m a t i c g e a r b o x

, t h e g e a r s h i f t i n g p r o c e s s i s c o n t r o l l e d

b y t h e G e a r B o x C o n t r o l o r G e a r B o x P r o g r a m

. T h e C R U I S E v i r t u a l d r i v e r w i l l h a n d l e t h i s t a s k

w h e n u s e d a s a m a n u a l g e a r b o x

.

R e l a t i v e e f

f i c i e n c i e s a p p r o p r i a t e t o t h e a r c h i t e c t u r e o f t h e g e a r b o x a n d c o n s i d e r i n g t h e

n u m b e r o f g e a r s e t s i n m e s h a n d t r a n s m i t t i n g t o r q u e f o r t h e p a r t i c u l a r r a t i o w e r e e s t a b l i s h e d f o r

e a c h g e a r

. A b s o l u t e g e a r e f f i c i e n c i e s ( a s w e l l a s f

i n a l d r i v e e f

f i c i e n c i e s ) w e r e t h e n s e t t o m a t c hR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 7

p u b l i s h e d p e r f

o r m a n c e v a l u e s f

o r t h e b a s e l i n e v e h i c l e s

. T a b l e B

- 3 c o n t a i n s t h e r a t i o s a n d t h e

e f f i c i e n c i e s f

o r e a c h o f t h e g e a r s i n t h e b a s e l i n e t r a n s m i s s i o n

.

T a b l e B

- 3 : G e a r R a t i o s a n d E f f i c i e n c i e s f

o r e a c h o f t h e v e h i c l e c l a s s e s

S m a l l C a r L a r g e C a r M i n i v a n S m a l l T r u c k L a r g e T r u c k

R a t i o η R a t i o η R a t i o η R a t i o η R a t i o η

G e a r 1 2

. 9 6 0

. 9 4 2

. 7 7 0

. 9 4 5 2

. 8 4 0

. 9 4 5 2

. 8 0 4 0

. 9 5 3

. 0 6 0

. 9 5

G e a r 2 1

. 6 3 0

. 9 5 5 1

. 5 4 0

. 9 6 1

. 5 7 0

. 9 6 1

. 5 3 1 0

. 9 6 5 1

. 6 2 5 0

. 9 6 5

G e a r 3 1

. 0 0

. 9 7 1

. 0 0

. 9 7 5 1

. 0 0

. 9 7 5 1

. 0 0

. 9 8 1

. 0 0

. 9 8

G e a r 4 0

. 6 8 0

. 9 5 5 0

. 6 9 0

. 9 6 0

. 6 9 0

. 9 6 0

. 7 0 5 0

. 9 6 5 0

. 7 0

. 9 6 5



### B

. 2

. 6

. G e a r S h i f

t C o n t r o l s f

o r A T a n d A M T T r a n s m i s s i o n s

T h e s h i f t i n g o f t h e g e a r b o x i s c o n t r o l l e d b y t h e G e a r B o x C o n t r o l o r G e a r B o x P r o g r a m

c o m p o n e n t s

. T h e G e a r B o x C o n t r o l i s u s e d d u r i n g t h e s t e a d y s t a t e c a l c u l a t i o n s f o r t h e m a x i m u m

a c c e l e r a t i o n i n e a c h g e a r a n d i n t h e c l i m b i n g p e r f o r m a n c e t a s k s

. D u r i n g t h e e l a s t i c i t y ( p a s s i n g

f r o m 5 0 M P H t o 7 0 M P H ) i t i s a l s o u s e d t o s e t t h e i n i t i a l g e a r a t 5 0 M P H t o t h e t o p g e a r a n d

h o l d i t s o t h a t n o s h i f

t i n g w o u l d o c c u r

.

T h e G e a r B o x P r o g r a m s h i f t s t h e g e a r s a c c o r d i n g t o s p e c i f i e d s h i f t c u r v e s

. T h e c u r v e s

a r e g i v e n a s a f

u n c t i o n o f t h e l o a d s i g n a l a n d t h e g e a r b o x o u t p u t s p e e d

. T h e s h a p e s o f t h e s e

c u r v e s c o n s t i t u t e a c o m p r o m i s e b e t w e e n C O 2 e m i s s i o n s

, d r i v e a b i l i t y

, a n d p e r f o r m a n c e a n d a r e

r e p r e s e n t a t i v e o f c o m m o n i n d u s t r y p r a c t i c e

. O n c e G e a r B o x e f f i c i e n c i e s w e r e o b t a i n e d ( s e e

a b o v e )

, s h i f

t p r o g r a m s w e r e a d

j u s t e d t o m a t c h E P A c e r t i f i c a t i o n d a t a f

o r C O 2 e m i s s i o n s o n t h e

s t u d y v e h i c l e

. T h e t a r g e t g e a r d e t e r m i n e d b y t h e g e a r b o x p r o g r a m i s t r a n s m i t t e d t o t h e g e a r b o x

c o n t r o l w h i c h i n t u r n t r a n s m i t t e d t h e d e s i r e d g e a r t o t h e g e a r b o x

. T h e s h i f t p r o g r a m w a s u s e d

f o r a l l c y c l e c a l c u l a t i o n t a s k s

.



### B

. 2

. 7

. A x l e

T h e a x l e i s r e p r e s e n t e d b y t w o c o m p o n e n t s i n C R U I S E

. A S i n g l e R a t i o T r a n s m i s s i o n i s

u s e d f o r t h e t r a n s m i s s i o n r a t i o a n d t o r q u e l o s s e s i n t h e a x l e

. A d i f f e r e n t i a l s p l i t s t h e t o r q u e

b e t w e e n t h e t w o o u t p u t s h a f t s a n d w a s s e t t o b e u n l o c k e d

, i

. e

. d i f f e r e n c e s i n o u t p u t s h a f

t s p e e d s

w e r e a l l o w e d

. T h e a x l e r a t i o a n d e f f i c i e n c y f o r e a c h o f t h e v e h i c l e s a r e p r e s e n t e d i n T a b l e B

- 4

.

T a b l e B

- 4 : A x l e R a t i o s a n d E f f i c i e n c i e s f

o r e a c h o f t h e b a s e l i n e v e h i c l e s

S m a l l C a r L a r g e C a r M i n i v a n S m a l l

T r u c k L a r g e

T r u c k

R a t i o 3

. 6 3 3

. 9 8 3

. 6 2 4

. 1 0 3

. 7 3

E f f i c i e n c y 0

. 9 7 0

. 9 6 0

. 9 8 0

. 9 4 0

. 9 7 5



### B

. 2

. 8

. B r a k e s

D u r i n g a c y c l e r u n

, t h e e n e r g y f o r d e c e l e r a t i n g t h e v e h i c l e i s s o m e t i m e s g r e a t e r t h a n w h a t

t h e e n g i n e a n d d r i v e l i n e c a n a b s o r b

. T o m a k e u p f

o r t h e d i f f e r e n c e

, b r a k e e l e m e n t s a r e i n c l u d e d

. T h e b r a k e s w e r e s i z e d b y t a k i n g t h e v e h i c l e m o d e l a n d a d j u s t i n g t h e p i s t o n s i z e u n t i l t h eR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 8

s t o p p i n g d i s t a n c e o f t h e v e h i c l e w a s c o m p a r a b l e t o p u b l i s h e d d a t a

. T h i s s i z i n g w a s t h e n h e l d

c o n s t a n t t h r o u g h t h e r e s t o f t h e a n a l y s e s

.



### B

. 2

. 9

. W h e e l s

T h e w h e e l s

a n d t i r e s l i n k t h e v e h i c l e t o t h e r o a d

. A s t h e r o l l i n g r e s i s t a n c e i s i n c l u d e d i n t h e E P A

c o e f f i c i e n t s

, t h e p r i m a r y d a t a i n p u t f o r t h e w h e e l s a r e t h e r o l l i n g r a d i u s a n d t h e i n e r t i a

. T h e

s t a n d a r d t i r e s s p e c i f

i e d f o r t h e v e h i c l e s w e r e u s e d t o f i n d t h e r o l l i n g r a d i u s o n t h e w e b s i t e s o f t i r e

m a n u f a c t u r e r s

. A p p r o p r i a t e i n e r t i a v a l u e s w e r e u s e d

. F o r t h e F u l l L o a d A c c e l e r a t i o n s a n d t h e

c l i m b i n g t a s k s

, s l i p w a s c o n s i d e r e d

. T h e l o n g i t u d i n a l t i r e f o r c e ( c i r c u m f

e r e n t i a l f o r c e ) r e s u l t s

f r o m t h e f r i c t i o n c o e f

f i c i e n t

, t h e w h e e l l o a d

, a n d t h e s l i p f a c t o r

.



### B

. 2

. 1 0

. A u x i l i a r i e s

T h e a u x i l i a r i e s a r e d e f

i n e d i n t h e M e c h a n i c a l C o n s u m e r e l e m e n t s i n t h e C R U I S E m o d e l s

. F o r e a c h o f t h e a u x i l i a r i e s

, a n e n g i n e s p e e d d e p e n d e n t t o r q u e l o s s i s d e f i n e d

.



### B

. 2

. 1 0

. 1

. A l t e r n a t o r

A n e l e c t r i c a l l o a d o f 3 0 0 W w a s a p p l i e d t o t h e v e h i c l e s d u r i n g a l l s i m u l a t i o n s

. A n

a l t e r n a t o r t o r q u e l o s s w a s a p p l i e d a t t h e e n g i n e t o a c c o u n t f o r t h e l o s s i n a l l n o n

- h y b r i d c a s e s

. T h e a v e r a g e a l t e r n a t o r e f f i c i e n c y f o r t h e M Y 2 0 0 2 b a s e l i n e w a s a p p r o x i m a t e l y 6 0 %

. I n s o m e

t a s k 2 c a s e s

, t h i s e f

f i c i e n c y w a s i n c r e a s e d t o 8 0 % t o r e p r e s e n t i m p r o v e m e n t s p r e d i c t e d f o r t h e

f u t u r e

. T h e c a s e s u s i n g t h i s h i g h e r e f f i c i e n c y a l t e r n a t o r a r e s p e c i f i c a l l y m e n t i o n e d

.



### B

. 2

. 1 0

. 2

. A u t o m a t i c T r a n s m i s s i o n O i l P u m p

T h e a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n o i l p u m p t o r q u e l o s s v a r i e d b y v e h i c l e

. F o r t h e L a r g e T r u c k

,

a v a r i a b l e d i s p l a c e m e n t v a n e p u m p w a s a s s u m e d

. T h e o t h e r v e h i c l e c l a s s e s h a d a t o r q u e l o s s

c u r v e f o r a f i x e d d i s p l a c e m e n t p u m p

. T h e p u m p l o s s e s w e r e t a k e n f r o m “ D e s i g n P r a c t i c e s

, P a s s e n g e r C a r A u t o m a t i c T r a n s m i s s i o n s 3 r d E d i t i o n ” p a g e s 6 7 2 a n d 6 8 7 p u b l i s h e d b y S A E

. T h i s

p u m p w a s d e l e t e d o n m a n u a l

, a u t o m a t e d m a n u a l

, a n d C V T t r a n s m i s s i o n s

.



### B

. 2

. 1 0

. 3

. S t a r t e r

A s t a r t e r e l e m e n t w a s a d d e d t o C R U I S E b e c a u s e o f t h e s o a k ( e n g i n e o f f ) p e r i o d i n t h e

F T P 7 5

, w h i c h r e q u i r e s t h a t t h e e n g i n e b e r e s t a r t e d

. A B l a c k B o x c o n t r o l p r o g r a m w a s w r i t t e n t o

p r o v i d e a t o r q u e s i g n a l t o r e s t a r t t h e e n g i n e

. A t o r q u e o f 7 5 N m w a s a d d e d t h r o u g h a f l a n g e

e l e m e n t u n t i l t h e e n g i n e s p e e d r e a c h e d 2 0 0 R P M

, w h e n t h e e n g i n e r e c e i v e d a s t a r t s i g n a l a n d

b e g a n t o p o w e r i t s e l f

.



### B

. 2

. 1 1

. A n t i

- S l i p C o n t r o l

T h e A n t i S l i p C o n t r o l e l e m e n t c h e c k e d t h e F o r c e T r a n s m i s s i o n F a c t o r ( R a t i o b e t w e e n

F o r c e t h a t s h o u l d b e t r a n s m i t t e d a n d m a x i m u m t r a n s m i t t a b l e F o r c e ) o f a l l c o n n e c t e d

, d r i v e n

w h e e l s

. I f t h e t o r q u e t r a n s m i t t e d t o t h e w h e e l s e x c e e d e d t h e m a x i m u m t r a n s f e r a b l e f o r c e t h e n

t h e e n g i n e l o a d s i g n a l w a s r e d u c e d

. T h e c o n t r o l w a s u s e d d u r i n g t h e f u l l l o a d a c c e l e r a t i o n s a n d

c l i m b i n g t a s k s i n o r d e r t o g e t a m o r e r e a l i s t i c s e n s e o f t h e p e r f o r m a n c e o f t h e v e h i c l e d u r i n g

c l i m b i n g a n d a c c e l e r a t i o n s

. T h e d i f f e r e n c e b e t w e e n n o t c o n s i d e r i n g s l i p ( i n f i n i t e t r a c t i o n ) a n d

i n c l u s i o n o f s l i p e x c e e d e d 1 s e c o n d i n t h e 0

- 6 0 M P H t i m e

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 9



### B

. 3

. E n g i n e T e c h n o l o g i e s I n v e s t i g a t e d

S e v e r a l a d v a n c e d e n g i n e t e c h n o l o g i e s w e r e i n v e s t i g a t e d d u r i n g t h e p r o j e c t

. S o m e w e r e

o n l y s t u d i e d i n T a s k 1 t o a s s e s s t h e i r p o t e n t i a l c o n t r i b u t i o n t o g r e e n h o u s e g a s r e d u c t i o n

. T h e

m o r e p r o m i s i n g c o n c e p t s a l s o w e r e s e l e c t e d f o r m o d e l i n g i n c o m b i n a t i o n w i t h o t h e r t e c h n o l o g i e s

i n T a s k 2

. T h e s e e n g i n e t e c h n o l o g i e s a r e d e s c r i b e d b e l o w

.



### B

. 3

. 1

. B a s e l i n e M u l t i p o i n t F u e l I n j e c t i o n ( M P F I )

T h e m u l t i p o i n t f

u e l i n j e c t i o n e n g i n e w a s t h e b a s e l i n e t e c h n o l o g y f o r a l l v e h i c l e s i n t h e

2 0 0 2 f l e e t b e c a u s e o f i t s m a r k e t d o m i n a n c e

. I n t h i s t e c h n o l o g y

, f u e l i s m e t e r e d a n d i n

j e c t e d i n

t h e i n t a k e p o r t s o f e a c h c y l i n d e r

. I n c o m b i n a t i o n w i t h E x h a u s t G a s R e c i r c u l a t i o n ( E G R )

, t h i s

f u e l i n g s t r a t e g y p r o v i d e s a v e r y c o s t e f f e c t i v e a n d f

l e x i b l e m e a n s o f e n g i n e c o n t r o l w i t h a v e r y

g o o d c o m p r o m i s e o f C O 2 a n d c r i t e r i a e x h a u s t e m i s s i o n s

, a n d p e r f o r m a n c e

.



### B

. 3

. 2

. V a r i a b l e V a l v e T i m i n g / C a m P h a s e r s ( I C P

, E C P

, D C P

, C C P )

V a r i a b l e V a l v e T i m i n g ( V V T ) i s a v e r y a t t r a c t i v e t e c h n o l o g y t h a t c a n e n h a n c e

p e r f o r m a n c e

, w h i l e s i m u l t a n e o u s l y r e d u c i n g a l l e x h a u s t e m i s s i o n s a n d f u e l c o n s u m p t i o n

. E n g i n e s e q u i p p e d w i t h a n I n t a k e C a m P h a s e r ( I C P ) a r e s t a r t i n g t o t a k e a m o d e r a t e s h a r e o f t h e

m a r k e t b u t h a v e n o t r e a c h e d a p o i n t o f d o m i n a n c e a n d t h i s t e c h n o l o g y w a s n o t i n c l u d e d i n a n y o f

t h e 2 0 0 2 b a s e l i n e v e h i c l e s

. I n t a k e C a m P h a s e r s a l l o w a b e t t e r m a t c h o f t h e i n t a k e v a l v e e v e n t t o

d i f f e r e n t s p e e d s a n d l o a d s p r o v i d i n g s l i g h t l y h i g h e r a n d f l a t t e r t o r q u e c u r v e s a n d t h e a b i l i t y t o

r e d u c e t h r o t t l i n g l o s s e s

. E x h a u s t C a m P h a s i n g ( E C P ) i s b e i n g i n c r e a s i n g l y u s e d a s a

p e r f o r m a n c e e n h a n c e m e n t t e c h n o l o g y b u t m o r e i m p o r t a n t l y a s a m e a n s o f p r o v i d i n g “ I n t e r n a l ”

E G R t o r e d u c e t h e e m i s s i o n s o f N O X a n d C O 2 ( f u e l c o n s u m p t i o n )

. D u a l C a m P h a s i n g c o m b i n e s

t h e b e n e f i t s o f I C P a n d E C P a n d p r o v i d e s a s i g n i f i c a n t i m p r o v e m e n t i n p e r f o r m a n c e ( 3

- 6 % )

. D u a l C a m P h a s i n g a l s o a l l o w s v e r y f l e x i b l e c o n t r o l o f v a l v e o v e r l a p

, w h i c h c a n b e u s e d t o

a g g r e s s i v e l y r e d u c e t h r o t t l i n g l o s s e s

, i n c r e a s e E G R

, a n d l o w e r N O X / C O 2 e m i s s i o n s a n d f u e l

c o n s u m p t i o n

. T h e V V T t e c h n o l o g i e s p r e v i o u s l y d e s c r i b e d c a n o n l y b e u s e d o n e n g i n e s

e q u i p p e d w i t h D u a l O v e r h e a d C a m s h a f t s ( D O H C ) s i n c e t h e y c o n t r o l t h e i n t a k e o r e x h a u s t v a l v e s

i n d e p e n d e n t l y

. O n S i n g l e O v e r h e a d C a m s h a f t ( S O H C ) o r O v e r h e a d V a l v e ( O H V ) c a m i n b l o c k

e n g i n e s

, i n d e p e n d e n t i n t a k e o r e x h a u s t c o n t r o l i s i m p o s s i b l e

. H o w e v e r

, o n e C o u p l e d C a m

P h a s e r ( C C P ) c a n b e u s e d o n t h e s e e n g i n e s t o c o n t r o l b o t h i n t a k e a n d e x h a u s t v a l v e s e q u a l l y a n d

m u c h o f t h e p r e v i o u s l y m e n t i o n e d b e n e f i t s c a n b e o b t a i n e d

. D i s c r e t e e n g i n e m a p s w e r e p r e p a r e d

f o r e a c h o f t h e s e f

o u r V V T c o n f

i g u r a t i o n s a n d w e r e u s e d i n b o t h T a s k 1 a n d T a s k 2 e v a l u a t i o n s



### B

. 3

. 3

. V a r i a b l e V a l v e L i f t ( D V V L

, C V V L )

E n g i n e s e q u i p p e d w i t h a s i n g l e i n t a k e c a m l o b e p r o f i l e ( t h o s e t e c h n o l o g i e s d e s c r i b e d

a b o v e ) s u f

f e r a n i n h e r e n t c o m p r o m i s e i n t h a t t h e o p t i m u m i n t a k e v a l v e e v e n t v a r i e s w i t h e n g i n e

s p e e d a n d l o a d

. A t i d l e

, a n i n t a k e l o b e w i t h s h o r t d u r a t i o n

, l o w l i f t

, a n d m i n i m a l o v e r l a p i s

d e s i r e d f o r t h e s m o o t h e s t o p e r a t i o n

. A t p e a k p o w e r

, a c a m l o b e w i t h h i g h l i f t

, l o n g d u r a t i o n

, a n d

g r e a t e r v a l v e o v e r l a p i s b e n e f i c i a l f o r m a x i m u m p e r f

o r m a n c e

. I n t e r m e d i a t e s p e e d s a n d l o a d s

r e q u i r e v a l u e s s o m e w h e r e b e t w e e n t h e s e e x t r e m e s

. W h e n a n e n g i n e i s f o r c e d t o o p e r a t e w i t h a

s i n g l e c a m l o b e

, f

u n c t i o n w i l l b e i d e a l a t o n l y o n e o p e r a t i n g p o i n t a n d c o m p r o m i s e d a t a l l o t h e r s

. W h i l e V V T o f

f e r s s o m e i m p r o v e m e n t i n t h e r e q u i r e d c o m p r o m i s e

, i t i s n o t a s e f f e c t i v e a s h a v i n g

d i f f e r e n t v a l v e l i f

t s

. D i s c r e t e V a r i a b l e V a l v e L i f t ( D V V L ) s y s t e m s h a v e b e e n p r o d u c e d b y

H o n d a a n d P o r s c h e a n d u s e t w o d i f f e r e n t i n t a k e c a m l o b e s t h a t a r e s e l e c t e d d e p e n d i n g o n e n g i n eR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 1 0

s p e e d a n d l o a d

. T h i s c a n b e u s e d t o i m p r o v e p e r f o r m a n c e o r r e d u c e e m i s s i o n s a n d f u e l

c o n s u m p t i o n

. B M W h a s i n t r o d u c e d a m e c h a n i c a l C o n t i n u o u s V V L ( C V V L ) s y s t e m i n t o

p r o d u c t i o n

, w h i c h a l l o w s b o t h h i g h e r p e r f o r m a n c e a n d s i g n i f

i c a n t l y r e d u c e d C O 2 e m i s s i o n s d u e

t o t h e r e d u c t i o n o r e l i m i n a t i o n o f t h r o t t l i n g l o s s e s

.



### B

. 3

. 4

. V a r i a b l e V a l v e A c t u a t i o n ( E V A

, E H V A )

C o m b i n i n g V V T a n d V V L y i e l d s t h e m o s t f l e x i b l e v a l v e c o n t r o l

. T h e m o s t a d v a n c e d

v e r s i o n s o f t h e s e V a r i a b l e V a l v e A c t u a t i o n ( V V A ) s y s t e m s a r e E l e c t r o m a g n e t i c V a l v e A c t u a t i o n

( E V A ) a n d E l e c t r o

- H y d r a u l i c V a l v e A c t u a t i o n ( E H V A )

. E V A i s a c c o m p l i s h e d b y u s i n g o n e

e l e c t r i c a c t u a t o r

, l i k e a s o l e n o i d o r l i n e a r m o t o r

, p e r v a l v e t o c o n t r o l t h e v a l v e ’ s p o s i t i o n

. T h e

e l e c t r i c a c t u a t o r o p e r a t e s t h e v a l v e

, w h i c h a t r e s t i s p o s i t i o n e d a t m i d

- l i f t b y t w o s p r i n g s

. T h e

s o l e n o i d i s e x c i t e d a t t h e c o r r e c t f r e q u e n c y a n d d u t y c y c l e t o o p e n a n d c l o s e t h e v a l v e s a t t h e

a p p r o p r i a t e t i m e s

. E V A s y s t e m s a r e l i m i t e d t o f u l l v a l v e l i f

t b u t h a v e n e a r l y i n f

i n i t e f l e x i b i l i t y

i n t i m i n g a n d d u r a t i o n a n d h a v e f a s t e r r e s p o n s e t h a n t h e C V V L s y s t e m s

. T h e s e s y s t e m s t e n d t o

b e h e a v y a n d n o i s y a n d w e r e n o t c o n s i d e r e d f o r i n c l u s i o n i n T a s k 2 s i m u l a t i o n s

. E l e c t r o

H y d r a u l i c s y s t e m s o f

f e r t h e m o s t f

l e x i b i l i t y o f a l l t h e V V A s y s t e m s

. V a l v e t i m i n g

, d u r a t i o n

, l i f t

,

v e l o c i t y

, a n d a c c e l e r a t i o n a r e a l l c o n t r o l l a b l e b y t h e E l e c t r o

- H y d r a u l i c c o n t r o l v a l v e s a n d s y s t e m

p r e s s u r e r e g u l a t o r

. T h i s s y s t e m i s a n i m p o r t a n t e n a b l e r f o r s o m e a d v a n c e d c o m b u s t i o n s y s t e m s

a n d w a s c h o s e n f

o r a n u m b e r o f c a s e s i n T a s k 2

.



### B

. 3

. 5

. T u r b o c h a r g i n g

T u r b o c h a r g i n g u s e s w a s t e t h e r m a l e n e r g y f r o m t h e e n g i n e ’ s e x h a u s t g a s s t r e a m t o d r i v e a

t u r b i n e

. A c o m p r e s s o r m o u n t e d o n t h e s a m e s h a f t a s t h e t u r

b i n e i s u s e d t o c o m p r e s s t h e i n t a k e

a i r a l l o w i n g a m o r e d e n s e c h a r g e t o b e d e l i v e r e d t o t h e e n g i n e c y l i n d e r

. E n g i n e o u t p u t c a n b e

i n c r e a s e d s i g n i f

i c a n t l y b e c a u s e o f t h i s p r e s s u r i z e d i n t a k e a i r a n d a s a r e s u l t e n g i n e d o w n s i z i n g i s

p o s s i b l e

. U n d e r m o s t o p e r a t i n g c o n d i t i o n s

, t h e d o w n s i z e d e n g i n e o p e r a t e s a t h i g h e r l o a d s

w i t h o u t b o o s t

, t h e r e b y r e d u c i n g t h r o t t l i n g l o s s e s

. W h e n p o w e r d e m a n d i s h i g h

, t h e t u r b o c h a r g e r

c o m e s i n t o p l a y t o m e e t t h e r e q u i r e d v e h i c l e p e r f o r m a n c e

, e f

f e c t i v e l y p r o v i d i n g a n e n g i n e w i t h

d u a l d i s p l a c e m e n t

. T h i s t e c h n o l o g y h a s b e e n u s e d e x t e n s i v e l y o n D i e s e l e n g i n e s a n d h i g h

p e r f o r m a n c e o r r a c i n g g a s o l i n e e n g i n e s

. W h i l e t u r b o c h a r g i n g h a s n o t b e e n u s e d w i d e l y i n t h e

U S p a s s e n g e r v e h i c l e f

l e e t

, t h e p o t e n t i a l f

o r d o w n s i z i n g ( o n t h e o r d e r o f 3 0 % ) c a n d e l i v e r a n

i m p r e s s i v e r e d u c t i o n i n C O 2 e m i s s i o n s a n d f u e l c o n s u m p t i o n i n c e r t a i n v e h i c l e a p p l i c a t i o n s

.



### B

. 3

. 6

. C y l i n d e r D e a c t i v a t i o n ( C Y L D C T )

C y l i n d e r D e a c t i v a t i o n i s a n o t h e r m e a n s o f o b t a i n i n g a n e n g i n e w i t h m u l t i p l e

d i s p l a c e m e n t s

. F o r t h i s t e c h n o l o g y

, a r e l a t i v e l y l a r g e e n g i n e i s u s e d a t f u l l d i s p l a c e m e n t f

o r h i g h

p o w e r d e m a n d s

. W h e n t h e p o w e r d e m a n d i s l o w e r

, a p o r t i o n o f t h e e n g i n e ’ s c y l i n d e r s ( u s u a l l y

h a l f ) a r e t u r n e d o f

f b y d i s a b l i n g t h e i n t a k e a n d e x h a u s t v a l v e s a n d t h e f u e l i n j e c t i o n s y s t e m f

o r

t h e d e a c t i v a t e d c y l i n d e r s

. I n t h i s w a y

, a s m a l l e r e n g i n e ( a n a l o g o u s t o t h e d o w n s i z e d

t u r b o c h a r g e d e n g i n e ) o p e r a t e s a t h i g h e r l o a d w i t h r e d u c e d t h r o t t l i n g l o s s e s

, t h e r e b y l o w e r i n g

C O 2 e m i s s i o n s

. T h i s i s a v e r y c o s t e f f e c t i v e t e c h n o l o g y f

o r O H V e n g i n e s a n d i s m o s t

a p p r o p r i a t e f

o r v e h i c l e s l i k e t r u c k s

, w h i c h c a n o p e r a t e f o r e x t e n d e d p e r i o d s o f t i m e a t h i g h l o a d s

( t r a i l e r t o w

, f

o r e x a m p l e )

. W h i l e t h i s c o n c e p t c a n b e a p p l i e d o n a n y e n g i n e w i t h a n e v e n n u m b e r

o f c y l i n d e r s ( M i t s u b i s h i p r o d u c e d a f o u r c y l i n d e r v e r s i o n i n t h e p a s t )

, i t i s p r a c t i c a l l y l i m i t e d t o

V 8 e n g i n e s b e c a u s e o f v i b r a t i o n

. A V 6 e n g i n e c o u l d o p e r a t e a s a t h r e e c y l i n d e r e n g i n e w h e nR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 1 1

d e a c t i v a t e d b u t c u s t o m e r a c c e p t a n c e i s q u e s t i o n a b l e u n l e s s e x t e n s i v e a t t e n t i o n i s p a i d t o

v i b r a t i o n i s o l a t i o n r e s u l t i n g i n i n c r e a s e d c o s t

.



### B

. 3

. 6

. 1

. C y l i n d e r D e a c t i v a t i o n C o n t r o l

T h e d e c i s i o n t o e n t e r i n t o d e a c t i v a t i o n c o n s i d e r s t h e c u rr e n t e n g i n e t e m p e r a t u r e

,

t r a n s m i s s i o n r a t i o

, t o r q u e

, a n d w h e t h e r t h e f u e l c o n s u m p t i o n i s l e s s i n d e a c t i v a t i o n o r i n f u l l

o p e r a t i o n

. T h e e n g i n e i s n o t a l l o w e d t o s w i t c h i n t o d e a c t i v a t i o n i f t h e e n g i n e t e m p e r a t u r e i s l e s s

t h a n 7 5 ° C

. T h e f

u e l c o n s u m p t i o n o f t h e f

u l l e n g i n e i s c o m p a r e d t o t h e f u e l c o n s u m p t i o n o f t h e

d e a c t i v a t e d e n g i n e

. D e a c t i v a t i o n i s a l l o w e d i n t h e r e g i o n w h e r e t h e C O 2 e m i s s i o n s o f t h e

d e a c t i v a t e d e n g i n e a r e l o w e r t h a n t h a t o f t h e f u l l e n g i n e

, p r o v i d e d t h e o t h e r c r i t e r i a a r e m e t

.



### B

. 3

. 7

. V a r i a b l e C h a r g e M o t i o n

V a r i a b l e c h a r g e m o t i o n u s e s a c t i v e c o m p o n e n t s i n t h e i n t a k e s y s t e m o r v a l v e t r a i n t o

c r e a t e d i f f e r i n g a m o u n t s o f i n

- c y l i n d e r c h a r g e m o t i o n d e p e n d i n g o n e n g i n e s p e e d a n d l o a d

. H i g h c h a r g e m o t i o n a t l o w s p e e d s a n d l i g h t l o a d s i s b e n e f i c i a l f o r i n c r e a s i n g t h e r a t e o f

c o m b u s t i o n

, w h i c h g i v e s i m p r o v e d t o l e r a n c e o f l e a n c o m b u s t i o n o r h i g h r a t e s o f E G R

. T h i s

g r e a t e r d i l u t i o n t o l e r a n c e c a n r e d u c e C O 2 e m i s s i o n s b e c a u s e t h r o t t l i n g l o s s e s c a n b e d e c r e a s e d

b u t a l s o o t h e r e m i s s i o n s c a n b e l o w e r e d d u e t o f a s t e r e x h a u s t c a t a l y s t “ l i g h t

- o f f

. ” W h i l e r a p i d

b u r n r a t e i s d e s i r a b l e a t l i g h t l o a d s a n d c o u l d b e d e l i v e r e d w i t h n o n

- v a r i a b l e c o m p o n e n t s

,

v o l u m e t r i c e f

f i c i e n c y a t h i g h s p e e d s a n d l o a d s c o u l d b e a d v e r s e l y a f f e c t e d a n d t h e r a t e o f

c y l i n d e r p r e s s u r e r i s e m i g h t b e t o o h i g h w i t h s u c h a f i x e d s y s t e m

. C o n s e q u e n t l y

, v a r i a b l e c h a r g e

m o t i o n s y s t e m s h a v e b e e n d e v e l o p e d t o m a t c h t h e d e g r e e o f c h a r g e m o t i o n t o t h e e n g i n e s p e e d

a n d l o a d

. T h e s e d e d i c a t e d s y s t e m s a r e c o s t e f f e c t i v e b u t m o s t n e w e n g i n e d e s i g n s c a n

i n c o rp o r a t e t h i s t e c h n o l o g y i n t h e i r b a s i c d e s i g n i n c o m b i n a t i o n w i t h o t h e r t e c h n o l o g i e s l i k e

V V T o r V V L

. F o r t h i s r e a s o n

, t h e t e c h n o l o g y w a s e v a l u a t e d i n T a s k 1 b u t n o t e x p l i c i t l y

i n c l u d e d i n T a s k 2

.



### B

. 3

. 8

. V a r i a b l e C o m p r e s s i o n R a t i o

V a r i a b l e c o m p r e s s i o n r a t i o i s a n o t h e r t e c h n o l o g y t h a t r e d u c e s C O 2 e m i s s i o n s

. A h i g h

c o m p r e s s i o n r a t i o a t l i g h t l o a d s c a n i m p r o v e a n e n g i n e ’ s e f f i c i e n c y b u t w o u l d c a u s e k n o c k i n g

a n d e x c e s s i v e c y l i n d e r p r e s s u r e s a t h i g h l o a d s

. V a r i a b l e c o m p r e s s i o n r a t i o a v o i d s t h e i n h e r e n t

c o m p r o m i s e o f a f

i x e d v a l u e a n d a l l o w s b o t h l o w e r C O 2 e m i s s i o n s a n d i m p r o v e d p e r f o r m a n c e

. S e v e r a l s y s t e m s h a v e b e e n p r o p o s e d i n c l u d i n g c o m p l e x l i n k a g e s i n t h e e n g i n e ’ s c r a n k t r a i n

,

v a r i a b l e h e i g h t p i s t o n s

, e t c

. T h e s e c o n c e p t s a r e g e n e r a l l y c o n s i d e r e d t o b e t o o c o m p l e x a n d

h e a v y f o r m a s s p r o d u c t i o n a n d m o s t o f t h e b e n e f i t s c a n b e o b t a i n e d w i t h v a r i a b l e “ e f f e c t i v e ”

c o m p r e s s i o n r a t i o t h r o u g h t h e u s e o f c a m p h a s e r s

. F o r t h i s r e a s o n

, t h i s t e c h n o l o g y w a s n o t

e v a l u a t e d i n T a s k 2

.



### B

. 3

. 9

. G a s o l i n e D i r e c t I n j e c t i o n ( G D I S

, G D I L B S

, G H C C I )

G a s o l i n e D i r e c t I n

j e c t i o n ( G D I ) i s a t e c h n o l o g y t h a t h a s r e c e n t l y b e e n i n t r o d u c e d i n m a s s

p r o d u c t i o n ( 1 9 9 6 ) a n d h a s s e e n m o d e r a t e m a r k e t p e n e t r a t i o n i n J a p a n a n d E u r o p e

. T h e p r e f e rr e d

e m b o d i m e n t

, L e a n B u r n S t r a t i f i e d C h a r g e G D I ( G D I L B S )

, h a s n o t s e e n a p p l i c a t i o n i n t h e U S

b e c a u s e i t r e q u i r e s a L e a n N O X A f t e r t r e a t m e n t s y s t e m

, t h e e f f i c i e n c y o f w h i c h h a s n o t b e e n

s u f f i c i e n t t o m e e t t h e s t r i n g e n t U S N O X e m i s s i o n s s t a n d a r d s

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 1 2

T h e f i r s t g e n e r a t i o n G D I L B S s y s t e m s t e n d e d t o b e “ W a l l G u i d e d ” d e s i g n s

. I n t h e s e

s y s t e m s

, t h e f

u e l s p r a y w a s i n

j e c t e d o n t o a “ w a l l

, ” a s p e c i a l l y s h a p e d s u r f a c e o f t h e p i s t o n

, a n d

t h e n r e d i r e c t e d t o w a r d t h e s p a r k p l u g

. T h i s s i m p l e d e s i g n c r e a t e s a h i g h l y s t r a t i f i e d m i x t u r e

,

w h i c h a l l o w s v e r y l e a n m i x t u r e s t o b e b u r n e d

, b u t s u f f e r s f r o m r e l a t i v e l y h i g h H C e m i s s i o n s a n d

t h e l e a n N O X a f

t e r t r e a t m e n t c h a l l e n g e d e s c r i b e d a b o v e

. S e c o n d g e n e r a t i o n G D I L B S s y s t e m s a r e

m o v i n g t o w a r d “ S p r a y G u i d e d ” c o n c e p t s

, w h i c h a d d r e s s t h e H C e m i s s i o n s a n d f u r t h e r l o w e r

C O 2 e m i s s i o n s b e c a u s e o f a l a r g e r l e a n o p e r a t i n g r a n g e b u t s t i l l r e q u i r e l e a n a f t e r t r e a t m e n t

s y s t e m s

. C o n s i d e r a b l e d e v e l o p m e n t a c t i v i t y o n s e c o n d g e n e r a t i o n G D I L B S a n d L e a n N O X

a f t e r t r e a t m e n t s y s t e m s i s o n g o i n g a n d s o m e a p p l i c a t i o n s c o u l d b e s e e n i n t h e U S i n t h e f u t u r e

.

S t o i c h i o m e t r i c G D I s y s t e m s ( G D I S ) a v o i d t h e a f t e r t r e a t m e n t d i f

f i c u l t y f a c e d b y G D I L B S

b u t d o n ’ t o f

f e r a l a r g e e n o u g h r e d u c t i o n i n C O 2 e m i s s i o n s t o j u s t i f y t h e i r c o s t a n d h a v e n o t s e e n

b r o a d a p p l i c a t i o n

. H o w e v e r

, w i t h T i e r 2 a n d L E V 2 s t a n d a r d s b e c o m i n g i n c r e a s i n g l y m o r e

s t r i n g e n t

, t h e p r e c i s i o n c y c l e b y c y c l e c o n t r o l o f f u e l d e l i v e r y o f t h e s e s y s t e m s i n c o m b i n a t i o n

w i t h o t h e r C O 2 r e d u c t i o n t e c h n o l o g i e s l i k e T u r b o c h a r g i n g o r C y l i n d e r D e a c t i v a t i o n c o u l d m a k e

G D I S a t t r a c t i v e

.

G a s o l i n e f

u e l e d H o m o g e n e o u s C h a r g e C o m p r e s s i o n I g n i t i o n ( G H C C I ) i s l i s t e d a s a G D I

t e c h n o l o g y s i n c e t h e s y s t e m w i l l p r o b a b l y b e b u i l t a r o u n d G D I

. H C C I h a s n o t y e t p r o v e n

f e a s i b i l i t y a c r o s s t h e f

u l l o p e r a t i n g r a n g e o f a n e n g i n e s o s o m e a l t e r n a t i v e m e t h o d o f c o m b u s t i o n

( s p a r k i g n i t i o n

, f

o r e x a m p l e ) w i l l b e r e q u i r e d

. F o r t h i s p r o j e c t

, A V L m o d e l e d t h e A V L C S I

( C o m p r e s s i o n a n d S p a r k I g n i t i o n ) e n g i n e

. T o o b t a i n t h e f l e x i b i l i t y i n e x h a u s t r e s i d u a l a n d

c y l i n d e r t e m p e r a t u r e n e c e s s a r y f o r c o n t r o l l i n g H C C I c o m b u s t i o n

, C S I u s e s a c a m p h a s e r a n d

d i s c r e t e V V L o n t h e i n t a k e a n d a s i m p l i f i e d

, l i m i t e d r a n g e E H V A s y s t e m o n t h e e x h a u s t

. F u e l

i n j e c t i o n i s b y G D I a n d t h e c y l i n d e r h e a d i s o t h e r w i s e a c o n v e n t i o n a l 4

- v a l v e p e n t

- r o o f

c o m b u s t i o n c h a m b e r w i t h c e n t r a l s p a r k p l u g f o r t h o s e o p e r a t i n g c o n d i t i o n s w h e n a u t o i g n i t i o n i s

n o t p o s s i b l e o r d e s i r a b l e

. T h i s i s a v e r y l o w N O X a n d C O 2 c o m b u s t i o n s y s t e m t h a t c a n o p e r a t e

w i t h c o n v e n t i o n a l 3

- w a y c a t a l y s t

.



### B

. 3

. 1 0

. D i e s e l ( H S D I a n d A d v a n c e d M u l t i

- m o d e )

D i e s e l c o m b u s t i o n s y s t e m s a r e v e r y a t t r a c t i v e b e c a u s e o f t h e i r l a r g e r e d u c t i o n i n C O 2

e m i s s i o n s a n d b e c a u s e o f o p e r a t i n g c o s t s a v i n g s r e s u l t i n g f r o m r e d u c e d f

u e l c o n s u m p t i o n

. H o w e v e r

, c o n v e n t i o n a l h i g h s p e e d d i r e c t i n j e c t i o n ( H S D I ) D i e s e l e n g i n e s e m i t N O X a n d

p a r t i c u l a t e m a t t e r ( P M ) a t r a t e s t h a t a r e t o o h i g h f o r u s e i n t h e U S w i t h o u t a f t e r t r e a t m e n t

. D i e s e l

p a r t i c u l a t e f

i l t e r s w i t h t h e r e q u i r e d c o n v e r s i o n e f f i c i e n c y h a v e b e e n d e v e l o p e d a n d a r e i n

p r o d u c t i o n b u t l e a n N O X a f t e r t r e a t m e n t f

o r D i e s e l s f

a c e s t h e s a m e c h a l l e n g e a s G D I L B S

( d e s c r i b e d a b o v e )

. F o r t h i s r e a s o n

, D i e s e l e n g i n e s h a v e n o t s e e n b r o a d a c c e p t a n c e i n t h e U S f o r

p a s s e n g e r v e h i c l e a p p l i c a t i o n s

. F o r t h i s p r o j e c t

, A V L u s e d e n g i n e m a p s f o r a n e n g i n e e q u i p p e d

w i t h 1 8 0 0 b a r c o m m o n r a i l i n j e c t i o n s y s t e m c a p a b l e o f m u l t i p l e i n j e c t i o n s p e r c y c l e f

o r

c o m b u s t i o n a n d a f

t e r t r e a t m e n t c o n t r o l

. T h e e n g i n e a l s o u s e d a V a r i a b l e G e o m e t r y T u r b o c h a r g e r

( V G T ) a n d c o o l e d E G R a n d w a s d e v e l o p e d t o m e e t E U R O 4 / 5 s t a n d a r d s

. E n g i n e

- o u t e m i s s i o n s

l e v e l s w e r e p r e d i c t e d a n d t h e r e q u i r e d a f t e r t r e a t m e n t c o n v e r s i o n e f f i c i e n c i e s w e r e u s e d t o d e f i n e

a n a p p r o p r i a t e a f

t e r t r e a t m e n t s y s t e m ( t h e c o s t o f w h i c h i s d e s c r i b e d i n A p p e n d i x B )

.

H o m o g e n e o u s C h a r g e C o m p r e s s i o n I g n i t i o n ( H C C I ) r e p r e s e n t s t h e u l t i m a t e g o a l f o r

c o m b u s t i o n e n g i n e e r s b e c a u s e t h e r e i s n o f l a m e i n H C C I c o m b u s t i o n

, s o N O X e m i s s i o n s a r e v e r y

l o w a n d t h e h o m o g e n e o u s c h a r g e a v o i d s t h e f o r m a t i o n o f p a r t i c u l a t e s

. D i e s e l A d v a n c e d M u l t i

M o d e r e f e r s t o a D i e s e l

- f

u e l e d v e r s i o n o f H C C I o r a l t e r n a t i v e c o m b u s t i o n s y s t e m

. F u l l r a n g eR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 1 3

o p e r a t i o n o f H C C I h a s n o t p r o v e n f e a s i b l e a n d c o n v e n t i o n a l H S D I i s u s e d a t h i g h l o a d s a n d

s p e e d s a n d d i f

f e r e n t a l t e r n a t i v e c o m b u s t i o n m o d e s w i t h v a r y i n g d e g r e e s o f c h a r g e h o m o g e n e i t y

a r e u s e d a t l i g h t l o a d s

. T h e a l t e r n a t i v e c o m b u s t i o n p r o c e s s e s a r e e n a b l e d b y a d v a n c e d c o m m o n

r a i l i n j e c t i o n s y s t e m s c a p a b l e o f p r e c i s e l y t a i l o r e d m u l t i p l e i n j e c t i o n s p e r c y c l e

. E n g i n e o u t

e m i s s i o n s o f N O X a n d P M a r e s i g n i f i c a n t l y l o w e r f

o r t h i s t e c h n o l o g y a l l o w i n g a l o w e r c o s t

a f t e r t r e a t m e n t s y s t e m

. T h e C O 2 e m i s s i o n s r e d u c t i o n o f D A M M i s n o t q u i t e a s l a r g e a s H S D I b u t

s t i l l o f f e r s a n i m p r o v e m e n t r e l a t i v e t o g a s o l i n e f u e l e d s p a r k i g n i t i o n e n g i n e s

.



### B

. 4

. A u t o m a t i c T r a n s m i s s i o n s

– 5

, 6 S p e e d s

A u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n s w i t h m o r e s t e p s w e r e c o n s i d e r e d a s a d v a n c e d p o w e r t r a i n

s y s t e m s

. T h e c h a n g e s f

r o m t h e b a s e l i n e m o d e l i n c l u d e d u p d a t i n g t h e g e a r b o x t o t h e n e w g e a r

s e t s a n d u p d a t i n g t h e s h i f t a n d l o c k

- u p c o n t r o l s

. T h e r a t i o s f o r t h e n e w g e a r s e t s w e r e t a k e n

f r o m c u r r e n t p r o d u c t i o n t r a n s m i s s i o n s

. T h e r a t i o s w e r e c h o s e n b a s e d o n d r i v e t y p e s

, F W D d r i v e

r a t i o s f o r t h e c a r s a n d m i n i v a n

, a n d R W D r a t i o s f o r t h e t r u c k s

.



### B

. 4

. 1

. C h a n g e s t o t h e G e a r B o x

T a b l e B

- 5 : G e a r R a t i o s a n d E f f i c i e n c i e s f

o r e a c h o f t h e v e h i c l e c l a s s e s f o r t h e 5 A T

S m a l l C a r L a r g e C a r M i n i v a n S m a l l T r u c k L a r g e T r u c k

R a t i o η R a t i o η R a t i o η R a t i o η R a t i o η

G e a r 1 3

. 9 3 8 0

. 9 5 5 3

. 5 5 0

. 9 5 3

. 9 3 8 0

. 9 5 5 3

. 5 7 0

. 9 4 5 3

. 5 5 0

. 9 5

G e a r 2 2

. 1 9 4 0

. 9 5 5 2

. 2 4 0

. 9 5 2

. 1 9 4 0

. 9 5 5 2

. 2 0 0

. 9 4 5 2

. 2 4 0

. 9 5

G e a r 3 1

. 4 1 1 0

. 9 7 1

. 5 4 0

. 9 3 1

. 4 1 1 0

. 9 6 5 1

. 5 1 0

. 9 2 5 1

. 5 4 0

. 9 3

G e a r 4 0

. 9 7 3 0

. 9 7 1

. 0 0

. 9 8 0

. 9 7 3 0

. 9 7 5 1

. 0 0

. 9 7 5 1

. 0 0

. 9 8

G e a r 5 0

. 7 0 3 0

. 9 8 5 0

. 6 9 0

. 9 6 5 0

. 7 0 3 0

. 9 8 5 0

. 8 0 0

. 9 6 0

. 6 9 0

. 9 6 5

T a b l e B

- 6 : G e a r R a t i o s a n d E f f i c i e n c i e s f

o r e a c h o f t h e v e h i c l e c l a s s e s f o r t h e 6 A T

S m a l l C a r L a r g e C a r M i n i v a n S m a l l T r u c k L a r g e T r u c k

R a t i o η R a t i o η R a t i o η R a t i o η R a t i o η

G e a r 1 4

. 0 4 4 0

. 9 6 4

. 0 4 4 0

. 9 6 4

. 0 4 4 0

. 9 6 4

. 1 7 1 0

. 9 6 4

. 1 7 1 0

. 9 6

G e a r 2 2

. 3 7 1 0

. 9 7 5 2

. 3 7 1 0

. 9 7 5 2

. 3 7 1 0

. 9 7 5 2

. 3 4 0

. 9 7 5 2

. 3 4 0

. 9 7 5

G e a r 3 1

. 5 5 6 0

. 9 6 1

. 5 5 6 0

. 9 6 1

. 5 5 6 0

. 9 6 1

. 5 2 1 0

. 9 6 1

. 5 2 1 0

. 9 6

G e a r 4 1

. 1 5 9 0

. 9 7 5 1

. 1 5 9 0

. 9 7 5 1

. 1 5 9 0

. 9 7 5 1

. 1 4 3 0

. 9 7 5 1

. 1 4 3 0

. 9 7 5

G e a r 5 0

. 8 5 2 0

. 9 6 0

. 8 5 2 0

. 9 6 0

. 8 5 2 0

. 9 6 0

. 8 6 7 0

. 9 6 0

. 8 6 7 0

. 9 6

G e a r 6 0

. 6 7 2 0

. 9 7 5 0

. 6 7 2 0

. 9 7 5 0

. 6 7 2 0

. 9 7 5 0

. 6 9 1 0

. 9 7 5 0

. 6 9 1 0

. 9 7 5



### B

. 4

. 2

. C h a n g e s t o t h e T o r q u e C o n v e r t e r L o c k

- u p

F o r t h e 5 A T

, t o r q u e c o n v e r t e r l o c k

- u p w a s o n l y a l l o w e d i n 4 t h a n d 5 t h g e a r s

. T h e l o c k

- u p

s t r a t e g y w a s n e a r l y i d e n t i c a l t o t h a t o f t h e 4 A T b e c a u s e o f t h e s i m i l a r i t y i n g e a r r a t i o s

. F o r t h e

6 A T

, l o c k

- u p w a s a l l o w e d i n 4 t h t h r o u g h 6 t h g e a r s a n d f o l l o w e d p r a c t i c e s d e s i g n e d f o r t h e 4 A T

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 1 4



### B

. 5

. M a n u a l T r a n s m i s s i o n s

F o r m a n u a l t r a n s m i s s i o n s t h e t o r q u e c o n v e r t e r i s r e p l a c e d b y a d r y c l u t c h t h a t i s

c o n t r o l l e d b y t h e d r i v e r t h r o u g h a c l u t c h p e d a l

. T h e c l u t c h c a p a c i t y w a s s e t t o a l l o w t r a n s m i t t i n g

a m a x i m u m t o r q u e g r e a t e r t h a n t h e e n g i n e p e a k t o r q u e i n o r d e r t o p r e v e n t s l i p p i n g w h e n t h e

c l u t c h w a s e n g a g e d

. A l s o

, t h e a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n o i l p u m p w a s r e m o v e d f r o m t h e m o d e l

.

T a b l e B

- 7 : G e a r R a t i o s a n d E f f i c i e n c i e s f

o r e a c h o f t h e v e h i c l e c l a s s e s f o r t h e 5 M T

S m a l l C a r S m a l l T r u c k

R a t i o η R a t i o η

G e a r 1 3

. 5 8 0

. 9 6 3

. 8 3 0

. 9 2

G e a r 2 2

. 0 2 0

. 9 6 2

. 0 6 2 0

. 9 2

G e a r 3 1

. 3 5 0

. 9 6 1

. 4 3 6 0

. 9 2

G e a r 4 0

. 9 8 0

. 9 6 5 1

. 0 0

. 9 5

G e a r 5 0

. 6 9 0

. 9 6 0

. 8 3 8 0

. 9 2

S h i f t s d u r i n g t h e d r i v e c y c l e s w e r e p e r f o r m e d a c c o r d i n g t o U

. S

. E P A ’ s s t a n d a r d s h i f t

s c h e d u l e

. T h e v e l o c i t y o f t h e v e h i c l e w a s r e v i e w e d t o v e r i f y t h a t t h e v e h i c l e s t a y e d w i t h i n

v e l o c i t y l i m i t a t i o n s

. I f t h e v e h i c l e c o u l d n o t f o l l o w t h e p r e s c r i b e d v e l o c i t y p r o f i l e

, a d o w n s h i f

t

w a s a d d e d t o s u c c e s s f

u l l y c o m p l e t e t h e t e s t

.



### B

. 5

. 1

. D r i v e r S h i f

t i n g B e h a v i o r

T h e g e a r s h i f

t i n g p r o f i l e i s p r e s e n t e d i n F i g u r e B

- 4

. T h e c a l c u l a t i o n s o f t h e a c c e l e r a t i o n

r a t e s i n c l u d e t h e t e m p o r a r y l o s s o f d r i v e t o r q u e d u e t o t h e d i s e n g a g e m e n t o f t h e c l u t c h a n d t h e

t i m e r e q u i r e d t o s h i f

t t h e g e a r

. T h e t o r q u e p r o v i d e d d u r i n g t h e e n g a g e m e n t a n d r e l e a s e o f t h e

c l u t c h i s a l s o i n c l u d e d

. T h e o v e r a l l s h i f t t i m e w a s 0

. 5 s e c o n d s f

o r a c y c l e r u n a n d 0

. 4 s e c o n d s

d u r i n g t h e f

u l l l o a d a c c e l e r a t i o n

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 1 5

F i g u r e B

- 4 : S h i f

t B e h a v i o r o f A T

, a n d A M T

, D C T t r a n s m i s s i o n s



### B

. 6

. A u t o m a t e d M a n u a l T r a n s m i s s i o n s

T h e a u t o m a t e d m a n u a l t r a n s m i s s i o n s w e r e a s s u m e d t o b e 6 s p e e d t r a n s m i s s i o n s

. T h e

r a t i o s a l s o c a m e f

r o m c u r r e n t p r o d u c t i o n t r a n s m i s s i o n s

. T h e r a t i o s w e r e c h o s e n b a s e d o n t h e

d r i v e t y p e ( i

. e

. F W D 6 A M T r a t i o s w e r e c h o s e n f o r t h e S C

, L C a n d M V

, a n d R W D r a t i o s c h o s e n

f o r t h e t r u c k s )

.



### B

. 6

. 1

. C h a n g e s t o t h e g e a r b o x

T a b l e B

- 8 : G e a r R a t i o s a n d E f f i c i e n c i e s f

o r e a c h o f t h e v e h i c l e c l a s s e s f o r t h e 6 A M T

S m a l l C a r L a r g e C a r M i n i v a n S m a l l T r u c k L a r g e T r u c k

R a t i o η R a t i o η R a t i o η R a t i o η R a t i o η

G e a r 1 3

. 9 3 0

. 9 7 3

. 9 3 0

. 9 6 3

. 9 3 0

. 9 6 4

. 4 6 0

. 9 5 4

. 4 6 0

. 9 6

G e a r 2 2

. 4 8 0

. 9 7 2

. 4 8 0

. 9 6 2

. 4 8 0

. 9 6 2

. 6 1 0

. 9 5 2

. 6 1 0

. 9 6

G e a r 3 1

. 7 0 0

. 9 7 1

. 7 0 0

. 9 6 1

. 7 0 0

. 9 6 1

. 7 2 0

. 9 5 1

. 7 2 0

. 9 6

G e a r 4 1

. 2 5 0

. 9 7 1

. 2 5 0

. 9 6 1

. 2 5 0

. 9 6 1

. 2 5 0

. 9 5 1

. 2 5 0

. 9 6

G e a r 5 0

. 9 8 0

. 9 7 0

. 9 8 0

. 9 6 0

. 9 8 0

. 9 6 1

. 0 0

. 9 8 1

. 0 0

. 9 9

G e a r 6 0

. 7 7 0

. 9 7 0

. 7 7 0

. 9 6 0

. 7 7 0

. 9 6 0

. 8 4 0

. 9 5 0

. 8 4 0

. 9 6R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 1 6



### B

. 6

. 2

. A u x i l i a r y l o s s e s

A n a d d i t i o n a l a u x i l i a r y w a s i n c l u d e d t o m o d e l t h e l o s s e s f o r t h e s h i f

t i n g m e c h a n i s m

. A n

e l e c t r i c s h i f

t i n g m e c h a n i s m w a s a s s u m e d w i t h a v e r a g e p o w e r c o n s u m p t i o n o f 1 5 W o v e r t h e

c y c l e

. T h i s c o n s u m p t i o n w a s t h e n a d j u s t e d b y t h e a l t e r n a t o r e f f i c i e n c y ( s e e d i s c u s s i o n a b o v e ) t o

d e t e r m i n e t h e t o r q u e l o s s f o r t h e m e c h a n i c a l c o n s u m e r

.



### B

. 6

. 3

. S h i f

t i n g B e h a v i o r

C u r r e n t A M T s y s t e m s u s e h y d r a u l i c o r e l e c t r i c a l a c t i v a t i o n o f t h e m a i n c l u t c h o f a

m a n u a l t r a n s m i s s i o n s o t h a t t h e d e c i s i o n t o s h i f t i s n o l o n g e r c o n t r o l l e d b y t h e d r i v e r

. T h e s h i f t

b e h a v i o r o f a n A M T i s s i m i l a r t o t h a t o f a m a n u a l d r i v e r

, i

. e

. l o s s o f t o r q u e o c c u r s d u r i n g t h e

s h i f t

. N e w t e c h n o l o g i e s a r e a v a i l a b l e t o r e d u c e t h e t o r q u e l o s s d u r i n g t h e s h i f t o f a n a u t o m a t e d

m a n u a l

. T h e m o s t p r o m i n e n t i s a D u a l C l u t c h T r a n s m i s s i o n ( D C T )

. T h e D C T u s e s t w o

c l u t c h e s

, s p l i t b e t w e e n t h e n u m b e r o f g e a r s

. W h e n a s h i f t i s d e s i r e d

, t h e d e s i r e d g e a r i s b r o u g h t

t o s p e e d a n d t h e t o r q u e i s a d d e d t o t h e d r i v e l i n e b y s l i p p i n g o n e o f t h e c l u t c h e s

. D u r i n g t h e

e n g a g e m e n t o f t h e n e w g e a r

, t h e t o r q u e t r a n s m i t t e d b y t h e c u rr e n t g e a r i s r e d u c e d b y s l i p p i n g t h e

s e c o n d c l u t c h

. I n p r a c t i c e t h e r e i s s t i l l a l o s s o f t o r q u e d u r i n g t h e s h i f t w h e n c o m p a r e d t o t h e

a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n

, s h o w n i n F i g u r e B

- 4

. A s t h e U

. S

. m a r k e t d o e s n o t l i k e t h e e f f e c t o f t h e

t o r q u e l o s s d u r i n g t h e s h i f t o n d r i v e a b i l i t y

, a D C T i s t h e f o r m o f a n A M T t h a t w o u l d h a v e t h e

b e s t c h a n c e o f m a r k e t p e n e t r a t i o n

. F u t u r e v e r s i o n s o f t h e D C T i n c l u d e e l e c t r i c m o t o r s t o

a u g m e n t t h e t o r q u e a p p l i e d t o t h e d r i v e l i n e d u r i n g s h i f t s

. I n t h i s f

o r m

, t h e s h i f

t b e h a v i o r i s m o r e

l i k e t h a t o f a n a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n

. T h e s h i f t b e h a v i o r f

o r t h e A M T i n t h e C R U I S E m o d e l s i s

t h a t o f a n e l e c t r i c a l l y a u g m e n t e d D C T

, t h e l o s s o f t o r q u e d u r i n g t h e s h i f t i s n o t m o d e l e d

, h o w e v e r t h e a d d i t i o n a l p o w e r r e q u i r e m e n t f o r t h e t o r q u e a u g m e n t a t i o n i s n o t i n c l u d e d

.



### B

. 7

. C o n t i n u o u s l y V a r i a b l e T r a n s m i s s i o n ( C V T )

W i t h t h e C V T g e a r b o x i n c l u d e d i n C R U I S E

, i t i s p o s s i b l e t o v a r y t h e t r a n s m i s s i o n r a t i o

i n f i n i t e l y b e t w e e n t w o u s e r d e f i n e d t h r e s h o l d v a l u e s

. T h e C V T c a n c o n v e r t e v e r y p o i n t o n t h e

e n g i n e ’ s o p e r a t i n g c u r v e t o a n o p e r a t i n g c u r v e o f i t s o w n

, a n d e v e r y e n g i n e o p e r a t i n g c u r v e i n t o

a n o p e r a t i n g r a n g e w i t h i n t h e f i e l d o f p o t e n t i a l d r i v i n g c o n d i t i o n s

. T h e C V T ’ s a d v a n t a g e o v e r

c o n v e n t i o n a l f

i x e d

- r a t i o t r a n s m i s s i o n s l i e s i n t h e p o t e n t i a l f o r e n h a n c i n g p e r f

o r m a n c e

, r e d u c i n g

o p e r a t i n g c o s t d u e t o l o w e r f u e l u s a g e

, a n d r e d u c e d e x h a u s t e m i s s i o n s ( b y m a i n t a i n i n g t h e

e n g i n e a t i t s o p e r a t i n g p o i n t o f m a x i m u m e f f i c i e n c y )

.



### B

. 7

. 1

. C V T R a t i o R a n g e

T h e C V T w a s o n l y a p p l i e d t o F W D v e h i c l e s

, i

. e

. S m a l l C a r

, L a r g e C a r

, a n d M i n i v a n

. T h e C V T h a d m a x i m u m a n d m i n i m u m r a t i o s o f 2

. 6 5 8 a n d 0

. 4 4 3

. T h e r e s p o n s e t i m e r e q u i r e d t o

s h i f t b e t w e e n t h e m a x i m u m a n d m i n i m u m r a t i o s w a s c h o s e n t o b e 2 s e c o n d s

.



### B

. 7

. 2

. C V T L o s s e s

T h e C V T l o s s e s w e r e o b t a i n e d f r o m t e s t i n g d o n e b y t h e T e c h n i c a l U n i v e r s i t y i n G r a z

A u s t r i a u n d e r c o n t r a c t b y A V L

. T h i s d a t a i s c o n f i d e n t i a l b u t c o v e r e d t h e t r a n s m i s s i o n r a t i o s

u s e d i n t h e m o d e l s

. F r o m t h e t e s t d a t a

, e m p i r i c a l r e l a t i o n s w e r e c r e a t e d t o d e t e r m i n e t h e t o r q u e

l o s s a s a f u n c t i o n o f i n p u t s p e e d

, v e h i c l e v e l o c i t y

, a n d t o r q u e

.

T w o C V T e f

f i c i e n c y m a p s w e r e p r e p a r e d f o r t h e m o d e l s

, o n e w i t h a m a x i m u m t o r q u e

i n p u t o f 2 5 0 N m ( S C ) a n d o n e w i t h a m a x i m u m t o r q u e i n p u t o f 3 2 0 N m ( L C

, M V )

. T h eR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 1 7

e q u a t i o n s f

o r t h e C V T l o s s e s a r e c o n f i d e n t i a l

, b u t a v e r a g e e f

f i c i e n c i e s f

o r t h e s m a l l e r c a p a c i t y

C V T o f 8 0 % a n d f

o r t h e l a r g e r c a p a c i t y C V T o f 7 5 % a r e t y p i c a l

.



### B

. 7

. 3

. C o n t r o l o f t h e C V T

T h e C V T c o n t r o l e l e m e n t i n C R U I S E u s e s t h e v e h i c l e v e l o c i t y a n d l o a d s i g n a l t o

d e t e r m i n e w h a t t h e C V T r a t i o s h o u l d b e

. T h e g e n e r a t i o n o f t h i s c o n t r o l m a p w a s p e r f o r m e d

c o n s i d e r i n g t h e i n d i v i d u a l v e h i c l e p a r a m e t e r s ( a x l e r a t i o

, t i r e r a d i u s )

, e n g i n e e f f i c i e n c y

, f u l l l o a d

c u r v e

, a n d t h e C V T m a x i m u m a n d m i n i m u m r a t i o s

.

F o r f u l l t h r o t t l e o p e r a t i o n

, t h e e n g i n e ’ s f u l l l o a d c u r v e w a s u s e d t o c a l c u l a t e t h e e n g i n e

s p e e d a t w h i c h t h e m o s t p o w e r w a s t r a n s f e rr e d t o t h e a x l e

. T h e C V T r a t i o w a s t h e n c h o s e n t o

p r o v i d e t h a t s p e e d

.



### B

. 8

. H y b r i d V e h i c l e s

T h e h y b r i d m o d e l s i n C R U I S E w e r e u s e d t o d e t e r m i n e t h e p e r f o r m a n c e l e v e l s o f t h e

v e h i c l e

. T o p r e d i c t t h e c y c l e C O 2 e m i s s i o n s

, t h e e l e c t r i c c o m p o n e n t s w e r e r e m o v e d a n d a n

o f f l i n e a n a l y s i s w a s p e r f

o r m e d t o s u b t r a c t t h e C O 2 e m i t t e d d u r i n g i d l e o p e r a t i o n a s t h e e n g i n e

w o u l d b e s h u t

- o f

f d u r i n g t h i s t i m e o r w h e n h y b r i d c o n t r o l w o u l d a l l o w l o w e r C O 2 e m i s s i o n s

. T h e a n a l y s i s m e t h o d i s d e s c r i b e d i n s e c t i o n B

. 8

. 3

.



### B

. 8

. 1

. H y b r i d C o n f

i g u r a t i o n s

B

. 8

. 1

. 1

. I n t e g r a t e d S t a r t e r G e n e r a t o r s

T h e i n t e g r a t e d s t a r t e r g e n e r a t o r h y b r i d c o n t a i n s a 1 0 kW e l e c t r i c m o t o r p l a c e d b e t w e e n

t h e e n g i n e a n d t h e t o r q u e c o n v e r t e r o r t h e c l u t c h

. T h e g e n e r a l l a y o u t o f t h i s s y s t e m i s s e e n i n

F i g u r e B

- 5

. T h e I S G h y b r i d s a r e r u n o n a 4 2 V s y s t e m a n d u s e a l e a d a c i d b a t t e r y f o r e n e r g y

s t o r a g e

. T w o I S G c o n t r o l s t r a t e g i e s w e r e e v a l u a t e d : S t a r t S t o p ( 4 2 V S S ) a n d M o t o r A s s i s t

( 4 2 V M A )

.

T h e a l t e r n a t o r a n d s t a r t e r w e r e r e m o v e d f r o m t h e b a s e l i n e m o d e l a n d r e p l a c e d w i t h a n

e l e c t r i c a l i n d u c t i o n m o t o r a n d a n e l e c t r i c a l c o n s u m e r

. T h e e l e c t r i c m o t o r a l l o w s t h e e n g i n e t o

s h u t d o w n a t i d l e

, r e

- s t a r t s t h e e n g i n e a n d a s s i s t s w i t h t h e v e h i c l e l a u n c h o n t h e m o t o r a s s i s t

v e r s i o n s

. F o r t h i s r e a s o n

, t h e s t a r t e r f l a n g e

, d e s c r i b e d a b o v e

, w a s n o l o n g e r r e q u i r e d

. T h e

e l e c t r i c a l l o a d t h a t w a s a p p l i e d t o t h e b a s e l i n e v e h i c l e a s a m e c h a n i c a l l o s s i n t h e a l t e r n a t o r i s

n o w a p p l i e d a s a n e l e c t r i c a l c o n s u m e r a t t h e n o m i n a l 4 2 V o f t h e e l e c t r i c a l s y s t e m

. T h e e l e c t r i c a l

c o n s u m e r e l e m e n t r e q u i r e s t h a t a r e s i s t a n c e b e d e f i n e d a s a f

u n c t i o n o f v o l t a g e

. T h e r e s i s t a n c e

w a s d e f i n e d f o r a c o n s t a n t p o w e r l o s s t h r o u g h o u t t h e c y c l e o f 3 5 0 W

. T h e e l e c t r i c a l p o w e r

c o n s u m p t i o n a l s o i n c l u d e s t h e e l e c t r i f i c a t i o n o f o t h e r a u x i l i a r y c o m p o n e n t s s u c h a s t h e w a t e r

p u m p a n d t h e p o w e r s t e e r i n g p u m p

, w h e n s o s p e c i f i e d

. I n T a s k 2

, a s p e c i a l c a s e o f I S G w a s r u n

f o r t h e s m a l l c a r

. T h i s v e r s i o n u s e d a 4 kW e l e c t r i c m o t o r o p e r a t e d b y t h e a c c e s s o r y d r i v e b e l t

. T h i s s y s t e m

, r e f

e r r e d t o a s a B e l t A l t e r n a t o r S t a r t e r ( B A S ) w a s d e s i g n e d t o r u n o n a l o w e r c o s t

1 2 V s y s t e m a n d c o u l d o n l y f u n c t i o n i n S t a r t S t o p m o d e

. N o m o t o r a s s i s t w a s p o s s i b l e i n t h i s

c o n f i g u r a t i o n

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 1 8

F i g u r e B

- 5 : L a y o u t o f a n I n t e g r a t e d S t a r t e r G e n e r a t o r H y b r i d M o d e l



### B

. 8

. 1

. 2

. M o d e r a t e a n d A g g r e s s i v e H y b r i d C o n f i g u r a t i o n s

T h e m o d e r a t e a n d a g g r e s s i v e h y b r i d v e h i c l e s w e r e n o t m o d e l e d e x p l i c i t l y f o r t h i s p r o

j e c t

b e c a u s e t h e e x t r e m e c o m p l e x i t y o f t h e i r c o n t r o l s y s t e m s a n d t h e e f f o r t r e q u i r e d f

o r t h e i r o p t i m a l

c a l i b r a t i o n w a s b e y o n d t h e s c o p e o f t h e p r o j e c t

.



### B

. 8

. 2

. I n t e g r a t i o n w i t h O t h e r T r a n s m i s s i o n s

T h e h y b r i d i z a t i o n o f a m o d e l i n v o l v e d t h e a d d i t i o n o f t h e e l e c t r i c m o t o r

, b a t t e r y

, a n d

e l e c t r i c a l c o n s u m e r t o t h e b a s e l i n e t r a n s m i s s i o n m o d e l

. A n y c o n t r o l s r e q u i r e d f o r t h e b a s e

t r a n s m i s s i o n w e r e m a i n t a i n e d

. I n t h e c a s e o f a n A M T

, t h e t o r q u e c o n v e r t e r w a s r e p l a c e d w i t h a

c l u t c h

, w h i c h w a s c o n t r o l l e d b y t h e n o r m a l A M T c l u t c h c o n t r o l

.



### B

. 8

. 3

. P o s t

- P r o c e s s i n g A n a l y s i s t o D e t e r m i n e H y b r i d I m p a c t o n C O 2



### E m i s s i o n s

F u l l m o d e l i n g a n d o p t i m i z a t i o n o f t h e v a r i o u s h y b r i d c o n t r o l s t r a t e g i e s w e r e b e y o n d t h e

s c o p e o f t h e p r o

j e c t

. C o n s e q u e n t l y

, t h e t h e o r e t i c a l C O 2 r e d u c t i o n p o t e n t i a l o f t h e d i f f e r e n t H E V

c o n f i g u r a t i o n s w a s e v a l u a t e d u s i n g s i m u l a t i o n r e s u l t s f r o m A V L C R U I S E a n d a d d i t i o n a l

c a l c u l a t i o n s p e r f

o r m e d i n M S E X C E L

. T h e C R U I S E m o d e l w a s b u i l t w i t h a c o n v e n t i o n a l

d r i v e t r a i n b u t w i t h t h e e n g i n e d i s p l a c e m e n t a d j u s t e d t o m a t c h t h e b a s e l i n e p e r f o r m a n c e l e v e l

,

w h i l e t a k i n g i n t o a c c o u n t t h e p o w e r o f t h e e l e c t r i c a l m o t o r

. I n o r d e r t o e s t i m a t e t h e p o t e n t i a l

, t h eR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 1 9

s p e e d a n d t o r q u e r e q u i r e m e n t s o f t h e d r i v e l i n e c o m p o n e n t s t h r o u g h o u t e a c h c y c l e w e r e u s e d t o

i d e n t i f y d r i v i n g m o d e s w h e r e f

u e l c o n s u m p t i o n c o u l d b e e l i m i n a t e d o r r e d u c e d f r o m t h e t i m e

h i s t o r y t r a c e o f t h e v e h i c l e s i m u l a t i o n

. F o r e x a m p l e

, d u r i n g a n i d l e p e r i o d w h e r e t h e e n g i n e

c o u l d b e s h u t d o w n

, t h e a m o u n t o f f u e l c o n s u m e d d u r i n g t h a t p e r i o d o f t i m e w a s s u b t r a c t e d f r o m

t h e t o t a l f u e l c o n s u m p t i o n a s e v a l u a t e d i n t h e C R U I S E s i m u l a t i o n

.

T h e f o l l o w i n g d r i v i n g m o d e s a r e d i s t i n g u i s h e d :

• V e h i c l e s t o p : T h i s m o d e i s s e t w h e n t h e v e l o c i t y i s z e r o

. T h i s s t a t u s i s u s e d t o d e t e r m i n e t h e

e f f e c t o f a h y b r i d p o w e r t r a i n w i t h S t a r t / S t o p f u n c t i o n a l i t y

. T h e f

u e l c o n s u m e d d u r i n g e n g i n e

i d l e p e r i o d s a t z e r o v e l o c i t y w a s s u b t r a c t e d f r o m t h e o v e r a l l c o n s u m p t i o n

.

• V e h i c l e b r a k i n g e v e n t : T h i s m o d e i s i d e n t i f i e d w h e n t h e v e h i c l e v e l o c i t y i s a b o v e z e r o a n d

t h e b r a k e p e d a l i s a c t u a t e d ( a C R U I S E o u t p u t )

. T h e b r a k i n g e v e n t i s d i v i d e d i n t o s e v e r a l

p a r t s ( d e p e n d i n g o n t h e p o w e r t r a i n t o p o l o g y : M i l d o r M o d e r a t e ) a n d t h e i r d i f f e r e n t p o s s i b l e

b r a k i n g p o w e r l e v e l s ( 1 0 kW o r 3 0 kW )

. T h i s e v e n t i s u s e d t o d e t e r m i n e t h e e n e r g y s a v i n g

p o t e n t i a l o f r e g e n e r a t i v e b r a k i n g

. T h e b r a k i n g e n e r g y r e c o v e r e d c o u l d t h e n b e u s e d i n e i t h e r

e l e c t r i c a l a s s i s t o r p u r e e l e c t r i c a l d r i v i n g ( M o d e r a t e h y b r i d o n l y )

.

A f u l l y a u t o m a t e d e l e c t r i c b r a k i n g s y s t e m w a s a s s u m e d f o r t h e h y b r i d c o n f

i g u r a t i o n s

. T h i s

m e a n s t h a t t h e d e m a n d e d b r a k i n g e n e r g y c o u l d b e d i s t r i b u t e d i d e a l l y b e t w e e n t h e e l e c t r i c

m o t o r a n d t h e m e c h a n i c a l b r a k e s y s t e m

. T h e d i s t r i b u t i o n w a s d e p e n d e n t o n t h e o p e r a t i n g

c o n d i t i o n s ; i

. e

. l o w p o w e r b r a k i n g e v e n t s c o u l d b e d o n e p u r e l y b y t h e e l e c t r i c a l m o t o r s !

• P o w e r t r a i n l o c k e d : t o r q u e o r e n e r g y t r a n s f e r t h r o u g h t o r q u e c o n v e r t e r c l u t c h o r f r i c t i o n

c l u t c h

- i n d e p e n d e n t o f t h e d i r e c t i o n o f e n e r g y t r a n s f e r

. I n t h i s m o d e

, t h e e n g i n e o r m o t o r

m u s t p r o v i d e t o r q u e t o t h e d r i v e l i n e ( e n e r g y c o n s u m e d b y f u e l o r f r o m t h e b a t t e r y )

.

T h e t o p o l o g y o f t h e M o d e r a t e H E V a l l o w s e n g i n e s h u t

- o f f a n d “ s i m u l a t i o n ” o f t h e f u e l

c u t o f f b r a k i n g t o r q u e o f t h e e n g i n e u s i n g t h e E

- m o t o r t o r e c o v e r e l e c t r i c a l e n e r g y t o t h e s t o r a g e

b a t t e r y

. D e p e n d i n g o n t h e v e h i c l e a n d b a s e d o n t h e t y p i c a l b e h a v i o r d u r i n g f u e l c u t o f f b r a k i n g

,

a s i g n i f i c a n t a m o u n t o f e n e r g y c o u l d b e r e c o v e r e d

.

A f t e r i d e n t i f y i n g t h e e n e r g y f

l o w w i t h i n t h e d r i v e l i n e a n d t h e d r i v i n g m o d e s

, t h e

c a l c u l a t i o n a n d i n t e g r a t i o n v a l u e s ( e

. g

. f u e l c o n s u m e d d u r i n g s t a r t / s t o p e v e n t s ) a r e c o m b i n e d a n d

t h e C O 2 r e d u c t i o n p o t e n t i a l ( c o n s i d e r i n g t h e d i f f e r e n t h y b r i d t o p o l o g i e s ) i s e s t i m a t e d

.

T h e s t e p s i n t h e a n a l y s i s f o r t h e S t a r t S t o p S y s t e m

, t h e M i l d H y b r i d

, a n d t h e M o d e r a t e H y b r i d

P o w e r t r a i n a r e a s f

o l l o w s :

1

. C a l c u l a t i o n o f t h e a v e r a g e p o w e r t r a i n e f f i c i e n c y o f t h e b a s e l i n e v e h i c l e

, w i t h o u t H E V

c o m p o n e n t s a n d S t a r t S t o p o p e r a t i o n f o r t h e i n d i v i d u a l c y c l e

. 2

. C a l c u l a t i o n o f t h e f

u e l c o n s u m p t i o n t h a t c o u l d b e e l i m i n a t e d b y u s i n g a S t a r t S t o p S t r a t e g y

. 3

. C a l c u l a t e t h e t o t a l d r i v i n g e n e r g y a t t h e w h e e l s o v e r t h e c y c l e

. 4

. C a l c u l a t e t h e d r i v i n g e n e r g y t h a t c o u l d b e r e c o v e r e d ( b r a k i n g a n d d u r i n g e n g i n e f u e l c u t

- o f f )

c o n s i d e r i n g t h e e f

f i c i e n c i e s o f t h e e l e c t r i c m o t o r a n d t h e b a t t e r y

. 5

. R e d u c e t o t a l f

u e l c o n s u m p t i o n b y s u b t r a c t i n g t h e r e c u p e r a t e d e n e r g y f r o m t h e t o t a l

m e c h a n i c a l d r i v i n g e n e r g y a n d u s i n g t h e c a l c u l a t e d c y c l e ( i n d i v i d u a l ) a v e r a g e p o w e r t r a i n

e f f i c i e n c y

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 2 0

R e m a r k s :

1

. F o r a l l c a l c u l a t i o n s

, a u x i l i a r y l o s s e s

, e l e c t r i c a l a n d m e c h a n i c a l e f f i c i e n c i e s

, e t c

. a r e

c o n s i d e r e d

. T h e c a l c u l a t i o n s d e s c r i b e d a b o v e s h o w t h e m e t h o d o f d e t e r m i n i n g t h e p o t e n t i a l

f o r r e d u c t i o n o f C O 2 e m i s s i o n s w i t h o u t s p e c i f i c a l l y d e s c r i b i n g t h e l o s s e s

. 2

. T h e e f

f i c i e n c y v a l u e s f

o r t h e e l e c t r i c m o t o r s a n d t h e b a t t e r y s y s t e m a r e f r o m p u b l i s h e d d a t a

.



### B

. 9

. O t h e r T e c h n o l o g i e s

T e c h n o l o g i e s o t h e r t h a n t r a n s m i s s i o n o r e n g i n e t e c h n o l o g i e s t h a t i n f l u e n c e C O 2

e m i s s i o n s a n d p e r f

o r m a n c e a r e i n c l u d e d i n t h i s c a t e g o r y

. F o r t h e c h a n g e s i n t h e v e h i c l e

c h a r a c t e r i s t i c s ( m a s s

, d r a g c o e f f i c i e n t

, r o l l i n g r e s i s t a n c e )

, a p h y s i c a l m o d e l w a s b u i l t a n d

c o r r e l a t e d t o t h e b a s e l i n e d a t a

. T h i s w a s d o n e j u s t f o r t h e s m a l l c a r a n d l a r g e t r u c k m o d e l s

. I n

t h e s e p h y s i c a l c a l c u l a t i o n m o d e l s

, t h e E P A c o e f f i c i e n t s w e r e r e m o v e d a n d r e p l a c e d w i t h a n

a p p r o p r i a t e a e r o d y n a m i c d r a g c o e f f i c i e n t

, f r o n t a l a r e a

, a n d r o l l i n g r e s i s t a n c e p a r a m e t e r s

.



### B

. 9

. 1

. A e r o d y n a m i c D r a g

T h e e f f e c t o f a e r o d y n a m i c d r a g w a s d e t e r m i n e d b y r e d u c i n g t h e d r a g c o e f f i c i e n t f r o m t h e

b a s e v a l u e i n s t e p s o f 0

. 0 2 u n t i l a f i n a l v a l u e o f 0

. 1 l e s s t h a n t h e b a s e w a s r e a c h e d

. T h e r e s u l t s

w e r e c u r v e f

i t t o d e t e r m i n e a p e r c e n t C O 2 r e d u c t i o n p e r p e r c e n t c h a n g e i n d r a g c o e f f i c i e n t

.



### B

. 9

. 2

. R o l l i n g R e s i s t a n c e

T h e r o l l i n g r e s i s t a n c e w a s a l s o r e d u c e d i n f i v e s t e p s t o 1 0 % l e s s t h a n t h e b a s e l i n e v a l u e

. S i m i l a r t o t h e d r a g c o e f

f i c i e n t s

, a c u r v e f

i t w a s t h e n p e r f

o r m e d t o d e t e r m i n e a p e r c e n t C O 2

i m p r o v e m e n t p e r p e r c e n t c h a n g e i n r o l l i n g r e s i s t a n c e v a l u e

.



### B

. 9

. 3

. V e h i c l e M a s s

T h e v e h i c l e m a s s w a s s w e p t f r o m E T W m i n u s 2 5 0 l b m t o E T W p l u s 2 5 0 l b m i n s t e p s o f

5 0 l b m

. T h e e f

f e c t o f t h e r e d u c t i o n i n l o a d o n t h e r o l l i n g r e s i s t a n c e w a s i n c l u d e d

. T h e r e s u l t s

f r o m t h e s w e e p s w e r e u s e d t o c r e a t e a c o e f f i c i e n t f o r e s t i m a t i n g t h e i n f

l u e n c e o f m a s s o n C O 2

e m i s s i o n s

. N o a t t e m p t t o r e s i z e t h e e n g i n e t o m a i n t a i n b a s e l i n e p e r f o r m a n c e l e v e l s w a s m a d e s o

t h e c o e f f i c i e n t s d o n o t i n c l u d e t h i s e f f e c t

. I n T a s k 2 s m a l l c a r s i m u l a t i o n s

, t h e E P A c o e f f i c i e n t s

w e r e a d j u s t e d b y t h i s m a s s e f

f e c t w h e n c a l l e d f

o r

.



### B

. 9

. 4

. I m p r o v e d A l t e r n a t o r

F o r t h e t i m e p e r i o d i n v e s t i g a t e d

, 2 0 0 9

- 2 0 1 5

, i t w a s a s s u m e d t h a t i m p r o v e m e n t s i n

a l t e r n a t o r e f

f i c i e n c y c o u l d b e e x p e c t e d

. C u r r e n t a l t e r n a t o r s o p e r a t e w i t h a n a v e r a g e e f f i c i e n c y o f

a b o u t 6 0 %

. H i g h e r e f

f i c i e n c y a l t e r n a t o r s ( a p p r o x i m a t e l y 8 0 % a v e r a g e e f f i c i e n c y ) a r e a v a i l a b l e

c u r r e n t l y b u t h a v e n o t b e e n i m p l e m e n t e d b r o a d l y b e c a u s e o f t h e i r c o s t

. B o t h c o n v e n t i o n a l a n d

h i g h e r e f f i c i e n c y a l t e r n a t o r s a r e m o d e l e d i n C R U I S E a s e n g i n e s p e e d d e p e n d e n t t o r q u e l o a d s

d r i v e n b y t h e e n g i n e

. T h e l o a d s r e p r e s e n t t h e t o r q u e r e q u i r e d b y t h e a l t e r n a t o r t o p r o d u c e 3 5 0 W

o f e l e c t r i c a l p o w e r d u r i n g t h e t e s t c y c l e s

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 2 1



### B

. 9

. 5

. E l e c t r i f

i e d A u x i l i a r i e s

W i t h t h e e x c e p t i o n o f t h e a l t e r n a t o r

, A M T s h i f t m e c h a n i s m

, a n d t r a n s m i s s i o n o i l p u m p

,

a l l o f t h e a u x i l i a r i e s a r e r e p r e s e n t e d a s t o r q u e l o s s e s o n t h e e n g i n e m o t o r i n g c u r v e i n t h e e n g i n e

e l e m e n t o f t h e C R U I S E m o d e l

.



### B

. 9

. 5

. 1

. P o w e r S t e e r i n g P u m p

T h e t o r q u e r e q u i r e d t o d r i v e t h e p o w e r s t e e r i n g p u m p w i t h n o s t e e r i n g l o a d s a p p l i e d f o r a

t y p i c a l v e h i c l e i n e a c h o f t h e c l a s s e s w a s i n c l u d e d i n t h e b a s e m o t o r i n g c u r v e

. W h e n E l e c t r i c

P o w e r S t e e r i n g ( E P S ) o r E l e c t r o

- H y d r a u l i c P o w e r S t e e r i n g ( E H P S ) w a s s p e c i f i e d f o r a m o d e l

,

t h i s b a s e t o r q u e l o s s w a s e l i m i n a t e d f r o m t h e m o t o r i n g c u r v e

. S i n c e t h e r e a r e n o s t e e r i n g i n p u t s

o n t h e c h a s s i s d y n a m o m e t e r d u r i n g a n e m i s s i o n s t e s t p r o c e d u r e

, n o a d d i t i o n a l l o s s e s w e r e

i n c l u d e d a n d t h i s r e p r e s e n t s a p u r e l o a d r e d u c t i o n f o r t h e e n g i n e o n t h e c y c l e r u n s

.



### B

. 9

. 5

. 2

. E n g i n e O i l P u m p

T h e l o a d t o d r i v e t h e e n g i n e o i l p u m p w a s a l s o i n c l u d e d i n t h e b a s e m o t o r i n g c u r v e a s

d e s c r i b e d a b o v e

. O i l p u m p s a r e t r a d i t i o n a l l y s i z e d t o p r o v i d e s u f f i c i e n t o i l p r e s s u r e o n a h i g h

m i l e a g e e n g i n e a t i d l e u n d e r h i g h a m b i e n t t e m p e r a t u r e c o n d i t i o n s

. T h i s r e s u l t s i n s i g n i f i c a n t l y

o v e r s i z i n g t h e p u m p c a u s i n g i t t o o p e r a t e i n p r e s s u r e r e l i e f u n d e r m o s t o p e r a t i n g c o n d i t i o n s

,

t h e r e b y w a s t i n g e n e r g y

. T h e n e x t m o s t s e v e r e o p e r a t i n g c o n d i t i o n f o r t h e o i l p u m p i s t o s u p p l y

s u f f i c i e n t o i l p r e s s u r e a t f

u l l p o w e r

. S i z i n g a p u m p f o r t h i s c o n d i t i o n r e d u c e s t h e p u m p

d i s p l a c e m e n t b y a b o u t 3 0 %

. A n e l e c t r i c o i l p u m p c a n b e u s e d i n t e r m i t t e n t l y t o h a n d l e t h e g a p

b e t w e e n t h i s h i g h p o w e r d e m a n d a n d t h e w o r n e n g i n e

, h o t i d l e d e m a n d

. M o r e a g g r e s s i v e

d o w n s i z i n g o f t h e o i l p u m p r e q u i r i n g m o r e a c t i v e e l e c t r i c o i l p u m p o p e r a t i o n i s p o s s i b l e b u t w a s

n o t c o n s i d e r e d b e c a u s e o f e n g i n e r e l i a b i l i t y e f f e c t s

. F o r t h i s c o m p o n e n t

, t h e r e d u c t i o n i n l o a d

a l l o w e d b y t h e 3 0 % d o w n s i z i n g w a s s u b t r a c t e d f r o m t h e e n g i n e m o t o r i n g c u r v e

.



### B

. 9

. 5

. 3

. E n g i n e W a t e r P u m p

L i k e t h e o i l p u m p

, e n g i n e c o o l a n t p u m p s a r e t r a d i t i o n a l l y s i z e d v e r y c o n s e r v a t i v e l y t o

p r o v i d e t h e r e q u i r e d f

l o w n e c e s s a r y t o c o o l t h e e n g i n e u n d e r p e a k p o w e r c o n d i t i o n s

. A t e v e r y

o t h e r o p e r a t i n g c o n d i t i o n

, t h e p u m p i s s i g n i f i c a n t l y o v e r s i z e d a n d r e q u i r e s t h e r m o s t a t i c c o n t r o l

r e s u l t i n g i n r e l a t i v e l y h i g h p a r a s i t i c l o a d s

. A d d i t i o n a l l y

, c o o l a n t f l o w c o u l d b e e l i m i n a t e d o r

r e d u c e d d r a s t i c a l l y f

o l l o w i n g a n e n g i n e c o l d s t a r t a l l o w i n g m u c h f a s t e r w a r m

- u p w i t h a s s o c i a t e d

r e d u c t i o n i n C O 2 a n d e x h a u s t e m i s s i o n s

. W h e n c o n s i d e r i n g t h a t t h e w a t e r p u m p s h o u l d n ’ t

o p e r a t e d u r i n g t h e f

i r s t f e w m i n u t e s o f a t e s t c y c l e a n d t h e n s h o u l d o p e r a t e a t m u c h l o w e r f l o w

r a t e s t h a n a n e n g i n e d r i v e n p u m p

, t h e r e d u c t i o n i n p o w e r c o n s u m e d i s s i g n i f i c a n t

. F o r s i m p l i c i t y

o f m o d e l i n g

, t h i s p o w e r w a s r e p r e s e n t e d a s a c y c l e a v e r a g e v a l u e a n d a d d e d t o t h e a l t e r n a t o r ’ s

c o n t i n u o u s l o a d

.



### B

. 9

. 6

. A i r C o n d i t i o n i n g

C u r r e n t l y

, a i r c o n d i t i o n i n g i s n o t o p e r a t e d o n t h e F T P 7 5

, H i g h w a y o r U S 0 6 t e s t c y c l e s

( t h e r e i s a s p e c i f

i c t e s t c y c l e

– S C 0 3 t o q u a n t i f y t h e i m p a c t o f a i r c o n d i t i o n i n g )

. H o w e v e r

, t h e

a i r c o n d i t i o n i n g c o m p r e s s o r r e p r e s e n t s a s i g n i f i c a n t l o a d o n t h e e n g i n e a n d s i n c e a i r c o n d i t i o n i n g

i s b e c o m i n g n e a r l y s t a n d a r d e q u i p m e n t i n t h e U S f l e e t

, i t w a s d e s i r e d t o q u a n t i f y t h e a i r

c o n d i t i o n i n g e f

f e c t t h r o u g h s i m u l a t i o n

. A i r c o n d i t i o n i n g c o m p r e s s o r t o r q u e c u r v e s w e r e

p r o v i d e d b y M e s z l e r E n g i n e e r i n g S e r v i c e s ( M E S ) f o r u s e i n t h e s e m o d e l s a n d a r e d e s c r i b e d i nR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 2 2

m o r e d e t a i l i n A p p e n d i x D

. T w o a i r c o n d i t i o n i n g c o m p r e s s o r t e c h n o l o g i e s w e r e e v a l u a t e d : f i x e d

d i s p l a c e m e n t

, a n d v a r i a b l e d i s p l a c e m e n t w i t h a i r r e c i r c u l a t i o n

. M E S d e v e l o p e d c u r v e s t h a t

r e p r e s e n t e d t h e l o a d s r e q u i r e d t o c o o l v e h i c l e s o p e r a t i n g a t U S a n n u a l a v e r a g e a m b i e n t

t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y c o n d i t i o n s f o r e a c h c o m p r e s s o r t y p e u s i n g R 1 5 2 a r e f r i g e r a n t

. T h e s e l o a d s w e r e m o d e l e d a s a c o n t i n u o u s e n g i n e s p e e d d e p e n d e n t t o r q u e r e q u i r e m e n t f o r t h e

e n g i n e o v e r t h e c y c l e a n d a c o n t r o l w a s a d d e d t o d r o p t h e a i r c o n d i t i o n i n g c o m p r e s s o r l o a d i f t h e

d r i v e r d e m a n d e d m a x i m u m a c c e l e r a t i o n

.



### B

. 1 0

. R e s u l t s

T h e p r o j e c t t o a s s e s s G H G e m i s s i o n s r e d u c t i o n t e c h n o l o g i e s w a s d i v i d e d i n t o s e v e r a l

p a r t s

. I n t h e f

i r s t p h a s e

, b a s e l i n e v e h i c l e m o d e l s i n C R U I S E w e r e d e v e l o p e d f o r e a c h o f t h e f

i v e

v e h i c l e c l a s s e s

. I n t h e s e c o n d s t e p

, t h e b a s e l i n e m o d e l s w e r e u s e d t o e v a l u a t e s e l e c t e d i n d i v i d u a l

e n g i n e

, d r i v e t r a i n

, o r v e h i c l e t e c h n o l o g i e s f o r t h e i r p o t e n t i a l t o r e d u c e G H G e m i s s i o n s

. I n t h e

f i n a l t a s k

, C R U I S E m o d e l s w e r e c r e a t e d w i t h c o m b i n a t i o n s o f p r o m i s i n g t e c h n o l o g i e s a n d t h e

c o m b i n e d i m p a c t s w e r e d e t e r m i n e d

. T h e r e s u l t s f r o m e a c h o f t h e s e p r o

j e c t s e g m e n t s a r e

d e s c r i b e d b e l o w

.



### B

. 1 0

. 1

. D e v e l o p m e n t o f 2 0 0 2 B a s e l i n e V e h i c l e M o d e l s

T h e U S f l e e t f o r t h e 2 0 0 2 M o d e l Y e a r ( M Y ) w a s s p l i t i n t o f i v e c l a s s e s : S m a l l C a r

, L a r g e

C a r

, M i n i v a n

, S m a l l T r u c k

, a n d L a r g e T r u c k

. S t a t i s t i c a l a n a l y s e s o f e a c h c l a s s w e r e p e r f o r m e d

a n d a p r o d u c t i o n v e h i c l e t h a t

, o n a v e r a g e

, r e p r e s e n t e d t h e c h a r a c t e r i s t i c s o f t h e “ h o m o g e n e o u s ”

c l a s s w a s s e l e c t e d

. T h e f o l l o w i n g p a r a m e t e r s w e r e c o n s i d e r e d i n t h e s e l e c t i o n p r o c e s s : C u r b

W e i g h t

, E n g i n e D i s p l a c e m e n t

, P o w e r

, P o w e r t o W e i g h t R a t i o

, T o r q u e

, T o r q u e t o W e i g h t R a t i o

, C i t y

, H i g h w a y

, a n d C o m b i n e d F u e l E c o n o m y

, e t c

. T h e p r o d u c t i o n v e h i c l e s s e l e c t e d f o r e a c h

c l a s s a n d a c o m p a r i s o n o f t h e r e s u l t s o f t h e b a s e l i n e s i m u l a t i o n s t o t h o s e v e h i c l e s ’ p u b l i s h e d d a t a

a r e s h o w n i n T a b l e B

- 9

. T h e c a l i b r a t i o n o b j e c t i v e w a s t o d u p l i c a t e t h e a c t u a l v e h i c l e s ’ d a t a

w i t h i n ± 1 %

.



### B

. 1 0

. 2

. T a s k 1

– A s s e s s m e n t o f t h e G r e e n h o u s e G a s R e d u c t i o n P o t e n t i a l o f

I n d i v i d u a l T e c h n o l o g i e s

O n c e t h e b a s e l i n e v e h i c l e m o d e l s w e r e b u i l t a n d c a l i b r a t e d

, t h e y w e r e u s e d t o e v a l u a t e

t h e G H G r e d u c t i o n p o t e n t i a l o f s e v e r a l a d v a n c e d e n g i n e

, d r i v e t r a i n

, a n d v e h i c l e t e c h n o l o g i e s

. D e p e n d i n g o n t h e s p e c i f

i c t e c h n o l o g y i n v o l v e d

, t h e a s s e s s m e n t s w e r e m a d e i n o n e o f t w o w a y s

. E n g i n e t e c h n o l o g i e s

, w h e r e p o s s i b l e

, w e r e j u d g e d b y c o m p a r i n g e n g i n e b r a k e s p e c i f i c f u e l

c o n s u m p t i o n ( B S F C ) m a p s

. A l l o t h e r t e c h n o l o g i e s w e r e r e v i e w e d b y u s i n g a f u l l C R U I S E

m o d e l e q u i p p e d w i t h t h e b a s e l i n e e n g i n e

.



### B

. 1 0

. 2

. 1

. T a s k 1

- A s s e s s m e n t o f t h e G H G R e d u c t i o n P o t e n t i a l o f I n d i v i d u a l

E n g i n e T e c h n o l o g i e s

T y p i c a l l y

, c o m p e t i t i v e e n g i n e t e c h n o l o g i e s a r e e v a l u a t e d b y c o m p a r i n g B S F C a t a

s t a n d a r d s p e e d a n d l o a d p o i n t l i k e 2 0 0 0 R P M a n d 2 b a r B r a k e M e a n E f f e c t i v e P r e s s u r e ( B M E P )

. W h i l e t h i s m e t h o d p r o v i d e s s o m e i n s i g h t i n t o t h e “ a v e r a g e ” p e r f o r m a n c e f

o r a l l v e h i c l e s

, i t

d o e s n ’ t a c c u r a t e l y d e s c r i b e t h e b e n e f i t s e x p e c t e d f

o r a n y o n e v e h i c l e

. I n o r d e r t o m a k e t h e

c o m p a r i s o n o f d i f

f e r e n t e n g i n e m a p s m o r e r e a l i s t i c

, a s i n g l e e n g i n e o p e r a t i n g p o i n t m o s t

r e p r e s e n t a t i v e o f e a c h o f t h e t e s t c y c l e s w a s d e t e r m i n e d f o r e v e r y b a s e l i n e v e h i c l e f r o m t h eR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 2 3

b a s e l i n e C R U I S E m o d e l s

. T h e p r o c e s s i s s h o w n g r a p h i c a l l y i n F i g u r e B

- 6

. C R U I S E d e t e r m i n e s

a s i n g l e

, C O 2 e m i s s i o n s

- w e i g h t e d o p e r a t i n g p o i n t t h a t b e s t a p p r o x i m a t e s t h e a v e r a g e o p e r a t i n g

c o n d i t i o n f

o r t h e s e l e c t e d v e h i c l e o n t h e a p p r o p r i a t e c y c l e

. I n t h e f i g u r e

, t h i s p o i n t i s r e p r e s e n t e d

b y t h e y e l l o w d i a m o n d

, t h e s p e e d a n d l o a d c o o r d i n a t e s o f w h i c h a r e a l s o s h o w n i n t h e p l o t ’ s

t a b l e

.

T a b l e B

- 9 : 2 0 0 2 M Y B a s e l i n e V e h i c l e s

F T P U n a d

j u s t e d M P G

C l a s s R e p r e s e n t a t i v e

V e h i c l e P u b l i s h e d

V e h i c l e

D a t a C R U I S E

M o d e l D e l t a %

S m a l l C a r C a v a l i e r 2 6

. 5 2 6

. 3

- 0

. 8 %

L a r g e C a r T a u r u s 2 2

. 1 2 2

. 3 0

. 9 %

M i n i v a n T o w n & C o u n t r y 1 9

. 6 1 9

. 6 0

. 0 %

S m a l l T r u c k T a c o m a 1 8

. 4 1 8

. 4 0

. 0 %

L a r g e T r u c k S i e r r a 1 5

. 2 1 5

. 6 2

. 6 %

H i g h w a y U n a d

j u s t e d M P G

S m a l l C a r C a v a l i e r 4 1

. 5 4 1

. 5 0

. 0 %

L a r g e C a r T a u r u s 3 5

. 1 3 4

. 9

- 0

. 6 %

M i n i v a n T o w n & C o u n t r y 3 0

. 7 3 0

. 4

- 1

. 0 %

S m a l l T r u c k T a c o m a 2 4

. 0 2 4

. 2 0

. 8 %

L a r g e T r u c k S i e r r a 2 1

. 9 2 1

. 7

- 0

. 9 %

C o m b i n e d U n a d

j u s t e d M P G

S m a l l C a r C a v a l i e r 3 1

. 6 3 1

. 5

- 0

. 3 %

L a r g e C a r T a u r u s 2 6

. 5 2 6

. 6 0

. 4 %

M i n i v a n T o w n & C o u n t r y 2 3

. 4 2 3

. 3

- 0

. 4 %

S m a l l T r u c k T a c o m a 2 0

. 6 2 0

. 6 0

. 0 %

L a r g e T r u c k S i e r r a 1 7

. 6 1 7

. 9 1

. 7 %

0

- 6 0 T i m e [ s ]

S m a l l C a r C a v a l i e r 8

. 2 8

. 7 4 6

. 6 %

L a r g e C a r T a u r u s 8

. 1 8

. 0 7

- 0

. 4 %

M i n i v a n T o w n & C o u n t r y N / A 1 0

. 4 8

S m a l l T r u c k T a c o m a 9

. 7 9

. 9 9 3

. 0 %

L a r g e T r u c k S i e r r a 9

. 0 8

. 8 6

- 1

. 6 %R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 2 4

F i g u r e B

- 6 : S i n g l e O p e r a t i n g P o i n t D e t e r m i n a t i o n

T h i s a n a l y s i s w a s c o n d u c t e d f o r e a c h o f t h e f

i v e b a s e l i n e v e h i c l e s f

o r b o t h t h e F T P 7 5 ( c i t y ) a n d

H i g h w a y c y c l e s

. A s u m m a r y o f t h e s e o p e r a t i n g p o i n t s i s s h o w n i n T a b l e B

- 1 0

.

T a b l e B

- 1 0 : S u m m a r y o f S i n g l e O p e r a t i n g P o i n t s

2 0 0 2 R e p r e s e n t a t i v e

V e h i c l e D a t a S m a l l

C a r L a r g e

C a r M i n i v a n S m a l l

T r u c k L a r g e

T r u c k

F T P 7 5 C y c l e

E n g i n e S p e e d [ 1 / m i n ] 1 9 9 5 2 0 3 8 1 8 6 4 1 9 5 0 1 4 8 3

E n g i n e L o a d [ b a r ] 2

. 7 4 2

. 1 3 2

. 9 5 2

. 7 2 2

. 7 4

C O 2 [ g / m i ] 3 1 9

. 9 3 8 2

. 9 4 2 6

. 0 4 5 6

. 0 5 3 4

. 8

H i g h w a y C y c l e

E n g i n e S p e e d [ 1 / m i n ] 2 1 8 8 2 1 7 9 1 8 3 7 2 3 2 5 1 5 2 6

E n g i n e L o a d [ b a r ] 3

. 1 9 2

. 6 3 3

. 6 9 3

. 4 5 3

. 7 0

C O 2 [ g / m i ] 2 0 4

. 4 2 4 2

. 3 2 7 6

. 0 3 5 0

. 9 3 9 1

. 4R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 2 5

A n e s t i m a t e o f t h e p o t e n t i a l r e d u c t i o n i n C O 2 e m i s s i o n s o n t h e F T P 7 5 f o r s e l e c t e d

e n g i n e t e c h n o l o g i e s i s d i s p l a y e d i n T a b l e B

- 1 1

. F o r e a c h o f t h e s e e n g i n e t e c h n o l o g i e s

, t h e

B S F C a t a v e h i c l e ’ s a p p r o p r i a t e s i n g l e p o i n t w a s c o m p a r e d t o t h e b a s e l i n e e n g i n e

. P l e a s e n o t e

t h a t t h e d a t a i n t h i s t a b l e r e p r e s e n t t h e i m p r o v e m e n t s o b t a i n e d a t c o n s t a n t e n g i n e d i s p l a c e m e n t

. S o m e o f t h e s e t e c h n o l o g i e s i m p r o v e s p e c i f i c o u t p u t a n d w o u l d a l l o w d o w n s i z i n g f o r a d d i t i o n a l

r e d u c t i o n s i n C O 2

.

T a b l e B

- 1 1 : A s s e s s m e n t o f I n d i v i d u a l E n g i n e T e c h n o l o g i e s o n F T P 7 5 C y c l e

V e h i c l e C l a s s S m a l l

C a r L a r g e

C a r M i n i v a n S m a l l

T r u c k L a r g e

T r u c k

R e p r e s e n t a t i v e V e h i c l e C a v a l i e r T a u r u s T o w n &

C o u n t r y T a c o m a S i e r r a

E n g i n e 2

. 2 l I 4 3

. 0 l V 6 3

. 3 l V 6 3

. 4 l V 6 5

. 3 l V 8

C a m P h a s e r

- S i n g l e ( I n t a k e )

- 1 %

- 1 %

- 1 %

- 1 %

- 2 %

C a m P h a s e r

- S i n g l e ( E x h a u s t )

- 2 %

- 3 %

- 1 %

- 2 %

- 2 %

C a m P h a s e r

– D u a l

- 4 %

- 4 %

- 3 %

- 3 %

- 4 %

C a m P h a s e r

– C o u p l e d

- 3 %

- 4 %

- 2 %

- 3 %

- 4 %

V a r i a b l e V a l v e L i f

t

– D i s c r e t e

- 4 %

- 5 %

- 4 %

- 4 %

- 4 %

V a r i a b l e V a l v e L i f

t

– C o n t i n u o u s

- 5 %

- 7 %

- 4 %

- 5 %

- 6 %

C a m l e s s V a l v e A c t u a t i o n

–

E l e c t r o h y d r a u l i c - 1 3 %

- 1 7 %

- 1 4 %

- 1 4 %

- 1 4 %

T u r b o c h a r g i n g

- 9 %

- 9 %

- 7 %

- 5 %

C y l i n d e r D e a c t i v a t i o n

- 4 %

- 6 %

- 6 %

- 6 %

- 6 %

V a r i a b l e C h a r g e M o t i o n ( C B R )

- 3 %

- 4 %

- 2 %

- 3 %

- 4 %

G D I S t o i c h i o m e t r i c 1 %

- 1 % 1 % 1 % 0 %

G D I L e a n B u r n S t r a t i f

i e d

- 7 %

- 9 %

- 6 %

- 7 %

- 9 %

G a s o l i n e H C C I

- 5 %

- 7 %

- 4 %

- 5 %

- 6 %

D i e s e l

– H S D I

- 2 1 %

- 2 4 %

- 2 6 %

- 2 7 %

- 2 5 %

D i e s e l

– A d v a n c e d M u l t i

- M o d e

- 1 6 %

- 1 8 %

- 2 1 %

- 2 2 %

- 2 0 %

F o r t h o s e t e c h n o l o g i e s ( T u r b o c h a r g i n g

, D i e s e l

, C y l i n d e r D e a c t i v a t i o n ) w i t h r a d i c a l l y

d i f f e r e n t f u l l l o a d c u r v e s o r o p e r a t i n g m o d e s

, t h e s i n g l e p o i n t e v a l u a t i o n m e t h o d w a s n o t

m e a n i n g f u l

. I n t h e s e c a s e s ( s h a d e d i n t h e t a b l e )

, t h e e s t i m a t e s w e r e o b t a i n e d t h r o u g h f u l l

C R U I S E s i m u l a t i o n s w i t h e n g i n e d i s p l a c e m e n t s a d j u s t e d t o m a i n t a i n v e h i c l e p e r f o r m a n c e a t t h e

b a s e l i n e l e v e l

. T h e C a m l e s s V a l v e A c t u a t i o n

– E l e c t r o h y d r a u l i c t e c h n o l o g y i n c l u d e d C y l i n d e r

D e a c t i v a t i o n a n d t h e s i n g l e p o i n t e s t i m a t e s w e r e a d j u s t e d b a s e d o n t h e r e s u l t s f r o m a s i n g l e

v e h i c l e s i m u l a t i o n

. O f a d d i t i o n a l n o t e

, t h e t w o D i e s e l i m p r o v e m e n t e s t i m a t e s a r e b a s e d o n f u e l

c o n s u m p t i o n n o t C O 2 e m i s s i o n s

. T h e t r u e r e d u c t i o n i n C O 2 e m i s s i o n s w o u l d b e s m a l l e r b e c a u s e

o f D i e s e l f

u e l ’ s h i g h e r d e n s i t y

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 2 6

T a b l e B

- 1 2 : A s s e s s m e n t o f I n d i v i d u a l E n g i n e T e c h n o l o g i e s o n H i g h w a y C y c l e

V e h i c l e C l a s s S m a l l

C a r L a r g e

C a r M i n i v a n S m a l l

T r u c k L a r g e

T r u c k

R e p r e s e n t a t i v e V e h i c l e C a v a l i e r T a u r u s T o w n &

C o u n t r y T a c o m a S i e r r a

E n g i n e 2

. 2 l I 4 3

. 0 l V 6 3

. 3 l V 6 3

. 4 l V 6 5

. 3 l V 8

C a m P h a s e r

- S i n g l e ( I n t a k e )

- 2 %

- 2 %

- 1 %

- 1 %

- 2 %

C a m P h a s e r

- S i n g l e ( E x h a u s t )

- 2 %

- 3 %

- 2 %

- 2 %

- 3 %

C a m P h a s e r

– D u a l

- 3 %

- 4 %

- 2 %

- 2 %

- 4 %

C a m P h a s e r

– C o u p l e d

- 3 %

- 4 %

- 2 %

- 2 %

- 4 %

V a r i a b l e V a l v e L i f

t

– D i s c r e t e

- 4 %

- 4 %

- 3 %

- 3 %

- 4 %

V a r i a b l e V a l v e L i f

t

– C o n t i n u o u s

- 4 %

- 6 %

- 3 %

- 4 %

- 4 %

C a m l e s s V a l v e A c t u a t i o n

–

E l e c t r o h y d r a u l i c - 9 %

- 1 5 %

- 8 %

- 1 2 %

- 9 %

T u r b o c h a r g i n g

- 3 %

- 6 %

- 4 %

- 8 %

C y l i n d e r D e a c t i v a t i o n

- 1 %

- 6 %

- 3 %

- 5 %

- 2 %

V a r i a b l e C h a r g e M o t i o n ( C B R )

- 3 %

- 4 %

- 3 %

- 4 %

- 4 %

G D I S t o i c h i o m e t r i c

- 1 %

- 1 % 1 % 1 % 0 %

G D I L e a n B u r n S t r a t i f

i e d

- 5 %

- 8 %

- 3 %

- 2 %

- 6 %

G a s o l i n e H C C I

- 3 %

- 6 %

- 2 %

- 2 %

- 4 %

D i e s e l

– H S D I

- 1 9 %

- 1 9 %

- 2 2 %

- 2 7 %

- 2 1 %

D i e s e l

– A d v a n c e d M u l t i

- M o d e

- 1 1 %

- 1 1 %

- 1 5 %

- 2 1 %

- 1 3 %

T a b l e B

- 1 2 a n d T a b l e B

- 1 3 s h o w t h e i m p r o v e m e n t p o t e n t i a l o f t h e i n d i v i d u a l e n g i n e

t e c h n o l o g i e s o n t h e H i g h w a y c y c l e a n d C o m b i n e d C i t y / H i g h w a y c y c l e s ( w e i g h t e d 5 5 % / 4 5 % )

r e s p e c t i v e l y

. T h e s a m e n o t e s a p p l y t o e a c h o f t h e s e t a b l e s

.

O n a c o m b i n e d c i t y

/ h i g h w a y b a s i s

, t h e C a m P h a s i n g a n d C B R t e c h n o l o g i e s o f f e r

i m p r o v e m e n t s i n t h e 2

- 4 % r a n g e

. V a r i a b l e V a l v e L i f t s y s t e m s s h o w s l i g h t l y b e t t e r r e s u l t s

. T u r b o c h a r g i n g a n d C y l i n d e r D e a c t i v a t i o n a r e b o t h v a r i a b l e d i s p l a c e m e n t t e c h n o l o g i e s a n d o f f e r

r e d u c t i o n s a p p r o a c h i n g 1 0 %

. G a s o l i n e D i r e c t I n j e c t i o n ( S t r a t i f

i e d ) e x h i b i t s a s i m i l a r d e c r e a s e i n

C O 2

. E l e c t r o h y d r a u l i c V a l v e A c t u a t i o n r e d u c e s f u e l c o n s u m p t i o n i n t h e r a n g e o f 1 5 % a n d

D i e s e l s s h o w t h e b e s t i m p r o v e m e n t s w i t h 2 0 + %

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 2 7

T a b l e B

- 1 3 : A s s e s s m e n t o f I n d i v i d u a l E n g i n e T e c h n o l o g i e s o n C o m b i n e d F T P 7 5 a n d

H i g h w a y C y c l e s

V e h i c l e C l a s s S m a l l

C a r L a r g e

C a r M i n i v a n S m a l l

T r u c k L a r g e

T r u c k

R e p r e s e n t a t i v e V e h i c l e C a v a l i e r T a u r u s T o w n &

C o u n t r y T a c o m a S i e r r a

E n g i n e 2

. 2 l I 4 3

. 0 l V 6 3

. 3 l V 6 3

. 4 l V 6 5

. 3 l V 8

C a m P h a s e r

- S i n g l e ( I n t a k e )

- 2 %

- 1 %

- 1 %

- 1 %

- 2 %

C a m P h a s e r

- S i n g l e ( E x h a u s t )

- 2 %

- 3 %

- 2 %

- 2 %

- 3 %

C a m P h a s e r

– D u a l

- 3 %

- 4 %

- 2 %

- 3 %

- 4 %

C a m P h a s e r

– C o u p l e d

- 3 %

- 4 %

- 2 %

- 2 %

- 4 %

V a r i a b l e V a l v e L i f

t

– D i s c r e t e

- 4 %

- 4 %

- 3 %

- 4 %

- 4 %

V a r i a b l e V a l v e L i f

t

– C o n t i n u o u s

- 5 %

- 6 %

- 4 %

- 5 %

- 5 %

C a m l e s s V a l v e A c t u a t i o n

–

E l e c t r o h y d r a u l i c - 1 1 %

- 1 6 %

- 1 1 %

- 1 3 %

- 1 2 %

T u r b o c h a r g i n g

- 6 %

- 8 %

- 6 %

- 6 %

C y l i n d e r D e a c t i v a t i o n

- 3 %

- 6 %

- 5 %

- 6 %

- 4 %

V a r i a b l e C h a r g e M o t i o n ( C B R )

- 3 %

- 4 %

- 2 %

- 3 %

- 4 %

G D I S t o i c h i o m e t r i c 0 %

- 1 % 1 % 1 % 0 %

G D I L e a n B u r n S t r a t i f

i e d

- 6 %

- 9 %

- 4 %

- 5 %

- 8 %

G a s o l i n e H C C I

- 4 %

- 6 %

- 3 %

- 4 %

- 5 %

D i e s e l

– H S D I

- 2 0 %

- 2 2 %

- 2 4 %

- 2 7 %

- 2 3 %

D i e s e l

– A d v a n c e d M u l t i

- M o d e

- 1 3 %

- 1 5 %

- 1 8 %

- 2 1 %

- 1 7 %



### B

. 1 0

. 2

. 2

. T a s k 1

– A s s e s s m e n t o f t h e G H G R e d u c t i o n P o t e n t i a l o f I n d i v i d u a l

D r i v e t r a i n a n d O t h e r V e h i c l e T e c h n o l o g i e s

T h e i n f l u e n c e o f a d v a n c e d t r a n s m i s s i o n o r o t h e r v e h i c l e t e c h n o l o g i e s o n C O 2 e m i s s i o n s

i s m o r e c o m p l i c a t e d a n d c o u l d n o t b e a s s e s s e d u s i n g a s i n g l e p o i n t c o m p a r i s o n o f e n g i n e m a p s

. M o r e s p e c i f

i c a l l y

, w h e n d e s i g n e d p r o p e r l y

, a d v a n c e d t r a n s m i s s i o n s s h i f t t h e o p e r a t i n g p o i n t o f

t h e e n g i n e t o m o r e e f

f i c i e n t a r e a s o f t h e m a p

. F o r t h i s r e a s o n

, f u l l C R U I S E s i m u l a t i o n s w e r e

r e q u i r e d t o d e t e r m i n e t h e i m p r o v e m e n t p o t e n t i a l o f t h e s e v e h i c l e r e l a t e d t e c h n o l o g i e s

. I n o r d e r

t o i s o l a t e t h e e f

f e c t o f i n d i v i d u a l t e c h n o l o g i e s

, t h e b a s e l i n e e n g i n e w a s u s e d i n e a c h c a s e

. N o

a t t e m p t w a s m a d e t o c o r

r e c t f o r a n y i m p r o v e m e n t o r c h a n g e i n v e h i c l e p e r f o r m a n c e c o m p a r e d t o

t h e b a s e l i n e v e h i c l e

.

T h e C O 2 i m p r o v e m e n t p o t e n t i a l o f s e l e c t e d d r i v e t r a i n t e c h n o l o g i e s o n t h e c i t y c y c l e i s

s h o w n i n T a b l e B

- 1 4

. T h e b a s e l i n e d r i v e t r a i n f o r e a c h v e h i c l e w a s a 4

- s p e e d A u t o m a t i c

T r a n s m i s s i o n w i t h l o c k

- u p T o r q u e C o n v e r t e r

. E n g i n e d i s p l a c e m e n t w a s h e l d c o n s t a n t a s

d e s c r i b e d a b o v e

. T h e 5

- s p e e d M a n u a l w a s s h i f t e d a c c o r d i n g t o t h e U S E P A s t a n d a r d s h i f t

s c h e d u l e

. A l l o t h e r A u t o m a t i c s u t i l i z e d s h i f t c u r v e s d e v e l o p e d a n d c a l i b r a t e d o n t h e b a s e l i n e

v e h i c l e

. T h e r e d u c t i o n i n f u e l c o n s u m p t i o n a f

f o r d e d b y t h e h y b r i d d r i v e t r a i n s w a s d e t e r m i n e d

t h r o u g h p o s t

- p r o c e s s i n g o f C R U I S E r e s u l t s

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 2 8

T a b l e B

- 1 4 : A s s e s s m e n t o f I n d i v i d u a l D r i v e t r a i n T e c h n o l o g i e s o n F T P 7 5 C y c l e

V e h i c l e C l a s s S m a l l

C a r L a r g e

C a r M i n i v a n S m a l l

T r u c k L a r g e

T r u c k

R e p r e s e n t a t i v e V e h i c l e C a v a l i e r T a u r u s T o w n &

C o u n t r y T a c o m a S i e r r a

E n g i n e 2

. 2 l I 4 3

. 0 l V 6 3

. 3 l V 6 3

. 4 l V 6 5

. 3 l V 8

5

- S p e e d A u t o m a t i c

- 2 %

- 1 %

- 1 %

- 1 %

- 1 %

6

- S p e e d A u t o m a t i c

- 3 %

- 4 %

- 5 %

- 4 %

- 2 %

6

- S p e e d A u t o m a t e d M a n u a l

- 1 2 %

- 1 0 %

- 1 1 %

- 1 0 %

- 9 %

5

- S p e e d M a n u a l

- 4 %

- 1 %

C V T T r a n s m i s s i o n

- 8 %

- 7 %

- 1 0 %

4 2

- V o l t 1 0 kW I S G ( S t a r t S t o p )

- 1 2 %

- 8 %

- 7 %

- 7 %

- 9 %

4 2

- V o l t 1 0 kW I S G ( M o t

. A s s i s t )

- 1 7 %

- 1 0 %

- 1 0 %

- 1 0 %

- 1 0 %

T h e i m p r o v e m e n t o f t h e s e d r i v e t r a i n t e c h n o l o g i e s o n t h e h i g h w a y a n d c o m b i n e d

c i t y / h i g h w a y c y c l e s a r e p r e s e n t e d i n T a b l e B

- 1 5 a n d T a b l e B

- 1 6 r e s p e c t i v e l y

. A s s e e n i n T a b l e

B

- 1 5

, m o s t o f t h e d r i v e t r a i n t e c h n o l o g i e s d o n ’ t o f f e r m u c h i m p r o v e m e n t o n t h e h i g h w a y b e c a u s e

t h e t o r q u e c o n v e r t e r i s l o c k e d f o r m o s t o f t h e c y c l e

. S i m i l a r l y

, t h e l a c k o f t r a n s i e n t s o n t h i s c y c l e

l i m i t s t h e a b i l i t y o f t h e h y b r i d s t o r e c o v e r b r a k i n g e n e r g y

.

T a b l e B

- 1 5 : A s s e s s m e n t o f I n d i v i d u a l D r i v e t r a i n T e c h n o l o g i e s o n H i g h w a y C y c l e

V e h i c l e C l a s s S m a l l

C a r L a r g e

C a r M i n i v a n S m a l l

T r u c k L a r g e

T r u c k

R e p r e s e n t a t i v e V e h i c l e C a v a l i e r T a u r u s T o w n &

C o u n t r y T a c o m a S i e r r a

E n g i n e 2

. 2 l I 4 3

. 0 l V 6 3

. 3 l V 6 3

. 4 l V 6 5

. 3 l V 8

5

- S p e e d A u t o m a t i c

- 1 %

- 1 %

- 1 %

- 1 % 0 %

6

- S p e e d A u t o m a t i c

- 2 %

- 2 %

- 1 %

- 3 %

- 1 %

6

- S p e e d A u t o m a t e d M a n u a l

- 3 %

- 4 %

- 4 %

- 5 %

- 1 %

5

- S p e e d M a n u a l

- 1 %

- 2 %

C V T T r a n s m i s s i o n 2 % 1 % 3 %

4 2

- V o l t 1 0 kW I S G ( S t a r t S t o p ) 0 % 0 % 0 % 0 % 0 %

4 2

- V o l t 1 0 kW I S G ( M o t

. A s s i s t )

- 1 %

- 1 %

- 1 % 0 % 0 %R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 2 9

T a b l e B

- 1 6 : A s s e s s m e n t o f I n d i v i d u a l D r i v e t r a i n T e c h n o l o g i e s o n C o m b i n e d F T P 7 5 a n d

H i g h w a y C y c l e s

V e h i c l e C l a s s S m a l l

C a r L a r g e

C a r M i n i v a n S m a l l

T r u c k L a r g e

T r u c k

R e p r e s e n t a t i v e V e h i c l e C a v a l i e r T a u r u s T o w n &

C o u n t r y T a c o m a S i e r r a

E n g i n e 2

. 2 l I 4 3

. 0 l V 6 3

. 3 l V 6 3

. 4 l V 6 5

. 3 l V 8

5

- S p e e d A u t o m a t i c

- 2 %

- 1 %

- 1 %

- 1 %

- 1 %

6

- S p e e d A u t o m a t i c

- 3 %

- 3 %

- 3 %

- 3 %

- 2 %

6

- S p e e d A u t o m a t e d M a n u a l

- 8 %

- 7 %

- 8 %

- 8 %

- 5 %

5

- S p e e d M a n u a l

- 2 %

- 1 %

C V T T r a n s m i s s i o n

- 4 %

- 3 %

- 4 %

4 2

- V o l t 1 0 kW I S G ( S t a r t S t o p )

- 7 %

- 4 %

- 4 %

- 4 %

- 5 %

4 2

- V o l t 1 0 kW I S G ( M o t

. A s s i s t )

- 1 0 %

- 6 %

- 6 %

- 6 %

- 5 %

O v e r a l l

, t h e t r e n d t o g r e a t e r n u m b e r s o f s p e e d s i n t h e a u t o m a t i c t r a n s m i s s i o n i s

b e n e f i c i a l

. T h e u s e o f 6

- s p e e d a u t o m a t i c s c o u l d i m p r o v e c o m b i n e d C O 2 e m i s s i o n s b y a b o u t 3 %

. S i x

- s p e e d a u t o m a t e d m a n u a l s a r e e v e n b e t t e r w i t h r e d u c t i o n s a p p r o a c h i n g 8 % d u e t o t h e

e l i m i n a t i o n o f t h e i n e f

f i c i e n c y o f t h e t o r q u e c o n v e r t e r

. C o n v e n t i o n a l m a n u a l t r a n s m i s s i o n s c a n

o f f e r t h e s a m e i m p r o v e m e n t i f s h i f t e d o p t i m a l l y b u t a r e n o t e x p e c t e d t o t a k e a m a j o r s h a r e o f t h e

U S m a r k e t

. C V T t r a n s m i s s i o n s o f f e r s o m e b e n e f

i t b u t a r e h a m p e r e d b y l o s s e s i n t h e b e l t d r i v e

s y s t e m a n d s i m i l a r i m p r o v e m e n t s c o u l d b e o b t a i n e d l e s s e x p e n s i v e l y w i t h s o m e o f t h e o t h e r

d r i v e t r a i n s

. H y b r i d d r i v e t r a i n s h a v e a n o u t s t a n d i n g p o t e n t i a l t o r e d u c e f u e l c o n s u m p t i o n o n t h e

c i t y c y c l e d u e t o t h e a b i l i t y t o r e c u p e r a t e b r a k i n g e n e r g y b u t m u c h o f t h e a d v a n t a g e i s l o s t o n t h e

h i g h w a y c y c l e r e s u l t i n g i n c o m b i n e d i m p r o v e m e n t s i n t h e 5

- 1 0 % r a n g e f o r t h e h y b r i d s y s t e m s

e v a l u a t e d

.

T h e f i n a l p a r t o f T a s k 1 w a s t o i n v e s t i g a t e t h e c o n t r i b u t i o n o f “ O t h e r V e h i c l e ”

t e c h n o l o g i e s t h a t c o u l d n o t b e g r o u p e d r e a d i l y w i t h t h e e n g i n e o r d r i v e t r a i n a r e a s

. S o m e

e x a m p l e s i n c l u d e A i r C o n d i t i o n i n g

, E l e c t r i c A c c e s s o r i e s

, A e r o d y n a m i c D r a g

, e t c

. T h e C O 2

e m i s s i o n s i m p a c t s o f t h e s e t e c h n o l o g i e s o n t h e c i t y c y c l e a r e s h o w n i n T a b l e B

- 1 7

.

P l e a s e n o t e t h a t t h e l a s t t h r e e t e c h n o l o g i e s

, A e r o d y n a m i c D r a g

, M a s s

, a n d T i r e R o l l i n g

R e s i s t a n c e w e r e m o d e l e d p h y s i c a l l y

. R a t h e r t h a n u s i n g t h e p u b l i s h e d A

, B

, a n d C c o e f f i c i e n t s o f

t h e E P A c h a s s i s d y n a m o m e t e r s e t t i n g t o d e f i n e v e h i c l e r e s i s t a n c e

, t h e b a s e l i n e m o d e l s w e r e

c o n v e r t e d t o f

u l l p h y s i c a l m o d e l s c a p t u r i n g d r a g c o e f f i c i e n t

, v e h i c l e f

r o n t a l a r e a

, t i r e r o l l i n g

r e s i s t a n c e

, e t c

. T h e v a r i a b l e s f o r t h e s e m o d e l s w e r e a d

j u s t e d u p a n d d o w n f

r o m t h e b a s e l i n e c a s e

b y 5

- 1 0 % a n d i m p a c t c o e f f i c i e n t s w e r e d e t e r m i n e d t h r o u g h r e g r e s s i o n f o r e a c h o f t h e s e f

a c t o r s

. T h e s e c o e f

f i c i e n t s w e r e i n t h e f

o r m o f % c h a n g e i n C O 2 p e r % c h a n g e i n t h e p a r a m e t e r

. T h i s

w o u l d a l l o w c o n t i n u o u s v a r i a t i o n o f t h e s e p a r a m e t e r s r a t h e r t h a n i n d i s c r e t e s t e p s l i k e e n g i n e o r

d r i v e t r a i n t e c h n o l o g i e s

. A l l o f t h e o t h e r t e c h n o l o g i e s w e r e e v a l u a t e d o n l y o n t h e s m a l l c a r a n d

l a r g e t r u c k

. S i n c e t h e i m p r o v e m e n t s w e r e q u i t e c l o s e f o r t h e t w o e x t r e m e s o f v e h i c l e t y p e s

, i t

w a s c o n c l u d e d t h a t t h e e s t i m a t e d i m p r o v e m e n t s o f a l l o f t h e t e c h n o l o g i e s c o u l d b e a p p l i e d t o a n y

v e h i c l e

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 3 0

T a b l e B

- 1 7 : A s s e s s m e n t o f I n d i v i d u a l O t h e r V e h i c l e T e c h n o l o g i e s o n F T P 7 5 C y c l e

V e h i c l e C l a s s S m a l l

C a r L a r g e

C a r M i n i v a n S m a l l

T r u c k L a r g e

T r u c k

R e p r e s e n t a t i v e V e h i c l e C a v a l i e r T a u r u s T o w n &

C o u n t r y T a c o m a S i e r r a

E n g i n e 2

. 2 l I 4 3

. 0 l V 6 3

. 3 l V 6 3

. 4 l V 6 5

. 3 l V 8

E l e c t r i c P o w e r S t e e r i n g ( E P S )

- 2 %

- 1 %

H i g h e r E f f i c i e n c y A l t e r n a t o r

- 1 %

- 1 %

E l e c t r i c W a t e r P u m p ( E W P ) 0 % 0 %

E l e c t r i c O i l P u m p ( E O P ) 0 % 0 %

E l e c t r i c A c c e s s o r i e s

- 3 %

- 3 %

V a r i a b l e D i s p l a c e m e n t A C

C o m p r e s s o r ( v s

. F i x e d D i s p l

. ) - 1 2 %

- 1 0 %

- 8 %

- 1 1 %

A e r o d y n a m i c D r a g C o e f

f i c i e n t ( %

C O 2 / % C d ) 0

. 0 4 4 2 0

. 0 8 6 8

M a s s R e d u c t i o n C o e f

f i c i e n t

( % C O 2 / % M a s s C h a n g e ) 0

. 4 4 2 4 0

. 4 9 9 2

T i r e R o l l i n g R e s i s t a n c e C o e f f i c i e n t

( % C O 2 / % T R R ) 0

. 1 3 4 3 0

. 1 4 4 7

T h e h i g h w a y c y c l e a n d c o m b i n e d c y c l e e f f e c t s o f t h e o t h e r v e h i c l e t e c h n o l o g i e s a r e

d i s p l a y e d i n T a b l e B

- 1 8 a n d T a b l e B

- 1 9 r e s p e c t i v e l y

. O n a c o m b i n e d b a s i s

, t h e e l e c t r i c

a c c e s s o r y t e c h n o l o g i e s h a v e a f a i r l y s m a l l i m p a c t ( 1

- 2 % ) b u t c o u l d b e a p p l i e d t o a l l v e h i c l e s

. T h e V a r i a b l e D i s p l a c e m e n t A i r C o n d i t i o n i n g C o mp r e s s o r s h o w s a n i m p r e s s i v e r e d u c t i o n o f

a b o u t 1 0 % i n C O 2 i n c o m p a r i s o n t o t h e F i x e d D i s p l a c e m e n t C o m p r e s s o r

. I n c u r r e n t t e s t i n g

p r o c e d u r e s

, a i r c o n d i t i o n i n g i s n o t u s e d o n t h e F T P 7 5 o r H i g h w a y e m i s s i o n s c y c l e s s o n o

b e n e f i t w o u l d b e o b t a i n e d o n t h e c y c l e s

. H o w e v e r

, t h e s e b e n e f i t s c o u l d b e o b s e r v e d i n r e a l

w o r l d d r i v i n g

. T h e i m p a c t c o e f f i c i e n t s f o r A e r o d y n a m i c D r a g

, M a s s R e d u c t i o n

, a n d T i r e

R o l l i n g R e s i s t a n c e a g r e e r e a s o n a b l y w e l l w i t h r e s u l t s p u b l i s h e d i n t h e l i t e r a t u r e

. F o r e x a m p l e

, a

5 % r e d u c t i o n i n m a s s w o u l d r e d u c e C O 2 e m i s s i o n s b y a b o u t 3 %

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 3 1

T a b l e B

- 1 8 : A s s e s s m e n t o f I n d i v i d u a l O t h e r V e h i c l e T e c h n o l o g i e s o n H i g h w a y C y c l e

V e h i c l e C l a s s S m a l l

C a r L a r g e

C a r M i n i v a n S m a l l

T r u c k L a r g e

T r u c k

R e p r e s e n t a t i v e V e h i c l e C a v a l i e r T a u r u s T o w n &

C o u n t r y T a c o m a S i e r r a

E n g i n e 2

. 2 l I 4 3

. 0 l V 6 3

. 3 l V 6 3

. 4 l V 6 5

. 3 l V 8

E l e c t r i c P o w e r S t e e r i n g ( E P S )

- 1 %

- 1 %

H i g h e r E f f i c i e n c y A l t e r n a t o r

- 1 % 0 %

E l e c t r i c W a t e r P u m p ( E W P ) 0 % 0 %

E l e c t r i c O i l P u m p ( E O P ) 0 % 0 %

E l e c t r i c A c c e s s o r i e s

- 2 %

- 2 %

V a r i a b l e D i s p l a c e m e n t A C

C o m p r e s s o r ( v s

. F i x e d D i s p l

. ) - 8 %

- 8 %

- 6 %

- 7 %

A e r o d y n a m i c D r a g C o e f

f i c i e n t ( %

C O 2 / % C d ) 0

. 3 1 2 4 0

. 3 2 0 0

M a s s R e d u c t i o n C o e f

f i c i e n t

( % C O 2 / % M a s s C h a n g e ) 0

. 6 3 0 2 0

. 6 5 8 2

T i r e R o l l i n g R e s i s t a n c e C o e f f i c i e n t

( % C O 2 / % T R R ) 0

. 2 3 5 3 0

. 2 7 5 5

T a b l e B

- 1 9 : A s s e s s m e n t o f I n d i v i d u a l O t h e r V e h i c l e T e c h n o l o g i e s o n C o m b i n e d F T P 7 5

a n d H i g h w a y C y c l e s

V e h i c l e C l a s s S m a l l

C a r L a r g e

C a r M i n i v a n S m a l l

T r u c k L a r g e

T r u c k

M u l e V e h i c l e C a v a l i e r T a u r u s T o w n &

C o u n t r y T a c o m a S i e r r a

E n g i n e 2

. 2 l I 4 3

. 0 l V 6 3

. 3 l V 6 3

. 4 l V 6 5

. 3 l V 8

E l e c t r i c P o w e r S t e e r i n g ( E P S )

- 1 %

- 1 %

H i g h e r E f f i c i e n c y A l t e r n a t o r

- 1 % 0 %

E l e c t r i c W a t e r P u m p ( E W P ) 0 % 0 %

E l e c t r i c O i l P u m p ( E O P ) 0 % 0 %

E l e c t r i c A c c e s s o r i e s

- 3 %

- 2 %

V a r i a b l e D i s p l a c e m e n t A C

C o m p r e s s o r ( v s

. F i x e d D i s p l

. ) - 1 0 %

- 9 %

- 7 %

- 9 %

A e r o d y n a m i c D r a g C o e f

f i c i e n t ( %

C O 2 / % C d ) 0

. 1 6 4 9 0

. 1 9 1 7

M a s s R e d u c t i o n C o e f

f i c i e n t

( % C O 2 / % M a s s C h a n g e ) 0

. 5 2 6 9 0

. 5 7 0 8

T i r e R o l l i n g R e s i s t a n c e C o e f f i c i e n t

( % C O 2 / % T R R ) 0

. 1 7 9 8 0

. 2 0 3 6R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 3 2



### B

. 1 0

. 3

. T a s k 2

– A s s e s s m e n t o f t h e G r e e n h o u s e G a s R e d u c t i o n P o t e n t i a l o f

C o m b i n a t i o n s o f T e c h n o l o g i e s

U p o n c o m p l e t i o n o f T a s k 1

, a l a r g e n u m b e r o f i n d i v i d u a l e n g i n e

, d r i v e t r a i n

, a n d v e h i c l e

t e c h n o l o g i e s w e r e e v a l u a t e d a n d r a n k e d f o r t h e i r p o t e n t i a l t o r e d u c e G H G e m i s s i o n s

. S o m e

p r e v i o u s s t u d i e s o n t h e t o p i c o f G H G r e d u c t i o n c o m b i n e d s e p a r a t e t e c h n o l o g i e s i n t o “ p a c k a g e s ”

a n d e s t i m a t e d t h e c o m b i n e d b e n e f i t b y a d d i n g t h e i n d i v i d u a l t e c h n o l o g y i m p r o v e m e n t s t o g e t h e r

. I t i s g e n e r a l l y u n d e r s t o o d t h a t c o m b i n i n g i m p r o v e m e n t e s t i m a t e s i n t h i s w a y r e s u l t s i n “ d o u b l e

c o u n t i n g ” o r o v e r

- p r e d i c t i o n o f t h e a c t u a l r e d u c t i o n s p o s s i b l e

. T o a v o i d t h i s s o u r c e o f

i n a c c u r a c y

, s e l e c t e d t e c h n o l o g y c o m b i n a t i o n p a c k a g e s w e r e b u i l t a s f u l l C R U I S E v e h i c l e m o d e l s

a n d s i m u l a t e d i n a m o r e a p p r o p r i a t e w a y

. S i n c e t h e n u m b e r o f p o s s i b l e c o m b i n a t i o n s o f a l l t h e

t e c h n o l o g i e s e v a l u a t e d w a s e n o r m o u s

, t h e r a n k i n g o f t h e T a s k 1 r e s u l t s t o g e t h e r w i t h e s t i m a t e s

o f t h e i n c r e m e n t a l c o s t o f a t e c h n o l o g y w a s u s e d t o s e l e c t r e a s o n a b l e a n d c o s t e f f e c t i v e p a c k a g e s

t o s i m u l a t e

. T h e r e s u l t s o f t h e s e t e c h n o l o g y s i m u l a t i o n s a r e d e s c r i b e d i n t h e n e x t s e c t i o n a n d t h e

f o l l o w i n g t a b l e s

.



### B

. 1 0

. 3

. 1

. T a s k 2

– S m a l l C a r C o m b i n a t i o n s o f T e c h n o l o g i e s

T a b l e B

- 2 0 d i s p l a y s t h e s i m u l a t i o n r e s u l t s o f 1 6 t e c h n o l o g y c o m b i n a t i o n s c o m p a r e d t o

t h e 2 0 0 2 M Y b a s e l i n e d a t a

. C a s e 0 0 r e p r e s e n t s a q u a s i

- b a s e l i n e f o r t h e 2 0 0 9 M Y

. I t r e p r e s e n t s

t h e c o m b i n a t i o n o f t e c h n o l o g i e s p r o j e c t e d t o t a k e t h e l a r g e s t s h a r e o f t h e m a r k e t i n t h e s m a l l c a r

c l a s s i n 2 0 0 9

. T h i s c a s e w a s a l s o u s e d t o c a p t u r e p r o j e c t e d c h a n g e s i n v e h i c l e m a s s a n d

p e r f o r m a n c e i n 2 0 0 9

.

T h e t a b l e c o n t a i n s t h e f

o l l o w i n g i n f

o r m a t i o n : C a s e N u m b e r

, T e c h n o l o g i e s s e l e c t e d

,

a d j u s t e d E n g i n e D i s p l a c e m e n t t o m a t c h 2 0 0 9 b a s e l i n e p e r f o r m a n c e l e v e l s

, F u e l E c o n o m y o n t h e

F T P 7 5

, H i g h w a y

, a n d C o m b i n e d c y c l e s

, T i e r 2 B i n 5 t a i l p i p e C O 2 e m i s s i o n s f o r t h e s a m e

c y c l e s

, a n d 0

- 6 0 M P H t i m e s

. T h e s a m e d a t a i s p l o t t e d g r a p h i c a l l y i n F i g u r e s A

- 7 a n d A

- 8

. F i g u r e B

- 7 s h o w s t h e c o m b i n e d c y c l e t a i l p i p e C O 2 e m i s s i o n s

, s o r t e d i n d e c r e a s i n g o r d e r

. T h e

2 0 0 9 b a s e l i n e c a s e ( 0 0 ) e m i t s a b o u t 2 7 0 g / m i

. A s c a n b e s e e n

, t h e m o s t e f f e c t i v e t e c h n o l o g i e s

( G D I

, D i e s e l

, a n d H y b r i d s ) a r e c l u s t e r e d n e a r t h e b o t t o m o f t h e p l o t

. T h e p e r c e n t a g e r e d u c t i o n

i n c o m b i n e d C O 2 e m i s s i o n s o f e a c h p a c k a g e c o m p a r e d t o t h e 2 0 0 2 M Y b a s e l i n e v e h i c l e i s

s h o w n i n F i g u r e B

- 8

. I m p r o v e m e n t s o f 1 5

- 2 0 % a r e p o s s i b l e w i t h c o m b i n a t i o n s o f c u rr e n t l y

a v a i l a b l e e n g i n e a n d d r i v e t r a i n t e c h n o l o g i e s

. F u r t h e r r e d u c t i o n s ( > 2 0 % ) r e q u i r e t h e u s e o f

h y b r i d t e c h n o l o g i e s

.



### B

. 1 0

. 3

. 2

. T a s k 2

– L a r g e C a r C o m b i n a t i o n s o f T e c h n o l o g i e s

T a b l e B

- 2 1 d i s p l a y s t h e s i m u l a t i o n r e s u l t s o f 2 3 t e c h n o l o g y c o m b i n a t i o n s c o m p a r e d t o

t h e 2 0 0 2 M Y b a s e l i n e d a t a

. C a s e 0 0 a g a i n r e p r e s e n t s a q u a s i

- b a s e l i n e f o r t h e 2 0 0 9 M Y

. F i g u r e s

A

- 9 a n d A

- 1 0 p l o t g r a p h i c a l l y t h e t a b u l a r v a l u e s f o r c o m b i n e d t a i l p i p e C O 2 e m i s s i o n s a n d

p e r c e n t r e d u c t i o n i n c o m b i n e d C O 2 e m i s s i o n s

. L i k e t h e s m a l l c a r c l a s s

, r e l a t i v e l y c o n v e n t i o n a l

t e c h n o l o g y c o m b i n a t i o n s c a n y i e l d r e d u c t i o n s o f 1 0

- 2 0 %

. H y b r i d s o r a d v a n c e d t e c h n o l o g y l i k e

E l e c t r o

- H y d r a u l i c V a l v e A c t u a t i o n m u s t b e u s e d t o o b t a i n i m p r o v e m e n t s g r e a t e r t h a n 2 0 %

.



### B

. 1 0

. 3

. 3

. T a s k 2

– M i n i v a n C o m b i n a t i o n s o f T e c h n o l o g i e s

T a b l e B

- 2 2 p r e s e n t s t h e s i m u l a t i o n r e s u l t s o f 1 3 t e c h n o l o g y c o m b i n a t i o n s c o m p a r e d t o

t h e 2 0 0 2 M Y b a s e l i n e d a t a

. F e w e r c a s e s w e r e e v a l u a t e d f o r t h e m i n i v a n c l a s s b e c a u s e t h e

m a r k e t s h a r e f

o r t h i s c l a s s i s r e l a t i v e l y s m a l l

. T h e c o m b i n e d t a i l p i p e C O 2 e m i s s i o n s l e v e l o f t h eR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

- 3 3

2 0 0 9 M Y b a s e l i n e m o d e l i s a p p r o x i m a t e l y 3 5 0 g / m i

. T h e b e s t p a c k a g e s a s s e s s e d w e r e j u s t

u n d e r 3 0 0 g / m i f

o r t w o G a s o l i n e D i r e c t I n j e c t i o n s y s t e m s

. F i g u r e s A

- 1 1 a n d A

- 1 2 p l o t

g r a p h i c a l l y t h e t a b u l a r v a l u e s f o r c o m b i n e d t a i l p i p e C O 2 e m i s s i o n s a n d p e r c e n t r e d u c t i o n i n

c o m b i n e d C O 2 e m i s s i o n s

. L i k e t h e p r e v i o u s c l a s s e s

, r e l a t i v e l y c o n v e n t i o n a l t e c h n o l o g y

c o m b i n a t i o n s c a n y i e l d r e d u c t i o n s o f 1 0

- 2 0 %

. H y b r i d s o r a d v a n c e d t e c h n o l o g y l i k e E H V A m u s t

b e u s e d t o o b t a i n i m p r o v e m e n t s g r e a t e r t h a n 2 0 %

. A M i l d H y b r i d ( 4 2 V M A ) w i t h G D I

d e m o n s t r a t e d t h e l a r g e s t r e d u c t i o n i n C O 2 e m i s s i o n s ( 2 2 % )

.



### B

. 1 0

. 3

. 4

. T a s k 2

– S m a l l T r u c k C o m b i n a t i o n s o f T e c h n o l o g i e s

T a b l e B

- 2 3 d i s p l a y s t h e s i m u l a t i o n r e s u l t s o f 1 3 t e c h n o l o g y c o m b i n a t i o n s c o m p a r e d t o

t h e 2 0 0 2 M Y b a s e l i n e d a t a

. O n t h e c o m b i n e d c y c l e

, t h e 2 0 0 9 b a s e l i n e e m i t s n e a r l y 3 9 0 g / m i o f

C O 2

. F e w e r c a s e s w e r e m o d e l e d o n t h e s m a l l t r u c k c o m p a r e d t o s o m e o f t h e o t h e r c l a s s e s b u t

t h e b e s t c a s e

, a D i e s e l w i t h 6

- s p e e d a u t o m a t e d m a n u a l t r a n s m i s s i o n

, d e l i v e r e d a r e d u c t i o n o f

a b o u t 2 7 %

. F i g u r e s A

- 1 3 a n d A

- 1 4 s h o w t h e d a t a i n g r a p h i c a l f o r m a t

. R e a d i l y a v a i l a b l e

t e c h n o l o g i e s c a n d e l i v e r i m p r o v e m e n t s i n t h e 1 0

- 2 0 % r a n g e

. L a r g e r r e d u c t i o n s i n C O 2 r e q u i r e

h y b r i d o r o t h e r a d v a n c e d t e c h n o l o g i e s

.



### B

. 1 0

. 3

. 5

. T a s k 2

– L a r g e T r u c k C o m b i n a t i o n s o f T e c h n o l o g i e s

T h e s i m u l a t i o n r e s u l t s o f 1 6 t e c h n o l o g y p a c k a g e s o n t h e l a r g e t r u c k a r e s h o w n i n T a b l e

B

- 2 4

. T h e c o m b i n e d C O 2 e m i s s i o n s f o r t h e 2 0 0 9 M Y b a s e l i n e w e r e j u s t o v e r 4 6 0 g / m i

. T h e

t a b l e d a t a i s p l o t t e d g r a p h i c a l l y i n F i g u r e s A

- 1 5 a n d A

- 1 6

. C o m b i n a t i o n s o f c o n v e n t i o n a l

t e c h n o l o g i e s

, i n c l u d i n g s i m p l e m a s s r e d u c t i o n

, c o u l d r e d u c e C O 2 e m i s s i o n s b y 1 0

- 2 0 %

. M o r e

a d v a n c e d t e c h n o l o g i e s

, l i k e h y b r i d d r i v e t r a i n o r E H V A

, a r e r e q u i r e d t o a c h i e v e m o r e t h a n 2 0 %

i m p r o v e m e n t

.ReducingGreenhouseGasEmissionsfromLight-DutyMotorVehiclesPageB-34TableB-20:SmallCarTechnologyCombinationSimulationResults0-60MPHSimulationTechnologyDispl.[l]FTPHWYComb.Delta%[s]MY02B/LMPFI,4AT2.20332.6211.0277.90.0%8.74Case00DCP,DVVL,5AT2.20316.6213.9270.4-2.7%8.08Case01DCP,6AT2.10313.1210.3266.8-4.0%8.07Case02DCP,4AT,EPS,HIALT2.30325.8216.2276.5-0.5%8.07Case03DCP,5AT,EPS,HIALT2.20313.2210.8267.1-3.9%8.08Case04DCP,CVT,EPS,HIALT2.40311.1228.1273.8-1.5%8.01Case05DCP,DVVL,6AMT,EPS,HIALT2.20269.1201.7238.8-14.1%8.08Case06GHCCI,6AMT,EPS,HIALT2.10263.7197.1233.7-15.9%8.08Case07DCP,TURB,GDIS,6AMT,EPS,HIALT1.18239.4194.1219.0-21.2%8.09Case08GHCCI,6AMT,42VMA,EPS,EWP,EOP1.92222.2190.8208.1-25.1%8.13Case10DAMM,6AMT,42VMA,EPS,EWP,EOP1.72230.7208.4220.7-20.6%8.09Case13.1DCP,TURB,GDIS,6AMT,EPS,HIALT,FIXAC1.18306.8226.4270.6-2.6%8.09Case13.2DCP,TURB,GDIS,6AMT,EPS,HIALT,VARAC1.18270.3209.3242.9-12.6%8.09Case14DCP,CVVL,6AMT,12VSS,EPS2.20240.4197.2221.0-20.5%8.08TechnologyKeyDCPCamPhaser-Dual6AMT6-SpeedAutomatedManualCCPCamPhaser-CoupledCVTContinuouslyVariableTransmissionDVVLVariableValveLift-Discrete12VSS12-Volt4kWISG(StartStop)CVVLVariableValveLift-Continuous42VMA42-Volt10kWISG(MotorAssist)EHVACamlessValveActuation-ElectrohydraulicEPSElectricPowerSteeringTURBTurbochargingHIALTImprovedAlternator(Higherefficiency)CYLDCTCylinderDeactivationEWPElectricWaterPumpGDISGDIStoichiometricEOPElectricOilPumpGDILBSGDILeanBurnStratifiedFIXACFixedDisplacementACCompressorGHCCIGasolineHCCIVARACVariableDisplacementACCompressorHSDIDieselMRMassReductionDAMMDiesel–AdvancedMulti-Mode5AT5-SpeedAutomatic6AT6-SpeedAutomaticSmallCarTechnologyCombinationSimulationResultsTier2Bin5CO2[g/mi]ReducingGreenhouseGasEmissionsfromLight-DutyMotorVehiclesPageB-35TableB-21:LargeCarTechnologyCombinationSimulationResults0-60MPHSimulationTechnologyDispl.[l]FTPHWYComb.Delta%[s]MY02B/LMPFI,4AT3.00392.7251.7329.20.0%8.07Case00DCP,DVVL,6AT3.00362.7237.9306.5-6.9%7.24Case01DCP,CYLDCT,6AT3.00349.2225.9293.7-10.8%7.24Case02DCP,CVVL,6AT3.00349.9232.8297.2-9.7%7.24Case03DCP,6AT3.00370.4240.5311.9-5.3%7.24Case04DCP,TURB,6AT,EPS,HIALT1.67335.6224.2285.5-13.3%7.23Case05DCP,CVVL,6AMT,EPS,HIALT3.00311.5221.1270.8-17.7%6.80Case06GHCCI,6AMT,EPS,HIALT3.00322.4225.2278.7-15.4%6.80Case07DCP,TURB,GDIS,6AMT,EPS,HIALT1.77287.9217.6256.3-22.2%7.28Case08DCP,CVT,EPS,HIALT3.20357.1247.2307.6-6.6%7.22Case09DCP,TURB,GDIS,6AT,42VMA,EPS,EWP,EOP1.34245.6205.6227.6-30.9%7.24Case10CCP,DVVL,CYLDCT,6AT,42VMA,EPS,EWP,EOP2.86289.8235.3265.3-19.4%7.25Case11GHCCI,6AMT,42VMA,EPS,EWP,EOP2.55256.8209.6235.6-28.5%7.26Case12DAMM,6AMT,42VMA,EPS,EWP,EOP2.33260.9221.5243.2-26.1%7.25Case16.1DCP,TURB,6AT,EPS,HIALT,FIXAC1.67392.2256.1331.00.5%7.23Case16.2DCP,TURB,6AT,EPS,HIALT,VARAC1.67364.8239.7308.5-6.3%7.23Case17DCP,CYLDCT,GDIS,6AMT,EPS,HIALT2.70315.7215.7270.7-17.8%7.26Case18.1DCP,CYLDCT,GDIS,6AMT,EPS,HIALT,FIXAC2.70380.1253.7323.2-1.8%7.25Case18.2DCP,CYLDCT,GDIS,6AMT,EPS,HIALT,VARAC2.70342.9233.1293.5-10.9%7.25Case19EHVA,6AMT,EPS,HIALT3.00296.1206.4255.7-22.3%6.88Case20EHVA,GDIS,6AMT,EPS,HIALT2.70283.0202.3246.7-25.1%7.25TechnologyKeyDCPCamPhaser-Dual6AMT6-SpeedAutomatedManualCCPCamPhaser-CoupledCVTContinuouslyVariableTransmissionDVVLVariableValveLift-Discrete42VSS42-Volt10kWISG(StartStop)CVVLVariableValveLift-Continuous42VMA42-Volt10kWISG(MotorAssist)EHVACamlessValveActuation-ElectrohydraulicEPSElectricPowerSteeringTURBTurbochargingHIALTImprovedAlternator(Higherefficiency)CYLDCTCylinderDeactivationEWPElectricWaterPumpGDISGDIStoichiometricEOPElectricOilPumpGDILBSGDILeanBurnStratifiedFIXACFixedDisplacementACCompressorGHCCIGasolineHCCIVARACVariableDisplacementACCompressorHSDIDieselMRMassReductionDAMMDiesel–AdvancedMulti-Mode5AT5-SpeedAutomatic6AT6-SpeedAutomaticTier2Bin5CO2[g/mi]LargeCarTechnologyCombinationSimulationResultsReducingGreenhouseGasEmissionsfromLight-DutyMotorVehiclesPageB-36TableB-22:MinivanTechnologyCombinationSimulationResults0-60MPHSimulationTechnologyDispl.[l]FTPHWYComb.Delta%[s]MY02B/LMPFI,4AT3.30447.8289.2376.40.0%10.48Case00CCP,DVVL,5AT3.24413.7274.4351.0-6.7%9.18Case01DCP,6AT3.25419.6279.9356.7-5.2%9.18Case02CCP,DVVL,6AMT,EPS,HIALT3.06370.5263.6322.4-14.3%9.17Case03CCP,CVVL,6AMT,EPS,HIALT3.06356.4258.1312.2-17.1%9.17Case04DCP,TURB,GDIS,6AMT,EPS,HIALT1.85336.9262.2303.3-19.4%9.16Case05CCP,DVVL,CYLDCT,6AMT,EPS,HIALT3.06357.9258.8313.3-16.8%9.17Case06CCP,CYLDCT,GDIS,6AMT,EPS,HIALT2.90376.7263.4325.7-13.5%9.09Case07CCP,TURB,6AMT,EPS,HIALT1.89364.7270.1322.1-14.4%9.18Case08DAMM,6AMT,EPS,HIALT2.43336.1271.1306.9-18.5%9.16Case09.1CCP,CYLDCT,GDIS,6AMT,EPS,HIALT,FIXAC2.90458.5308.4391.03.9%9.09Case09.2CCP,CYLDCT,GDIS,6AMT,EPS,HIALT,VARAC2.90411.8284.2354.4-5.9%9.09Case10CCP,CYLDCT,GDIS,6AMT,42VMA,EPS,EWP,EOP2.60322.6255.2292.3-22.4%9.14Case11EHVA,GDIS,6AMT,EPS,HIALT2.85336.4246.3295.9-21.4%9.25TechnologyKeyDCPCamPhaser-Dual6AMT6-SpeedAutomatedManualCCPCamPhaser-CoupledCVTContinuouslyVariableTransmissionDVVLVariableValveLift-Discrete42VSS42-Volt10kWISG(StartStop)CVVLVariableValveLift-Continuous42VMA42-Volt10kWISG(MotorAssist)EHVACamlessValveActuation-ElectrohydraulicEPSElectricPowerSteeringTURBTurbochargingHIALTImprovedAlternator(Higherefficiency)CYLDCTCylinderDeactivationEWPElectricWaterPumpGDISGDIStoichiometricEOPElectricOilPumpGDILBSGDILeanBurnStratifiedFIXACFixedDisplacementACCompressorGHCCIGasolineHCCIVARACVariableDisplacementACCompressorHSDIDieselMRMassReductionDAMMDiesel–AdvancedMulti-Mode5AT5-SpeedAutomatic6AT6-SpeedAutomaticTier2Bin5CO2[g/mi]MinivanTechnologyCombinationSimulationResultsReducingGreenhouseGasEmissionsfromLight-DutyMotorVehiclesPageB-37TableB-23:SmallTruckTechnologyCombinationSimulationResults0-60MPHSimulationTechnologyDispl.[l]FTPHWYComb.Delta%[s]MY02B/LMPFI,4AT3.40476.5363.6425.70.0%9.99Case00DCP,DVVL,6AT3.20429.3331.9385.5-9.4%9.23Case01DCP,6AT3.20435.6333.1389.5-8.5%9.23Case02DCP,TURB,6AT,EPS,HIALT1.70428.8321.3380.4-10.6%9.22Case03DCP,CYLDCT,6AT3.20417.0325.5375.8-11.7%9.23Case04DCP,TURB,GDIS,6AMT,EPS,HIALT1.64344.1302.8325.5-23.5%9.24Case05CCP,DVVL,CYLDCT,6AMT,EPS,HIALT2.96358.1308.6335.8-21.1%9.23Case06CCP,DVVL,CYLDCT,6AT,42VMA,EPS,EWP,EOP2.91336.9305.2322.6-24.2%9.24Case07DCP,CYLDCT,GDIS,6AMT,EPS,HIALT2.77367.4310.6341.8-19.7%9.22Case08DAMM,6AMT,EPS,HIALT2.33349.2322.1337.0-20.8%9.14Case09HSDI,6AMT,EPS,HIALT2.33325.2295.5311.8-26.7%9.14Case10.1CCP,DVVL,CYLDCT,6AMT,EPS,HIALT,FIXAC2.96447.8356.0406.5-4.5%9.23Case10.2CCP,DVVL,CYLDCT,6AMT,EPS,HIALT,VARAC2.96398.2331.2368.1-13.5%9.23Case11EHVA,GDIS,6AMT,EPS,HIALT2.77334.8292.0315.5-25.9%9.21TechnologyKeyDCPCamPhaser-Dual6AMT6-SpeedAutomatedManualCCPCamPhaser-CoupledCVTContinuouslyVariableTransmissionDVVLVariableValveLift-Discrete42VSS42-Volt10kWISG(StartStop)CVVLVariableValveLift-Continuous42VMA42-Volt10kWISG(MotorAssist)EHVACamlessValveActuation-ElectrohydraulicEPSElectricPowerSteeringTURBTurbochargingHIALTImprovedAlternator(Higherefficiency)CYLDCTCylinderDeactivationEWPElectricWaterPumpGDISGDIStoichiometricEOPElectricOilPumpGDILBSGDILeanBurnStratifiedFIXACFixedDisplacementACCompressorGHCCIGasolineHCCIVARACVariableDisplacementACCompressorHSDIDieselMRMassReductionDAMMDiesel–AdvancedMulti-Mode5AT5-SpeedAutomatic6AT6-SpeedAutomaticTier2Bin5CO2[g/mi]SmallTruckTechnologyCombinationSimulationResultsReducingGreenhouseGasEmissionsfromLight-DutyMotorVehiclesPageB-38TableB-24:LargeTruckTechnologyCombinationSimulationResults0-60MPHSimulationTechnologyDispl.[l]FTPHWYComb.Delta%[s]MY02B/LMPFI,4AT5.30563.3406.1492.60.0%8.86Case00CCP,6AT5.00527.1388.1464.6-5.7%7.97Case01CCP,DVVL,6AT4.70512.6386.4455.8-7.5%7.95Case02DCP,CYLDCT,6AT4.70494.4381.2443.5-10.0%7.95Case03CCP,CYLDCT,6AT5.00498.8381.3445.9-9.5%7.97Case04CCP,DVVL,CYLDCT,6AT,EPS,HIALT4.70475.3374.6430.0-12.7%7.95Case05CCP,DVVL,CYLDCT,6AMT,EPS,HIALT4.80437.0370.8407.2-17.3%8.01Case06GDILBS,6AMT,EPS,HIALT4.50427.2361.5397.6-19.3%7.99Case07CCP,6AT,-15%MR4.20451.3338.6400.6-18.7%7.92Case08CCP,DVVL,CYLDCT,6AT,EPS,HIALT,-15%MR3.90405.3325.7369.5-25.0%7.93Case09CCP,DVVL,CYLDCT,6AT,42VMA,EPS,EWP,EOP4.60405.3366.4387.8-21.3%7.97Case10DAMM,6AMT,42VMA,EPS,EWP,EOP3.30369.4369.9369.6-25.0%7.92Case11GDILBS,6AMT,42VMA,EPS,EWP,EOP4.20372.6352.3363.5-26.2%7.98Case12EHVA,GDIS,6AMT,EPS,HIALT4.50419.8357.1391.6-20.5%7.96Case13CCP,CYLDCT,GDIS,6AMT,EPS,HIALT4.50467.9380.5428.6-13.0%7.95TechnologyKeyDCPCamPhaser-Dual6AMT6-SpeedAutomatedManualCCPCamPhaser-CoupledCVTContinuouslyVariableTransmissionDVVLVariableValveLift-Discrete42VSS42-Volt10kWISG(StartStop)CVVLVariableValveLift-Continuous42VMA42-Volt10kWISG(MotorAssist)EHVACamlessValveActuation-ElectrohydraulicEPSElectricPowerSteeringTURBTurbochargingHIALTImprovedAlternator(Higherefficiency)CYLDCTCylinderDeactivationEWPElectricWaterPumpGDISGDIStoichiometricEOPElectricOilPumpGDILBSGDILeanBurnStratifiedFIXACFixedDisplacementACCompressorGHCCIGasolineHCCIVARACVariableDisplacementACCompressorHSDIDieselMRMassReductionDAMMDiesel–AdvancedMulti-Mode5AT5-SpeedAutomatic6AT6-SpeedAutomaticTier2Bin5CO2[g/mi]LargeTruckTechnologyCombinationSimulationResultsR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e B

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- 7 : S m a l l C a r C o m b i n e d C O 2 E m i s s i o n s

F i g u r e B

- 8 : S m a l l C a r R e d u c t i o n i n C o m b i n e d C O 2 E m i s s i o n s

( C o m p a r e d t o 2 0 0 2 M Y B a s e l i n e )R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

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- 9 : L a r g e C a r C o m b i n e d C O 2 E m i s s i o n s

F i g u r e B

- 1 0 : L a r g e C a r R e d u c t i o n i n C o m b i n e d C O 2 E m i s s i o n s

( C o m p a r e d t o 2 0 0 2 M Y B a s e l i n e )R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

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F i g u r e B

- 1 1 : M i n i v a n C o m b i n e d C O 2 E m i s s i o n s

F i g u r e B

- 1 2 : M i n i v a n R e d u c t i o n i n C o m b i n e d C O 2 E m i s s i o n s

( C o m p a r e d t o 2 0 0 2 M Y B a s e l i n e )R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

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- 1 3 : S m a l l T r u c k C o m b i n e d C O 2 E m i s s i o n s

F i g u r e B

- 1 4 : S m a l l T r u c k R e d u c t i o n i n C o m b i n e d C O 2 E m i s s i o n s

( C o m p a r e d t o 2 0 0 2 M Y B a s e l i n e )R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

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- 1 5 : L a r g e T r u c k C o m b i n e d C O 2 E m i s s i o n s

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- 1 6 : L a r g e T r u c k R e d u c t i o n i n C o m b i n e d C O 2 E m i s s i o n s

( C o m p a r e d t o 2 0 0 2 M Y B a s e l i n e )R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

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- 1



# A p p e n d i x C : V e h i c l e C o s t M a t r i xReducingGreenhouseGasEmissionsfromLight-DutyMotorVehiclesPageC-2TechnologyL4V6V6V6V8TechnologyDescription-HardwareandFunctionalityEngineTechnologies2002BaselineMPFIEngine2.2LDOHC4V3.0LDOHC4V3.4LDOHC4V3.3LOHV2V5.3LOHV2V2002BaselineTransmissionA4FWDA4FWDA4RWDA4FWDA4AWDCavalier(SC)Taurus(LC)Tacoma(ST)Town&C(MV)Sierra(LT)DOHCfromOHV---$500$600SubstitutionofDOHC4VgasengineforOHV2Vgasengineofequalcylindercount.ContentincreaseforVeeengineinlcudes:Newcamdrive,+3camshafts,+2valvespercylinder,cambearingsurfaces,extravalveseatsandvalveguides,rollercamfollowers.AssumesAlheadsandFeblockforOHVandAlheadsandAlblockDOHCExternalEGRCredit($25)($25)($25)($25)($25)ExternalEGRcanbedeletedifnotneededoranothermeansofexhaustdilutionisavailable.VariableCamPhaser·Single$35$70$70$35$35LineDOHCengines-1phaseronintakeVeeDOHCengines-2phasers(1oneachintakebank)LineorVeeOHV-1phaserprovidescoupledfunctionality·Dual$70$140$140$140$140LineDOHCengines-2phasersVeeDOHCengines-4phasersPracticalsolutionforOHVenginesundefined·Coupled$50$115$115$35$35LineDOHCengines-1phaserlinkedtobothcamshaftsVeeDOHCengines-2phasers(1linkedtobothcamshaftsoneachbank)LineorVeeOHV-1phaserprovidescoupledfunctionalityVariableValveLift(VVL)IntakephasingcostsmustbeaddedtoallVVLandCVVLconcepts.Discrete2-stepVVL(DVVL)-Electromagnetic(EM)$1204lostmotiondeviceseachoperating1intakevalvepairpercylinder.4actuators,drivers,harness.Intakevalvesonly.BaselineDOHCvalvetrainisseparatecamlobeandrollerfingerfollowerw/HLAforeachvalveof4Vpercylinder.Cylinderheadredesignrequiredforlowcostvalvepairingconcept.DVVL-EM$180$1806lostmotiondeviceseachoperating1intakevalvepairpercylinder.6actuators,drivers,harness.Intakevalvesonly.BaselineDOHCvalvetraincostincludesseparatecamlobeandrollerfingerfollowerw/HLAforeachvalveof4Vpercylinder.Cylinderheadredesignrequiredforlowcostvalvepairingconcept.DVVL-Electrohydraulic(EH)$754lostmotiondeviceseachoperating1intakevalvepairpercylinder.2solenoids,drivers,harness.Intakevalvesonly.BaselineDOHCvalvetrainisseparatecamlobeandrollerfingerfollowerw/HLAforeachvalveof4Vpercylinder.Cylinderheadredesignrequiredforlowcostvalvepairingconcept.DVVL-EH$115$1156lostmotiondeviceseachoperating1intakevalvepairpercylinder.3solenoids,drivers,harness.Intakevalvesonly.BaselineDOHCvalvetrainisseparatecamlobeandrollerfingerfollowerw/HLAforeachvalveof4Vpercylinder.Cylinderheadredesignrequiredforlowcostvalvepairingconcept.DVVL-EH$1156lostmotiondeviceseachoperating1intakevalvepercylinder.3solenoids,drivers,harness.Intakevalvesonly.Baselinecostis2VpercylinderOHVusingRHVLlifters.DVVL-EH$1508lostmotiondeviceseachoperating1intakevalvepercylinder.4solenoids,drivers,harness.Intakevalvesonly.Baselinecostis2VpercylinderOHVusingRHVLlifters.ContinuouslyVariableValveLift(CVVL)$150$275$275$275+DOHC$300+DOHCRatiolinkageincludingrollerelementforeachpairofintakevalves.1controlshaftpositionedby1electrohydraulicactuatorperbank.Forkedfingerfolloweroperates1pairofintakevalvespercylinder.Hydrauliclashadjustersremain.Controlofintakevalvesonly.DOHCenginesonly.BaselineDOHCvalvetrainisseparatecamlobeandrollerfingerfollowerw/HLAforeachvalveof4Vpercylinder.Cylinderheadredesignrequiredforlowcostvalvepairingconcept.2009+HighVolumeVariableHardwareCostDeltaPerVehicleVehicleManufacturerDiscreteHardwareCostDeltaAppendixC:VehicleCostMatrixReducingGreenhouseGasEmissionsfromLight-DutyMotorVehiclesPageC-3TechnologyL4V6V6V6V8TechnologyDescription-HardwareandFunctionalityCylinderDeactivation-Electrohydraulic(EH)CylinderDeactivation-EH$115$1156lostmotiondeviceseachoperating1valvepair.3solenoids,drivers,harness.DeactivatingallI&Evalvesineachcylinderfor1/2oftheenginecylinders.ExcludesanynecessaryNVHimprovements.BaselineDOHCvalvetrainisseparatecamlobeandrollerfingerfollowerw/HLAforeachvalveof4Vpercylinder.Cylinderheadredesignrequiredforlowcostvalvepairingconcept.CylinderDeactivation-EH$1156lostmotiondeviceseachoperating1valve.3solenoids,drivers,harness.DeactivatingallI&Evalvesineachcylinderfor1/2oftheenginecylinders.ExcludesanynecessaryNVHimprovements.Baselinecostis2VpercylinderOHVusingRHVLlifters.CylinderDeactivation-EH$1508lostmotiondeviceseachoperating1valve.4solenoids,drivers,harness.DeactivatingallI&Evalvesineachcylinderfor1/2oftheenginecylinders.ExcludesanynecessaryNVHimprovements.Baselinecostis2VpercylinderOHVusingRHVLlifters.DVVL/DeactCombinationsIntakephasingcostsmustbeaddedtoallVVLcombinationsDVVL-EHwithCylinderDeactivation-EH$330$200$200$200$260StartwithDVVLonintakevalvesforallcylinders.Addthirdstep(closed)tointakevalveson1/2thecylindersfordeact-requireshighercostsolenoids-1perdeactedcylinder.Add2-steponexhaustvalvesfordeacton1/2thecylinders.Add2-stepsolenoidstogetto1pernondeactcylinder-nocylinderpairingpossible.CanoperateDVVLand/orCylinderDeactindependentlyatanytime-adeactivatedcylinderdoesnotuseDVVLwhiledeactivated.CamlessValveActuation(CVA)·ElectromagneticActuation$690$780$780$1,100$1,300Electromagneticcamlessvalveactuation.Assume4valvespercylinder.Includescontrolelectronics.Expressedasnetcostperengine.1actuatorpervalvepair.Controller.Creditexistingvalvetrain.42Visarequirement-thesecostsareexcluded·ElectrohydraulicActuation$575$650$650$900$1,100Electrohydrauliccamlessvalveactuation.Assume4valvespercylinder.1actuatorpervalvepair.Includeshydraulicsandcontrolelectronics.Expressedasnetcostperengine.VariableGeometryTurbocharging$400$400$400$400$400VGTgasolineturbo,chargeaircooler,pistonupgrade,pistoncooling,steelcrankshaft,coolingsystemupsize,plumbing,rings,pressuresensor&bearingupgrade.Excludesanyneededincreaseintransmissiontorquecapacityormodificationstoaftertreatmentsystem.ElectricAssistTurbocharging$475$475$475$475$475Waste-gategasolineturbowith12VEATfunctionalityat800-1500Wconsumption.Includeschargeaircooler,pistonandringupgrade,pistoncooling,steelcrankshaft,coolingsystemupsize,plumbing,headgasketupgrade,pressuresensor&bearingupgrade.Excludesanyneededincreaseintransmissiontorquecapacityormodificationstoaftertreatmentsystem.GasolineEngineDownsizingCreditsThesecreditsapplyonlywhenthebaselinevehiclegasolineengineisreplacedbyanothergasolineengineofthetypedescribedforeachcredit.ForthestudyAVLandNESCCAFmodeled/scaledturbogasenginesat65%,aggressivehybridsat63%andmoderatehybridsat74%sothesecreditscanbeappliedtothosevehiclepackages.Downsizingcredit(forbothVGTandEAT)naL4DOHC4VremainsL4DOHC4VDownsizingcredit(forbothVGTandEAT)($700)V6DOHC4VmovestoL4DOHC4VDownsizingcredit(forbothVGTandEAT)($550)V6DOHC4VmovestoL5DOHC4VDownsizingcredit(forbothVGTandEAT)($700)V6DOHC4VmovestoL4DOHC4VDownsizingcredit(forbothVGTandEAT)($550)V6DOHC4VmovestoL5DOHC4VDownsizingcredit(forbothVGTandEAT)($200)V6OHV2VmovestoL4DOHC4VDownsizingcredit(forbothVGTandEAT)($50)V6OHV2VmovestoL5DOHC4VDownsizingcredit(forbothVGTandEAT)($300)V8OHV2VmovestoL6DOHC4VSupercharging$435$435$435$435$435Advancedsuperchargerincludingchargeaircooler,pistonandringupgrade,pistoncooling,steelcrankshaft,bypassandplumbing,headgasketupgrade,pressuresensor&bearingupgrade.Excludesanyneededincreaseintransmissiontorquecapacity.VariableChargeMotion$30$50$50$50$60Activeintakeporttuningutilizinghydraulicallyactuated"bumps"ineachportDirectInjection(DIG)-Stoichiometric$135$185$185$185$210Wall-guideDIG90-100barpressures.ExcludesallmodificationstobaseengineDirectInjection(DIG)-LeanBurnStratifiedCharge$135$185$185$185$210Wall-guideDIG90-100barpressures.ExcludesallmodificationstobaseengineLeanBurnDIGAftertreatmentCostDelta$385$500$570$560$900AVLdesigned3.0LV6with3.73g/miengine-outNOx.Systemincludesinactiveexhaustcooler.ScaledusingbaselineenginedisplacementsGasolineHCCI(AVLCSISystem)$400$600$600nanaAVLCSISystem:Wall-guideDIG90-100bar,ionsenseorvirtualcylinderpressuresensing,intakephaser,DVVL-EH,supplementalEHexhaustvalveoperationfordilutionmanagementw/highpressureoilpumpandplumbing.Stoichiometricaftertreatment.2009+HighVolumeVariableHardwareCostDeltaPerVehicleVehicleManufacturerDiscreteHardwareCostDeltaReducingGreenhouseGasEmissionsfromLight-DutyMotorVehiclesPageC-4TechnologyL4V6V6V6V8TechnologyDescription-HardwareandFunctionalityBaselinehigh-speedDieselEngineDisplacement1.78LL42.40LL42.28LL42.31LL43.85LL6DownsizedDOHC4VturbodieselenginesmodeledbyAVLtoprovideequivalentperformancetoeachbaselinegasengine.Baselinehigh-speedDiesel$1,000$300$300$800$950DOHC4Vturbodiesel:Commonrail,~1,800bar,Piezo-actuatedinjectors,VNT,cooledEGR.Includesdownsizingcredit.Excludesanyneededincreaseintransmissiontorquecapacity.BaselinedieselaftertreatmentCostDeltaoverstoich.$500$575$600$600$1,000AVLdesigned2-legsystemrevisedtosinglelegperMECA.Scaledfrom2.8LV6with0.32g/miengine-outNOx.DieselAdvancedMulti-Mode$1,000#REF!#REF!#REF!#REF!DOHC4Vturbodiesel:Commonrail,~1,800bar,Piezo-actuatedinjectors,VNT,cooledEGR.Includesdownsizingcredit.Excludesanyneededincreaseintransmissiontorquecapacity.DieselAdvancedMulti-ModeAftertreatmentCostDelta$250-350$300-450$280-400$285-400$500-725FEV-NRELAPBF-DEClightdutyadvancedaftertreatmentsystem(DEER8-2003).Scaledfrom1.9Lenginecontaining1pre-cat(DOC+LNTfunctionality),1underfloorLNTandCDPF.MECAsuppliedPGMloadingsexpressedasarange.DieselEngineandAftertreatmentdownsizingsubstituionforAggressiveHybrid$900PerNESCCAFdesignscalingofhybridvehicles,useL4DOHC4VturbodieselAMMforthislargetruckvehicleclassbutonlywiththeaggressivehybriddrivetrain.Aftertreatmentcostisincludedinthiscost.VariableCompressionRatio$320$380$380$380$440Hydraulicpump,acutators,tiltdesign,canmoveCRfrom7-10.DrivetrainTechnologies5-SpeedAutomaticTransmission$100$100$100$100$100Conventionalstepgear6-SpeedAutomaticTransmission$50$75$75$75$80LepelletiergearsetdesignContinuouslyVariableTransmission(CVT)$150$175$175$175naBeltCVT.NESCCAFassumptions:AssumescompetitivemarketforbelttechnologyfreeoflicensesandIPprotection.Assumesglobalvolumeandcapitalinfrastructureonparwithstep-geartransmissions.AutomatedManualTransmission6speedneutralneutralneutralneutralneutral6-speed,dualwetclutch,fullyautomated.Piececostonly-i.e.,USmanualtransmissioncapacitydoesnotexistvs.Europe12Vbeltstarter-alternator(idleoff)$200nananana2kWmachine.Includesinverter/controller,cableupgrade,belttensionerupgrade.Creditalternator.Startermotorrequiredforcoldstart.Maximimcylinderdisplacement~.45Lforwarmre-start.Includes12VPbacidbatteryupgrade.42VoltBAS-BeltDrivew/Launch,Regen,IdleOff$450$450$450$450$5004kWmachine.Includesbeltupgrade,powerelectronics,DC-DCconverterforsplitsystem.Liquidcooledelectronics.Creditalternatorandstarter.Maintainstartermotorfor5.3Lcoldcrank.Excludesbatteryupgrade.42VoltFASw/Launch,Regen,IdleOff$800$800$800$800$80010kWmotor,flywheelintegration,powerelectronics,DC-DCconvertersplitsytem,liquidcooled,creditstarterandalternator.Excludesbatteryupgrade.42VsystemleadacidbatteryforBAS$120$120$120$120$12036V20Ahadvancedadsorbentglassmat(AGM)leadacidbattery-.72KwHr.TargetedprimarilyfortheBASsystemabove.42VsystemleadacidbatterysetforFAS$330$330$330$330$33036V55Ahadvancedadsorbentglassmat(AGM)leadacidbatteryset-1.98KwHr.TargetedprimarilyfortheFASsystemabove.42VsystemNiMHbatteryupgrade$400$400$400$400$400Fullbatterypackincluding36cells,43.2V,14A-h,.605KwHrcapacity,2117kJenergy(Ref:SAFTVh10/42,aircooled(40C)36XVH4/5SF)forBASorFAS42VsystemNiMHbatteryupgrade$1,090$1,090$1,090$1,090$1,090Fullbatterypackincluding36cells,43.2V,45.8A-h,1.98KwHrcapacityforFAS04HondaCivicHybridarchitecturescaledbyNESCCAFtofiteachvehicleclass.Netcostincludesaconventionaltransmission,NiMHbatterypackat144V,controlandpowerelectronicsincluding1inverterfor144Vsystem,1permanentmagnetmotor/generator.Creditgivenforbaselinevehiclegenerator.Excludescostofreplacementbatterypack.$1,650Batterypack9.0Ah,mogen15Kw,CVTtransmission$2,100$2,100Batterypack12.0Ah,mogen20Kw,CVTtransmission$2,100Batterypack12.0Ah,mogen20Kw,CVTtransmission.Thisvehiclemaynotmeettheloadcarryingandtowingcontinuousgradeabilityperformanceofthebaselinevehicleforthisclass.$2,400Batterypack15.0Ah,mogen25Kw,6speedautomatictransmission.Thisvehiclemaynotmeettheloadcarryingandtowingcontinuousgradeabilityperformanceofthebaselinevehicleforthisclass.2009+HighVolumeVariableHardwareCostDeltaPerVehicleVehicleManufacturerDiscreteHardwareCostDeltaModerateHybrid-MotorAssistReducingGreenhouseGasEmissionsfromLight-DutyMotorVehiclesPageC-5TechnologyL4V6V6V6V8TechnologyDescription-HardwareandFunctionality04ToyotaPriushybridarchitecturedesignscaledbyNESCCAFtofiteachvehicleclass.Netcostincludescontinuouslyvariablehybridtransmission,NiMHbatterypackat201.6V,controlandpowerelectronicsincluding2invertersw/1dc:dcconverterfor500Vsystemvoltage,1permanentmagnetgenerator/enginestarter,1permanentmagnetdrivemotor.Creditgivenforbaselinevehiclegeneratorandstartermotor.Excludescostofanyreplacementbatterypack.$2,500Batterypack5.9Ah,drivemotor45Kw,generator25Kw$3,100$3,100Batterypack7.8Ah,drivemotor60Kw,generator30Kw$3,100Batterypack7.8Ah,drivemotor60Kw,generator30Kw.Thisvehiclemaynotmeettheloadcarryingandtowingcontinuousgradeabilityperformanceofthebaselinevehicleforthisclass.$4,000Batterypack10.4Ah,drivemotor80Kw,generator40Kw.Thisvehiclemaynotmeettheloadcarryingandtowingcontinuousgradeabilityperformanceofthebaselinevehicleforthisclass.OtherLoadReducingTechnologiesAdvancedPowerSteering·Electrohydraulicpowersteering(EHPS)$60If14Velectricalsystem,EHPSrequiredforlargetruckcase·Electricpowersteering(EPS)$20$40$40$40$4014/42VEPS.42VisrequirementforlargetruckcaseEPS.Electric42VDemandWaterPump$50$50$50$50$5042Vrequirementfordemandwaterpump.HighEfficiencyGenerator$40$40$40$40$4080%highefficiencyLundellmachineWeightReduction$3$3$3$3$3Aluminumintensivevehicle-body.Costperpoundsaved.ImportantNotesonTechnologyCostMatrixVehiclemanufacturercostsrepresentvariablehardwarecostdeltaoverbaselinetechnologies.R&D,capitalinvestmentandothercostsassociatedwithimplementingnewtechnologiesareexcluded.Costsareforecast2009+atassumedhighvolumelevels.SeeMethodologySectionforfulldescription.AggressiveHybrid-FullyIntegrated2009+HighVolumeVariableHardwareCostDeltaPerVehicleVehicleManufacturerDiscreteHardwareCostDeltaR 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. , e t a l

. , H y u n d a i M o t o r C o m p a n y

, " A n O p t i m i z e d C o n t r o l S t r

a t e g y f o r P a r a l l e l

H y b r i d E l e c t r i c V

e h i c l e s

, " 2 0 0 3

- 0 1

- 1 3 2 9

, S o c i e t y o f A u t o m o t i v e E n g i n e e r s

, I n c

. , 2 0 0 3

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e C

- 8R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 1



# A p p e n d i x D : V e h i c l e A i r C o n d i t i o n i n gR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 2



## A p p e n d i x D : V

e h i c l e A i r C o n d i t i o n i n g

V e h i c l e a i r c o n d i t i o n i n g ( A / C ) s y s t e m s i m p a c t v e h i c u l a r G H G e m i s s i o n s t h r o u g h

t h r e e d i s t i n c t m e c h a n i s m s

. T w o m e c h a n i s m s i m p a c t v e h i c l e t a i l p i p e e m i s s i o n s o f C O 2 ,

w h i l e t h e t h i r d m e c h a n i s m i s e m i s s i o n s ( r e f r i g e r a n t l e a k a g e ) f

r o m t h e A / C s y s t e m i t s e l f

. T h e i n c r e a s e d v e h i c l e t a i l p i p e e m i s s i o n s a r e g e n e r a l l y r e f e rr e d t o a s “ i n d i r e c t e m i s s i o n s ”

s i n c e t h e y d o n o t e m a n a t e d i r e c t l y f r o m t h e A / C s y s t e m

. L e a k a g e

- r e l a t e d e m i s s i o n s a r e

g e n e r a l l y r e f

e r r e d t o a s “ d i r e c t e m i s s i o n s ” s i n c e t h e y a r e r e l e a s e d d i r e c t l y b y t h e A / C

s y s t e m

.

I n d i r e c t e m i s s i o n s r e s u l t f r o m t w o i n f

l u e n c e s

. F i r s t

, w h e n o p e r a t i n g

, A / C s y s t e m s

p l a c e a n a d d i t i o n a l l o a d o n t h e v e h i c l e e n g i n e

, i n c r e a s i n g v e h i c l e C O 2 e m i s s i o n s

. S e c o n d

, r e g a r d l e s s o f o p e r a t i o n a l s t a t u s

, A / C s y s t e m m a s s m u s t b e t r a n s p o r t e d w h e n e v e r

a v e h i c l e i s m o v e d

, a n d t h i s a l s o p l a c e s a n a d d i t i o n a l l o a d o n t h e v e h i c l e e n g i n e ( r e l a t i v e

t o a n o t h e r w i s e i d e n t i c a l v e h i c l e w i t h o u t A / C )

, i n c r e a s i n g v e h i c l e C O 2 e m i s s i o n s

. A

t y p i c a l A / C s y s t e m w e i g h s o n t h e o r d e r o f 3 0

- 3 5 p o u n d s

. [ 1 ]

A / C s y s t e m s f

u n c t i o n b y t r a n s f

e r r i n g h e a t t h r o u g h a w o r k i n g f l u i d

, w h i c h i s

c o m m o n l y k n o w n a s t h e s y s t e m r e f r i g e r a n t

. C u rr e n t v e h i c l e A / C s y s t e m s u t i l i z e

H F C

- 1 3 4 a ( 1

, 1

, 1

, 2

- t e t r a f l u o r o e t h a n e ; C 2 F 4 H 2 ) a s t h e w o r k i n g r e f r i g e r a n t

. H F C

- 1 3 4 a h a s

a g l o b a l w a r m i n g p o t e n t i a l ( G W P ) 1 3 0 0 t i m e s t h a t o f C O 2

. [ 2 ] A c c o r d i n g l y

, a n y

r e f r i g e r a n t t h a t l e a k s f

r o m t h e A / C s y s t e m r e p r e s e n t s a p o t e n t s o u r c e o f G H G e m i s s i o n s

.

T h i s s t u d y e v a l u a t e d a l l t h r e e s o u r c e s o f A / C

- r e l a t e d G H G e m i s s i o n s

. B o t h d i r e c t

a n d i n d i r e c t e m i s s i o n s w e r e a s s e s s e d t h r o u g h a s t a n d

- a l o n e a n a l y t i c a l a s s e s s m e n t

. T o

v a l i d a t e t h e a n a l y t i c a l a s s e s s m e n t

, i n d i r e c t A / C o p e r a t i o n a l e m i s s i o n s w e r e a l s o a s s e s s e d

t h r o u g h a p p l i c a t i o n o f t h e A V L C R U I S E s i m u l a t i o n m o d e l

.



### D

. 1

. S t a n d

- A l o n e A s s e s s m e n t

T h e s t a n d

- a l o n e a s s e s s m e n t o f v e h i c l e A / C G H G e m i s s i o n s r e l i e d o n t h e l a r g e

b o d y o f A / C s y s t e m e v a l u a t i o n t e s t d a t a t h a t i s c u rr e n t l y a v a i l a b l e i n t h e p u b l i c d o m a i n

. A l t h o u g h a d i v e r s e s e t o f r e s o u r c e s w a s u t i l i z e d i n t h e a s s e s s m e n t

, p r i m a r y r e f e r e n c e s a r e

a s f o l l o w s :

• D i r e c t E m i s s i o n s :

6 F K Z DU ]

 :

  N R

- R e c h e r c h e G m b H

, “ E m i s s i o n o f R e f r i g e r a n t R

- 1 3 4 a f

r o m M o b i l e

A i r

- C o n d i t i o n i n g S

y s t e m s

, A n n u a l R a t e o

f E m i s s i o n f r o m P a s s e n g e r

- C

a r

A i r

- C o n d i t i o n i n g S

y s t e m s u p t o S e v e n Y

e a r s O l d

, ” 3 6 0 0 9 0 0 6

, p r e p a r e d f o r t h e

G e r m a n F e d e r a l E n v i r o n m e n t O f f i c e

, S e p t e m b e r 2 0 0 1

. [ 3 ]

6 F K Z DU ]

 :

 H W D O

  N R

- R e c h e r c h e G m b H

, “ E s t a b l i s h i n g t h e L e a k

a g e R a t e s o

f

M o b i l e A i r

- C o n d i t i o n e r

s

, ” B 4

- 3 0 4 0 / 2 0 0 2 / 3 3 7 1 3 6 / M A R / C 1

, p r e p a r e d f o r t h e

E u r o p e a n C o m m i s s i o n ( D G E n v i r o n m e n t )

, A p r i l 1 7

, 2 0 0 3

. [ 4 ]R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 3

• I n d i r e c t E m i s s i o n s :

F o r r e s t

, W

. O

. , D e l p h i

, “

A i r C o n d i t i o n i n g a n d G a s G u z z l e r T a x C r e d i t s

, ”

2 0 0 2

- 0 1

- 1 9 5 8

, S o c i e t y o f A u t o m o t i v e E n g i n e e r s

, I n c

. , 2 0 0 2

. [ 5 ]

F o r r e s t

, W

. O

. a n d B h a t t i

, M

. S

. , D e l p h i H a rr i s o n T h e r m a l S y s t e m s

, “ E n e r g y E f f i c i e n t

A u t o m o t i v e A i r C o n d i t i o n i n g S y s t e m

, ” 2 0 0 2

- 0 1

- 0 2 2 9

, S o c i e t y o f A u t o m o t i v e

E n g i n e e r s

, I n c

. , 2 0 0 2

. [ 6 ]

J o h n s o n

, V

. H

. , N a t i o n a l R e n e w a b l e E n e r g y L a b o r a t o r y

, “ F u e l U s e d f o r V e h i c l e A i r

C o n d i t i o n i n g : A S t a t e

- b y

- S t a t e T h e r m a l C o m f o r t

- B a s e d A

p p r o a c h

, ” 2 0 0 2

- 0 1

- 1 9 5 7

, S o c i e t y o f A u t o m o t i v e E n g i n e e r s

, I n c

. , 2 0 0 2

. [ 7 ]

D i r e c t A / C S y s t e m E m i s s i o n s : A / C s y s t e m s a r e d e s i g n e d t o b e c l o s e d f o r t h e

l i f e o f a v e h i c l e

. N e v e r t h e l e s s

, r e f r i g e r a n t e m i s s i o n s ( i

. e

. , l e a k a g e ) c a n o c c u r t h r o u g h

s e v e r a l m e c h a n i s m s

. S m a l l

, b u t c o n t i n u o u s r e f r i g e r a n t e m i s s i o n s o c c u r t h r o u g h

“ r e g u l a r ” l e a k a g e a t c o m p o n e n t j o i n t s a n d t h e c o m p r e s s o r s h a f t s e a l

, a s w e l l a s t h r o u g h

h o s e p e r m e a t i o n

. “ I

r r e g u l a r ” l e a k a g e c a n a l s o o c c u r a s t h e r e s u l t o f s y s t e m d a m a g e

t h r o u g h a c c i d e n t s

, e t c

. T h e e v a c u a t i o n o f r e f r i g e r a n t e i t h e r d u r i n g A / C s y s t e m o r o t h e r

v e h i c l e s e r v i c e c a n a l s o l e a d t o s i g n i f i c a n t o r m i n o r l e a k a g e d e p e n d i n g o n t h e u s e a n d

e f f i c i e n c y o f r e f

r i g e r a n t r e c y c l i n g e q u i p m e n t

. F i n a l l y

, e v a c u a t i o n o f r e f r i g e r a n t a t t h e

e n d o f v e h i c l e l i f

e a l s o r e s u l t s i n l e a k a g e a t a r a t e t h a t i s a l s o d e p e n d e n t o n t h e u s e a n d

e f f i c i e n c y o f r e f

r i g e r a n t r e c y c l i n g e q u i p m e n t

.

E s t i m a t e s o f t h e r a t e o f r e g u l a r H F C

- 1 3 4 a l e a k a g e s p a n a r e l a t i v e l y w i d e r a n g e o f

1 0

- 1 3 0 g r a m s p e r y e a r

, b u t m o s t e s t i m a t e s a r e i n t h e 5 0

- 6 0 g r a m p e r y e a r r a n g e

. [ 3

, 5

, 8

- 1 2 ] I n t h e m o s t d e t a i l e d a s s e s s m e n t o f r e g u l a r A / C s y s t e m e m i s s i o n s

,

m e a s u r e m e n t s o f v e h i c l e A / C s y s t e m r e f r i g e r a n t m a s s w e r e t a k e n f o r 2 7 6 l i g h t d u t y

v e h i c l e s i n t h e E u r o p e a n U n i o n ( E U ) b e t w e e n N o v e m b e r 2 0 0 2 a n d J a n u a r y 2 0 0 3

. B y

c o m p a r i n g m e a s u r e d c h a r g e m a s s t o i n i t i a l f i l l s p e c i f i c a t i o n s

, a r e g u l a r H F C

- 1 3 4 a

l e a k a g e r a t e o f 5 2 g r a m s p e r y e a r w a s e s t i m a t e d

. I n r e c o g n i t i o n o f t h e c o n t i n u i n g

p r i m a c y o f t h e E U d a t a

, t h e s t a n d

- a l o n e a s s e s s m e n t a s s u m e d a r e g u l a r l e a k a g e r a t e f o r

c u r r e n t H F C

- 1 3 4 a s y s t e m s o f 5 0 g r a m s p e r y e a r

.

B y d e f i n i t i o n

, p r e c i s e e s t i m a t e s o f t h e r a t e o f i rr e g u l a r H F C

- 1 3 4 a l e a k a g e a r e

d i f f i c u l t t o d e v e l o p

. V a r i o u s r e s e a r c h e r s h a v e e s t i m a t e d p e r v e h i c l e

- e q u i v a l e n t i r r e g u l a r

e m i s s i o n r a t e s o f 7

- 1 4 g r a m s p e r y e a r

. [ 3

, 1 0

, 1 3 ] T h e m o s t r o b u s t s o u r c e o f i rr e g u l a r

e m i s s i o n r a t e d a t a i s a l s o a n E U

- s p o n s o r e d s t u d y t h a t e x a m i n e d v e h i c l e r e p a i r r e c o r d s

f r o m n i n e G e r m a n s e r v i c e g a r a g e s

. B y c o m p a r i n g A / C s y s t e m l o s s e s f o r v e h i c l e s s u b

j e c t

t o r e p a i r t o t h e n u m b e r o f ( A / C e q u i p p e d ) c u s t o m e r s a t e a c h s t u d y s e r v i c e g a r a g e

, a

n o m i n a l i r r e g u l a r e m i s s i o n r a t e o f 1 4 g r a m s p e r A / C

- e q u i p p e d v e h i c l e p e r y e a r w a s

e s t i m a t e d

.

I n a d d i t i o n t o r e g u l a r a n d i rr e g u l a r l e a k a g e

, r e f r i g e r a n t e m i s s i o n s a l s o o c c u r

d u r i n g s y s t e m s e r v i c e d u e t o i m p e r f e c t r e c y c l i n g t e c h n i q u e s

. A l o s s o f 4

- 1 3 p e r c e n t o f

t o t a l s y s t e m c h a r g e i s g e n e r a l l y e s t i m a t e d a s a p p r o p r i a t e f o r c u rr e n t r e c y c l i n g s y s t e m s

a n d t e c h n i q u e s

. [ 8

, 1 0

, 1 1

, 1 3 ] L o s s e s f o r s e r v i c e f

a c i l i t i e s e m p l o y i n g g o o d r e c y c l i n gR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 4

t e c h n i q u e s a p p e a r t o b e o n t h e l o w e n d o f t h e r a n g e

, a t a p p r o x i m a t e l y 6 p e r c e n t

. A s s u m i n g a n a v e r a g e i n i t i a l c h a r g e o f 7 5 0 g r a m s a n d a n o r m a l l e a k a g e r a t e o f 5 0 g r a m s

p e r y e a r

, v e h i c l e s w i l l g e n e r a l l y r e q u i r e A / C s y s t e m s e r v i c e t w i c e d u r i n g t h e i r l i f e t i m e

. A t a 6 p e r c e n t l o s s r a t e

, t h i s e q u a t e s t o a b o u t 4 5 g r a m s p e r s e r v i c e o r 9 0 g r a m s p e r

l i f e t i m e

.

S i m i l a r l y

, i m p e r f

e c t r e c o v e r y a t t h e e n d o f a v e h i c l e ’ s l i f e a l s o c o n t r i b u t e s t o

r e f r i g e r a n t e m i s s i o n s

. A l o s s o f 1 0

- 3 0 p e r c e n t o f r e m a i n i n g c h a r g e h a s b e e n a s s u m e d t o

b e r e f l e c t i v e o f s u c h e m i s s i o n s

, g i v e n c u r r e n t r e c y c l i n g s y s t e m s a n d t e c h n i q u e s

. [ 1 0

, 1 1

, 1 3 ] L o s s e s g i v e n g o o d r e c y c l i n g t e c h n i q u e s a p p e a r t o b e o n t h e l o w e n d o f t h e

r a n g e a t a p p r o x i m a t e l y 1 5 p e r c e n t

. A s s u m i n g a n a v e r a g e i n i t i a l c h a r g e o f 7 5 0 g r a m s

, a

n o r m a l l e a k a g e r a t e o f 5 0 g r a m s p e r y e a r

, a n d t w o y e a r s n o r m a l l e a k a g e s i n c e t h e l a s t

s y s t e m s e r v i c e

, v e h i c l e s w i l l g e n e r a l l y h a v e a b o u t 6 5 0 g r a m s o f r e f r i g e r a n t r e m a i n i n g i n

t h e A / C s y s t e m a t t h e e n d o f t h e i r l i f e

. A t a 1 5 p e r c e n t l o s s r a t e

, t h i s e q u a t e s t o a b o u t 9 8

g r a m s p e r v e h i c l e p e r l i f

e t i m e

.

T h e s e a s s u m e d s e r v i c e a n d e n d

- o f

- l i f e l o s s r a t e s a r e b a s e d o n g o o d r e c y c l i n g a n d

r e c o v e r y p r a c t i c e s

. T o t h e e x t e n t t h a t a c t u a l p r a c t i c e i s e i t h e r n o n

- e x i s t e n t ( i

. e

. , d i r e c t

a t m o s p h e r i c v e n t i n g ) o r p o o r l y p e r f o r m e d

, r e f

r i g e r a n t e m i s s i o n s w i l l b e s u b s t a n t i a l l y

h i g h e r

. F o r e x a m p l e

, l o s s e s a s s o c i a t e d w i t h a t m o s p h e r i c v e n t i n g d u r i n g t w o s e r v i c e t r i p s

d u r i n g a v e h i c l e l i f

e t i m e a n d o n e e n d

- o f

- l i f e l o s s m i g h t b e 2

, 5 0 0 g r a m s o f r e f r i g e r a n t o r

m o r e

. O b v i o u s l y

, t h i s i s a s i g n i f i c a n t i n c r e a s e o v e r t h e 1 8 8 g r a m s ( 9 0 g r a m s d u r i n g

s e r v i c e p l u s 9 8 g r a m s a t e n d

- o f

- l i f e ) a s s u m e d i n t h i s a s s e s s m e n t

. A p p r o p r i a t e r e g u l a t i o n s

( i n p l a c e ) a n d e n f

o r c e m e n t a r e

, t h e r e f

o r e

, r e q u i r e d t o e n s u r e t h a t a c t u a l e m i s s i o n s

a p p r o a c h t h o s e a s s u m e d

.

D i r e c t A / C s y s t e m G H G e m i s s i o n s c a n b e r e d u c e d b y m i n i m i z i n g r e f r i g e r a n t

l e a k a g e o r b y u t i l i z i n g a r e f r i g e r a n t w i t h a l o w e r G W P

. T h e E U h a s p r o p o s e d r e g u l a t i o n s

t h a t r e q u i r e r e g u l a r e m i s s i o n r a t e s f o r H F C

- 1 3 4 a s y s t e m s t o b e c o n t r o l l e d t o 2 0

- 4 0 g r a m s

p e r y e a r b e g i n n i n g i n 2 0 0 5

, a n d p h a s e

- o u t t h e u s e o f r e f r i g e r a n t w i t h a G W P g r e a t e r t h a n

1 5 0 b e t w e e n 2 0 0 9 a n d 2 0 1 8

. S i n c e

, a s d e s c r i b e d a b o v e

, H F C

- 1 3 4 a h a s a G W P o f 1 3 0 0

,

t h e E U r u l e s e f

f e c t i v e l y b a n t h e i n t r o d u c t i o n o f n e w H F C

- 1 3 4 a A / C s y s t e m s a f t e r 2 0 1 8

. 3 9

T a b l e D

- 1 p r e s e n t s a l i s t o f a l t e r n a t i v e r e f r i g e r a n t s t h a t a r e b e i n g c o n s i d e r e d f o r v e h i c l e

a p p l i c a t i o n

. A s i n d i c a t e d

, a l t e r n a t i v e r e f r i g e r a n t s g e n e r a l l y s p a n t h r e e G W P r a n g e s

. H F C

- 1 5 2 a i s a h y d r o f

l u o r o c a r b o n r e f r i g e r a n t w i t h h a l f t h e f

l u o r i n e o f H F C

- 1 3 4 a

, a n d a

G W P t h a t i s 9 1 p e r c e n t l o w e r

. H y d r o c a r b o n s s u c h a s p r o p a n e a r e a l s o e f f e c t i v e

r e f r i g e r a n t s

, a n d t h e i r a s s o c i a t e d G W P i s a b o u t 9 8 p e r c e n t l o w e r t h a n H F C

- 1 3 4 a

, a n d 8 0

3 9 I t i s i m p o r t a n t t o r e c o g n i z e t h a t s u b s e q u e n t t o t h e c o m p l e t i o n o f t h e A

/ C s y s t e m a s s e s s m e n t s d e s c r i b e d i n

t h i s r e p o r t

, t h e E u r o p e a n P a r l i a m e n t s u b s t a n t i a l l y a m e n d e d t h e p r o p o s e d E U r e g u l a t i o n s

. W h i l e t h e s e

a m e n d m e n t s a r e s u b

j e c t t o c o n t i n u i n g r e v i s i o n d u r i n g m e m b e r s t a t e n e g o t i a t i o n s

, t h e y s i g n i f i c a n t l y a l t e r

t h e i m p l i c a t i o n s o f t h e E U r e q u i r e m e n t s

. F i r s t

, t h e a m e n d m e n t s r e d u c e t h e a l l o w a b l e G W P o f m o b i l e

A / C s y s t e m s t o 5 0 b e g i n n i n g i n 2 0 1 1 a n d r e q u i r e t h e c o m p l e t e e l i m i n a t i o n o f s y s t e m s w i t h a G W P a b o v e

5 0 b y 2 0 1 4

. T h i s w o u l d e f f e c t i v e l y p r o h i b i t b o t h H F C

- 1 3 4 a a n d H F C

- 1 5 2 a

, l e a v i n g C O 2 a n d

h y d r o c a r b o n s a s t h e m o s t l i k e l y l o n g t e r m A / C r e f r i g e r a n t s i n t h e E U

. S e c o n d

, t h e a m e n d m e n t s e l i m i n a t e

t h e s p e c i f i e d m a x i m u m A

/ C s y s t e m r e f

r i g e r a n t l e a k a g e r a t e s o f 2 0 a n d 4 0 g r a m s p e r y e a r s c h e d u l e d t o

b e g i n i n 2 0 0 5 a n d i m

p o s e i n s t e a d a r e q u i r e m e n t f o r a n u n s p e c i f

i e d m a x i m u m l e a k a g e r a t e f o r A / C

s y s t e m s w i t h a G W P g r e a t e r t h a n 1 5 0 b e g i n n i n g i n 2 0 0 7

. T h e s p e c i f i c m a x i m u m l e a k a g e r a t e a n d

a s s o c i a t e d t e s t p r o c e d u r e a r e t o b e d e v e l o p e d

. S o

, w h i l e t h e a m e n d m e n t s s o m e w h a t r e l a x n e a r t e r m

r e q u i r e m e n t s

, l o n g e r t e r m r e q u i r e m e n t s w e r e m a d e m o r e s t r i n g e n t

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 5

p e r c e n t l o w e r t h a n H F C

- 1 5 2 a

. F i n a l l y

, C O 2 s y s t e m s r e p r e s e n t a p r a c t i c a l l o w e r l i m i t

w i t h a G W P o f u n i t y ( b y d e f i n i t i o n )

.

I n t h i s a s s e s s m e n t

, d i r e c t r e f r i g e r a n t e m i s s i o n s w e r e i n v e s t i g a t e d f o r s i x

a l t e r n a t i v e v e h i c l e A / C s y s t e m s : c u r r e n t H F C

- 1 3 4 a

, t w o l e v e l s o f e n h a n c e d ( i

. e

. , r e d u c e d

l e a k a g e ) H F C

- 1 3 4 a

, H F C

- 1 5 2 a

, p r o p a n e

, a n d C O 2

. E n h a n c e d H F C

- 1 3 4 a s y s t e m s a r e

b a s e d o n t h e p r o p o s e d E U l e v e l s o f r e f r i g e r a n t l e a k a g e o f 4 0 a n d 2 0 g r a m s p e r y e a r

,

w h i c h r e f l e c t r e g u l a r l e a k a g e r e d u c t i o n s o f a b o u t 2 0 a n d 6 0 p e r c e n t r e l a t i v e t o c u rr e n t

H F C

- 1 3 4 a s y s t e m s

. A l l a l t e r n a t i v e s e x c e p t C O 2 a s s u m e a n e f f e c t i v e r e f r i g e r a n t r e c o v e r y

a n d r e c y c l i n g p r o g r a m i n b o t h t h e s e r v i c e a n d e n d

- o f

- l i f e i n d u s t r i e s

. T h e a b s e n c e o f s u c h

a p r o g r a m w i l l l e a d t o e m i s s i o n r a t e s c o n s i d e r a b l y l a r g e r t h a n t h o s e a s s u m e d i n t h i s

e v a l u a t i o n

. T h e C O 2 s y s t e m e v a l u a t i o n i n c l u d e d o n e p r a c t i c a l a s s e s s m e n t o f a s y s t e m

w i t h a l e a k a g e r a t e c o n t r o l l e d t o 5 0 g r a m s p e r y e a r a n d o n e “ i m p r a c t i c a l ” a s s e s s m e n t o f a

s y s t e m w i t h a n n u a l l e a k a g e e q u i v a l e n t t o a c o m p l e t e s y s t e m c h a r g e

. T h e “ i m p r a c t i c a l ”

s y s t e m a s s e s s m e n t i s i n t e n d e d s o l e l y t o i l l u s t r a t e t h e i n s e n s i t i v i t y o f o v e r a l l C O 2 s y s t e m

G H G e m i s s i o n r a t e s t o r e f r i g e r a n t l e a k a g e a s s u m p t i o n s

- i t i s n o t i n t e n d e d t o r e p r e s e n t a

v i a b l e m a r k e t s y s t e m

.

T a b l e D

- 1 : B a s i c E n v i r o n m e n t a l C h a r a c t e r i s t i c s o f S e l e c t e d R e f r i g e r a n t s [ 2

, 8

, 1 4 ]

R e f r i g e r a n t C o m p o u n d N a m e F o r m u l a O D P a G W P b

C F C

- 1 2 D i c h l o r o d i f l u o r o m e t h a n e C ( C l ) 2 F 2 1 8 5 0 0

H F C

- 1 3 4 a 1

, 1

, 1

, 2

- T e t r a f l u o r o e t h a n e C 2 F 4 H 2 0 1 3 0 0

H F C

- 1 5 2 a 1

, 1

- D i f

l u o r o e t h a n e C 2 F 2 H 4 0 1 2 0

H C

- 2 9 0 P r o p a n e C 3 H 8 0 2 0

R

- 7 4 4 C a r

b o n D i o x i d e C O 2 0 1

a O D P i s “ O z o n e D e p l e t i o n P o t e n t i a l ” a s d e f i n e d b y t h e U

. S

. E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n A g e n c y i n 4 0

C F R P a r t 8 2

. T h e O D P s c a l e i s b a s e d o n C F C

- 1 1 ( t r i c h l o r o f l u o r o m e t h a n e

, C ( C l ) 3 F ) s o t h a t t h e

i n d i c a t e d O D P o f a c o m

p o u n d i s d e f

i n e d a s t h e r a t i o o f i t s i m

p a c t o n o z o n e t o t h e i m

p a c t o f t h e s a m e

m a s s o f C F C

- 1 1

.

b G W P i s “ G l o b a l W a r m i n g P o t e n t i a l ” a s d e f i n e d b y t h e U

. S

. E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n A g e n c y i n 4 0

C F R P a r t 8 2

. T h e G W P s c a l e i s b a s e d o n C O 2 ( c a r b o n d i o x i d e ) s o t h a t t h e i n d i c a t e d G W P o f a

c o m p o u n d i s d e f

i n e d a s t h e r a t i o o f i t s i m

p a c t o n g l o b a l w a r m i n g t o t h e i m p a c t o f t h e s a m e m a s s o f

C O 2

.

I n d i r e c t M a s s

- B a s e d A / C E m i s s i o n s : I n c r e a s e d v e h i c l e t a i l p i p e C O 2 e m i s s i o n s

d u e t o t h e m a s s o f A / C s y s t e m s w a s e s t i m a t e d t h r o u g h a n e n g i n e e r i n g a s s e s s m e n t o f t h e

e n e r g y r e q u i r e d t o m o v e m a s s

. U s i n g f u n d a m e n t a l p h y s i c a l r e l a t i o n s

, i t i s p o s s i b l e t o

e s t i m a t e t h e i n c r e m e n t a l C O 2 e m i t t e d f o r a g i v e n i n c r e m e n t a l c h a n g e i n v e h i c l e m a s s

( i

. e

. , t h a t d u e t o t h e p r e s e n c e o f t h e A / C s y s t e m )

. T h i s r a t e o f c h a n g e i s e s t i m a t e d t o b e

a b o u t 1 1 1 p o u n d s o f C O 2 p e r 1 0 0 p o u n d s p e r 1 0

, 0 0 0 m i l e s

. G i v e n t h i s r e l a t i o n s h i p a n d

t h e a s s o c i a t e d m a s s o f v a r i o u s A / C s y s t e m a l t e r n a t i v e s

, i n c r e m e n t a l t a i l p i p e C O 2

e m i s s i o n s c a n b e e s t i m a t e d

.

C u rr e n t A / C s y s t e m m a s s i s o n t h e o r d e r o f 3 0

- 3 5 p o u n d s

. F o r t h i s a s s e s s m e n t

, a

v a l u e o f 3 3 p o u n d s w a s a s s u m e d

. B a s e d o n d a t a f o r c u r r e n t e v a l u a t i o n s y s t e m s

, C O 2 A / CR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 6

s y s t e m s w e r e a s s u m e d t o h a v e a n a d d i t i o n a l o n e p o u n d m a s s

. [ 1 ] T h i s d i f f e r e n t i a l i s

c o n s i d e r a b l y l e s s t h a n d i f f e r e n t i a l s e s t i m a t e d b y o t h e r r e s e a r c h e r s

, b u t i s b a s e d o n a c t u a l

c o m p o n e n t m a s s e s f

o r a b a s e l i n e H F C

- 1 3 4 a s y s t e m a n d i t s C O 2 e q u i v a l e n t

. E m p i r i c a l

m a s s i n f o r m a t i o n f

o r c o m p a r a b l e A / C s y s t e m s u s i n g o t h e r r e f r i g e r a n t s i s l i m i t e d

, b u t

t h e o r e t i c a l c a l c u l a t i o n s b y p r e v i o u s r e s e a r c h e r s h a v e e s t i m a t e d t h a t e n h a n c e d H F C

- 1 3 4 a

, H F C

- 1 5 2 a

, a n d h y d r o c a r b o n r e f r i g e r a n t s w o u l d a l l o w m a s s r e d u c t i o n s o f a b o u t 8 p e r c e n t

r e l a t i v e t o c u r r e n t s y s t e m s

. [ 8 ]

D u e t o p o t e n t i a l s a f

e t y i s s u e s

, H F C

- 1 5 2 a

, h y d r o c a r b o n

, a n d C O 2 s y s t e m s c o u l d

r e q u i r e m e a s u r e s n o t c u r

r e n t l y n e e d e d o n c u rr e n t H F C

- 1 3 4 a s y s t e m s

. T h e s e m e a s u r e s

c o u l d i n c l u d e a c t i v e s a f

e t y s y s t e m s s u c h a s a u t o m a t i c v e h i c l e c a b i n v e n t i l a t i o n a n d A / C

s y s t e m e v a c u a t i o n o r p h y s i c a l s e p a r a t i o n o f t h e A / C s y s t e m r e f r i g e r a n t f r o m t h e v e h i c l e

c a b i n t h r o u g h t h e u s e o f s e c o n d a r y A / C s y s t e m c o o l i n g l o o p s

. I f u t i l i z e d

, s e c o n d a r y l o o p

s y s t e m s m a y i n c r e a s e o v e r a l l s y s t e m m a s s

, b u t e m p i r i c a l d a t a i s l i m i t e d

. H o w e v e r

, g i v e n

t h a t s e c o n d a r y l o o p s y s t e m s w o u l d c o n s i s t o f a l l o f t h e c o m p o n e n t s o f t h e b a s e s y s t e m

,

p l u s a n a d d i t i o n a l h e a t e x c h a n g e r

, a s m a l l p u m p t o m o v e c o o l a n t t h r o u g h t h e s e c o n d a r y

l o o p

, t h e s e c o n d a r y l o o p p l u m b i n g

, t h e s e c o n d a r y l o o p c o o l a n t

, a n d a s e c o n d a r y l o o p

c o o l a n t r e s e r v o i r

, i t s e e m s l i k e l y t h a t o v e r a l l s y s t e m m a s s w i l l i n c r e a s e s i g n i f i c a n t l y

. B a s e d o n t h e w e i g h t o f c u r r e n t v e h i c l e p u m p s

, c u r r e n t s y s t e m h e a t e x c h a n g e r s

, c u r r e n t

c o o l a n t l i n e s

, a n d t h e s e c o n d a r y c o o l a n t i t s e l f

, a t o t a l s e c o n d a r y l o o p m a s s p e n a l t y o f 8 t o

9 p o u n d s

, o r a m a s s i n c r e a s e o f a b o u t 2 5 p e r c e n t r e l a t i v e t o c u r r e n t s i n g l e l o o p s y s t e m s

s e e m s l i k e l y

. 4 0

I n d i r e c t E n e r g y

- B a s e d A / C I m p a c t s : I n a d d i t i o n t o t h e i n d i r e c t G H G i m p a c t s

a s s o c i a t e d w i t h A / C s y s t e m m a s s

, i n d i r e c t G H G e m i s s i o n i m p a c t s a l s o a c c r u e d u r i n g A / C

s y s t e m o p e r a t i o n d u e t o t h e e n e r g y d e m a n d s o f t h e s y s t e m c o m p r e s s o r a n d c a b i n f a n

. S i n c e A / C s y s t e m u s a g e v a r i e s w i t h c l i m a t e

, i t i s n o t p o s s i b l e t o q u a n t i f y a n o p e r a t i o n a l

G H G i m p a c t t h a t a p p l i e s t o a l l a r e a s

. A r e a s w i t h s i g n i f i c a n t c o o l i n g d e m a n d s w i l l

p r o m o t e h i g h e r i n d i r e c t G H G e m i s s i o n s

. A r e a s w i t h l o w c o o l i n g d e m a n d s m a y h a v e

o v e r a l l A / C

- r e l a t e d G H G i m p a c t s t h a t o n l y m o d e s t l y e x c e e d t h o s e a s s o c i a t e d w i t h d i r e c t

4 0 I t s h o u l d b e n o t e d t h a t s u b s e q u e n t t o t h e c o m p l e t i o n o f t h e A

/ C p o r t i o n o f t h i s s t u d y

, t h e d e t a i l s o f t h e

v a r i o u s A / C s y s t e m s i n c l u d e d i n t h e S A E A l t e r n a t e R e f r i g e r a n t C o o p e r a t i v e R e s e a r c h P r o g r a m ( A R C R P )

w e r e r e l e a s e d

. T h e A R C R P w a s i n i t i a t e d b y t h e S o c i e t y o f A u t o m o t i v e E n g i n e e r s ( S A E ) t o e v a l u a t e t h e

e n e r g y e f f i c i e n c y o f v a r i o u s m o b i l e A / C s y s t e m s

. A s t e s t e d i n t h e A R C R P

, t h e m a s s d i f f e r e n t i a l b e t w e e n

a c o m p a r a b l e e n h a n c e d H F C

- 1 3 4 a a n d C O 2 s y s t e m w a s i n d i c a t e d t o b e a b o u t 8 p o u n d s

, s u b s t a n t i a l l y

g r e a t e r t h a n t h a t a s s u m e d i n t h i s s t u d y

. H o w e v e r

, b o t h t h e H F C

- 1 3 4 a a n d C O 2 s y s t e m s h a d m a s s e s l e s s

t h a n a s s u m e d i n t h i s s t u d y

, a t a b o u t 2 4 p o u n d s f o r H F C

- 1 3 4 a ( v e r s u s 3 0 i n t h i s s t u d y ) a n d 3 2 p o u n d s f o r

C O 2 ( v e r s u s 3 4 i n t h i s s t u d y )

. A d d i t i o n a l l y

, t h e A R C R P i n c l u d e d a s e c o n d a r y l o o p s y s t e m

, w i t h a n

i n c r e m e n t a l m a s s e s t i m a t e d t o b e a b o u t 1 7 p o u n d s ( v e r s u s 8 i n t h i s s t u d y )

. I f A / C m a s s

- b a s e d e m i s s i o n s

a r e r e c a l c u l a t e d u s i n g t h e s e e s t i m a t e s

, o v e r a l l A / C s y s t e m e m i s s i o n s

, a s p r e s e n t e d i n T a b l e D

- 4 b e l o w

,

w o u l d b e r e d u c e d a t a v e r a g e A / C o p e r a t i n g c o n d i t i o n s b y a b o u t 2 p e r c e n t f o r H F C

- 1 3 4 a

, n o n

- s e c o n d a r y

l o o p H F C

- 1 5 2 a

, a n d n o n

- s e c o n d a r y l o o p p r o p a n e s y s t e m s

, w h i l e e m i s s i o n s f o r a n o n

- s e c o n d a r y l o o p C O 2

s y s t e m w o u l d b e r e d u c e d b y a b o u t 1 p e r c e n t

. U n d e r t h e s a m e o p e r a t i n g c o n d i t i o n s

, e m i s s i o n s f r o m

s e c o n d a r y l o o p H F C

- 1 5 2 a a n d s e c o n d a r y l o o p p r o p a n e s y s t e m s w o u l d i n c r e a s e b y a b o u t 1 p e r c e n t u n d e r

a v e r a g e A

/ C o p e r a t i n g c o n d i t i o n s

, w h i l e s e c o n d a r y l o o p C O 2 e m i s s i o n s w o u l d i n c r e a s e b y a b o u t 2

p e r c e n t

. C h a n g e s w o u l d b e p r o p o r t i o n a l l y l a r g e r u n d e r l o w a v e r a g e o p e r a t i n g c o n d i t i o n s a n d

p r o p o r t i o n a l l y s m a l l e r u n d e r h i g h a v e r a g e o p e r a t i n g c o n d i t i o n s

. S i n c e t h e a u t h o r o f t h i s s t u d y h a s n o t

h a d a n o p p o r t u n i t y t o c r i t i c a l l y r e v i e w t h e s y s t e m s i n c l u d e d i n t h e A R C R P

, i t i s n o t p o s s i b l e t o m o r e f u l l y

e v a l u a t e t h e m a s s d i f

f e r e n t i a l s a s s o c i a t e d w i t h t h e A R C R P d a t a

. R e g a r d l e s s

, t h e s e d a t a c e r t a i n l y a r e a s

v a l i d a s a n y o t h e r p u b l i s h e d d a t a r e v i e w e d f o r t h i s s t u d y a n d s h o u l d b e c o n s i d e r e d a c c o r d i n g l y

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 7

a n d i n d i r e c t m a s s

- b a s e d e m i s s i o n s

. T h u s

, i n d i r e c t o p e r a t i o n a l i m p a c t s m u s t b e v i e w e d a s

a r a n g e a c r o s s s p e c i f

i c g e o g r a p h i c a r e a s

.

I n d i r e c t o p e r a t i o n a l e m i s s i o n s c a n b e r e d u c e d i n t w o p r i n c i p a l w a y s

, t h r o u g h

c o m p o n e n t d e s i g n a n d t h r o u g h t h e u s e o f a l t e r n a t i v e r e f r i g e r a n t s

. M o s t c u r r e n t v e h i c l e

A / C s y s t e m s i n t h e U

. S

. r e l y o n p n e u m a t i c a l l y ( f r e e z e p o i n t ) c o n t r o l l e d f

i x e d

d i s p l a c e m e n t c o m p r e s s o r s ( F D C s ) t h a t p r o v i d e a c o n s t a n t f l o w o f r e f r i g e r a n t f o r a n y

g i v e n d e m a n d

. S y s t e m c o n t r o l i s g e n e r a l l y l i m i t e d t o c y c l i n g t h e c o m p r e s s o r o n a n d o f f

t o m a i n t a i n e v a p o r a t o r s u r f a c e t e m p e r a t u r e a b o v e t h e p o i n t a t w h i c h c o n d e n s e d w a t e r

f r o m t h e a m b i e n t a i r w o u l d f r e e z e a n d i n h i b i t s y s t e m p e r f o r m a n c e

. T h e r e s u l t i n g

i n a b i l i t y t o c o n t i n u o u s l y a d j u s t r e f r i g e r a n t f l o w t o m e e t c o o l i n g d e m a n d i s r e l a t i v e l y

i n e f f i c i e n t

. A l t e r n a t i v e s y s t e m d e s i g n s a r e a v a i l a b l e a n d c a n b e u s e d t o p r o m o t e

i n c r e a s e d A / C e f

f i c i e n c y

. F o r e x a m p l e

, e x t e r n a l l y c o n t r o l l e d v a r i a b l e d i s p l a c e m e n t

c o m p r e s s o r s ( V D C s ) c a n b e u t i l i z e d t o p r o v i d e a d y n a m i c s y s t e m r e s p o n s e

, a l l o w i n g t h e

f l o w o f r e f r i g e r a n t t o b e v a r i e d c o n t i n u o u s l y i n a c c o r d a n c e w i t h c o o l i n g d e m a n d

. T h i s

c a n r e s u l t i n a s i g n i f

i c a n t e f f i c i e n c y i m p r o v e m e n t f

o r m o s t c o o l i n g d e m a n d s

. I t i s

i m p o r t a n t t o n o t e t h a t s i m i l a r e f f i c i e n c y g a i n s m a y a l s o b e p o s s i b l e t h r o u g h t h e

i n c o r p o r a t i o n o f e x t e r n a l c o n t r o l s i n F D C s y s t e m s

. S u c h c o n t r o l c o u l d r e l y o n r a p i d

c l u t c h c y c l i n g t o p r o v i d e t h e d y n a m i c s y s t e m r e s p o n s e c u rr e n t l y l a c k i n g f r o m m o s t A / C

d e s i g n s

. I t i s n o t t h e i n t e n t o f t h i s s t u d y t o s p e c i f y a p a r t i c u l a r t e c h n o l o g y p a t h t o b e

e m p l o y e d b y a n y o r a l l m a n u f a c t u r e r s

, b u t r a t h e r t o i l l u s t r a t e t h e p o t e n t i a l e f f i c i e n c y

i m p r o v e m e n t s t h a t a r e p o s s i b l e t h r o u g h s y s t e m r e d e s i g n

. T h e r e f o r e

, w h i l e t h i s s t u d y

b a s e s i t s c o n c l u s i o n s o n a s y s t e m u t i l i z i n g a n e x t e r n a l l y c o n t r o l l e d V D C

, i t s h o u l d n o t b e

a s s u m e d t h a t a l l s o l u t i o n s p r o v i d i n g s i m i l a r e f f i c i e n c y i m p r o v e m e n t w i l l r e l y o n t h i s

s a m e t e c h n o l o g y

. E f

f i c i e n c y g a i n s c a n a l s o b e a c h i e v e d t h r o u g h t h e u s e o f i m p r o v e d

h e a t e x c h a n g e r s

, t h e a d d i t i o n o f s u c t i o n l i n e h e a t e x c h a n g e r s

, a n d t h e i n c o r p o r a t i o n o f

e n h a n c e d a i r m a n a g e m e n t s t r a t e g i e s

. T h r o u g h s u c h t e c h n o l o g i e s

, t h e o v e r a l l e f f i c i e n c y

o f H F C

- 1 3 4 a s y s t e m s c a n b e i m p r o v e d t h r o u g h s y s t e m r e d e s i g n

, w i t h o u t a n y a l t e r a t i o n

o f t h e s y s t e m r e f

r i g e r a n t

. T h e r e p l a c e m e n t o f H F C

- 1 3 4 a w i t h a n a l t e r n a t i v e r e f r i g e r a n t i s

a s e c o n d a r e a o f p o t e n t i a l o p e r a t i o n a l e f f i c i e n c y i m p r o v e m e n t

. T o t h e e x t e n t t h a t

a l t e r n a t i v e r e f

r i g e r a n t s y s t e m s a r e m o r e o r l e s s e f f i c i e n t t h a n H F C

- 1 3 4 a s y s t e m s

, o v e r a l l

s y s t e m e f f i c i e n c y f o r a g i v e n c o o l i n g d e m a n d w i l l b e a f f e c t e d a c c o r d i n g l y

.

A s s t a t e d a b o v e

, a n a p p r o p r i a t e s e t o f e v a l u a t i o n c o n d i t i o n s m u s t f i r s t b e d e f i n e d

i n o r d e r t o e s t i m a t e t h e o p e r a t i o n a l i m p a c t s o f c u r r e n t A / C s y s t e m s a n d t h e p o t e n t i a l

i n f l u e n c e s o f a l t e r n a t i v e s y s t e m s

. C o m p r e s s o r ( a n d t h e r e f o r e A / C s y s t e m ) l o a d v a r i e s

w i t h a n u m b e r o f o p e r a t i n g a n d d e s i g n f a c t o r s

. A m o n g t h e s e a r e c o o l i n g d e m a n d ( w h i c h

i s a f u n c t i o n o f s o l a r r a d i a t i o n

, a m b i e n t t e m p e r a t u r e

, a n d h u m i d i t y )

, c o m p r e s s o r

d i s p l a c e m e n t ( w h i c h i s g e n e r a l l y a f u n c t i o n o f v e h i c l e s i z e )

, c o m p r e s s o r s h a f t s p e e d

( w h i c h v a r i e s w i t h e n g i n e s p e e d )

, a i r f l o w ( w h i c h v a r i e s w i t h v e h i c l e s p e e d )

, a n d s y s t e m

o p e r a t i n g m o d e ( f

r e s h a i r m o d e v e r s u s r e c i r c u l a t i o n m o d e )

. F i g u r e D

- 1

, d e v e l o p e d b y

W

. O

. F o r r e s t a t D e l p h i

, i l l u s t r a t e s t h e t y p i c a l m a g n i t u d e o f s u c h v a r i a t i o n f o r a n A / C

s y s t e m u t i l i z i n g a f

r e e z e p o i n t c o n t r o l l e d F D C o f 2 1 0 c u b i c c e n t i m e t e r s ( c c )

d i s p l a c e m e n t

. [ 5 ]

F o r t h i s a s s e s s m e n t

, a v e h i c l e m i l e s o f t r a v e l ( V M T ) w e i g h t e d a v e r a g e s e t o f

e v a l u a t i o n c o n d i t i o n s h a s b e e n d e v e l o p e d t o c o m p a r e a l t e r n a t i v e A / C s y s t e m o p e r a t i o n a l

e m i s s i o n s

. I m p a c t s i n m o s t a r e a s w i l l

, o f c o u r s e

, v a r y s o m e w h a t f r o m t h o s e e s t i m a t e d

, i nR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 8

a c c o r d a n c e w i t h l o c a l c o n d i t i o n s

. I n a n e f f o r t t o c h a r a c t e r i z e t h e p r a c t i c a l e x t e n t o f t h i s

v a r i a t i o n

, t h e a s s e s s m e n t a l s o i n c l u d e s e m i s s i o n e s t i m a t e s f o r a r e a s w i t h b e l o w a n d a b o v e

a v e r a g e c o o l i n g d e m a n d s

. D a t a f r o m t h e N a t i o n a l R e n e w a b l e E n e r g y L a b o r a t o r y

( N R E L ) w e r e u s e d t o q u a n t i f y t y p i c a l v e h i c l e c o o l i n g d e m a n d s i n t h e U

. S

. [ 7 ] N R E L

s u b j e c t e d m e t e o r o l o g i c a l d a t a f o r a g e o g r a p h i c a l l y d i v e r s e s e t o f U

. S

. c i t i e s t o d e t a i l e d

“ t h e r m a l c o m f

o r t ” a n a l y s i s t o e s t i m a t e t h e f r e q u e n c y a n d c o n d i t i o n s a s s o c i a t e d w i t h

t y p i c a l v e h i c l e A / C u s a g e

. T a b l e D

- 2 p r e s e n t s t h e r e s u l t i n g e s t i m a t e s

.

F i g u r e D

- 1 : I l l u s t r a t i v e V a r i a t i o n i n P o w e r D e m a n d f o r a P n e u m a t i c a l l y C o n t r o l l e d

2 1 0 c c F D C A / C S y s t e m [ 5 ]

N o t e : T h e p o w e r d e m a n d f i g u r e s i n c l u d e t h e e f

f e c t o f c o m

p r e s s o r “ o n / o f

f ” c y c l i n g a s

r e q u i r e d t o m a i n t a i n e f

f i c i e n t e v a p o r a t o r f

u n c t i o n

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 9

T a b l e D

- 2 : F r e q u e n c y o f U s e a n d T y p i c a l C o n d i t i o n s d u r i n g A / C S y s t e m O p e r a t i o n

A v e r a g e C o n d i t i o n s w h e n A / C O p e r a t i n g

S t a t e 2 0 0 2

A n n u a l V M T

( m i l l i o n m i l e s ) N u m b e r

o f C i t i e s

R e p r e s e n t e d P e r c e n t o f

V M T w i t h

A / C O n T e m p e r a t u r e

( d e g r e e s C ) T e m p e r a t u r e

( d e g r e e s F ) R e l a t i v e

H u m i d i t y

( p e r c e n t ) S p e c i f

i c

E n t h a l p y

( k J / k g )

U n i t e d S t a t e s 2

, 8 5 5

, 7 5 6 1 1 6 3 4 2 5 7 7

. 0 6 9 6 0

. 9

L o u i s i a n a 4 3

, 2 9 5 2 5 0 2 7 8 0

. 6 8 1 7 3

. 8

F l o r i d a 1 7 8

, 3 6 7 4 5 7 2 7 8 0

. 6 8 0 7 3

. 2

A l a b a m a 5 7

, 5 1 5 4 4 3 2 7 8 0

. 6 7 6 7 1

. 5

M i s s i s s i p p i 3 6

, 4 2 9 1 5 2 2 7 8 0

. 6 7 5 7 0

. 6

T e n n e s s e e 6 8

, 2 2 9 3 4 0 2 7 8 0

. 6 7 4 7 0

. 5

H a w a i i 8

, 8 8 6 1 6 9 2 7 8 0

. 6 7 3 6 9

. 0

A r k a n s a s 3 0

, 0 8 0 1 4 3 2 7 8 0

. 6 7 2 6 8

. 8

K a n s a s 2 8

, 4 4 3 2 3 3 2 7 8 0

. 6 6 9 6 8

. 5

O k l a h o m a 4 5

, 7 3 1 2 4 0 2 7 8 0

. 6 6 9 6 8

. 2

S o u t h C a r o l i n a 4 7

, 2 9 0 1 5 0 2 7 8 0

. 6 7 0 6 7

. 7

T e x a s 2 2 1

, 0 2 6 1 1 4 9 2 7 8 0

. 6 6 9 6 7

. 6

G e o r g i a 1 0 8

, 3 2 1 5 4 1 2 6 7 8

. 8 7 4 6 7

. 3

M i s s o u r i 6 8

, 1 6 3 3 3 3 2 6 7 8

. 8 7 4 6 7

. 2

N o r t h C a r o l i n a 9 2

, 8 9 4 3 3 8 2 6 7 8

. 8 7 4 6 7

. 1

N e b r a s k a 1 8

, 7 1 9 1 2 6 2 5 7 7

. 0 7 6 6 5

. 5

M a r y l a n d 5 7

, 2 4 9 1 2 8 2 6 7 8

. 8 7 1 6 4

. 6

V i r g i n i a 7 7

, 4 5 0 2 3 1 2 5 7 7

. 0 7 7 6 4

. 3

K e n t u c k y 4 6

, 8 4 1 2 3 0 2 5 7 7

. 0 7 5 6 4

. 1

I n d i a n a 7 2

, 5 2 3 3 3 2 2 5 7 7

. 0 7 4 6 3

. 7

I o w a 3 0

, 8 4 7 1 2 6 2 5 7 7

. 0 7 1 6 2

. 4

I l l i n o i s 1 0 5

, 4 0 1 4 2 5 2 5 7 7

. 0 7 1 6 2

. 0

D e l a w a r e 8

, 8 7 5 1 2 8 2 5 7 7

. 0 7 2 6 1

. 7

W e s t V i r g i n i a 2 0

, 0 0 5 1 2 7 2 4 7 5

. 2 7 7 6 1

. 7

P e n n s y l v a n i a 1 0 4

, 4 7 6 3 2 6 2 5 7 7

. 0 7 1 6 1

. 6

N e w J e r s e y 6 9

, 9 4 2 2 2 3 2 5 7 7

. 0 6 9 6 0

. 2

M i n n e s o t a 5 4

, 5 6 2 1 2 0 2 4 7 5

. 2 7 3 6 0

. 0

O h i o 1 0 7

, 8 6 1 5 2 5 2 4 7 5

. 2 7 2 5 9

. 5

N e w Y o r k 1 3 3

, 0 5 7 4 2 1 2 5 7 7

. 0 6 7 5 9

. 3

C o n n e c t i c u t 3 1

, 2 0 5 2 2 1 2 4 7 5

. 2 7 3 5 9

. 1

M i c h i g a n 1 0 0

, 1 4 4 4 2 4 2 4 7 5

. 2 7 1 5 8

. 8

S o u t h D a k o t a 8

, 4 9 9 1 2 3 2 5 7 7

. 0 6 3 5 8

. 7

W i s c o n s i n 5 8

, 7 4 6 2 1 7 2 3 7 3

. 4 7 7 5 8

. 6

R h o d e I s l a n d 8

, 1 4 2 1 1 7 2 4 7 5

. 2 7 1 5 8

. 0

N o r t h D a k o t a 7

, 3 3 6 2 1 9 2 4 7 5

. 2 6 7 5 7

. 4

M a s s a c h u s e t t s 5 3

, 2 6 6 2 1 6 2 3 7 3

. 4 7 1 5 4

. 9

V e r m o n t 9

, 6 7 7 1 1 8 2 3 7 3

. 4 7 0 5 4

. 8

N e w M e x i c o 2 2

, 7 8 9 1 3 2 2 6 7 8

. 8 4 2 5 3

. 5

A r i z o n a 5 1

, 3 3 4 2 5 8 3 0 8 6

. 0 3 2 5 2

. 9

M o n t a n a 1 0

, 3 9 5 1 1 8 2 5 7 7

. 0 4 7 5 1

. 7

C o l o r a d o 4 3

, 5 4 5 3 2 1 2 4 7 5

. 2 4 7 5 1

. 3

W y o m i n g 9

, 0 0 7 1 1 5 2 3 7 3

. 4 5 0 5 1

. 1

C a l i f o r n i a 3 2 0

, 9 4 2 7 2 9 2 2 7 1

. 6 6 8 5 0

. 8

U t a h 2 4

, 5 6 4 1 2 6 2 6 7 8

. 8 3 7 4 9

. 2

M a i n e 1 4

, 7 2 7 1 3 7 2 3 7 3

. 4 5 7 4 8

. 6

N e v a d a 1 7

, 9 6 6 2 4 1 2 3 7 3

. 4 5 2 4 8

. 5

O r e g o n 3 4

, 5 7 8 3 4 2 2 3 7 3

. 4 5 6 4 8

. 2

I d a h o 1 4

, 1 6 7 1 2 3 2 5 7 7

. 0 3 7 4 5

. 7

W a s h i n g t o n 5 4

, 7 7 6 2 2 5 2 1 6 9

. 8 5 8 4 4

. 4

N e w H a m p s h i r e 1 2

, 5 7 8 1 1 9 2 6 7 8

. 8 3 1 4 2

. 8

A l a s k a 4

, 8 9 6 1 6 1 7 6 2

. 6 6 7 3 7

. 6

N o t e s : ( 1 ) V M T d a t a a r e f r o m t h e F e d e r a l H i g h w a y A d m i n i s t r a t i o n

, H i g h w a y S t a t i s t i c s 2 0 0 2

. [ 1 5 ]

( 2 ) D a t a f

o r t h e n u m

b e r o f c i t i e s f

r o m w h i c h s t a t e d a t a a r e d e v e l o p e d

, p e r c e n t o f V M T w i t h A / C o p e r a t i n g

, a v e r a g e t e m p e r a t u r e

a n d a v e r a g e h u m i d i t y w i t h A / C o p e r a t i n g a r e f

r o m t h e N a t i o n a l R e n e w a b l e E n e r g y L a b o r a t o r y

. [ 5 ]

( 3 ) D a t a o n t h e s p e c i f

i c ( a m b i e n t ) e n t h a l p y w i t h A

/ C o p e r a t i n g a r e c a l c u l a t e d f r o m a v e r a g e t e m p e r a t u r e a n d h u m i d i t y d a t a

, i n

c o n j u n c t i o n w i t h c a l c u l a t e d s t a n d a r d a t m o s p h e r i c p r e s s u r e f o r t h e p o p u l a t i o n

- w e i g h t e d e l e v a t i o n o f r e p r e s e n t e d c i t i e s

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 1 0

A s i n d i c a t e d i n T a b l e D

- 2

, t h e N R E L d a t a e s t i m a t e s t a t e

- s p e c i f i c V M T

- w e i g h t e d

a v e r a g e t e m p e r a t u r e a n d r e l a t i v e h u m i d i t y d u r i n g A / C o p e r a t i o n t o r a n g e f r o m 6 3

- 8 6 o F

( 1 7

- 3 0 o C ) a n d 3 1

- 8 1 p e r c e n t r e s p e c t i v e l y

. W e i g h t i n g t h e i n d i v i d u a l s t a t e d a t a b y V M T

,

p r o d u c e s e s t i m a t e s o f U

. S

. a v e r a g e c o n d i t i o n s d u r i n g A / C u s a g e o f 7 7 o F ( 2 5 o C ) a n d 6 9

p e r c e n t r e l a t i v e h u m i d i t y

. B e c a u s e b o t h t e m p e r a t u r e a n d h u m i d i t y a f f e c t t h e a m o u n t o f

e n e r g y t h a t m u s t b e r e m o v e d ( a s h e a t ) f r o m a m b i e n t a i r t o p r o d u c e a d e s i r e d l e v e l o f

c o o l i n g

, t h e c o n v e r s i o n o f t h e s e d a t a t o s p e c i f i c e n t h a l p y p r o v i d e s a m o r e r o b u s t m e a s u r e

o f a v e r a g e c o o l i n g d e m a n d f o r a g i v e n a r e a

. S p e c i f

i c e n t h a l p y i n d i c a t e s t h e e n e r g y p e r

u n i t m a s s

, w h i c h f

o r a m b i e n t a i r c a n b e c a l c u l a t e d f r o m t e m p e r a t u r e a n d h u m i d i t y d a t a a t

a g i v e n a t m o s p h e r i c p r e s s u r e

. T h e N R E L d a t a a v a i l a b l e f o r t h i s a s s e s s m e n t d i d n o t

i n c l u d e p r e s s u r e d a t a

, s o p r e s s u r e s w e r e e s t i m a t e d f o r e a c h o f t h e 1 1 6 c i t i e s i n t h e N R E L

d a t a s e t o n t h e b a s i s o f e l e v a t i o n a n d s t a n d a r d U

. S

. a t m o s p h e r i c p r e s s u r e s

. T h e r e s u l t i n g

e s t i m a t e s o f s p e c i f

i c e n t h a l p y d u r i n g A / C s y s t e m u s e a r e p r e s e n t e d i n T a b l e D

- 2

, a n d

r a n g e f r o m a b o u t 3 8

- 7 4 k i l o

j o u l e s ( k J ) p e r k i l o g r a m ( k g )

. T h e U

. S

. a v e r a g e e s t i m a t e i s

6 1 k J / k g

. I t s h o u l d a l s o b e n o t e d t h a t s o l a r l o a d a l s o a f f e c t s A / C u s a g e

. L o c a l s o l a r l o a d

i s c o n s i d e r e d b y N R E L f

o r e a c h o f t h e 1 1 6 U

. S

. c i t i e s i n t h e i r d a t a s e t a n d i s r e f l e c t e d i n

T a b l e A

- 2 t h r o u g h i t s i m p a c t o n t h e p a r a m e t e r “ p e r c e n t o f V M T w i t h A / C o n

. ”

A s s h o w n i n F i g u r e D

- 1 a b o v e

, A / C c o m p r e s s o r p o w e r c o n s u m p t i o n v a r i e s w i t h

a m b i e n t c o n d i t i o n s

. U s i n g t h e N R E L d a t a t o r e f l e c t a v e r a g e a m b i e n t o p e r a t i n g

c o n d i t i o n s

, a v e r a g e c o m p r e s s o r p o w e r c o n s u m p t i o n c a n b e e s t i m a t e d

. E s s e n t i a l l y

, t h i s

i n v o l v e s i n t e rp o l a t i n g b e t w e e n t h e v a r i o u s c o n s u m p t i o n c u r v e s p r e s e n t e d i n F i g u r e D

- 1

t o a r r i v e a t a t y p i c a l a v e r a g e c o n s u m p t i o n r a t e

. T h e t e m p e r a t u r e a n d h u m i d i t y t e s t

c o n d i t i o n s d e f

i n e d i n F i g u r e D

- 1 c a n b e c o n v e r t e d t o a p p r o x i m a t e s p e c i f i c e n t h a l p i e s a s

s h o w n i n T a b l e D

- 3

. F r o m t h e s e d a t a

, i t i s c l e a r t h a t t e s t s c o n d u c t e d a t 2 7 o C ( 8 0

. 6 o F ) a n d

6 0 p e r c e n t r e l a t i v e h u m i d i t y d i f f e r f r o m U

. S

. a v e r a g e A / C o p e r a t i n g c o n d i t i o n s b y o n l y

a b o u t 2 p e r c e n t

. M o r e o v e r

, h i g h a v e r a g e A / C u s e c o n d i t i o n s t y p i c a l o f t h e s o u t h e a s t e r n

U

. S

. ( L o u i s i a n a i n p a r t i c u l a r ) a r e a p p r o x i m a t e l y m i d w a y b e t w e e n A / C s y s t e m t e s t s

c o n d u c t e d a t 3 2 o C ( 8 9

. 6 o F ) a n d 5 0 p e r c e n t r e l a t i v e h u m i d i t y a n d 3 8 o C ( 1 0 0

. 4 o F ) a n d 4 0

p e r c e n t r e l a t i v e h u m i d i t y

. F i n a l l y

, A / C s y s t e m t e s t s c o n d u c t e d a t 1 6 o C ( 6 0

. 8 o F ) a n d 8 0

p e r c e n t r e l a t i v e h u m i d i t y a r e w i t h i n 4 p e r c e n t o f t h e l o w a v e r a g e A / C u s a g e c o n d i t i o n s

e n c o u n t e r e d i n A l a s k a

.

B e c a u s e w e a t h e r e x t r e m e s i n t h e U

. S

. c a n v a r y f r o m a v e r a g e b y a s i g n i f

i c a n t

e x t e n t

, i t i s i m p o r t a n t t o e v a l u a t e t h e p o t e n t i a l i m p a c t o f s u c h e x t r e m e s

. T e m p e r a t u r e s i n

s o u t h w e s t e r n s t a t e s s u c h a s A r i z o n a c a n c l i m b a b o v e 1 1 0 o F f a i r l y o f t e n i n t h e s u m m e r

m o n t h s

. H o w e v e r

, d u r i n g t h e s e e x c u r s i o n s

, h u m i d i t y l e v e l s a r e g e n e r a l l y l i m i t e d t o

a b o u t 2 0 p e r c e n t o r l o w e r

. A s i n d i c a t e d i n T a b l e D

- 3

, t h e a p p r o x i m a t e e n t h a l p y f o r 4 5 o C

( 1 1 3 o F ) a n d 2 0 p e r c e n t r e l a t i v e h u m i d i t y i s a b o u t 7 7 k J / k g

, o r a b o u t 4 p e r c e n t h i g h e r t h a n

t h e h i g h a v e r a g e A / C u s e c o n d i t i o n s r e p r e s e n t a t i v e o f t h e s o u t h e a s t e r n U

. S

. T h u s

, i t

a p p e a r s t h a t t h e r a n g e a s s o c i a t e d w i t h a v e r a g e A / C u s a g e c o n d i t i o n s a c r o s s t h e U

. S

. i s

q u i t e r o b u s t i n i t s a b i l i t y t o r e f l e c t t h e b r o a d r a n g e o f A / C o p e r a t i n g c o n d i t i o n s

.

U s i n g t h e s e d a t a

, r e p r e s e n t a t i v e A / C s y s t e m o p e r a t i o n a l G H G i m p a c t s c a n b e

e s t i m a t e d

. H o w e v e r

, s i n c e A / C s y s t e m d e s i g n v a r i e s a c r o s s v e h i c l e s

, i t i s f i r s t n e c e s s a r y

t o d e v e l o p a r e p r e s e n t a t i v e A / C s y s t e m

. A l t h o u g h t h e r e i s l i m i t e d p e n e t r a t i o n o f

V D C

- b a s e d s y s t e m s

, p n e u m a t i c f r e e z e p o i n t c o n t r o l l e d F D C

- b a s e d s y s t e m s c o n t i n u e t o

d o m i n a t e t h e U

. S

. m a r k e t

. T h u s

, t h e b a s e l i n e A / C s y s t e m f o r t h i s a s s e s s m e n t i s aR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 1 1

T a b l e D

- 3 : A p p r o x i m a t e E n t h a l p i e s o f T y p i c a l A / C S y s t e m T e s t C o n d i t i o n s

T e s t C o n d i t i o n s T e m p e r a t u r e

( d e g r e e s C ) T e m p e r a t u r e

( d e g r e e s F ) R e l a t i v e

H u m i d i t y

( p e r c e n t ) S p e c i f i c

E n t h a l p y

( k J / k g )

F i g u r e D

- 1

- - C o n d i t i o n 1 3 8 1 0 0

. 4 4 0 8 2

. 3

F i g u r e D

- 1

- - C o n d i t i o n 2 3 2 8 9

. 6 5 0 7 1

. 4

F i g u r e D

- 1

- - C o n d i t i o n 3 2 7 8 0

. 6 6 0 6 2

. 2

F i g u r e D

- 1

- - C o n d i t i o n 4 2 2 7 1

. 6 7 0 5 2

. 3

F i g u r e D

- 1

- - C o n d i t i o n 5 1 6 6 0

. 8 8 0 3 9

. 6

F i g u r e D

- 1

- - C o n d i t i o n 6 1 0 5 0

. 0 9 0 2 7

. 8

C o m p a r a b l e A m b i e n t C

o n d i t i o n s

U

. S

. A v e r a g e A

/ C C o n d i t i o n s 2 5 7 7

. 0 6 9 6 0

. 9

U

. S

. H i g h A v e r a g e ( L o u i s i a n a ) 2 7 8 0

. 6 8 1 7 3

. 8

U

. S

. L o w A v e r a g e ( A l a s k a ) 1 7 6 2

. 6 6 7 3 7

. 6

U

. S

. H i g h T e m

p e r a t u r e 4 5 1 1 3

. 0 2 0 7 7

. 0

S C 0 3 C y c l e C o n d i t i o n s 3 5 9 5

. 0 4 0 7 2

. 3

p n e u m a t i c f

r e e z e p o i n t c o n t r o l l e d F D C

- b a s e d s y s t e m

. C o m p r e s s o r d i s p l a c e m e n t v a r i e s

c o n s i d e r a b l y a c r o s s t h e U

. S

. m a r k e t

. T h e s m a l l e s t c a r s c a n u t i l i z e c o m p r e s s o r s w i t h

d i s p l a c e m e n t s b e l o w 1 5 0 c c

, w h i l e l a r g e r l i g h t t r u c k s c a n r e l y o n c o m p r e s s o r

d i s p l a c e m e n t s o v e r 2 0 0 c c

. F o r t h i s e v a l u a t i o n

, i t i s a s s u m e d t h a t t y p i c a l c o m p r e s s o r

s i z e s r a n g e f

r o m a b o u t 1 5 0 c c f

o r a c o m p a c t c a r t o 2 1 0 c c f o r a l a r g e S U V

, s o t h a t

a v e r a g e c o m p r e s s o r d i s p l a c e m e n t i s a b o u t 1 8 0 c c g i v e n c u rr e n t v e h i c l e s a l e s s h a r e s

. S i n c e A / C s y s t e m l o a d i s a p p r o x i m a t e l y p r o p o r t i o n a l t o c o m p r e s s o r d i s p l a c e m e n t

, t h e u s e

o f a s i n g l e a v e r a g e c o m p r e s s o r d i s p l a c e m e n t s h o u l d p r o d u c e r e a s o n a b l y a c c u r a t e f l e e t

a v e r a g e G H G i m p a c t e s t i m a t e s g i v e n t h e o v e r a l l u n c e r t a i n t y a s s o c i a t e d w i t h t h e v a r i o u s

A / C s y s t e m o p e r a t i o n a l a n d e m i s s i o n p a r a m e t e r s

. A s a r e s u l t

, a s i n g l e 1 8 0 c c

d i s p l a c e m e n t p n e u m a t i c a l l y c o n t r o l l e d F D C s y s t e m w a s e v a l u a t e d

.

E v a l u a t i o n s w e r e a l s o p e r f o r m e d f o r s e v e r a l a l t e r n a t i v e s y s t e m s

. T h e i n i t i a l

a l t e r n a t i v e t o t h e b a s e l i n e H F C

- 1 3 4 a s y s t e m i s a n e n h a n c e d H F C

- 1 3 4 a s y s t e m t h a t t a k e s

a d v a n t a g e o f a v a i l a b l e e f f i c i e n c y i m p r o v i n g t e c h n o l o g i e s

. F o r t h i s e v a l u a t i o n

, a n

e x t e r n a l l y c o n t r o l l e d V D C

- b a s e d s y s t e m w i t h a u t o m a t i c a i r r e c i r c u l a t i o n w a s e v a l u a t e d

a s t h e e n h a n c e d s y s t e m

. O t h e r a p p r o a c h e s s u c h a s i m p r o v e d h e a t e x c h a n g e r s o r

e x t e r n a l l y c o n t r o l l e d F D C

- b a s e d s y s t e m s w i t h r a p i d c y c l i n g a l g o r i t h m s m a y b e a b l e t o

p r o v i d e s i m i l a r l e v e l s o f i m p r o v e m e n t

, b u t t h e i n t e n t o f t h e e v a l u a t i o n w a s n o t t o

p r o s c r i b e s p e c i f

i c t e c h n o l o g i c a l a p p r o a c h e s

, b u t t o e v a l u a t e v i a b l e C O 2 r e d u c t i o n l e v e l s

. T h e r e f o r e

, w h i l e t h e l e v e l s o f C O 2 e m i s s i o n s d e v e l o p e d f o r t h i s e v a l u a t i o n a r e b a s e d o n

t h e c o m p a r i s o n o f a n i n t e r n a l l y c o n t r o l l e d F D C s y s t e m t o a n e x t e r n a l l y c o n t r o l l e d V D C

s y s t e m

, i t i s t h e C O 2 e m i s s i o n s l e v e l s t h a t a r e o f i n t e r e s t

, n o t t h e s p e c i f i c t e c h n o l o g y p a t h

u n d e r t a k e n t o a c h i e v e t h e m

.

T h e e f f i c i e n c y i m p r o v e m e n t t h a t c o u l d r e s u l t f r o m t h e u s e o f e x t e r n a l l y c o n t r o l l e d

V D C s y s t e m s w i t h a u t o m a t i c a i r r e c i r c u l a t i o n w a s e v a l u a t e d u s i n g e x i s t i n g r e s e a r c h d a t a

a s p r e s e n t e d i n F i g u r e s D

- 2 a n d D

- 3

. F i g u r e D

- 2

, a s d e v e l o p e d b y W

. O

. F o r r e s t a n d M

. S

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 1 2

B h a t t i a t D e l p h i

, p r e s e n t s t h e r e l a t i v e p o w e r c o n s u m p t i o n o f c o m p a r a b l e A / C s y s t e m s

u t i l i z i n g a v a r i e t y o f t e c h n o l o g i e s

, i n c l u d i n g a p n e u m a t i c a l l y c o n t r o l l e d F D C s y s t e m

, b o t h p n e u m a t i c a l l y a n d e x t e r n a l l y c o n t r o l l e d V D C s y s t e m s

, a n d a n e x t e r n a l l y c o n t r o l l e d

V D C s y s t e m i n c o m b i n a t i o n w i t h a i r m a n a g e m e n t s t r a t e g i e s

. [ 6 ] T h e t e s t c o n d i t i o n s f o r

t h e s e d a t a a r e v i r t u a l l y i d e n t i c a l t o U

. S

. a v e r a g e A / C o p e r a t i n g c o n d i t i o n s

. F i g u r e D

- 3

,

a l s o d e v e l o p e d b y F o r

r e s t

, i l l u s t r a t e s h o w t h e c o m p r e s s o r p o w e r r e q u i r e m e n t s o f a n

e x t e r n a l l y c o n t r o l l e d V D C s y s t e m i n c o m b i n a t i o n w i t h e n h a n c e d a i r m a n a g e m e n t

s t r a t e g i e s v a r y w i t h a m b i e n t c o n d i t i o n s

. [ 5 ] T h e v a r i a t i o n i n c o m p r e s s o r p o w e r w i t h

c h a n g i n g a m b i e n t c o n d i t i o n s f o r a c o m p a r a b l e p n e u m a t i c a l l y c o n t r o l l e d F D C s y s t e m w a s

p r e v i o u s l y p r e s e n t e d i n F i g u r e D

- 1 a b o v e

. I t i s i m p o r t a n t t o r e c o g n i z e t h a t t h e s e f i g u r e s

a r e i l l u s t r a t i v e o n l y i n t h a t t h e y a r e b a s e d o n s y s t e m s t h a t a r e l a r g e r t h a n t h a t a s s u m e d f o r

a n a v e r a g e A / C s y s t e m i n t h i s e v a l u a t i o n

. T h i s e v a l u a t i o n a s s u m e s a 1 8 0 c c a v e r a g e

p n e u m a t i c a l l y c o n t r o l l e d F D C s y s t e m d i s p l a c e m e n t

, a n d a l l s y s t e m l o a d e s t i m a t e s h a v e

b e e n a d j u s t e d t o r e f

l e c t t h i s r e d u c e d d i s p l a c e m e n t

.

T o a c c u r a t e l y c o n s i d e r t h e i m p a c t s o f a n e n h a n c e d e x t e r n a l l y c o n t r o l l e d

V D C

- b a s e d s y s t e m e m p l o y i n g a n a i r i n t a k e m a n a g e m e n t s t r a t e g y t o f o r c e c o o l e d a i r

r e c i r c u l a t i o n

, t h e r e l a t i o n s p r e s e n t e d i n F i g u r e s D

- 1

, D

- 2

, a n d D

- 3 w e r e a d j u s t e d t o

r e f l e c t a 1 8 0 c c b a s e F D C s y s t e m a s w e l l a s t o f a c t o r o u t t h e b e n e f

i t s o f a r e d u c e d

r e h e a t i n g s t r a t e g y ( s i n c e t h e i m p a c t s o f s e r i e s r e h e a t w e r e n o t a s s u m e d i n t h e b a s e l i n e

A / C s y s t e m c o n s u m p t i o n )

. 4 1 A s i n d i c a t e d i n F i g u r e D

- 2

, t h e e f f i c i e n c y b e n e f

i t s o f a i r

i n t a k e m a n a g e m e n t a r e e x p r e s s e d i n c r e m e n t a l t o t h o s e o f r e d u c e d r e h e a t i n g

. T o f a c t o r

o u t t h e r e d u c e d r e h e a t i n g e f f i c i e n c y b e n e f

i t s

, t h e r a t i o o f p o w e r d e m a n d w i t h b o t h

r e d u c e d r e h e a t a n d a i r i n t a k e m a n a g e m e n t t o p o w e r d e m a n d w i t h o n l y r e d u c e d r e h e a t

w a s a p p l i e d t o V D C p o w e r d e m a n d w i t h o u t e i t h e r t h e r e d u c e d r e h e a t o r a i r i n t a k e

m a n a g e m e n t s t r a t e g i e s

. S i m i l a r l y

, t h e b a s e ( 1 8 0 c c ) s y s t e m d i s p l a c e m e n t a d j u s t m e n t w a s

a c c o m p l i s h e d b y n o r m a l i z i n g t h e p o w e r d e m a n d s f o r t h e V D C s y s t e m t o t h o s e o f t h e

c o r r e s p o n d i n g b a s e F D C s y s t e m a n d t r e a t i n g t h e n o r m a l i z e d p o w e r d e m a n d a s

r e p r e s e n t a t i v e o f t h e e f

f i c i e n c y b e n e f

i t s a s s o c i a t e d w i t h a n o n

- s p e c i f i c F D C s y s t e m

r e p l a c e m e n t

.

S i n c e t h e p o w e r c o n s u m p t i o n o f b o t h i n t e r n a l l y a n d e x t e r n a l l y c o n t r o l l e d A / C

s y s t e m s v a r i e s w i t h b o t h e n g i n e s p e e d a n d a m b i e n t c o n d i t i o n s a s i n d i c a t e d i n F i g u r e s D

- 1

a n d D

- 3

, t h e r e l a t i o n s h i p s p r e s e n t e d i n t h o s e f i g u r e s m u s t b e p r o c e s s e d t o d e r i v e

e s t i m a t e d c o n s u m p t i o n i m p a c t s f o r a g i v e n s e t o f c o n d i t i o n s

. F o r t h i s s t u d y

, t h e c u r v e s

p r e s e n t e d i n F i g u r e s D

- 1

, D

- 2

, a n d D

- 3 w e r e r e c o n f i g u r e d t o e s t i m a t e p o w e r d e m a n d

o v e r a r a n g e o f a m b i e n t c o n d i t i o n s a t a s i n g l e e n g i n e s p e e d o f 1 5 0 0 r p m

. D e m a n d a t

4 1 I t s h o u l d b e n o t e d t h a t i n t h e e n h a n c e d e x t e r n a l l y c o n t r o l l e d A / C s y s t e m

, t h e c o m

b i n a t i o n o f e x t e r n a l

c o n t r o l

, v a r i a b l e c o m

p r e s s o r d i s p l a c e m e n t

, a n d a u t o m a t i c a i r m a n a g e m e n t d o d e r i v e s i g n i f i c a n t e f f i c i e n c y

i m p r o v e m e n t s t h r o u g h a r e d u c t i o n i n t h e l e v e l o f s e r i e s r e h e a t r e q u i r e d t o m a i n t a i n a g i v e n p a s s e n g e r

c a b i n t e m p e r a t u r e

. H o w e v e r

, s i n c e t h i s s t u d y a s s u m e s a m a n u a l l y c o n t r o l l e d b a s e l i n e A / C s y s t e m f

o r

w h i c h t h e i m p a c t s o f s e r i e s r e h e a t w e r e a s s u m e d t o b e m i n i m a l

, i t w a s a p p r o p r i a t e t o e x c l u d e t h e

e f f i c i e n c y b e n e f

i t s f r o m r e d u c e d s e r i e s r e h e a t f r o m t h e i m p a c t c a l c u l a t i o n s o f t h i s s t u d

y

. T h i s d o e s n o t

i m p l y t h a t t h e s e b e n e f

i t s w i l l n o t a c c r u e

, s i m

p l y t h a t n o c r e d i t f

o r t h e m i s t a k e n i n t h i s s t u d y

. I n e f f e c t

,

t h e e f f i c i e n c y b e n e f

i t s f o r t h e e n h a n c e d A

/ C s y s t e m a s s u m e d i n t h i s s t u d y r e l a t i v e t o a b a s e l i n e s y s t e m i n

w h i c h s e r i e s r e h e a t i s s i g n i f i c a n t ( i

. e

. , a n a u t o m a t i c c l i m a t e c o n t r o l s y s t e m ) w i l l b e g r e a t e r t h a n e s t i m a t e d

i n t h i s s t u d y

. F o r e x a m p l e

, w h i l e t h i s s t u d y e s t i m a t e s a p o w e r c o n s u m p t i o n r e d u c t i o n o f a b o u t 5 5 p e r c e n t

f o r t h e e n h a n c e d A

/ C s y s t e m

, F o r r e s t a n d B h a t t i e s t i m a t e a r e d u c t i o n o f 7 5 p e r c e n t f o r t h e e x a c t s a m e

s y s t e m [ 6 ]

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 1 3

1 5 0 0 r p m w a s s e l e c t e d a s m o s t a p p r o p r i a t e f o r a d e t e r m i n a t i o n o f a v e r a g e U

. S

. i m p a c t s

b a s e d o n a n a n a l y s i s o f e n g i n e s p e e d s o v e r t y p i c a l d r i v i n g c y c l e s

. F i g u r e D

- 4 p r e s e n t s

t h e r e s u l t i n g p o w e r d e m a n d c u r v e s

.

A s m i g h t b e e x p e c t e d

, t h e p o w e r d e m a n d c u r v e s s h o w t h e g r e a t e s t b e n e f i t o f

e x t e r n a l l y c o n t r o l l e d V D C s y s t e m s t o b e i n t h e m i d r a n g e o f t y p i c a l a m b i e n t c o n d i t i o n s

e n c o u n t e r e d d u r i n g A / C s y s t e m o p e r a t i o n

. A t a m b i e n t c o n d i t i o n s i n d u c i n g h i g h e r

c o o l i n g d e m a n d

, t h e o p e r a t i n g d i s p l a c e m e n t o f t h e e x t e r n a l l y c o n t r o l l e d V D C s y s t e m

a p p r o a c h e s t h a t o f a n i n t e r n a l l y c o n t r o l l e d F D C s y s t e m a n d b e n e f i t s d e c l i n e

. B e n e f

i t s

a l s o d e c l i n e a t l o w a m b i e n t

, l o w c o o l i n g d e m a n d c o n d i t i o n s b e c a u s e t h e o n t i m e f o r a n

i n t e r n a l l y c o n t r o l l e d F D C c l u t c h c y c l i n g s y s t e m i s s m a l l

, t h e r e b y r e d u c i n g t h e l e v e l o f

e x c e s s p o w e r d e m a n d a v a i l a b l e f o r r e d u c t i o n

. U s i n g t h e p r e s e n t e d r e l a t i o n s h i p s

, t h e

s p e c i f i c e f f i c i e n c y i m p r o v e m e n t s f

o r a n e x t e r n a l l y c o n t r o l l e d V D C

- b a s e d A / C s y s t e m

e m p l o y i n g a n a i r i n t a k e m a n a g e m e n t s t r a t e g y c a n b e e s t i m a t e d f o r a v e r a g e

, h i g h a v e r a g e

,

a n d l o w a v e r a g e U

. S

. A / C o p e r a t i n g c o n d i t i o n s

.

A l t e r n a t i v e R e f

r i g e r a n t I m p a c t s o n E n e r g y D e m a n d : H F C

- 1 5 2 a h a s b e e n

s h o w n t o h a v e p h y s i c a l

, t h e r m o d y n a m i c

, a n d t r a n s p o r t p r o p e r t i e s s i m i l a r o r s u p e r i o r t o

t h o s e o f H F C

- 1 3 4 a

, w h i l e t h e c o r r e s p o n d i n g p r o p e r t i e s f o r h y d r o c a r

b o n r e f r i g e r a n t s a r e

g e n e r a l l y a l s o s i m i l a r o r s u p e r i o r t o t h e h y d r o f l u o r o c a r b o n r e f r i g e r a n t s

. T h u s

, A / C

s y s t e m s u t i l i z i n g H F C

- 1 5 2 a o r p r o p a n e r e f r i g e r a n t s s h o u l d b eR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 1 4

F i g u r e D

- 2 : V a r i a t i o n i n P o w e r D e m a n d f o r V a r i o u s A / C S y s t e m T e c h n o l o g y

R e l a t i v e t o a 2 1 5 c c P n e u m a t i c a l l y C o n t r o l l e d F D C S y s t e m [ 6 ]

N o t e : T h e p o w e r d e m a n d f i g u r e s i n c l u d e t h e e f

f e c t o f c o m

p r e s s o r “ o n / o f

f ” c y c l i n g

a s r e q u i r e d t o m a i n t a i n e f f i c i e n t e v a p o r a t o r f

u n c t i o n a t a m

b i e n t c o n d i t i o n s

o f 2 6

. 7 o C ( 8 0

. 1 o F ) a n d 6 0 p e r c e n t r e l a t i v e h u m i d i t y ( a p p r o x i m a t e l y 6 1 k J / k g

s p e c i f i c e n t h a l p y )

. “ C V C ” s t a n d s f o r C o m p a c t V a r i a b l e C o m

p r e s s o r

, “ p ”

s t a n d s f o r p n e u m a t i c a l l y c o n t r o l l e d

, “ e ” s t a n d s f o r e x t e r n a l l y c o n t r o l l e d

,

“ S H S R ” s t a n d s f

o r S e r i e s R e h e a t R e d u c t i o n S t r a t e g y

, “ A I M ” s t a n d s f o r A i r

I n l e t M i x t u r e ( i

. e

. , f

o r c e d r e c i r c u l a t i o n )

, a n d “ T X V ” s t a n d s f o r T h e r m a l

E x p a n s i o n V a l v e

.

F i g u r e D

- 3 : A m b i e n t I m p a c t s o n P o w e r D e m a n d f o r a n E x t e r n a l l y C o n t r o l l e d V D C

S y s t e m w i t h E n h a n c e d A i r M a n a g e m e n t [ 5 ]R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 1 5

F i g u r e D

- 4 : P o w e r D e m a n d f o r t h e P n e u m a t i c a l l y C o n t r o l l e d F D C a n d E x t e r n a l l y

C o n t r o l l e d V D C S y s t e m s a t 1 5 0 0 r p m E n g i n e S p e e d

c a p a b l e o f t r a n s f

e r r i n g h e a t m o r e e f

f i c i e n t l y t h a n s i m i l a r H F C

- 1 3 4 a s y s t e m s

. E x i s t i n g

r e s e a r c h f o r H F C

- 1 5 2 a a p p e a r s t o c o n f i r m t h i s

, w h e r e d a t a c o n s i s t e n t l y s h o w i m p r o v e d

e f f i c i e n c y

. [ 1 4

, 1 6

- 1 8 ] M o r e o v e r

, i t a p p e a r s t h a t t h i s i m p r o v e m e n t i n c r e a s e s w i t h a m b i e n t

e n t h a l p y

. A r e g r e s s i o n a n a l y s i s o f a v a i l a b l e d a t a s h o w s a n 1 1 p e r c e n t e f f i c i e n c y

i m p r o v e m e n t f

o r e n t h a l p i e s i n t h e 8 0 k J /k g r a n g e

, d e c l i n i n g t o a b o u t 5 p e r c e n t i n t h e 6 0

k J / k g r a n g e

. B e c a u s e a v a i l a b l e e v a l u a t i o n d a t a w e r e l i m i t e d t o t h e l o w e r e n d o f t h i s

r a n g e

, t h e r e g r e s s i o n w a s n o t e x t r a p o l a t e d

, b u t i n s t e a d h e l d c o n s t a n t a t a 5 p e r c e n t

i m p r o v e m e n t f

o r l o w e n t h a l p y c o n d i t i o n s

.

A s w i t h H F C

- 1 5 2 a

, t h e r e i s l i m i t e d a v a i l a b l e d a t a f o r p r o p a n e s y s t e m s

. [ 1 4

, 1 8 ] A

r e g r e s s i o n a n a l y s i s o f a v a i l a b l e d a t a i n d i c a t e d n o s i g n i f i c a n t s l o p e

, s o a s i m p l e a r i t h m e t i c

a v e r a g e w a s s e l e c t e d a s t h e m o s t a p p r o p r i a t e a p p r o a c h t o e s t i m a t i n g p o w e r d e m a n d

r e d u c t i o n f

o r p r o p a n e s y s t e m s

. T h e a v e r a g e r e d u c t i o n r e l a t i v e t o H F C

- 1 3 4 a s y s t e m s i s 3

p e r c e n t

.

T h e p o w e r d e m a n d i m p a c t s o f C O 2

- b a s e d A / C s y s t e m s h a v e b e e n s u b j e c t t o

c o n s i d e r a b l e d e b a t e

. E a r l y t h e o r e t i c a l c a l c u l a t i o n s p r e d i c t e d p o o r p e r f o r m a n c e f

o r C O 2

s y s t e m s r e l a t i v e t o H F C

- 1 3 4 a

. [ 8 ] T h o s e c a l c u l a t i o n s w e r e p r e d i c a t e d o n a s e r i e s o f

t h e r m o d y n a m i c p r o p e r t i e s o f C O 2 ( p r i m a r i l y i t s l o w c r i t i c a l t e m p e r a t u r e ) t h a t i m p l i e d

p o o r p e r f o r m a n c e r e l a t i v e t o H F C

- 1 3 4 a

. H o w e v e r

, c o n s i d e r a b l e r e s e a r c h h a s

d e m o n s t r a t e d t h a t i n p r a c t i c e C O 2 s y s t e m s c a n p e r f o r m b e t t e r t h a n H F C

- 1 3 4 a s y s t e m s f o r

a w i d e r a n g e o f o p e r a t i n g c o n d i t i o n s

. [ 1 9

- 2 1 ] T h i s a p p a r e n t d i s c r e p a n c y r e s u l t s f r o m t h e

f a c t t h a t C O 2 p o s s e s s e s b e t t e r h e a t t r a n s f e r p r o p e r t i e s t h a n H F C

- 1 3 4 a

, a n d C O 2 s y s t e m s 0 1 2 3 4 5 6

2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0

S p e c i f i c E n t h a l p y ( k J /

k g )A/CSystemLoad(kW)

0

. 0 0

. 5 1

. 0 1

. 5 2

. 0LoadRelativetoU.S.Average P n e u m a t i c a l l y C o n t

r o l l e d F D C @ 1 5 0 0 E r p m

E x t e r n a l l y C o n t r o l l e d V D C @ 1 5 0 0 E r p m

E C

- V D C w i t

h A u t o m a t i c R e c i r c u l a t i o n @ 1 5 0 0R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 1 6

o p e r a t e a t r e d u c e d p r e s s u r e r a t i o s r e s u l t i n g i n h i g h e r c o m p r e s s o r e f f i c i e n c y

. F o r t h i s

e v a l u a t i o n

, r e c e n t r e s e a r c h c o n d u c t e d a t t h e U n i v e r s i t y o f I l l i n o i s w a s u s e d t o e s t i m a t e

C O 2 s y s t e m p o w e r d e m a n d

. [ 2 1 ] T h i s r e s e a r c h w a s s e l e c t e d s p e c i f i c a l l y b e c a u s e i t

c o m p a r e s t h e p e r f

o r m a n c e o f a C O 2 s y s t e m t o a n e n h a n c e d H F C

- 1 3 4 a s y s t e m o f

e q u i v a l e n t c o m p r e s s o r a n d e v a p o r a t o r d e s i g n a n d s i z e

. U s i n g t h e s e d a t a

, t h e e s t i m a t e d

p o w e r d e m a n d r e d u c t i o n s f o r a v e r a g e

, h i g h a v e r a g e

, a n d l o w a v e r a g e U

. S

. A / C o p e r a t i n g

c o n d i t i o n s a r e 8 p e r c e n t

, 1 p e r c e n t

, a n d 2 0 p e r c e n t r e s p e c t i v e l y

. 4 2

A s m e n t i o n e d a b o v e

, H F C

- 1 5 2 a

, p r o p a n e ( a s w e l l a s o t h e r h y d r o c a r b o n

- b a s e d

s y s t e m s )

, a n d C O 2 A / C s y s t e m s a l l p r e s e n t c e r t a i n s a f e t y r i s k s b e y o n d t h o s e o f H F C

- 1 3 4 a

s y s t e m s

. H F C

- 1 5 2 a a n d p r o p a n e a r e c o n s i d e r e d t o b e f l a m m a b l e ( a l b e i t H F C

- 1 5 2 a t o a

l e s s e r e x t e n t t h a n p r o p a n e )

, w h i l e C O 2 i s c o n s i d e r e d t o b e t o x i c d u e t o p h y s i o l o g i c a l

e f f e c t s a t m o d e r a t e l y h i g h c o n c e n t r a t i o n s a n d i t s a b i l i t y t o a s p h y x i a t e a t s u f f i c i e n t l y h i g h

c o n c e n t r a t i o n s

. A r i s k a s s e s s m e n t f o r a l l t h r e e s y s t e m s i s c u r r e n t l y b e i n g c o n d u c t e d

t h r o u g h a c o o p e r a t i v e g o v e r n m e n t / i n d u s t r y p r o c e s s t o d e t e r m i n e t h e e x t e n t o f i m p o s e d

r i s k

. B a s e d o n t h e r e s u l t s o f t h a t a s s e s s m e n t

, i t i s p o s s i b l e t h a t o n e o r m o r e o f t h e s e

r e f r i g e r a n t s m a y b e r e s t r i c t e d f r o m u s e i n t r a d i t i o n a l A / C s y s t e m s w h e r e t h e s y s t e m

e v a p o r a t o r i s l o c a t e d i n s i d e t h e p a s s e n g e r c a b i n ( b e h i n d t h e i n s t r u m e n t p a n e l )

. A l t e r n a t i v e l y

, t h e b a s i c s y s t e m d e s i g n c o u l d r e m a i n u n c h a n g e d

, b u t a d d e d s a f e t y

e q u i p m e n t c o u l d b e r e q u i r e d t o d e t e c t a n d r e s p o n d t o r e f r i g e r a n t l e a k s ( e

. g

. , b y

a u t o m a t i c a l l y l o w e r i n g v e h i c l e w i n d o w s )

. A t t h i s t i m e

, i t i s u n c l e a r h o w t h e r i s k

a s s e s s m e n t p r o c e s s w i l l c o n c l u d e

.

B a s e d o n t h e c u r r e n t u n c e r t a i n t y r e g a r d i n g t h e l e v e l o f r i s k i m p o s e d b y

H F C

- 1 5 2 a

, p r o p a n e

, a n d C O 2 s y s t e m s

, i t i s a p p r o p r i a t e t o e x a m i n e t h e i m p a c t s o f

p o t e n t i a l s y s t e m d e s i g n e r r e s p o n s e t o p o s s i b l e r i s k c o n s t r a i n t s

. O n e p a r t i c u l a r r e s p o n s e

,

t h e u s e o f s e c o n d a r y l o o p A / C s y s t e m s

, c o u l d s i g n i f i c a n t l y i m p a c t t h e p o w e r

- d e m a n d

e s t i m a t e s f

o r e a c h o f t h e s y s t e m s

. I n a s e c o n d a r y l o o p s y s t e m

, t h e p r i m a r y s y s t e m

r e f r i g e r a t i o n l o o p i s a n a l o g o u s t o c u r r e n t A / C s y s t e m d e s i g n s

, e x c e p t t h a t : ( 1 ) i t i s l o c a t e d

e n t i r e l y o u t s i d e t h e p a s s e n g e r c a b i n

, a n d ( 2 ) t h e e v a p o r a t o r i s c o u p l e d t o a s e c o n d a r y

f l u i d r e f r i g e r a t i o n l o o p r a t h e r t h a n c a b i n

- b o u n d a i r d u c t s

. T h e s e c o n d a r y l o o p f l u i d

,

g e n e r a l l y a w a t e r

/ g l y c o l m i x t u r e

, t r a n s f

e r s h e a t f r o m p a s s e n g e r c a b i n

- b o u n d a i r t o t h e

p r i m a r y r e f

r i g e r a n t

. T h u s

, t h e s e c o n d a r y l o o p s y s t e m i s o l a t e s t h e p a s s e n g e r c a b i n f r o m

t h e p r i m a r y r e f

r i g e r a n t

, b u t a l s o a d d s c o m p l e x i t y a n d i n c r e m e n t a l p o w e r d e m a n d

. T h e

i n c r e m e n t a l p o w e r d e m a n d i s d u e t o b o t h a p u m p r e q u i r e d t o m o v e t h e s e c o n d a r y f l u i d

t h r o u g h i t s c i r c u i t a n d t h e i n c r e m e n t a l e f f i c i e n c y l o s s e s a s s o c i a t e d w i t h a n a d d i t i o n a l h e a t

e x c h a n g e o p e r a t i o n

.

R e s e a r c h h a s b e e n p e r f

o r m e d t o e v a l u a t e t h e p o w e r d e m a n d i m p a c t s a s s o c i a t e d

w i t h s e c o n d a r y l o o p s y s t e m s

. [ 1 4

, 1 6 ] A l t h o u g h e m p i r i c a l d a t a a r e s o m e w h a t l i m i t e d

,

t h e r e i s s u f

f i c i e n t c o n s i s t e n c y t o i n d i c a t e t h a t i n c r e m e n t a l d e m a n d i s o n t h e o r d e r o f

1 0

- 2 5 p e r c e n t

. S i n c e r e g r e s s i o n a n a l y s i s i n d i c a t e s n o s i g n i f i c a n t s l o p e b e t w e e n p o w e r

4 2 I t s h o u l d b e n o t e d t h a t s u b s e q u e n t t o t h e c o m p l e t i o n o f t h e A

/ C p o r t i o n o f t h i s s t u d y

, s u m m a r y d a t a f r o m

t h e S A E A l t e r n a t e R e f

r i g e r a n t C o o p e r a t i v e R e s e a r c h P r o g r a m ( A R C R P ) w e r e r e l e a s e d

. T h e A R C R P w a s

i n i t i a t e d b y t h e S o c i e t y o f A u t o m o t i v e E n g i n e e r s ( S A E ) t o e v a l u a t e t h e e n e r g y e f f i c i e n c y o f v a r i o u s

m o b i l e A / C s y s t e m s

. T h e r e l e a s e d s u m m a r y d a t a i m p l y a C O 2 e f

f i c i e n c y b e n e f

i t o f a b o u t 7 p e r c e n t

r e l a t i v e t o a n e n h a n c e d H F C

- 1 3 4 a s y s t e m

, q u i t e c o n s i s t e n t w i t h t h e 8 p e r c e n t b e n e f i t a s s u m e d i n t h i s

s t u d y

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 1 7

d e m a n d i m p a c t s a n d s y s t e m o p e r a t i n g c o n d i t i o n s

, i n c r e m e n t a l s y s t e m p o w e r d e m a n d w a s

e s t i m a t e d t h r o u g h a r i t h m e t i c a v e r a g i n g a t a b o u t 1 8 p e r c e n t

. 4 3

C o s t s : E s t i m a t i n g t h e c o s t o f t h e A / C s y s t e m a l t e r n a t i v e s i s s o m e w h a t d i f f i c u l t

g i v e n t h e r e s e a r c h n a t u r e o f m o s t o f t h e e v a l u a t e d o p t i o n s

. N e v e r t h e l e s s

, p r e v i o u s

r e s e a r c h e r s h a v e p r o d u c e d s o m e e s t i m a t e s

. [ 2 2

, 2 3 ] H o w e v e r

, i n m a n y c a s e s

, b i a s e s h a v e

b e e n d e m o n s t r a t e d i n f

a v o r o f o n e o p t i o n o r a n o t h e r a n d

, a s a r e s u l t

, i t i s s o m e t i m e s

d i f f i c u l t t o r a t i o n a l i z e t h e v a r i o u s a v a i l a b l e c o s t e s t i m a t e s

. F o r e x a m p l e

, t h e c o s t o f a n

i n c r e m e n t a l s a f

e t y s y s t e m m a y b e a p p l i e d t o o n e r e f r i g e r a n t a n d n o t a n o t h e r

, o r t h e c o s t s

o f s a f e t y c o n s i d e r a t i o n s o v e r l o o k e d e n t i r e l y

. I n t h i s e v a l u a t i o n

, a n a t t e m p t i s m a d e t o

c o rr e c t f o r t h e s e i n c o n s i s t e n c i e s s o t h a t p r e s e n t e d c o s t s m a y d i f f e r s o m e w h a t f

r o m t h o s e

p r e s e n t e d i n t h e p u b l i c r e f e r e n c e s

. B a s i c a l l y

, t h e f

o l l o w i n g c o s t a s s u m p t i o n s a r e

e m p l o y e d :

• T h e c o s t a s s o c i a t e d w i t h t h e u p g r a d e o f c u r r e n t s y s t e m c o m p o n e n t s t o a

s y s t e m t h a t i n c l u d e s a n e x t e r n a l l y c o n t r o l l e d v a r i a b l e d i s p l a c e m e n t

c o m p r e s s o r w i t h e l e c t r o n i c c o n t r o l s a n d r e d u c e d l e a k a g e h o s e s a n d

c o n n e c t i o n s i s e s t i m a t e d t o b e $ 4 0

. T h i s c o s t a p p l i e s t o a l l e v a l u a t e d A / C

a l t e r n a t i v e s

.

• H F C

- 1 5 2 a a n d p r o p a n e s y s t e m s a c c r u e n o a d d i t i o n a l c o m p o n e n t c o s t s

, e x c e p t

a s r e l a t e d t o s a f

e t y a s n o t e d b e l o w

.

• C O 2 s y s t e m s a c c r u e a n a d d i t i o n a l $ 2 0 c o s t a s s o c i a t e d w i t h t h e u p g r a d e o f

s y s t e m h o s e s a n d c o m p o n e n t s f o r h i g h e r p r e s s u r e o p e r a t i n g c o n d i t i o n s

, s o t h a t

t h e t o t a l s y s t e m c o m p o n e n t c o s t f o r C O 2 s y s t e m s i s e s t i m a t e d t o b e $ 6 0

.

• F o r n o n

- s e c o n d a r y l o o p d e s i g n s

, H F C

- 1 5 2 a

, p r o p a n e

, a n d C O 2 s y s t e m s a r e

a s s u m e d t o r e q u i r e a d d i t i o n a l s a f e t y e q u i p m e n t

, i n c l u d i n g i n

- c a b i n l e a k

s e n s o r s a n d e n g i n e c o m p a r t m e n t e v a c u a t i o n v a l v e s

. A n a d d i t i o n a l c o s t o f

$ 2 2

. 5 0 i s a s s u m e d f

o r a l l t h r e e a l t e r n a t i v e s

.

• F o r s e c o n d a r y l o o p d e s i g n s

, t h e i n c r e m e n t a l c o s t o f a s e c o n d a r y l o o p i s

a s s u m e d t o b e $ 5 0 a n d t h i s e s t i m a t e i s i n d e p e n d e n t o f t h e p r i m a r y l o o p

r e f r i g e r a n t

. T h u s H F C

- 1 5 2 a

, p r o p a n e

, a n d C O 2 s y s t e m s w i t h s e c o n d a r y l o o p s

a l l r e f l e c t t h i s i n c r e m e n t a l c o s t

. H o w e v e r

, t h e a d d e d c o s t o f t h e s a f e t y

e q u i p m e n t d e s c r i b e d a b o v e ( $ 2 2

. 5 0 ) i s s u b t r a c t e d o u t o f s e c o n d a r y l o o p

s y s t e m s

, s o t h a t t h e n e t i n c r e m e n t a l c o s t i s $ 2 7

. 5 0

.

4 3 H e r e a l s o

, i t s h o u l d b e n o t e d t h a t s u b s e q u e n t t o t h e c o m p l e t i o n o f t h e A

/ C p o r t i o n o f t h i s s t u d y

, s u m m a r y

d a t a f r o m t h e S A E A l t e r n a t e R e f r i g e r a n t C o o p e r a t i v e R e s e a r c h P r o g r a m ( A R C R P ) w e r e r e l e a s e d

. T h e

A R C R P w a s i n i t i a t e d b y t h e S o c i e t y o f A u t o m o t i v e E n g i n e e r s ( S A E ) t o e v a l u a t e t h e e n e r g y e f f i c i e n c y o f

v a r i o u s m o b i l e A

/ C s y s t e m s

. T h e r e l e a s e d s u m m a r y d a t a i m p l y a s e c o n d a r y l o o p e f f i c i e n c y d i s b e n e f

i t o f

a b o u t 1 8

- 2 0 p e r c e n t r e l a t i v e t o a n e n h a n c e d H F C

- 1 3 4 a s y s t e m

. T h i s i s e n t i r e l y c o n s i s t e n t w i t h t h e 1 8

p e r c e n t e s t i m a t e a s s u m e d i n t h i s s t u d y

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 1 8

B a s e d o n t h e s e e s t i m a t e s

, b o t h t h e t o t a l i n c r e m e n t a l s y s t e m c o s t f o r e a c h A / C

o p t i o n a s w e l l a s t h e c o s t p e r t o n o f a s s o c i a t e d C O 2 ( o r C O 2 e q u i v a l e n t ) r e d u c t i o n s c a n b e

e s t i m a t e d

. p r e s e n t s t h e d e r i v e d G H G r e d u c t i o n

, c o s t

, a n d c o s t e f f e c t i v e n e s s e s t i m a t e s

. F o r c o n v e n i e n c e i n c o m p a r i n g t h e s e d a t a t o o t h e r C O 2 c o n t r o l s t r a t e g i e s

, c o s t

e f f e c t i v e n e s s e s t i m a t e s a r e p r e s e n t e d b o t h i n t e r m s o f C O 2 a n d c a r b o n

. A s i n d i c a t e d

, f

o r

a v e r a g e U

. S

. A / C u s a g e c o n d i t i o n s

, t h e c o s t e f f e c t i v e n e s s o f t h e v a r i o u s A / C a l t e r n a t i v e s

r a n g e s f r o m

- 8 t o

- 4 3 d o l l a r s p e r t o n C O 2 (

- 3 1 t o

- 1 5 8 d o l l a r s p e r t o n c a r b o n )

, w i t h t h e 4 0

g r a m e n h a n c e d H F C

- 1 3 4 a s y s t e m b e i n g t h e m o s t c o s t e f f e c t i v e

. 4 4 H o w e v e r

, t h e

e n h a n c e d H F C

- 1 3 4 a s y s t e m p r o v i d e s o n l y a b o u t 7 0

- 7 5 p e r c e n t o f t h e b e n e f i t s o f

H F C

- 1 5 2 a

, p r o p a n e

, o r C O 2 s y s t e m s

. I n h i g h a v e r a g e u s a g e a r e a s

, t h e c o s t p e r t o n d r o p s

e v e n f u r t h e r d u e t o t h e p r o p o r t i o n a l l y h i g h e r e m i s s i o n r e d u c t i o n s a s s o c i a t e d w i t h g r e a t e r

A / C s y s t e m u s a g e

. C o n v e r s e l y

, i n l o w a v e r a g e u s a g e a r e a s

, t h e c o s t p e r t o n r i s e s

d r a m a t i c a l l y d u e t o l o w s y s t e m u s a g e r a t e s

.

4 4 N e g a t i v e c o s t e f

f e c t i v e n e s s e s t i m a t e s i n d i c a t e a s i t u a t i o n i n w h i c h c o n s u m e r s d e r i v e a n e t c o s t s a v i n g s

t h r o u g h r e d u c e d f

u e l u s a g eR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 1 9

T a b l e D

- 4 : E s t i m a t e d A / C S y s t e m G H G R e d u c t i o n s , C o s t

, a n d C o s t E f f e c t i v e n e s s

A / C S y s t e m T y p e T o t a l

E q u i v a l e n t

C O 2 ( k g / y e a r ) T o t a l

E q u i v a l e n t

C O 2 ( k g / l i f e ) T o t a l

C O 2

R e d u c t i o n

( k g / l i f e ) I n c r e m e n t a l

S y s t e m

C o s t

( $ ) C o s t

B e n e f i t

( $ / t o n C O 2 )

[ s e e N o t e 2 ] C o s t

B e n e f i t

( $ / t o n C )

[ s e e N o t e 2 ]

U

. S

. A v e r a g e O p e r a t i n g C o n d i t i o n s

B a s e l i n e H F C

- 1 3 4 a 4 6 4

. 1 5

, 5 6 9

. 2 B a s e l i n e 0

. 0 0 B a s e l i n e B a s e l i n e

E n h a n c e d H F C

- 1 3 4 a ( 4 0 g r a m / y r l e a k a g e ) 2 6 0

. 6 3

, 1 2 7

. 2 2

, 4 4 2

. 0 4 0

. 0 0

- 4 3

. 0 9

- 1 5 8

. 0 1

E n h a n c e d H F C

- 1 3 4 a ( 2 0 g r a m / y r l e a k a g e ) 2 2 9

. 6 2

, 7 5 5

. 2 2

, 8 1 4

. 0 4 0

. 0 0

- 3 7

. 4 0

- 1 3 7

. 1 2

H F C

- 1 5 2 a ( 2 0 g r a m

/ y r l e a k a g e ) 1 7 0

. 1 2

, 0 4 1

. 2 3

, 5 2 8

. 0 6 2

. 5 0

- 2 5

. 2 2

- 9 2

. 4 7

H F C

- 1 5 2 a w i t h S L ( 2 0 g r a m / y r l e a k a g e ) 1 9 5

. 3 2

, 3 4 3

. 6 3

, 2 2 5

. 6 9 0

. 0 0

- 1 3

. 9 5

- 5 1

. 1 6

P r o p a n e ( 2 0 g r a m

/ y r l e a k a g e ) 1 6 7

. 8 2

, 0 1 3

. 6 3

, 5 5 5

. 6 6 2

. 5 0

- 2 4

. 6 2

- 9 0

. 2 7

P r o p a n e w i t h S L ( 2 0 g r a m / y r l e a k a g e ) 1 9 4

. 7 2

, 3 3 6

. 4 3

, 2 3 2

. 8 9 0

. 0 0

- 1 3

. 0 8

- 4 7

. 9 6

C O 2 ( p o r o u s ) 1 6 4

. 8 1

, 9 7 7

. 6 3

, 5 9 1

. 6 8 2

. 5 0

- 1 9

. 9 5

- 7 3

. 1 6

C O 2 w i t h S L ( p o r o u s ) 1 9 0

. 0 2

, 2 8 0

. 0 3

, 2 8 9

. 2 1 1 0

. 0 0

- 8

. 4 2

- 3 0

. 8 7

C O 2 ( 5 0 g r a m

/ y r l e a k a g e ) 1 6 4

. 2 1

, 9 7 0

. 4 3

, 5 9 8

. 8 8 2

. 5 0

- 1 9

. 9 1

- 7 3

. 0 1

C O 2 w i t h S L ( 5 0 g r a m

/ y r l e a k a g e ) 1 8 9

. 4 2

, 2 7 2

. 8 3

, 2 9 6

. 4 1 1 0

. 0 0

- 8

. 4 0

- 3 0

. 8 0

H i g h U

. S

. A v e r a g e O p e r a t i n g C o n d i t i o n s

B a s e l i n e H F C

- 1 3 4 a 8 6 6

. 1 1 0

, 3 9 3

. 2 B a s e l i n e 0

. 0 0 B a s e l i n e B a s e l i n e

E n h a n c e d H F C

- 1 3 4 a ( 4 0 g r a m / y r l e a k a g e ) 5 2 0

. 2 6

, 2 4 2

. 4 4

, 1 5 0

. 8 4 0

. 0 0

- 5 1

. 2 5

- 1 8 7

. 9 1

E n h a n c e d H F C

- 1 3 4 a ( 2 0 g r a m / y r l e a k a g e ) 4 8 9

. 2 5

, 8 7 0

. 4 4

, 5 2 2

. 8 4 0

. 0 0

- 4 7

. 0 3

- 1 7 2

. 4 5

H F C

- 1 5 2 a ( 2 0 g r a m

/ y r l e a k a g e ) 4 0 5

. 6 4

, 8 6 7

. 2 5

, 5 2 6

. 0 6 2

. 5 0

- 3 8

. 8 4

- 1 4 2

. 4 2

H F C

- 1 5 2 a w i t h S L ( 2 0 g r a m / y r l e a k a g e ) 4 7 2

. 5 5

, 6 7 0

. 0 4

, 7 2 3

. 2 9 0

. 0 0

- 2 9

. 4 7

- 1 0 8

. 0 6

P r o p a n e ( 2 0 g r a m

/ y r l e a k a g e ) 4 2 0

. 3 5

, 0 4 3

. 6 5

, 3 4 9

. 6 6 2

. 5 0

- 3 7

. 4 6

- 1 3 7

. 3 4

P r o p a n e w i t h S L ( 2 0 g r a m / y r l e a k a g e ) 4 8 9

. 8 5

, 8 7 7

. 6 4

, 5 1 5

. 6 9 0

. 0 0

- 2 7

. 2 3

- 9 9

. 8 6

C O 2 ( p o r o u s ) 4 2 9

. 5 5

, 1 5 4

. 0 5

, 2 3 9

. 2 8 2

. 5 0

- 3 3

. 4 6

- 1 2 2

. 6 8

C O 2 w i t h S L ( p o r o u s ) 5 0 1

. 8 6

, 0 2 1

. 6 4

, 3 7 1

. 6 1 1 0

. 0 0

- 2 1

. 9 1

- 8 0

. 3 3

C O 2 ( 5 0 g r a m

/ y r l e a k a g e ) 4 2 8

. 9 5

, 1 4 6

. 8 5

, 2 4 6

. 4 8 2

. 5 0

- 3 3

. 4 1

- 1 2 2

. 5 1

C O 2 w i t h S L ( 5 0 g r a m

/ y r l e a k a g e ) 5 0 1

. 2 6

, 0 1 4

. 4 4

, 3 7 8

. 8 1 1 0

. 0 0

- 2 1

. 8 7

- 8 0

. 2 0

L o w U

. S

. A v e r a g e O p e r a t i n g C o n d i t i o n s

B a s e l i n e H F C

- 1 3 4 a 1 4 6

. 5 1

, 7 5 8

. 0 B a s e l i n e 0

. 0 0 B a s e l i n e B a s e l i n e

E n h a n c e d H F C

- 1 3 4 a ( 4 0 g r a m / y r l e a k a g e ) 1 1 9

. 9 1

, 4 3 8

. 8 3 1 9

. 2 4 0

. 0 0 8 8

. 6 2 3 2 4

. 9 3

E n h a n c e d H F C

- 1 3 4 a ( 2 0 g r a m / y r l e a k a g e ) 8 8

. 9 1

, 0 6 6

. 8 6 9 1

. 2 4 0

. 0 0 4 0

. 9 2 1 5 0

. 0 6

H F C

- 1 5 2 a ( 2 0 g r a m

/ y r l e a k a g e ) 3 4

. 7 4 1 6

. 4 1

, 3 4 1

. 6 6 2

. 5 0 3 6

. 1 9 1 3 2

. 6 8

H F C

- 1 5 2 a w i t h S L ( 2 0 g r a m / y r l e a k a g e ) 4 0

. 5 4 8 6

. 0 1

, 2 7 2

. 0 9 0

. 0 0 6 1

. 2 2 2 2 4

. 4 8

P r o p a n e ( 2 0 g r a m

/ y r l e a k a g e ) 3 0

. 5 3 6 6

. 0 1

, 3 9 2

. 0 6 2

. 5 0 3 4

. 8 8 1 2 7

. 8 8

P r o p a n e w i t h S L ( 2 0 g r a m / y r l e a k a g e ) 3 6

. 6 4 3 9

. 2 1

, 3 1 8

. 8 9 0

. 0 0 5 9

. 2 2 2 1 7

. 1 4

C O 2 ( p o r o u s ) 3 2

. 2 3 8 6

. 4 1

, 3 7 1

. 6 8 2

. 5 0 4 9

. 5 6 1 8 1

. 7 2

C O 2 w i t h S L ( p o r o u s ) 3 8

. 1 4 5 7

. 2 1

, 3 0 0

. 8 1 1 0

. 0 0 7 4

. 8 6 2 7 4

. 4 8

C O 2 ( 5 0 g r a m

/ y r l e a k a g e ) 3 1

. 6 3 7 9

. 2 1

, 3 7 8

. 8 8 2

. 5 0 4 9

. 3 0 1 8 0

. 7 7

C O 2 w i t h S L ( 5 0 g r a m

/ y r l e a k a g e ) 3 7

. 5 4 5 0

. 0 1

, 3 0 8

. 0 1 1 0

. 0 0 7 4

. 4 5 2 7 2

. 9 7

N o t e s : ( 1 ) S L s i g n i f

i e s “ S e c o n d a r y L o o p ” a n d t h e i n d i c a t e d g r a m p e r y e a r l e a k a g e d e f i n e s t h e s y s t e m d e s i g n s t a n d a r d

. P o r o u s i n d i c a t e s a

C O 2 s y s t e m t h a t i s r e c h a r g e d a n n u a l l y a n d i s i n c l u d e d o n l y t o i l l u s t r a t e t h e i n s e n s i t i v i t y o f C O 2 e m i s s i o n s p e r f o r m a n c e t o l e a k a g e

r a t e

. L i f e t i m e e m i s s i o n s a r e b a s e d o n a 1 2 y e a r e s t i m a t e d l i f e

.

( 2 ) C o s t b e n e f

i t c a l c u l a t i o n s i n c l u d e a c c r u e d f u e l s a v i n g s d u e t o i n d i r e c t e m i s s i o n r e d u c t i o n s

, e s t i m a t e d u s i n g t h e f o l l o w i n g

a s s u m p t i o n s : 1 9

. 5 p o u n d s C O 2 p e r g a l l o n o f g a s o l i n e

, 1 2 y e a r s / 1 5 0

, 0 0 0 m i l e s v e h i c l e l i f e

, 4

. 5 p e r c e n t a n n u a l d e c l i n e i n t r a v e l

, 1 2

y e a r s o f f u e l s a v i n g s

, $ 1

. 5 0 p e r g a l l o n f u e l p r i c e

, a n d a 1 2 p e r c e n t a n n u a l d i s c o u n t r a t e f o r f u t u r e s a v i n g s

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 2 0

I n c o n s i d e r i n g o v e r a l l A / C s y s t e m G H G r e d u c t i o n p o t e n t i a l

, t h e r e a r e s e v e r a l

i s s u e s t h a t s h o u l d b e r e c o g n i z e d

. E a c h i s s u e

, h o w e v e r

, c o u l d d e m a n d t h e f o c u s o f

s i g n i f i c a n t i n v e s t i g a t i o n b e y o n d t h e s c o p e o f t h i s e v a l u a t i o n

. T h e f o l l o w i n g l i s t p r e s e n t s

a b a s i c o v e r v i e w o f a v a r i e t y o f t h e s e i s s u e s

, a n d w h e r e a p p r o p r i a t e i n d i c a t e s w h e r e

e s t i m a t e s p r o d u c e d i n t h i s e v a l u a t i o n m i g h t b e s u b j e c t t o u n c e r t a i n t y b a s e d o n f u t u r e

r e l a t e d d e v e l o p m e n t s

.

• B a s i c r e s e a r c h i n t o A / C a p p r o a c h e s t h a t d i f f e r f u n d a m e n t a l l y f

r o m t h e

a p p r o a c h e s i n c l u d e d i n t h i s e v a l u a t i o n h a s b e e n c o n d u c t e d

. F o r e x a m p l e

, b a s i c t h e o r e t i c a l w o r k r e l a t e d t o s y s t e m s s u c h a s m e t a l h y d r i d e h e a t

p u m p s

, a b s o r

p t i o n c y c l e s

, h e a t p i p e s

, a n d t u r b o c h a r g e r

- d r i v e n

c o m p r e s s i o n h a s b e e n r e p o r t e d

. H o w e v e r

, n o n e o f t h e s e a p p r o a c h e s h a s

a c h i e v e d a l e v e l o f d e v e l o p m e n t t h a t a l l o w s a n a c c u r a t e d e t e r m i n a t i o n o f

p r a c t i c a l f

e a s i b i l i t y

, i m p a c t

, o r c o s t t o b e e s t i m a t e d i n a n y w a y t h a t w o u l d

a l l o w f o r r e a s o n a b l e c o m p a r i s o n t o m o r e a d v a n c e d a l t e r n a t i v e s

. F o r t h i s

r e a s o n

, s u c h o p t i o n s a r e n o t c o n s i d e r e d i n t h i s e v a l u a t i o n

.

• S i m i l a r l y

, t h e r e a r e a n u m b e r o f v e h i c l e d e s i g n p a r a m e t e r s u n r e l a t e d t o t h e

A / C s y s t e m i t s e l f t h a t a f

f e c t A / C e n e r g y d e m a n d

. F o r e x a m p l e

, c a b i n

d e s i g n

, w i n d o w g l a z i n g

, i n t e r i o r c o l o r

, i n s t r u m e n t p a n e l d e s i g n

, c a b i n

v e n t i l a t i o n

, a n d m y r i a d o t h e r p a r a m e t e r s c a n a l l a f f e c t o c c u p a n t c o m f

o r t

a n d

, t h e r e f

o r e

, A / C d e m a n d

. A l t h o u g h w o r t h y o f i n v e s t i g a t i o n

, t h e

a n a l y s i s o f t h e c o s t e f

f e c t i v e n e s s o f s u c h d e s i g n s t r a t e g i e s r e l a t i v e t o t h e

c o s t o f m o r e e f

f i c i e n t A / C s y s t e m s i s b e y o n d t h e s c o p e o f t h i s e v a l u a t i o n

.

• T h e f e a s i b i l i t y o f o n b o a r d d i a g n o s t i c ( O B D ) s y s t e m s t o d e t e c t r e d u c e d

r e f r i g e r a n t c h a r g e l e v e l s h a s b e e n d e m o n s t r a t e d a n d s u c h s y s t e m s c o u l d b e

u s e d t o e n f

o r c e m a n d a t e d r e f

r i g e r a n t l e a k a g e r a t e s i f i m p o s e d

. S u c h

s y s t e m s w o u l d a d d c o s t s b e y o n d t h o s e a s s u m e d i n t h i s e v a l u a t i o n

, b u t

c o u l d b e c o n s i d e r e d a s p a r t o f a r e g u l a t o r y p r o g r a m t h a t

, f o r e x a m p l e

,

m i g h t a l l o w t h e c o n t i n u e d u s e o f H F C

- 1 3 4 a w i t h a p p r o p r i a t e l o w l e v e l

O B D d e t e c t i o n s a f

e g u a r d s

.

• T h e a b i l i t y t o C O 2 s y s t e m s t o r e t a i n a s p e c i f i e d c h a r g e o v e r t i m e h a s n o t

y e t b e e n d e m o n s t r a t e d i n u s e

. C O 2 s y s t e m s o p e r a t e a t m u c h h i g h e r

p r e s s u r e s t h a n c u rr e n t v a p o r c o m p r e s s i o n s y s t e m s a n d t h i s p o s e s a

s i g n i f i c a n t l e a k a g e c h a l l e n g e f

o r C O 2 s y s t e m d e s i g n e r s

. T y p i c a l o p e r a t i n g

p r e s s u r e s f

o r C O 2 s y s t e m s a r e a b o u t 5 0 0

- 7 0 0 p s i a o n t h e l o w p r e s s u r e s i d e

a n d 1 4 0 0

- 1 9 0 0 p s i a o n t h e h i g h p r e s s u r e s i d e

, a s c o m p a r e d t o 4 0

- 6 5 p s i a

o n t h e l o w p r e s s u r e s i d e a n d 2 0 0

- 3 5 0 p s i a o n t h e h i g h p r e s s u r e s i d e f o r

H F C

- 1 3 4 a s y s t e m s

. T h u s

, C O 2 s y s t e m s m u s t b e a b l e t o p r e v e n t

r e f r i g e r a n t l e a k a g e w h i l e o p e r a t i n g a t p r e s s u r e s 7

- 1 0 t i m e s g r e a t e r t h a n

t h o s e o f c u r

r e n t s y s t e m s

. W h i l e p r o t o t yp e s y s t e m s h a v e b e e n d e v e l o p e d

a n d t e s t e d

, s o m e u n c e r t a i n t y r e m a i n s a b o u t t h e a b i l i t y o f C O 2 s y s t e m s t o

p e r f o r m a d e q u a t e l y i n c o n s u m e r u s e

. I t s h o u l d b e n o t e d t h a t t h i s p r i m a r i l y

a m a r k e t a b i l i t y i s s u e

, a n d i s n o t i m p o r t a n t f r o m a n e m i s s i o n s p e r s p e c t i v e

. T o d e m o n s t r a t e t h i s f

a c t

, t h i s e v a l u a t i o n i n c l u d e d a “ p o r o u s ” C O 2 s y s t e mR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 2 1

t h a t r e q u i r e d a c o m p l e t e r e f r i g e r a n t r e f

i l l a n n u a l l y a n d

, a s p r e s e n t e d

a b o v e

, t h e e m i s s i o n s p e r f o r m a n c e o f t h i s s y s t e m i s v i r t u a l l y i d e n t i c a l t o a

“ t i g h t ” C O 2 s y s t e m

. H o w e v e r

, t h e c o o l i n g p e r f o r m a n c e i s t h e c r i t i c a l

f a c t o r f r o m a c o n s u m e r p e r s p e c t i v e a n d a p o r o u s s y s t e m i s n o t a v i a b l e

A / C a l t e r n a t i v e

. B a s e d o n p r o g r e s s t o d a t e

, i t s e e m s l i k e l y t h a t a d e q u a t e

s y s t e m d e s i g n c a n b e a c h i e v e d

, b u t t h e i s s u e s h o u l d n o t b e d i s m i s s e d a t

t h i s p o i n t i n s y s t e m d e v e l o p m e n t

.

• T h e a b i l i t y o f H F C

- 1 5 2 a

, p r o p a n e

, a n d C O 2 s y s t e m s t o m e e t a c c e p t a b l e

s a f e t y r e q u i r e m e n t s i s c u rr e n t l y b e i n g e v a l u a t e d

. B o t h H F C

- 1 5 2 a a n d

p r o p a n e r e p r e s e n t p o t e n t i a l f l a m m a b i l i t y c o n c e r n s

, w h i l e C O 2 p r e s e n t s

t o x i c c o n c e r n s r e l a t e d t o m e n t a l a c u i t y a n d a s p h y x i a t i o n

. P o s s i b l e

r e s p o n s e s i n c l u d e t h e i n s t a l l a t i o n o f s a f e t y s y s t e m s

, w h i c h h a v e a l r e a d y

b e e n d e m o n s t r a t e d

, o r t h e u s e o f s e c o n d a r y l o o p A / C s y s t e m s

. T h i s

e v a l u a t i o n i n c l u d e s t h e e f f e c t o f b o t h a p p r o a c h e s o n e s t i m a t e d s y s t e m

p e r f o r m a n c e a n d c o s t

, b u t i t i n u n c l e a r w h e t h e r a n o n g o i n g

g o v e r n m e n t

/ i n d u s t r y r i s k a s s e s s m e n t w i l l c o n c l u d e t h a t e i t h e r a p p r o a c h i s

a d e q u a t e t o a d d r e s s a l l s a f e t y i s s u e s

.

• E l e c t r i c A / C c o m p r e s s o r s m a y o f f e r f u r t h e r e f f i c i e n c y a d v a n t a g e s o v e r

c u r r e n t b e l t d r i v e n s y s t e m s

. T h e s e a d v a n t a g e s p r i m a r i l y r e s u l t f r o m t h e

a b i l i t y t o c o n t r o l c o m p r e s s o r s p e e d i n d e p e n d e n t o f e n g i n e s p e e d

, w h i c h

b e c o m e s e s p e c i a l l y i m p o r t a n t o n h y b r i d e l e c t r i c v e h i c l e s ( H E V ) a n d

c o n v e n t i o n a l g a s o l i n e v e h i c l e s u t i l i z i n g e n g i n e

- o f f a t i d l e t e c h n o l o g y

. A d a p t i n g A / C s y s t e m c a p a c i t y t o c o o l i n g d e m a n d s t h r o u g h c o m p r e s s o r

s p e e d v a r i a t i o n

, a s o p p o s e d t o t h e c o m p r e s s o r d i s p l a c e m e n t v a r i a t i o n

a p p r o a c h e m p l o y e d i n V D C s y s t e m s

, o f f e r s v o l u m e t r i c e f

f i c i e n c y

a d v a n t a g e s t h a t r e s u l t i n a d d i t i o n a l r e d u c t i o n s i n s y s t e m e n e r g y

- d e m a n d s

. S o m e o f t h e v o l u m e t r i c e f f i c i e n c y g a i n i s l o s t t o r e d u c e d p o w e r

t r a n s m i s s i o n e f

f i c i e n c y ( e l e c t r i c d r i v e e f

f i c i e n c i e s a r e t y p i c a l l y i n t h e 6 5

p e r c e n t r a n g e

, w h e r e a s b e l t d r i v e e f f i c i e n c y g e n e r a l l y e x c e e d s 9 5 p e r c e n t )

, b u t i t a p p e a r s t h a t t h e n e t g a i n c o u l d b e p o s i t i v e

. H o w e v e r

, c u r r e n t 1 2 v o l t

e l e c t r i c s y s t e m s a r e n o t a d e q u a t e t o h a n d l e t h e a d d i t i o n a l p o w e r d e m a n d s

i m p o s e d b y e l e c t r i c c o m p r e s s o r s

. M i g r a t i o n o f v e h i c l e s t o 4 2 v o l t

s y s t e m s

, a s i s b e i n g d i s c u s s e d f o r a v a r i e t y o f p o w e r c o n s u m p t i o n r e a s o n s

o t h e r t h a n A / C

, w o u l d e n a b l e e l e c t r i c c o m p r e s s o r u s e

. H o w e v e r

, g i v e n

t h e u n c e r t a i n t y o f a 4 2 v o l t f u t u r e i n t h e 2 0 0 9

- 2 0 1 5 t i m e f r a m e o f t h i s

s t u d y

, e l e c t r i c c o m p r e s s o r s h a v e n o t b e e n c o n s i d e r e d a s a l a r g e m a r k e t

A / C o p t i o n

. N e v e r t h e l e s s

, e l e c t r i c A / C s y s t e m s c a n b e e x p e c t e d t o

a c h i e v e a m o d e s t l e v e l o f m a r k e t p e n e t r a t i o n i n a c c o r d a n c e w i t h H E V

, 4 2

v o l t

, a n d e n g i n e

- o f

f a t i d l e t e c h n o l o g y

.

• A s d e s c r i b e d a b o v e

, t h e c u rr e n t A / C s y s t e m t e c h n o l o g y f o r t h i s e v a l u a t i o n

w a s a s s u m e d t o u t i l i z e p n e u m a t i c a l l y c o n t r o l l e d f i x e d d i s p l a c e m e n t

c o m p r e s s o r t e c h n o l o g y

. H o w e v e r

, i t s h o u l d b e r e c o g n i z e d t h a t t h e r e a r e

c u r r e n t v a r i a b l e d i s p l a c e m e n t c o m p r e s s o r s y s t e m s i n t h e U

. S

. m a r k e t a n dR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 2 2

t h a t t h e e x t e r n a l l y c o n t r o l l e d V D C m a r k e t s h a r e c a n b e e x p e c t e d t o

i n c r e a s e t h r o u g h t h e 2 0 0 9

- 2 0 1 5 t i m e f r a m e

. I n t h e a b s e n c e o f r e g u l a t o r y

c o n s i d e r a t i o n o f A / C s y s t e m i m p a c t s o n f u e l c o n s u m p t i o n

, v e h i c l e

m a n u f a c t u r e r s h a v e l i t t l e i n c e n t i v e t o s w i t c h t o V D C s y s t e m s f o r f u e l

c o n s u m p t i o n b e n e f

i t s

. H o w e v e r

, i n s o m e c a s e s

, m a n u f a c t u r e r s d o h a v e a n

i n c e n t i v e t o s w i t c h t o e x t e r n a l c o n t r o l V D C s y s t e m s t o i m p r o v e v e h i c l e

d r i v e a b i l i t y a n d “ f

e e l

. ” T h e i n c r e m e n t a l e n g i n e l o a d a s s o c i a t e d w i t h F D C

c l u t c h c y c l i n g i s s u f

f i c i e n t l y l a r g e o n s m a l l o u t p u t e n g i n e s t o c a u s e

p e r c e p t i b l e a n d p e r h a p s u n a c c e p t a b l e d r i v e a b i l i t y c o n c e r n s f o r s o m e

v e h i c l e s a n d c u s t o m e r s

. T h u s

, s o m e m a n u f a c t u r e r s h a v e b e e n m o v i n g

t o w a r d V D C s y s t e m s i n t h e s m a l l e n g i n e m a r k e t t o i m p r o v e c u s t o m e r

a c c e p t a n c e

. I n m a r k e t s d o m i n a t e d b y s m a l l d i s p l a c e m e n t e n g i n e s s u c h a s

E u r o p e a n d J a p a n

, t h e m a r k e t s h a r e o f V D C s y s t e m s i s g r o w i n g

d r a m a t i c a l l y

, b u t t h i s s a m e l e v e l o f g r o w t h i s n o t e x p e c t e d i n t h e U

. S

. A v e r a g e e n g i n e d i s p l a c e m e n t i n t h e E U i s l e s s t h a n 2 l i t e r s

, a s o p p o s e d t o

n e a r l y 3

. 5 l i t e r s i n t h e U

. S

. , w i t h o n l y a b o u t 6 p e r c e n t o f U

. S

. l i g h t d u t y

v e h i c l e s a l e s r e f

l e c t i n g e n g i n e s u n d e r 2 l i t e r s d i s p l a c e m e n t

. S i n c e l a r g e r

e n g i n e s r e s p o n d l e s s d r a m a t i c a l l y t o c o m p r e s s o r c l u t c h c y c l i n g

, t h e

p e r f o r m a n c e

- b a s e d i n c e n t i v e f o r V D C s y s t e m s i s s u b s t a n t i a l l y l e s s i n t h e

U

. S

. F o r e x a m p l e

, e v e n i f V D C s y s t e m s w e r e i n s t a l l e d o n a l l l i g h t d u t y

v e h i c l e s w i t h d i s p l a c e m e n t s o f 2 l i t e r s o r l e s s

, t h e t o t a l U

. S

. n e w v e h i c l e

m a r k e t s h a r e o f V D C s y s t e m s w o u l d b e l e s s t h a n 1 5 p e r c e n t t h r o u g h t h e

2 0 0 9

- 2 0 1 5 t i m e f

r a m e

. I f a p p l i c a t i o n w a s e x t e n d e d t o a l l e n g i n e s o f 2

. 5

l i t e r s o r l e s s

, t h e m a r k e t i n c e n t i v e w o u l d d o u b l e t o a b o u t 3 0 p e r c e n t

, f u r t h e r i n c r e a s i n g t o a b o u t 4 0 p e r c e n t a t 3 l i t e r s o r l e s s

. G i v e n c o n t i n u i n g

d o m i n a n c e i n t h e U

. S

. m a r k e t

, a p n e u m a t i c a l l y c o n t r o l l e d F D C

- b a s e d

s y s t e m w a s u t i l i z e d a s t h e b a s e l i n e A / C s y s t e m t e c h n o l o g y i n t h i s

e v a l u a t i o n

. N e v e r t h e l e s s

, i t s h o u l d b e r e c o g n i z e d t h a t s o m e f r a c t i o n o f t h e

U

. S

. m a r k e t a l r e a d y i n c o rp o r a t e s V D C t e c h n o l o g y a n d t h a t t h i s p r e s e n c e

w i l l i m p o s e a m o d e s t e r

r o r o n t o t a l f

l e e t w i d e e m i s s i o n i m p a c t s d e r i v e d

f r o m t h e e v a l u a t i o n

- a s s u m e d b a s e l i n e c o n d i t i o n s

.

• S o m e r e s e a r c h c i t e s t h e a b i l i t y o f C O 2 s y s t e m s t o a l s o p e r f o r m i n r e v e r s e

( a s h e a t p u m p s ) a n d p r o v i d e v e h i c l e h e a t i n g b e n e f i t s a s a m a

j o r b e n e f i t o f

m o v i n g t o C O 2 s y s t e m s

. S u c h a b i l i t y w o u l d b e m o s t i m p o r t a n t i n h i g h

e f f i c i e n c y v e h i c l e a p p l i c a t i o n s w i t h l o w w a s t e h e a t a v a i l a b i l i t y

. T h i s

e v a l u a t i o n h a s n o t c o n s i d e r e d s u c h b e n e f i t s f o r t w o p r i m a r y r e a s o n s

. F i r s t

, i t i s n o t c l e a r t h a t o p e r a t i n g t h e A / C c o m p r e s s o r t o s u p p o r t h e a t

p u m p o p e r a t i o n i s t h e m o s t e f f i c i e n t a p p r o a c h t o s u p p l y i n g v e h i c l e h e a t

. C l e a r l y

, s u c h o p e r a t i o n w o u l d i n c r e a s e A / C s y s t e m u s a g e r a t e s

d r a m a t i c a l l y

. S e c o n d

, t h e a b i l i t y o f a C O 2 s y s t e m t o o p e r a t e a s a h e a t

p u m p i s n o t u n i q u e

. E x i s t i n g r e s i d e n t i a l a n d c o m m e r c i a l a p p l i c a t i o n s

, a s

w e l l a s r e c e n t v e h i c l e r e s e a r c h

, d e m o n s t r a t e s t h a t v a p o r c o m p r e s s i o n c y c l e

r e f r i g e r a n t s p o s s e s s t h e s a m e a b i l i t y

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 2 3

• I n a c c o r d a n c e w i t h t h e c o s t i n g m e t h o d s f o r o t h e r p o r t i o n s o f t h i s s t u d y

,

a l t e r n a t i v e A / C s y s t e m c o s t s i n c l u d e o n l y t h e e s t i m a t e d h i g h v o l u m e

v a r i a b l e c o s t s o f c o m p o n e n t s a n d d o n o t c o n s i d e r t h e f i x e d c o s t s

a s s o c i a t e d w i t h s y s t e m i n t r o d u c t i o n ( e

. g

. , e n g i n e e r i n g

, a n d a n y

i n c r e m e n t a l p r o d u c t i o n

, m a n u f a c t u r i n g

, o r a s s e m b l y p l a n t c o s t s )

. F o r A / C

s y s t e m s

, f i x e d c o s t s t o t h e v e h i c l e m a n u f a c t u r e r s h o u l d b e m o d e s t s i n c e

t h e s y s t e m s a r e g e n e r a l l y p u r c h a s e d f r o m s u p p l i e r s a n d n o t m a n u f a c t u r e d

b y t h e v e h i c l e m a n u f

a c t u r e r

. N e v e r t h e l e s s

, t h i s a p p r o a c h c a n r e s u l t i n t h e

o m i s s i o n o f b a r

r i e r s t o m a r k e t a b i l i t y a n d s h o u l d b e c o n s i d e r e d

a c c o r d i n g l y

. S i m i l a r l y

, c o s t s e x t e r n a l t o i n i t i a l v e h i c l e m a n u f a c t u r e h a v e

a l s o n o t b e e n c o n s i d e r e d

. T h i s p r i m a r i l y i n v o l v e s s e r v i c e i n d u s t r y c o s t s

s u c h a s t h e c o s t o f r e p l a c i n g r e c y c l i n g e q u i p m e n t

, d i a g n o s t i c t o o l s

, e t c

. , b u t c a n a l s o i n c l u d e a d d i t i o n a l c o n s u m e r c o s t s i f s e r v i c e a n d m a i n t e n a n c e

d i f f e r e n c e s e x i s t a c r o s s s y s t e m a l t e r n a t i v e s

. T h e s e o m i t t e d c o s t s c a n v a r y

c o n s i d e r a b l y a c r o s s t h e v a r i o u s s y s t e m s

. F o r e x a m p l e

, w i t h t h e e x c e p t i o n

o f t h e p o t e n t i a l r e p l a c e m e n t o f t h e s y s t e m d e s i c c a n t t o e n s u r e

c o m p a t i b i l i t y

, H F C

- 1 5 2 a c a n e f f e c t i v e l y b e u s e d i n c u r r e n t H F C

- 1 3 4 a

s y s t e m s ( i

. e

. , i t i s v i r t u a l l y a “ d r o p

- i n ” r e p l a c e m e n t )

. W i t h H F C

- 1 5 2 a a n d

p r o p a n e

, s e r v i c e e q u i p m e n t w i l l n e e d t o b e u p g r a d e d o r r e p l a c e d a n d b o t h

H F C

- 1 3 4 a a n d a l t e r n a t i v e r e f r i g e r a n t e q u i p m e n t w i l l n e e d t o b e

m a i n t a i n e d d u r i n g t h e s w i t c h o v e r p e r i o d

. I n t h e c a s e o f C O 2 s y s t e m s

, t h e

s e r v i c e i n d u s t r y s h o u l d i n c u r n o n e e d f o r r e c y c l i n g e q u i p m e n t

, b u t w i l l

r e q u i r e l e a k d e t e c t o r s a n d a p p r o p r i a t e h i g h p r e s s u r e s e r v i c e e q u i p m e n t

. H o w e v e r

, i f s e r v i c e i n t e r v a l s a r e s h o r t e d f o r C O 2 s y s t e m s

, c o n s u m e r s

w o u l d i n c u r a d d i t i o n a l c o s t s

.

• A s s t a t e d p r e v i o u s l y

, t h i s e v a l u a t i o n a s s u m e s e f f e c t i v e r e f r i g e r a n t

r e c y c l i n g i n b o t h v e h i c l e s e r v i c e a n d e n d

- o f

- l i f e d i s p o s a l p r a c t i c e s

. I f

a c t u a l p r a c t i c e s a r e i n e f

f e c t i v e

, d i r e c t r e f

r i g e r a n t e m i s s i o n i m p a c t s w i l l b e

u p t o 3

. 5 t i m e s g r e a t e r t h a n e s t i m a t e d i n t h i s s t u d y

, a n d t o t a l G H G i m p a c t s

( d i r e c t p l u s i n d i r e c t ) w i l l i n c r e a s e b y a b o u t 5 0 p e r c e n t f o r U

. S

. a v e r a g e

o p e r a t i n g c o n d i t i o n s

. T h e p o t e n t i a l i m p a c t s o f e n f o r c i n g r e f r i g e r a n t

r e c y c l i n g s h o u l d b e c o n s i d e r e d i n t h e o v e r a l l e v a l u a t i o n o f a l t e r n a t i v e

r e f r i g e r a n t s

. T h e n e g a t i v e e f f e c t s o f i n e f

f e c t i v e r e c y c l i n g p r a c t i c e s d e c l i n e

i n s t e p w i t h t h e G W P o f A / C s y s t e m r e f r i g e r a n t

, s o t h a t t h e p o t e n t i a l

n e g a t i v e i m p a c t s o f H F C

- 1 5 2 a

, p r o p a n e

, a n d C O 2 s y s t e m s a r e

s i g n i f i c a n t l y l e s s t h a n t h o s e f

o r H F C

- 1 3 4 a s y s t e m s

. C O 2 s y s t e m s r e f l e c t a

l o w e r b o u n d r i s k s i n c e d i r e c t e m i s s i o n s f r o m C O 2 s y s t e m s h a v e a z e r o n e t

G W P

, a l l o w i n g t h e c o m p l e t e e l i m i n a t i o n o f r e f r i g e r a n t r e c y c l i n g

r e q u i r e m e n t s

.

• F i n a l l y

, t h e e v a l u a t i o n a l s o d o e s n o t c o n s i d e r e m i s s i o n s r e s u l t i n g f r o m t h e

e n e r g y u s e d t o p r o d u c e r e f r i g e r a n t s

. R e f

r i g e r a n t l e a k a g e p r i o r t o v e h i c l e

c h a r g i n g i s c o n s i d e r e d i n t h e e s t i m a t i o n o f d i r e c t e m i s s i o n s

, b u t e n e r g y

u s e d t o p o w e r m a n u f

a c t u r i n g a n d d i s t r i b u t i o n e q u i p m e n t i s n o t c o n s i d e r e d

. G e n e r a l l y

, a l l a l t e r n a t i v e s w i l l r e q u i r e e n e r g y t o p r o d u c e a n d i t m a y b eR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 2 4

t h a t e n e r g y r e q u i r e d t o p r o d u c e n a t u r a l f l u i d s s u c h a s C O 2 w i l l b e

s o m e w h a t l e s s t h a n t h a t r e q u i r e d t o p r o d u c e H F C s

, b u t s u c h a n a l y s i s i s

b e y o n d t h e s c o p e o f t h i s e v a l u a t i o n

.



### D

. 1

. 1

. A V L C R U I S E S i m u l a t i o n M o d e l i n g

T o v a l i d a t e t h e a n a l y t i c a l e s t i m a t e s o f t h e s t a n d

- a l o n e e v a l u a t i o n

, s e v e r a l

C R U I S E s i m u l a t i o n s w e r e c o n d u c t e d f o r b a s e l i n e H F C

- 1 3 4 a s y s t e m s u s i n g

p n e u m a t i c a l l y c o n t r o l l e d F D C t e c h n o l o g y a n d a l t e r n a t i v e H F C

- 1 5 2 a s y s t e m s u s i n g

e x t e r n a l l y c o n t r o l l e d V D C t e c h n o l o g y w i t h a u t o m a t i c a i r r e c i r c u l a t i o n

. T o f a c i l i t a t e t h e

s i m u l a t i o n m o d e l i n g

, c o m p r e s s o r p o w e r d e m a n d c u r v e s w e r e d e v e l o p e d f o r e a c h o f t h e

A / C s y s t e m s

. I n i t i a l c o m p r e s s o r d e m a n d e s t i m a t e s w e r e d e v e l o p e d f r o m t h e c u r v e s

p r e s e n t e d p r e v i o u s l y i n F i g u r e D

- 2

, w h i c h i n d i c a t e t h e d e m a n d s o f s e v e r a l a l t e r n a t i v e

s y s t e m d e s i g n s i n c l u d i n g t h o s e i n v e s t i g a t e d i n t h i s e x e r c i s e

.

A l l C R U I S E m o d e l i n g r e l a t e d t o A / C w a s p e r f o r m e d f o r U

. S

. a v e r a g e a m b i e n t

c o n d i t i o n s d u r i n g A / C o p e r a t i o n s

, w h i c h a s d e s c r i b e d a b o v e a r e e s t i m a t e d t o b e

e q u i v a l e n t t o a s p e c i f

i c e n t h a l p y o f 6 0

. 9 k J / k g

. T h e d a t a s u m m a r i z e d i n F i g u r e D

- 2 a r e

a s s o c i a t e d w i t h a m b i e n t t e s t c o n d i t i o n s o f 8 0

. 1 ° F a n d 6 0 p e r c e n t r e l a t i v e h u m i d i t y

,

w h i c h i s e q u a l t o a s p e c i f i c e n t h a l p y o f a p p r o x i m a t e l y 6 1 k J /k g

. A c c o r d i n g l y

, t h e d a t a

p r e s e n t e d i n F i g u r e D

- 2 a r e q u i t e c o n s i s t e n t w i t h a v e r a g e U

. S

. o p e r a t i n g c o n d i t i o n s a n d

n o a d j u s t m e n t s f

o r a m b i e n t c o n d i t i o n s w e r e e m p l o y e d

.

N e v e r t h e l e s s

, s e v e r a l a d

j u s t m e n t s u n r e l a t e d t o a m b i e n t c o n d i t i o n s w e r e

u n d e r t a k e n

. F i r s t

, t h e d a t a p r e s e n t e d i n F i g u r e D

- 2 c o rr e s p o n d t o a 2 1 5 c c b a s e

c o m p r e s s o r d i s p l a c e m e n t

. F i r s t

, p o w e r d e m a n d s w e r e s c a l e d d o w n t o r e f l e c t a m o r e

“ t y p i c a l ” 1 8 0 c c s y s t e m u s i n g a s i m p l e p r o p o r t i o n a l i t y a p p r o a c h

. S e c o n d

, s i n c e F i g u r e

D

- 2 p r e s e n t s d a t a a t t h e c o m p r e s s o r s h a f t

, e n g i n e c r a n k s h a f

t p o w e r w a s e s t i m a t e d b y

a p p l y i n g a p o w e r t r a n s m i s s i o n e f f i c i e n c y f a c t o r

. F o r t h i s a d

j u s t m e n t

, a b e l t t r a n s m i s s i o n

e f f i c i e n c y o f 9 7 p e r c e n t w a s a s s u m e d

. T h i r d

, t h e i m p a c t s o f a “ r e h e a t r e d u c t i o n s t r a t e g y ”

( d e s i g n a t e d a s S R H R i n F i g u r e D

- 2 ) w e r e r e m o v e d f r o m C R U I S E a n a l y s i s b y

n o r m a l i z i n g t h e " S R H R & A I M " ( r e h e a t r e d u c t i o n p l u s a u t o m a t i c a i r r e c i r c u l a t i o n ) l o a d s

t o t h e " S R H R " ( r e h e a t r e d u c t i o n a l o n e ) a n d a p p l y i n g t h e r e s u l t i n g r a t i o s t o t h e e x t e r n a l l y

c o n t r o l l e d v a r i a b l e d i s p l a c e m e n t c o m p r e s s o r c u r v e w i t h o u t e i t h e r r e h e a t r e d u c t i o n o r

a u t o m a t i c a i r r e c i r c u l a t i o n

. 4 5 F i n a l l y

, t h e s y s t e m p o w e r a s s o c i a t e d w i t h t h e c a b i n b l o w e r

m o t o r w a s a s s u m e d t o b e 0

. 2 5 k W a n d w a s a d d e d t o t h e r e s u l t i n g c o n s u m p t i o n c u r v e s f o r

b o t h t h e b a s e l i n e p n e u m a t i c a l l y c o n t r o l l e d F D C

- b a s e d s y s t e m a n d t h e a l t e r n a t i v e

e x t e r n a l l y c o n t r o l l e d V D C

- b a s e d s y s t e m

.

F i g u r e D

- 5 p r e s e n t s t h e r e s u l t i n g A / C l o a d c u r v e s p r o v i d e d t o A V L f o r C R U I S E

m o d e l i n g

. I t i s p e r h a p s w o r t h n o t i n g t h a t t h e s e c u r v e s a r e a n a l o g o u s t o t h o s e p r e v i o u s l y

p r e s e n t e d i n F i g u r e D

- 4

, e x c e p t t h a t e n g i n e s p e e d i s h e l d c o n s t a n t i n F i g u r e D

- 4

, w h i l e

s p e c i f i c e n t h a l p y i s h e l d c o n s t a n t i n F i g u r e D

- 5

. T h e a n a l y t i c a l e v a l u a t i o n d e s c r i b e d

a b o v e a s s u m e d a n a v e r a g e e n g i n e s p e e d o f 1 5 0 0 r p m a n d e s t i m a t e d A / C G H G i m p a c t s

4 5 A s i n d i c a t e d i n t h e d i s c u s s i o n f o r t h e s t a n d

- a l o n e a n a l y s i s

, s e r i e s r e h e a t r e d u c t i o n i m p a c t s a r e f a c t o r e d

o u t o f t h e i m p a c t c a l c u l a t i o n s i n t h i s s t u d y

, n o t d u e t o a l a c k o f e x p e c t e d b e n e f i t s

, b u t r a t h e r b e c a u s e t h e

b a s e l i n e s y s t e m a s s u m e d i n t h i s s t u d y i s a m a n u a l l y c o n t r o l l e d A / C s y s t e m f

o r w h i c h s e r i e s r e h e a t i s

p r e s u m e d t o b e m i n i m a l

. S e r i e s r e h e a t r e d u c t i o n s h o u l d b e a n i n t e g r a l c o m p o n e n t o f a n e n h a n c e d s y s t e m

d e s i g n e d t o m a x i m i z e e f

f i c i e n c y a t a n a u t o m a t i c a l l y c o n t r o l l e d c a b i n t e m p e r a t u r e

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 2 5

f o r v a r i o u s a m b i e n t c o n d i t i o n s

. T h e C R U I S E s i m u l a t i o n s i n v e s t i g a t e o n l y a s i n g l e

a m b i e n t c o n d i t i o n ( i

. e

. , U

. S

. a v e r a g e )

, b u t t r e a t e n g i n e s p e e d o n a r o b u s t b a s i s a c c o r d i n g

t o t h e s p e c i f

i c d r i v e c y c l e s e v a l u a t e d

. 4 6

F i g u r e D

- 5 : A / C S y s t e m P o w e r D e m a n d V e r s u s E n g i n e S p e e d

A V L p e r f o r m e d s e v e r a l a d d i t i o n a l p r o c e s s i n g s t e p s p r i o r t o a c t u a l C R U I S E

m o d e l i n g

. F i r s t

, t h e g e n e r i c 1 8 0 c c d e m a n d c u r v e s p r e s e n t e d i n F i g u r e D

- 5 w e r e

c o n v e r t e d i n t o v e h i c l e c l a s s s p e c i f i c c u r v e s i n a c c o r d a n c e w i t h e s t i m a t e d c l a s s

- s p e c i f i c

c o m p r e s s o r d i s p l a c e m e n t s o f 1 5 0 c c f o r t h e s m a l l c a r c l a s s

, 1 7 0 c c f o r t h e l a r g e c a r c l a s s

,

a n d 2 1 0 c c f

o r a l l t h r e e t r u c k c l a s s e s

. 4 7 A s d e s c r i b e d a b o v e f o r t h e d e v e l o p m e n t o f t h e

1 8 0 c c c u r v e s

, t h i s a d

j u s t m e n t a s s u m e d p r o p o r t i o n a l i t y b e t w e e n s y s t e m p o w e r d e m a n d

4 6 I t i s p e r h a p s w o r t h n o t i n g t h a t s u b s e q u e n t t o t h e c o m p l e t i o n o f t h e A

/ C p o r t i o n o f t h i s s t u d y

, s u m m a r y

d a t a f r o m t h e S A E A l t e r n a t e R e f r i g e r a n t C o o p e r a t i v e R e s e a r c h P r o g r a m ( A R C R P ) w e r e r e l e a s e d

. T h e

A R C R P w a s i n i t i a t e d b y t h e S o c i e t y o f A u t o m o t i v e E n g i n e e r s ( S A E ) t o e v a l u a t e t h e e n e r g y e f f i c i e n c y o f

v a r i o u s m o b i l e A

/ C s y s t e m s

, a n d i n c l u d e d t h e i n v e s t i g a t i o n o f s e v e r a l a d v a n c e d A / C s y s t e m s r e l y i n g o n

e x t e r n a l l y c o n t r o l l e d V D C s a n d i m p r o v e d h e a t e x c h a n g e r s

. A l t h o u g h t h e e n g i n e s p e e d s c o v e r e d b y t h e

s u m m a r y d a t a e x t e n d o n l y f r o m a b o u t 6 0 0

- 1 7 0 0 r

p m

, t h e p o w e r c o n s u m p t i o n d a t a f o r t h e A R C R P

e n h a n c e d H F C

- 1 3 4 a s y s t e m o v e r t h i s s p e e d r a n g e t r a c k s q u i t e c l o s e l y w i t h t h e p o w e r d e m a n d c u r v e f o r

t h e e x t e r n a l l y c o n t r o l l e d V D C

- b a s e d s y s t e m u s e d i n t h i s s t u d y ( a s p r e s e n t e d i n F i g u r e D

- 5 )

. U n f o r t u n a t e l y

, t h e A R C R P d o e s n o t i n c l u d e c o m p a r a b l e c o n s u m p t i o n d a t a f o r a t y p i c a l “ u n i m

p r o v e d ”

b a s e l i n e A

/ C s y s t e m

. 4 7 A c t u a l c o m

p r e s s o r s i z e s i n t h e t r u c k c l a s s e s c o v e r a w i d e r a n g e o f d i s p l a c e m e n t s

, a n d 2 1 0 c c i s p r o b a b l y

n e a r t h e u p p e r e n d o f t h e r a n g e

. T h e r e f o r e

, t h e u s e o f 2 1 0 c c a s t h e c o m p r e s s o r s i z e f

o r t h e t h r e e t r u c k

c l a s s e s c o u l d o v e r s t a t e A / C

- r e l a t e d e n e r g y c o n s u m p t i o n b y 1 5

- 2 0 p e r c e n t f

o r a s i g n i f

i c a n t f r a c t i o n o f

t r u c k s

. S o

, w h i l e t h e p e r c e n t a g e i m p r o v e m e n t i n A

/ C

- r e l a t e d e n e r g y c o n s u m p t i o n i s a c c u r a t e f

o r a l l

v e h i c l e s i n t h e t r u c k c l a s s e s

, a b s o l u t e C O 2 e m i s s i o n s d u e t o A / C m a y b e o v e r s t a t e d b y u p t o 5 g r a m s p e r

m i l e f o r t h e b a s e l i n e A

/ C s y s t e m a n d u p t o 2 g r a m s p e r m i l e f o r t h e a d v a n c e d s y s t e m

. 0

. 0 0

. 5 1

. 0 1

. 5 2

. 0 2

. 5 3

. 0 3

. 5 4

. 0 4

. 5 5

. 0

0 1 0 0 0 2 0 0 0 3 0 0 0 4 0 0 0 5 0 0 0 6 0 0 0

E n g i n e R P MPower(kW)

0

. 0 0 0

. 6 7 1

. 3 4 2

. 0 1 2

. 6 8 3

. 3 5 4

. 0 2 4

. 6 9 5

. 3 6 6

. 0 3 6

. 7 1Power(hp) 1 8 0 c c P n e u m a t i c a l l y C o n t r o l l e d F D C S y s t e m

E x t e r n a l l y C o n t

r o l l e d V D C S y s t e m w i t h A i r M a n a g e m e n tR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 2 6

a n d c o m p r e s s o r d i s p l a c e m e n t

. S e c o n d

, A V L a p p l i e d a 5 p e r c e n t p o w e r d e m a n d

r e d u c t i o n t o t h e e x t e r n a l l y c o n t r o l l e d V D C s y s t e m c u r v e s f o r a l l f i v e v e h i c l e c l a s s e s t o

s i m u l a t e t h e b e n e f

i t t h a t i s e x p e c t e d w i t h H F C

- 1 5 2 a r e f r i g e r a n t

. F i n a l l y

, A V L c o n v e r t e d

t h e c l a s s

- s p e c i f

i c d e m a n d c u r v e s i n t o c r a n k s h a f t t o r q u e c u r v e s a n d p e r f

o r m e d s i m u l a t i o n

m o d e l i n g f

o r b o t h t h e b a s e l i n e a n d a l t e r n a t i v e A / C s y s t e m s b y a d d i n g t h e A / C s y s t e m

l o a d s t o e x i s t i n g “ n o n

- A / C ” s i m u l a t i o n s f o r t w o t e c h n o l o g y p a c k a g e s i n t h e l a r g e c a r

c l a s s a n d o n e t e c h n o l o g y p a c k a g e i n e a c h o f t h e s m a l l c a r

, s m a l l t r u c k

, a n d m i n i v a n

c l a s s e s

.

S i n c e A / C s y s t e m s i m u l a t i o n m o d e l i n g w a s o n l y p e r f o r m e d f o r f i v e o f t h e

t e c h n o l o g y p a c k a g e s

, C R U I S E r e s u l t s w e r e i n v e s t i g a t e d t o d e t e r m i n e i f a g e n e r a l i z e d

i m p a c t c o u l d b e d e v e l o p e d

. F i g u r e D

- 6 p r e s e n t s t h e i m p a c t s e s t i m a t e d b y C R U I S E f o r

e a c h o f t h e f

i v e p n e u m a t i c a l l y c o n t r o l l e d F D C s y s t e m s i m u l a t i o n s a n d e a c h o f t h e f i v e

e x t e r n a l l y c o n t r o l l e d V D C s y s t e m s i m u l a t i o n s

. T h e C R U I S E o u t p u t s a r e i n d i c a t e d b y t h e

o p e n m a r k e r s ( d i a m o n d s f o r t h e F D C s y s t e m a n d c i r c l e s f o r t h e V D C s y s t e m )

. A s

i n d i c a t e d

, t h e r e i s c o n s i d e r a b l e s c a t t e r f o r t h e F D C s y s t e m

, w i t h e s t i m a t e d i n c r e m e n t a l

C O 2 i m p a c t s v a r y i n g b y a s m u c h a s 2 5 g r a m s p e r m i l e ( g / m i )

.

F i g u r e D

- 6 : C R U I S E

- P r e d i c t e d A / C I m p a c t s

N o t e : F D C i n t h i s f

i g u r e r e f e r s s p e c i f i c a l l y t o a p n e u m a t i c a l l y c o n t r o l l e d F D C

- b a s e d A / C

s y s t e m

. V D C r e f

e r s s p e c i f i c a l l y t o a n e x t e r n a l l y c o n t r o l l e d V D C

- b a s e d A / C s y s t e m w i t h

e n h a n c e d a i r m a n a g e m e n t

. 0 1 0 2 0 3 0 4 0 5 0 6 0 7 0 8 0 9 0

2 0 0 2 2 0 2 4 0 2 6 0 2 8 0 3 0 0 3 2 0 3 4 0 3 6 0

A / C

- O f f C O 2 ( g / m i )AsReportedA/C-OnCO2Increase(g/mi)

0 5 1 0 1 5 2 0 2 5 3 0 3 5 4 0 4 5Per100ccA/C-OnCO2Increase(g/mi)

F D C D a t a ( u n n o r m a l i z e d ) V D C D a t a ( u n n o r m a l i z e d )

F D C D a t a ( p e r 1 0 0 c c D i s p ) V D C D a t a ( p e r 1 0 0 c c D i s p ) S C S T M

V L C L CR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 2 7

S c a t t e r f o r t h e V D C s y s t e m i s a l s o s i g n i f i c a n t

, c o v e r i n g a r a n g e o f a b o u t 1 5 g / m i

. H o w e v e r

, i f t h e C R U I S E o u t p u t s a r e a d j u s t e d t o a c c o u n t f

o r t h e d i f f e r i n g c o m p r e s s o r

s i z e s a c r o s s v e h i c l e c l a s s e s

, m u c h o f t h e s c a t t e r g o e s a w a y

. T h i s i s r e f l e c t e d i n t h e s o l i d

m a r k e r s o f F i g u r e D

- 6 ( d i a m o n d s f o r t h e F D C s y s t e m s a n d c i r c l e s f o r t h e V D C s y s t e m s )

,

w h e r e t h e f

u l l F D C s c a t t e r i s n o w e n c o m p a s s e d w i t h i n a r a n g e o f a b o u t 7 g / m i a n d t h e

f u l l V D C s y s t e m s c a t t e r i s e n c o m p a s s e d w i t h i n a r a n g e o f a b o u t 5 g / m i

.

B a s e d o n t h e r e s u l t i n g s i m i l a r i t y i n A / C s y s t e m i m p a c t s p e r 1 0 0 c c c o m p r e s s o r

d i s p l a c e m e n t

, g e n e r a l i z e d A / C s y s t e m i m p a c t s w e r e e s t i m a t e d t o b e 3 3

. 0 g / m i p e r 1 0 0 c c

f o r t h e b a s e F D C s y s t e m a n d 1 5

. 1 g / m i p e r 1 0 0 c c f o r t h e a l t e r n a t i v e V D C s y s t e m

. T h e s e

i m p a c t e s t i m a t e s a r e a l s o p l o t t e d i n F i g u r e D

- 6 a s t h e s o l i d a n d d a s h e d l i n e s r e s p e c t i v e l y

. A s i n d i c a t e d

, t h e y r e p r e s e n t t h e d a t a f o r t h e f i v e C R U I S E s i m u l a t i o n s q u i t e w e l l

. A c c o r d i n g l y

, t h e g e n e r a l i z e d i m p a c t e s t i m a t e s a r e b e l i e v e d t o b e r e a s o n a b l e e s t i m a t e s o f

t h e i m p a c t o f A / C s y s t e m s o n v e h i c l e G H G f o r a w i d e r a n g e o f t e c h n o l o g i e s ( a s i n d i c a t e d

i n F i g u r e D

- 6

, t h e C R U I S E m o d e l i n g c o v e r e d C O 2 e m i s s i o n r a t e s r a n g i n g f r o m 2 2 0 t o

3 4 0 g / m i )

. O n t h i s b a s i s

, t h e g e n e r a l i z e d i m p a c t e s t i m a t e s h a v e b e e n a p p l i e d t o t h e f u l l

r a n g e o f C R U I S E s i m u l a t i o n r e s u l t s p r e s e n t e d i n C h a p t e r 3 a b o v e

.

R e f e r e n c e s

1

. C o l l i e r

, S

. e t a l

. , M o d i n e M a n u f a c t u r i n g C o m p a n y

, “

A d a p t i n g a V e h i c l e f r o m a

R 1 3 4 a t o a R 7

4 4 ( C O 2 ) A C S

y s t e m

, ” p r e s e n t e d a t t h e S A E A l t e r n a t e R e f r i g e r a n t s

S y m p o s i u m

, P h o e n i x

, A r i z o n a

, J u l y 1 6

, 2 0 0 3

.

2

. U

. S

. E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n A g e n c y

, “ G r e e n h o u s e G a s e s a n d G l o b a l W a r m i n g

P o t e n t i a l V

a l u e s

, E x c e r p t f r o m t h e I n v e n t o r y o f U

. S

. G r e e n h o u s e E

m i s s i o n s a n d

S i n k s : 1 9 0 0

- 2 0 0 0

, ” O f

f i c e o f A t m o s p h e r i c P r o g r a m s

, U

. S

. G r e e n h o u s e G a s

I n v e n t o r y P r o g r a m

, A p r i l 2 0 0 2

.

3

. 6 F K Z D

U ]

 :

  N R

- R e c h e r c h e G m b H

, “ E m i s s i o n o f R e f r i g e r a n t R

- 1 3 4 a f

r o m M o b i l e

A i r

- C o n d i t i o n i n g S

y s t e m s

, A n n u a l R a t e o

f E m i s s i o n f r o m P a s s e n g e r

- C

a r

A i r

- C o n d i t i o n i n g S

y s t e m s u p t o S e v e n Y

e a r s O l d

, ” 3 6 0 0 9 0 0 6

, p r e p a r e d f o r t h e

G e r m a n F e d e r a l E n v i r o n m e n t O f f i c e

, S e p t e m b e r 2 0 0 1

.

4

. 6 F K Z D

U ]

 :

 H W D O

  N R

- R e c h e r c h e G m b H

, “ E s t a b l i s h i n g t h e L e a k

a g e R a t e s o

f

M o b i l e A i r

- C o n d i t i o n e r

s

, ” B 4

- 3 0 4 0 / 2 0 0 2 / 3 3 7 1 3 6 / M A R / C 1

, p r e p a r e d f o r t h e

E u r o p e a n C o m m i s s i o n ( D G E n v i r o n m e n t )

, A p r i l 1 7

, 2 0 0 3

.

5

. F o rr e s t

, W

. O

. , D e l p h i

, “ A i r C o n d i t i o n i n g a n d G a s G u z z l e r T a x C r e d i t s

, ”

2 0 0 2

- 0 1

- 1 9 5 8

, S o c i e t y o f A u t o m o t i v e E n g i n e e r s

, I n c

. , 2 0 0 2

.

6

. F o rr e s t

, W

. O

. a n d B h a t t i

, M

. S

. , D e l p h i H a rr i s o n T h e r m a l S y s t e m s

, “ E n e r g y E f f i c i e n t

A u t o m o t i v e A i r C o n d i t i o n i n g S y s t e m

, ” 2 0 0 2

- 0 1

- 0 2 2 9

, S o c i e t y o f A u t o m o t i v e

E n g i n e e r s

, I n c

. , 2 0 0 2

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 2 8

7

. J o h n s o n

, V

. H

. , N a t i o n a l R e n e w a b l e E n e r g y L a b o r a t o r y

, “ F u e l U s e d f o r V e h i c l e A i r

C o n d i t i o n i n g : A S t a t e

- b y

- S t a t e T h e r m a l C o m f o r t

- B a s e d A

p p r o a c h

, ” 2 0 0 2

- 0 1

- 1 9 5 7

, S o c i e t y o f A u t o m o t i v e E n g i n e e r s

, I n c

. , 2 0 0 2

.

8

. B h a t t i

, M

. S

. , D e l p h i

, “ G l o b a l W a r m i n g I m p a c t o f A u t o m o t i v e A i r C o n d i t i o n i n g

S y s t e m s

, ” 9 8 2 9 2 9 E

, S o c i e t y o f A u t o m o t i v e E n g i n e e r s

, I n c

. , 1 9 9 8

.

9

. F i s c h e r

, S

. K

. e t a l

. , O a k R i d g e N a t i o n a l L a b o r a t o r y

, “ T o t a l E n v i r o n m e n t a l W

a r m i n g

I m p a c t ( T E W I ) C a l c u l a t i o n s f

o r A l t e r n a t i v e A u t o m o t i v e A i r

- C o n d i t i o n i n g S y s t e m s

, ”

9 7 0 5 2 6

, S o c i e t y o f A u t o m o t i v e E n g i n e e r s

, I n c

. , 1 9 9 7

.

1 0

. P e t i t j e a n

, C

. e t a l

. , V a l e o C l i m a t e C o n t r o l

, “ T E W I A n a l y s i s f o r D i f f e r e n t A u t o m o t i v e

A i r C o n d i t i o n i n g S

y s t e m s

, ” 2 0 0 0

- 0 1

- 1 5 6 1

, S o c i e t y o f A u t o m o t i v e E n g i n e e r s

, I n c

. , 2 0 0 0

.

1 1

. C l o d i c

, D

. e t a l

. , E c o l e d e s M i n e s d e P a r i s

, “ R e f r i g e r a n t E m i s s i o n s A l o n g t

h e M A C

S y s t e m L i f e t i m e

, ” p r e s e n t e d a t t h e E U M a c S u m m i t

, B r u s s e l s

, B e l g i u m

, F e b r u a r y

1 0

- 1 1

, 2 0 0 3

.

1 2

. H i l l

, W

. e t a l

. , G e n e r a l M o t o r s

, “ L i f e C y c l e A n a l y s i s F r a m e w o r k

, A C o m p a r i s o n o f

R 1 3 4 a a n d R 1 3 4 a E

n h a n c e d S

y s t e m s

, ” p r e s e n t e d a t t h e S A E A l t e r n a t e R e f r i g e r a n t s

S y m p o s i u m

, P h o e n i x

, A r i z o n a

, J u l y 1 5

- 1 7

, 2 0 0 3

.

1 3

. V a i n i o

, M

. , E u r o p e a n C o m m i s s i o n

, “ L i f e C y c l e C l i m a t e P e r

f o r m a n c e [ L C C P ] i n

M o b i l e A i r C o n d i t i o n i n g

, ” p r e s e n t e d a t t h e E U M a c S u m m i t

, B r u s s e l s

, B e l g i u m

, F e b r u a r y 1 0

, 2 0 0 3

.

1 4

. G h o d b a n e

, M

. , D e l p h i

, “ A n I n v e s t i g a t i o n o

f R 1 5 2 a a n d H

y d r o c a r b o n R e

f r i g e r a n t s i n

M o b i l e A i r C o n d i t i o n i n g

, ” 1 9 9 9

- 0 1

- 0 8 7 4

, S o c i e t y o f A u t o m o t i v e E n g i n e e r s

, I n c

. , 1 9 9 9

.

1 5

. F e d e r a l H i g h w a y A d m i n i s t r a t i o n

, “ H i g h w a y S t a t i s t i c s 2 0 0 2

, ” F H W A

- P L

- 0 3

- 0 1 0

, T a b l e V M

- 2

, 2 0 0 3

.

1 6

. G h o d b a n e

, M

. , D e l p h i

, “ O n V e h i c l e P e r f o r m a n c e o f a S e c o n d

a r y L o o p A / C S y s t e m

, ”

2 0 0 0

- 0 1

- 1 2 7 0

, S o c i e t y o f A u t o m o t i v e E n g i n e e r s

, I n c

. , 2 0 0 0

.

1 7

. G h o d b a n e

, M

. e t a l

. , “ R

- 1 5 2 a M o b i l e A / C w i t h D i r e c t e d R e l i e

f S a f e t y S y s t e m

, ”

p r e s e n t e d a t t h e S A E A l t e r n a t e R e f r i g e r a n t s S y m p o s i u m

, P h o e n i x

, A r i z o n a

, J u l y

1 5

- 1 7

, 2 0 0 3

.

1 8

. M a c l a i n e

- c r o s s

, I

. , T h e U n i v e r s i t y o f N e w S o u t h W a l e s

, “ H y d r o c a r b o n R e

f r i g e r a n ts

f o r C a r A i r C o n d i t i o n e r

s

, ” p r e s e n t e d a t t h e S e m i n a r o n O D S P h a s e

- o u t : S o l u t i o n f o r

t h e R e f r i g e r a t i o n S e c t o r

, K u t a

, B a l i

, I n d o n e s i a

, M a y 5

- 7

, 1 9 9 9

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 2 9

1 9

. Y i n

, J

. M

. e t a l

. , U n i v e r s i t y o f I l l i n o i s

, “ T E W I C o m p a r i s o n o f R 7 4 4 a n d R 1 3 4 a

S y s t e m s f o r M o b i l e A i r C o n d i t i o n i n g

, ” 1 9 9 9

- 0 1

- 0 5 8 2

, S o c i e t y o f A u t o m o t i v e

E n g i n e e r s

, I n c

. , 1 9 9 9

.

2 0

. M c E n a n e y

, R

. P

. e t a l

. , U n i v e r s i t y o f I l l i n o i s

, “ P e r f o r m a n c e o f t h e P r o t o t

y p e o f a

T r a n s c r i t i c a l R 7

4 4 M o b i l e A / C S y s t e m

, ” 1 9 9 9

- 0 1

- 0 8 7 2

, S o c i e t y o f A u t o m o t i v e

E n g i n e e r s

, I n c

. , 1 9 9 9

.

2 1

. H r n j a k

, P

. e t a l

. , “ D e s i g n a n d P e r f o r m a n c e o f I m p r o v e d R

- 7

4 4 S y s t e m B a s e d o n

2 0 0 2 T e c h n o l o g y

, ” p r e s e n t e d a t t h e S A E A l t e r n a t e R e f r i g e r a n t s S y m p o s i u m

, P h o e n i x

, A r i z o n a

, J u l y 1 5

- 1 7

, 2 0 0 3

.

2 2

. C o m m i s s i o n o f t h e E u r o p e a n C o m m u n i t i e s

, “ P r o p o s a l f o r a R e g u l a t i o n o

f t h e

E u r o p e a n P a r l i a m e n t a n d o

f t h e C o u n c i l o n c e r t a i n f l u o r i n a t e d g r e e n h o u s e g a s e s

, ”

C O M ( 2 0 0 3 ) 4 9 2 f

i n a l

, 2 0 0 3 / 0 1 8 9 ( C O D )

, A u g u s t 1 1

, 2 0 0 3

.

2 3

. U n a t t r i b u t e d

, “

A l t e r n a t i v e R e f r i g e r a n t s A s s e s s m e n t W

o r k s h o p

, ” p r e s e n t e d a t t h e

S A E A l t e r n a t e R e f

r i g e r a n t s S y m p o s i u m

, P h o e n i x

, A r i z o n a

, J u l y 1 5

- 1 7

, 2 0 0 3

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e D

- 3 0R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 1



# A p p e n d i x E : M e t h a n e a n d N i t r o u s O x i d e

E m i s s i o n sR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 2



## A p p e n d i x E : M e t h a n e a n d N i t r o u s O x i d e E m i s s i o n s

E

. 1

. I n t r o d u c t i o n

I n a d d i t i o n t o C O 2 e m i s s i o n s

, w h i c h a r e d i s c u s s e d t h r o u g h o u t t h e o t h e r s e c t i o n s

o f t h i s r e p o r t

, l i g h t d u t y v e h i c l e G H G e m i s s i o n s a l s o i n c l u d e m e t h a n e ( C H 4 ) a n d n i t r o u s

o x i d e ( N 2 O )

. A l t h o u g h e m i s s i o n s o f t h e s e c o m p o u n d s a r e g e n e r a l l y o r d e r s o f m a g n i t u d e

l o w e r t h a n e m i s s i o n s o f C O 2 , t h e g l o b a l w a r m i n g p o t e n t i a l ( G W P 4 8 ) o f b o t h C H 4 a n d

N 2 O i s g r e a t e r t h a n t h a t o f C O 2

. M e t h a n e i s e s t i m a t e d t o h a v e a G W P 2 3 t i m e s t h a t o f

C O 2 , w h i l e t h e G W P o f N 2 O i s e s t i m a t e d t o b e 2 9 6 t i m e s t h a t o f C O 2

. [ 1 ] A s a r e s u l t

, i t

m a y b e i m p o r t a n t t o c o n s i d e r t h e s e e m i s s i o n s i n d e t e r m i n i n g t h e o v e r a l l G H G i m p a c t

p o t e n t i a l o f l i g h t d u t y v e h i c l e s

.

N a t u r a l l y e m i t t e d m e t h a n e

, p r i n c i p a l l y a p r o d u c t o f v e g e t a t i v e d e c a y a n d

d i g e s t i v e p r o c e s s e s

, i s e s t i m a t e d t o c o m p r i s e a b o u t 4 0 p e r c e n t o f t o t a l a t m o s p h e r i c

m e t h a n e

. T h e p r i n c i p a l a n t h r o p o g e n i c ( m a n m a d e ) m e t h a n e s o u r c e s i n t h e U

. S

. a r e

l a n d f i l l s

, a g r i c u l t u r e

, c o a l m i n i n g

, a n d n a t u r a l g a s e x t r a c t i o n a n d d i s t r i b u t i o n

, w h i c h

t o g e t h e r a c c o u n t f

o r o v e r 9 0 p e r c e n t o f m a n m a d e e m i s s i o n s

. I n c o n t r a s t

, h i g h w a y

v e h i c l e s a n d n o n r o a d e q u i p m e n t a r e e s t i m a t e d t o p r o d u c e l e s s t h a n o n e p e r c e n t o f

m a n m a d e m e t h a n e

. S i n c e 1 9 9 0

, m a n m a d e m e t h a n e e m i s s i o n s i n t h e U

. S

. a r e e s t i m a t e d

t o h a v e d e c l i n e d b y a b o u t 1 5 p e r c e n t

, p r i m a r i l y d u e t o r e c o v e r y p r a c t i c e s i n t h e c o a l a n d

l a n d f i l l i n d u s t r i e s

. [ 2 ]

A l m o s t 6 0 p e r c e n t o f N 2 O e m i s s i o n s r e s u l t f r o m n a t u r a l p r o c e s s e s

, p r i m a r i l y

b a c t e r i a l b r e a k d o w n o f s o i l n i t r o g e n

, o c e a n u p w e l l i n g

, a n d s t r a t o s p h e r i c

p h o t o

- d i s s o c i a t i o n a n d o x i d a t i o n

.

A g r i c u l t u r a l f

e r t i l i z a t i o n a n d s o l i d w a s t e d e n i t r i f i c a t i o n a r e e s t i m a t e d t o b e

r e s p o n s i b l e f

o r t h e b u l k o f U

. S

. m a n m a d e N 2 O e m i s s i o n s ( a b o u t 7 0 p e r c e n t )

, b u t n e a r l y

2 0 p e r c e n t a r e e s t i m a t e d t o b e p r o d u c e d b y h i g h w a y v e h i c l e s a n d n o n r o a d e q u i p m e n t

. M o r e o v e r

, o v e r 9 0 p e r c e n t o f t h e h i g h w a y v e h i c l e a n d n o n r o a d e q u i p m e n t e m i s s i o n s

s h a r e i s e s t i m a t e d t o b e p r o d u c e d b y l i g h t d u t y h i g h w a y v e h i c l e s a s a d i r e c t r e s u l t o f

c a t a l y t i c e m i s s i o n s c o n v e r s i o n

. S i n c e 1 9 9 0

, m a n m a d e N 2 O e m i s s i o n s i n t h e U

. S

. a r e

e s t i m a t e d t o h a v e r e m a i n e d m o s t l y u n c h a n g e d

, a l t h o u g h e m i s s i o n s f r o m l i g h t d u t y

v e h i c l e s h a v e i n c r e a s e d b y a b o u t 3 0 p e r c e n t ( a n i n c r e a s e o f f s e t b y r e d u c t i o n s i n i n d u s t r i a l

a n d a g r i c u l t u r a l e m i s s i o n s )

. [ 2 ]

M e t h a n e e m i s s i o n s f

r o m v e h i c l e s r e p r e s e n t a p r o d u c t o f i n c o m p l e t e c o m b u s t i o n

. 4 9

I d e a l l y

, s u c h e m i s s i o n s w o u l d b e c o n v e r t e d t o C O 2 a n d w a t e r a s t h e y p a s s t h r o u g h t h e

c a t a l y t i c a f

t e r t r e a t m e n t s y s t e m s t h a t a r e u n i v e r s a l l y u s e d o n t o d a y ’ s v e h i c l e s t o m e e t

4 8 G W P i n d i c a t e s t h e g l o b a l w a r m i n g e f f e c t i v e n e s s o f a c o m

p o u n d r e l a t i v e t o t h a t o f C O 2 , s o t h a t t h e

G W P o f a c o m

p o u n d i n d i c a t e s t h e e s t i m a t e d r a t i o o f i t s i m p a c t o n g l o b a l w a r m i n g t o t h e i m p a c t o f t h e

s a m e m a s s o f C O 2

.

4 9 I n t h e c a s e o f s o m e a u t o m o t i v e f u e l s

, e s p e c i a l l y n a t u r a l g a s

, m e t h a n e c o m p r i s e s a s u b s t a n t i a l

p o r t i o n o f t h e f

u e l i t s e l f

. A s a r e s u l t

, b o t h i n c o m p l e t e c o m b u s t i o n a n d f

u e l e v a p o r a t i o n o r v e n t i n g c a n

r e s u l t i n s u b s t a n t i a l m e t h a n e e m i s s i o n s

. S i n c e t h i s s t u d y f o c u s e s o n g a s o l i n e a n d d i e s e l v e h i c l e e m i s s i o n s

,

m e t h a n e

- b a s e d f

u e l s a r e n o t e x p l i c i t l y c o n s i d e r e d

, b u t r e a d e r s s h o u l d r e c o g n i z e t h e i n c r e a s e d m e t h a n e

e m i s s i o n s p o t e n t i a l o f s u c h f u e l s

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 3

e x i s t i n g c r i t e r i a p o l l u t a n t e m i s s i o n s t a n d a r d s

. H o w e v e r

, a s t h e s i m p l e s t h y d r o c a r b o n

,

m e t h a n e i s l e s s r e a c t i v e t h a n a l l o t h e r h y d r o c a r b o n s a n d c a n p a s s t h r o u g h a f t e r t r e a t m e n t

s y s t e m s m o r e e a s i l y t h a n o t h e r h y d r o c a r b o n s p e c i e s

. W h i l e c a t a l y s t s y s t e m d e s i g n c a n b e

t a i l o r e d t o m o r e e f

f e c t i v e l y c o n v e r t C H 4 , i t i s i m p o r t a n t t o r e c o g n i z e t h a t t h i s c o n v e r s i o n

w i l l n o t r e s u l t i n t h e r e d u c t i o n o f m e t h a n e

- b a s e d G H G e m i s s i o n s t o z e r o

. S i n c e c a t a l y t i c

a c t i o n w i l l p r o d u c e 2

. 7 5 g r a m s o f C O 2 f o r e v e r y g r a m o f m e t h a n e c o n v e r t e d

, t h e

e l i m i n a t i o n o f u n b u r n e d m e t h a n e t h r o u g h c a t a l y s i s c a n a c h i e v e a c o n s i d e r a b l e n e t

r e d u c t i o n i n G H G

, b u t t h a t r e d u c t i o n i s c a p p e d a t 8 8 p e r c e n t

. 5 0

, 5 1 O f c o u r s e

, t h i s s a m e

c a p e x i s t s f

o r i m p r o v i n g i n

- c y l i n d e r f u e l c o m b u s t i o n c h a r a c t e r i s t i c s

, a s a n y “ d i s p l a c e d ”

m e t h a n e w i l l l e a d t o a n i n c r e a s e i n C O 2 e m i s s i o n s

. O n l y r e d u c e d f u e l u s e c a n p r o v i d e a

c o m p l e t e r e d u c t i o n i n m e t h a n e

- b a s e d G H G e m i s s i o n s

.

N 2 O e m i s s i o n s r e s u l t a l m o s t e n t i r e l y f r o m a c t i v i t y w i t h i n t h e c a t a l y t i c

a f t e r t r e a t m e n t s y s t e m s o f v e h i c l e s

. S e v e r a l t e s t p r o g r a m s h a v e d e m o n s t r a t e d t h a t

e n g i n e

- o u t N 2 O e m i s s i o n s a r e c o n s i s t e n t w i t h b a c k g r o u n d N 2 O c o n c e n t r a t i o n s w i t h i n t h e

l i m i t s o f d e t e c t a b i l i t y ( a p p r o x i m a t e l y 0

. 0 1 g r a m s p e r m i l e )

. [ 3

- 6 ] N 2 O a p p e a r s t o b e

a s s o c i a t e d w i t h l o w t e m p e r a t u r e N O

x ( o x i d e s o f n i t r o g e n ) r e d u c t i o n

, b e i n g f o r m e d a s a n

i n t e r m e d i a r y r e a c t i o n p r o d u c t

. 5 2 [ 3

, 4 ] A l t h o u g h t h e b o d y o f r e s e a r c h o n t h e s p e c i f i c

f o r m a t i o n c h e m i s t r y o f N 2 O i s c o n s i d e r a b l y l e s s t h a n t h a t o f o t h e r a u t o m o t i v e e m i s s i o n

s p e c i e s

, t h e l o w t e m p e r a t u r e r e a c t i o n m e c h a n i s m i s q u i t e c o n s i s t e n t w i t h o b s e r v e d

e x p e r i m e n t a l e m i s s i o n s d a t a

. A s a r e s u l t

, i t i s w i d e l y b e l i e v e d t h a t t h e c o n t r o l o f v e h i c l e

N 2 O e m i s s i o n s i s a f

u n c t i o n o f i m p r o v e d a f

t e r t r e a t m e n t s y s t e m s

.

A d e t a i l e d d i s c u s s i o n o f v e h i c l e m e t h a n e e m i s s i o n s a n d t h e p o t e n t i a l f o r f u t u r e

r e d u c t i o n s f

o l l o w s i n S e c t i o n E

. 2

. S e c t i o n E

. 3 p r e s e n t s a s i m i l a r d i s c u s s i o n f o r N 2 O

e m i s s i o n s

. F i n a l l y

, S e c t i o n E

. 4 p r e s e n t s a s u m m a r y o f a s s o c i a t e d c o n c l u s i o n s

.



### E

. 2

. M e t h a n e E m i s s i o n s

A s i n d i c a t e d i n S e c t i o n E

. 1

, m e t h a n e i s e m i t t e d f r o m l i g h t d u t y v e h i c l e s d u e t o t h e

i n c o m p l e t e c o m b u s t i o n o f f u e l i n t h e v e h i c l e e n g i n e a n d t h e i n c o m p l e t e o x i d a t i o n o f

e n g i n e

- o u t m e t h a n e i n c u r r e n t c a t a l y t i c a f

t e r t r e a t m e n t s y s t e m s

. I t i s i m p o r t a n t t o

r e c o g n i z e

, h o w e v e r

, t h a t c u r r e n t v e h i c l e s p r o d u c e a n d e m i t s u b s t a n t i a l l y l e s s m e t h a n e

t h a n t h e i r o l d e r c o u n t e r

p a r t s a n d

, e v e n i n t h e a b s e n c e o f a d d i t i o n a l r e g u l a t i o n

, i t i s a l m o s t

c e r t a i n t h a t f

u t u r e v e h i c l e s w i l l e x h i b i t e v e n l o w e r e m i s s i o n r a t e s

. A l t h o u g h t h e r e a r e

c u r r e n t l y n o s p e c i f

i c e m i s s i o n s t a n d a r d s f

o r m e t h a n e

, e x i s t i n g s t a n d a r d s f o r n o n

- m e t h a n e

o r g a n i c c o m p o u n d s d o e f f e c t i v e l y r e s u l t i n r e d u c e d m e t h a n e e m i s s i o n s t h r o u g h t h e

d e s i g n a n d i m p l e m e n t a t i o n o f a d v a n c e d c o m b u s t i o n a n d c a t a l y s t t e c h n o l o g i e s

.

E m i s s i o n s c o n t r o l o f o r g a n i c c o m p o u n d s h a s e v o l v e d o v e r t h e y e a r s

. W h i l e t h e

l a t e s t ( i

. e

. , T i e r 2 f

e d e r a l a n d L E V I I C a l i f

o r n i a ) s t a n d a r d s a r e c h a r a c t e r i z e d i n t e r m s o f

n o n

- m e t h a n e o r g a n i c g a s e s ( N M O G )

, o t h e r c u rr e n t ( e

. g

. , T i e r 1 f e d e r a l ) a n d p r e v i o u s

( e

. g

. , T i e r 0 f

e d e r a l ) s t a n d a r d s a r e

, o r h a v e b e e n

, c h a r a c t e r i z e d i n t e r m s o f n o n

- m e t h a n e

5 0 ( x C H 4 ) × ( 2 3 G W P ) → ( 2

. 7 5 x C O 2 ) × ( 1 G W P )

, s o m a x i m u m r e d u c t i o n p o t e n t i a l

= [ ( 2

. 7 5 x ) / ( 2 3 x ) ]

-

1

= 8 8 p e r c e n t

.

5 1 C o n v e r s i o n o f o n e g r a m o f C H 4 a l s o p r o d u c e s 2

. 2 5 g r a m s o f w a t e r

, w h i c h i s t h e m o s t p r e v a l e n t

G H G

. H o w e v e r

, t h e G W P o f m e t h a n e a c c o u n t s f o r i t s i n d i r e c t p r o d u c t i o n o f w a t e r

. [ 1 ]

5 2 2 N O + C O → N 2 O + C O 2 , w h i c h i d e a l l y i s f o l l o w e d b y N 2 O + C O → N 2 + C O 2

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 4

h y d r o c a r b o n s ( N M H C ) o r t o t a l h y d r o c a r b o n s ( T H C )

. W h i l e o n l y T H C s t a n d a r d s

e x p l i c i t l y r e q u i r e t h e c o n t r o l o f C H 4 e m i s s i o n s

, s i n c e b y d e f i n i t i o n b o t h N M H C a n d

N M O G e x c l u d e C H 4 , a l l h a v e e f f e c t i v e l y r e d u c e d m e t h a n e e m i s s i o n s s i n c e t h e

t e c h n o l o g i e s a n d c o n t r o l s t r a t e g i e s i m p l e m e n t e d t o r e d u c e N M H C a l s o r e d u c e t h e

p r o d u c t i o n a n d e m i s s i o n o f m e t h a n e

. F o r e x a m p l e

, e n g i n e t e c h n o l o g i e s d e s i g n e d t o

r e d u c e h y d r o c a r

b o n e m i s s i o n s t h r o u g h i m p r o v e d c o m b u s t i o n c h a r a c t e r i s t i c s

, r e d u c e t h e

f u l l r a n g e o f h y d r o c a r

b o n e m i s s i o n s

. S i m i l a r l y

, i m p r o v e d c a t a l y t i c a f t e r t r e a t m e n t

t e c h n i q u e s t h a t i n c r e a s e h y d r o c a r b o n c o n v e r s i o n e f

f i c i e n c y r e d u c e b o t h N M H C a n d

m e t h a n e e m i s s i o n s

. W h i l e a f t e r t r e a t m e n t s y s t e m s m a y p r e f e r e n t i a l l y o x i d i z e N M H C d u e

t o i t s i n h e r e n t l y h i g h e r r e a c t i v i t y

, a n y i m p r o v e m e n t i n o x i d a t i o n e f f i c i e n c y w i l l a l s o

i n c r e a s e t h e o x i d a t i o n o f m e t h a n e

. T h e r e f o r e

, e v e n i n t h e a b s e n c e o f e x p l i c i t G H G

- b a s e d

l i m i t s

, m e t h a n e e m i s s i o n s s h o u l d c o n t i n u e t o d e c l i n e a s c o m b u s t i o n a n d a f t e r t r e a t m e n t

e f f i c i e n c i e s a r e f

u r t h e r i m p r o v e d

.

S i n c e m e t h a n e e m i s s i o n s a r e m e a s u r e d a s p a r t o f t h e s t a n d a r d v e h i c l e c e r t i f i c a t i o n

p r o c e s s i n t h e U

. S

. , t h e r e i s a n e x t e n s i v e l i b r a r y o f c e r t i f i c a t i o n d a t a t h a t c a n b e u s e d t o

a s s e s s b o t h t h e h i s t o r i c a n d c u r r e n t m e t h a n e e m i s s i o n r a t e s o f l i g h t d u t y v e h i c l e s

. E v e n

s o

, a c o n s i d e r a b l e d e g r e e o f p r o c e s s i n g i s r e q u i r e d t o a s s e m b l e a n d a n a l y z e t h e s e d a t a

. F o r t h i s s t u d y

, a s m a l l e r 3 9 v e h i c l e d a t a s e t d e v e l o p e d b y t h e C a l i f o r n i a A i r R e s o u r c e s

B o a r d ( A R B ) w a s u t i l i z e d t o e s t i m a t e m e t h a n e e m i s s i o n r a t e s

. [ 7 ] T h i s A R B d a t a s e t w a s

u s e d f o r s e v e r a l r e a s o n s

, i n c l u d i n g t h e f o l l o w i n g :

• T h e d a t a s e t r e p r e s e n t s e m i s s i o n s d a t a f o r a c t u a l i n

- u s e v e h i c l e s a n d

, t h e r e f o r e

,

p r o v i d e s a n i n d i c a t i o n o f a c t u a l i n

- u s e m e t h a n e a n d N 2 O e m i s s i o n r a t e s

.

• T h e d a t a s e t i n c l u d e s a w i d e r a n g e o f v e h i c l e m o d e l y e a r s

, a l l o w i n g a w i d e

r a n g e o f e m i s s i o n s l e v e l s t o b e a n a l y z e d

.

• T h e d a t a s e t i n c l u d e s T H C

, N M H C

, C H 4 , N O

x , a n d N 2 O e m i s s i o n s

m e a s u r e m e n t s f

o r a l l 3 9 v e h i c l e s

.

G e n e r a l l y

, t h e A R B d a t a w a s c o l l e c t e d b e t w e e n 2 0 0 0 a n d 2 0 0 2 a s p a r t o f t h e

a g e n c y ’ s 1 6 t h V e h i c l e S u r v e i l l a n c e P r o g r a m ( V S P )

. O v e r a l l

, t h e V S P

, w h i c h i s

c o n d u c t e d p e r i o d i c a l l y

, i s a m u c h l a r g e r ( t h a n 3 9 v e h i c l e s ) i n v e s t i g a t i o n o f t h e i n

- u s e

v e h i c l e f l e e t

, i n t e n d e d t o e v a l u a t e s u c h i s s u e s a s t h e c o s t e f f e c t i v e n e s s o f t h e s t a t e ’ s

v e h i c l e e m i s s i o n s i n s p e c t i o n p r o g r a m

, i n

- u s e e m i s s i o n s d e t e r i o r a t i o n r a t e s

, i n

- u s e

e v a p o r a t i v e e m i s s i o n r a t e s

, i n

- u s e s p e c i a t i o n p r o f i l e s

, a n d a l t e r n a t i v e t e s t c y c l e s

. T h i s

s t u d y l o o k e d a t o n l y a s u b s e t o f t h e f u l l V S P d a t a s e t

, s i n c e N 2 O e m i s s i o n s w e r e n o t

c o l l e c t e d f

o r a l l s t u d y v e h i c l e s

. M o r e o v e r

, o n l y V S P d a t a c o l l e c t e d o v e r t h e s t a n d a r d

F T P

- 7 5 d r i v i n g c y c l e w e r e a n a l y z e d t o a v o i d a n y p o t e n t i a l c o n f o u n d i n g i s s u e s r e l a t e d t o

d r i v i n g c y c l e s

. A s i n d i c a t e d

, t h e s e c r i t e r i a c o n s t r a i n t h e o v e r a l l d a t a s e t s i z e t o 3 9

v e h i c l e s

.

T h e v e h i c l e s i n c l u d e d i n t h e V S P a r e C a l i f o r n i a

- b a s e d l i g h t d u t y v e h i c l e s

. S i n c e

f e d e r a l a n d C a l i f

o r n i a v e h i c l e e m i s s i o n s t a n d a r d s h a v e v a r i e d o v e r t h e y e a r s ( a n d

c o n t i n u e t o d o s o )

, t h i s m i g h t b e c a u s e f o r v a r i a t i o n i n e s t i m a t e d e m i s s i o n r a t e s f r o m

t h o s e e x p e c t e d i n t h e r e s t o f t h e U

. S

. H o w e v e r

, i t i s e x p e c t e d t h a t a n y s u c h v a r i a t i o n w i l l

b e m i n o r f

o r s e v e r a l r e a s o n s

. F i r s t

, f o r p r e

- 1 9 9 3 v e h i c l e s

, t h e d i f f e r e n c e s b e t w e e n t h e

f e d e r a l a n d C a l i f

o r n i a h y d r o c a r

b o n s t a n d a r d s a r e m i n o r

. S e c o n d

, m u c h o f t h e f e d e r a l

f l e e t n o w c o n s i s t s o f v e h i c l e s c e r t i f i e d t o t h e N a t i o n a l L o w E m i s s i o n s V e h i c l e ( N L E V )R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 5

s t a n d a r d s

, w h i c h a r e s i m i l a r t o t h e C a l i f o r n i a L o w E m i s s i o n V e h i c l e ( L E V ) s t a n d a r d s

. T h i r d

, t h e e s t i m a t e d e m i s s i o n r a t e i s d e t e r m i n e d a s a n a v e r a g e a c r o s s v e h i c l e s a n d t h e

v a r i a t i o n b e t w e e n i n d i v i d u a l v e h i c l e s i s a t l e a s t a s l a r g e a s t h e v a r i a t i o n b e t w e e n f e d e r a l

a n d C a l i f o r n i a s t a n d a r d s

. F i n a l l y

, t h e d a t a a r e p r i m a r i l y u s e d t o d e r i v e e m i s s i o n r a t e

r a t i o s a s o p p o s e d t o a b s o l u t e e m i s s i o n r a t e s

. T h e s e r a t i o s a r e t h e n a p p l i e d t o a p p l i c a b l e

f e d e r a l c e r t i f

i c a t i o n s t a n d a r d s t o d e v e l o p e x p e c t e d f e d e r a l e m i s s i o n r a t e s

, s o t h a t t h e

a b s o l u t e e m i s s i o n l e v e l s o f t h e C a l i f o r n i a d a t a a r e p r i m a r i l y a r e f e r e n c e p o i n t r a t h e r t h a n

a f i n a l e m i s s i o n s e s t i m a t e

.

F i g u r e E

í 1 a n d T a b l e E

í 1 p r o v i d e a n o v e r v i e w o f t h e v e h i c l e f l e e t r e p r e s e n t e d i n

t h e V S P d a t a s e t u s e d f

o r t h i s s t u d y

. A s i n d i c a t e d

, v e h i c l e s s p a n a 2 1 m o d e l y e a r r a n g e o f

1 9 8 1 t h r o u g h 2 0 0 1

, w i t h o d o m e t e r r e a d i n g s r a n g i n g f r o m 1

, 7 0 0 t o 3 2 6

, 0 0 0 m i l e s

. M o s t

o f t h e 3 9 t e s t v e h i c l e s ( 3 1 ) a r e p a s s e n g e r c a r s

, b u t t h e r e a r e a l s o 8 l i g h t d u t y t r u c k s

. T h u s

, t r u c k s a r e u n d e r r e p r e s e n t e d i n t h e t e s t s a m p l e

. T h e t e s t v e h i c l e s d o

, h o w e v e r

,

r e p r e s e n t a w i d e r a n g e o f e n g i n e s i z e s

, w i t h d i s p l a c e m e n t s r a n g i n g f r o m o n e t o f

i v e l i t e r s

.

F i g u r e E

- 1 : M i l e a g e a n d M o d e l Y e a r o f V e h i c l e s i n t h e A R B V S P D a t a s e t

N o t e : S o l i d m a r k e r s i n d i c a t e d a t a f o r 1 9 9 3 a n d n e w e r v e h i c l e s

, o p e n m a r k e r s

i n d i c a t e d a t a f

o r 1 9 9 2 a n d o l d e r v e h i c l e s

. T h e s l o p i n g s o l i d l i n e i s a s i m p l e

l i n e a r t r e n d l i n e t

h a t i s n o t u s e d f

o r a n y s p e c i f

i c p u r p o s e o t h e r t

h a n t o d e t e r m i n e

t h e g e n e r a l y e a r

- t o

- y e a r r a t e o f m i l e a g e c h a n g e ( 6

, 6 4 0 m i l e s )

. T h e d a s h e d l i n e s

i n d i c a t e t h e m i l e a g e b o u n d s a p p l i e d t o a s e c o n d a r y d a t a a n a l y s i s d e s c r i b e d i n

d e t a i l b e l o w

.

0 5 0

, 0 0 0 1 0 0

, 0 0 0 1 5 0

, 0 0 0 2 0 0

, 0 0 0 2 5 0

, 0 0 0 3 0 0

, 0 0 0 3 5 0

, 0 0 0

1 9 8 0 1 9 8 5 1 9 9 0 1 9 9 5 2 0 0 0 2 0 0 5

V e h i c l e M o d e l Y e a rOdometer(miles)R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 6

T a b l e E

- 1 : S u m m a r y D e s c r i p t i v e D a t a f o r V e h i c l e s i n t h e A R B V S P D a t a s e t

M o d e l

Y e a r V e h i c l e

M a k e V e h i c l e M o d e l D i s p

( l i t e r s ) O d o m e t e r

( m i l e s ) V e h i c l e

C l a s s

1 9 8 1 C h e v r o l e t V a n 2 0 5

. 0 1 4 0

, 6 4 2 M D V

1 9 8 3 C h e v r o l e t C a p r i c e C l a s s i c S t a t i o n W a g o n 5

. 0 1 2 9

, 3 7 0 P C

1 9 8 4 V o l v o D L 4

- D o o r 2

. 3 1 4 0

, 5 0 8 P C

1 9 8 5 C h e v r o l e t B l a z e r 2

. 8 1 0 1

, 6 2 5 L D T 1

1 9 8 6 S a a b 9 0 0 2

. 0 1 5 3

, 9 1 6 P C

1 9 8 6 C a d i l l a c E l D o r a d o B i a r r i t z 4

. 1 6 4

, 5 0 5 P C

1 9 8 6 T o y o t a C a m r y L E 2

. 0 3 2 6

, 3 5 8 P C

1 9 8 6 M e r c u r y C a p r i G S 3

. 8 6 8

, 2 5 1 P C

1 9 8 7 C a d i l l a c E l D o r a d o 2

- D o o r 4

. 1 1 7 2

, 4 1 6 P C

1 9 8 8 T o y o t a C o r o l l a F X 1

. 6 9 7

, 9 4 7 P C

1 9 8 9 C h e v r o l e t G e o M e t r o L S i 1

. 0 1 6 3

, 8 8 2 P C

1 9 8 9 T o y o t a T e r c e l H a t c h b a c k 1

. 5 2 3 4

, 5 8 8 P C

1 9 9 0 N i s s a n P a t h f i n d e r X E V 6 3

. 0 1 5 3

, 8 9 6 L D T 2

1 9 9 1 P o n t i a c T r a n s p o r t 3

. 1 1 2 4

, 7 1 6 L D T 2

1 9 9 1 C h r y s l e r L e b a r o n L E 3

. 0 9 4

, 1 2 1 P C

1 9 9 1 C a d i l l a c S e d a n D e V i l l e 4

. 9 5 3

, 8 0 4 P C

1 9 9 2 P o n t i a c G r a n d A m 4

- D o o r 3

. 3 8 8

, 4 9 7 P C

1 9 9 3 C a d i l l a c S e d a n D e V i l l e 4

- D o o r 4

. 9 1 0 1

, 1 4 7 P C

1 9 9 3 M e r c u r y V i l l a g e r G S 3

. 0 1 2 3

, 0 7 0 L D T 2

1 9 9 3 T o y o t a C o r o l l a 1

. 6 1 6 2

, 3 3 2 P C

1 9 9 3 N i s s a n S e n t r a X E 1

. 6 7 8

, 0 1 6 P C

1 9 9 3 T o y o t a C a m r y L E 4

- D o o r 2

. 2 8 9

, 2 5 2 P C

1 9 9 3 A c u r a I n t e g r a L S 3

- D o o r 1

. 8 8 1

, 9 8 7 P C

1 9 9 4 F o r d T a u r u s G L 4

- D o o r 3

. 0 5 1

, 7 7 3 P C

1 9 9 4 T o y o t a C a m r y X L E 3

. 0 1 1 0

, 1 3 4 P C

1 9 9 5 C h e v r o l e t G e o P r i s m L S i 1

. 6 1 1 8

, 0 8 2 P C

1 9 9 5 P l y m o u t h N e o n 4

- D o o r 2

. 0 6 3

, 7 5 2 P C

1 9 9 5 T o y o t a C a m r y L E 2

. 2 7 8

, 7 7 3 P C

1 9 9 6 D o d g e R a m 1 5 0 0 5

. 2 1 1 6

, 4 0 0 M D V 3

1 9 9 6 M a z d a 6 2 6 L X 2

. 0 1 0 4

, 1 8 5 P C

1 9 9 6 T o y o t a C a m r y L E 2

. 2 4 9

, 6 3 1 P C

1 9 9 7 F o r d E x p e d i t i o n X L T 4

. 6 7 3

, 5 9 8 M D V 3

1 9 9 7 M a z d a M i a t a 1

. 8 6 5

, 7 3 3 P C

1 9 9 8 D o d g e N e o n 4

- D o o r 2

. 0 7 6

, 3 7 5 P C

1 9 9 9 F o r d T a u r u s S E 3

. 0 6 9

, 6 1 7 P C

2 0 0 0 V o l k s w a g e n G T I T u r b o 1

. 8 3 1

, 9 5 9 P C

2 0 0 0 T o y o t a 4 R u n n e r 2 W D 2

. 7 3 9

, 2 5 2 L D T 2

2 0 0 0 S a t u r n S a t u r n S L 4

- D o o r 1

. 9 3 1

, 9 7 3 P C

2 0 0 1 F o r d T a u r u s L S 3

. 0 1

, 7 2 4 P CR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 7

F i g u r e E

- 2 : C H 4 E m i s s i o n R a t e V e r s u s T H C E m i s s i o n R a t e

F T P B a g 1 F T P B a g 2

F T P B a g 3 C o m p o s i t e F T P

N o t e : T h e d o t t e d a n d s o l i d l i n e s i n d i c a t e r e g r e s s i o n

- b a s e d r e l a t i o n s

. D o t t e d l i n e s i n c l u d e a l l d a t a

, s o l i d l i n e s e x c l u d e

o u t l i e r s ( d e f

i n e d a s d a t a p o i n t s t h a

t v a r y f r o m t h e a v e r a g e C H 4 / T H C o r T H C / C H 4 r a t i o b y m o r e t h a n t w o

s t a n d a r d d e v i a t i o n s )

.

T a b l e E

- 2 : R e g r e s s i o n S t a t i s t i c s f o r C H 4 ( g

/ m i ) V e r s u s T H C ( g

/ m i )

A l l D a t a O u t l i e r s ( ± 2 σ ) R e m o v e d

S t a t i s t i c

B a g 1 B a g 2 B a g 3 C o m p o s i t e B a g 1 B a g 2 B a g 3 C o m p o s i t e

I n t e r c e p t 0

. 0 0 0 0 0

. 0 2 0 1 0

. 0 1 7 5 0

. 0 0 0 0 0

. 0 0 0 0 0

. 0 1 6 5 0

. 0 1 3 7 0

. 0 0 0 0

S l o p e 0

. 0 8 0 3 0

. 1 2 2 7 0

. 0 9 6 3 0

. 1 2 2 0 0

. 0 7 5 3 0

. 1 2 2 3 0

. 1 0 4 7 0

. 1 1 9 0

r 2 0

. 6 4 0

. 6 7 0

. 6 2 0

. 6 7 0

. 8 3 0

. 8 2 0

. 8 4 0

. 8 6

n ( o b s ) 3 9 3 9 3 9 3 9 3 6 3 6 3 5 3 6

S l o p e a n d i n t e r c e p t s t a t i s t i c s a r e s e l e c t e d a t 9 5 p e r c e n t c o n f i d e n c e l e v e l

. 0

. 0 0 0

. 0 5 0

. 1 0 0

. 1 5 0

. 2 0 0

. 2 5 0

. 3 0 0

. 3 5

0

. 0 0

. 5 1

. 0 1

. 5 2

. 0 2

. 5 3

. 0

M e a s u r e d T H C ( g / m i )MeasuredCH4(g/mi)

0

. 0 0 0

. 0 5 0

. 1 0 0

. 1 5 0

. 2 0 0

. 2 5 0

. 3 0 0

. 3 5

0

. 0 0

. 5 1

. 0 1

. 5 2

. 0 2

. 5 3

. 0

M e a s u r e d T H C ( g /

m i )MeasuredCH4(g/mi)

0

. 0 0 0

. 0 5 0

. 1 0 0

. 1 5 0

. 2 0 0

. 2 5 0

. 3 0 0

. 3 5

0

. 0 0

. 5 1

. 0 1

. 5 2

. 0 2

. 5 3

. 0

M e a s u r e d T H C ( g /

m i )MeasuredCH4(g/mi)

0

. 0 0 0

. 0 5 0

. 1 0 0

. 1 5 0

. 2 0 0

. 2 5 0

. 3 0 0

. 3 5

0

. 0 0

. 5 1

. 0 1

. 5 2

. 0 2

. 5 3

. 0

M e a s u r e d T H C ( g /

m i )MeasuredCH4(g/mi)R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 8

F i g u r e E

- 3 : C H 4 E m i s s i o n R a t e V e r s u s N M H C E m i s s i o n R a t e

F T P B a g 1 F T P B a g 2

F T P B a g 3 C o m p o s i t e F T P

N o t e : T h e d o t t e d a n d s o l i d l i n e s i n d i c a t e r e g r e s s i o n

- b a s e d r e l a t i o n s

. D o t t e d l i n e s i n c l u d e a l l d a t a

, s o l i d l i n e s e x c l u d e

o u t l i e r s ( d e f

i n e d a s d a t a p o i n t s t h a

t v a r y f r o m t h e a v e r a g e C H 4 / N M H C o r N M H C / C H 4 r a t i o b y m o r e t h a n t w o

s t a n d a r d d e v i a t i o n s )

.

T a b l e E

- 3 : R e g r e s s i o n S t a t i s t i c s f o r C H 4 ( g

/ m i ) V e r s u s N M H C ( g

/ m i )

A l l D a t a O u t l i e r s ( ± 2 σ ) R e m o v e d

S t a t i s t i c

B a g 1 B a g 2 B a g 3 C o m p o s i t e B a g 1 B a g 2 B a g 3 C o m p o s i t e

I n t e r c e p t 0

. 0 0 0 0 0

. 0 2 4 8 0

. 0 2 1 3 0

. 0 0 0 0 0

. 0 0 0 0 0

. 0 2 0 1 0

. 0 1 6 0 0

. 0 0 0 0

S l o p e 0

. 0 8 5 7 0

. 1 2 8 2 0

. 0 9 8 6 0

. 1 3 4 2 0

. 0 8 0 6 0

. 1 3 2 8 0

. 1 1 3 2 0

. 1 3 2 6

r 2 0

. 5 9 0

. 5 7 0

. 5 4 0

. 5 8 0

. 8 0 0

. 7 6 0

. 8 0 0

. 8 2

n ( o b s ) 3 9 3 9 3 9 3 9 3 6 3 7 3 5 3 6

S l o p e a n d i n t e r c e p t s t a t i s t i c s a r e s e l e c t e d a t 9 5 p e r c e n t c o n f i d e n c e l e v e l

. 0

. 0 0 0

. 0 5 0

. 1 0 0

. 1 5 0

. 2 0 0

. 2 5 0

. 3 0 0

. 3 5

0

. 0 0

. 5 1

. 0 1

. 5 2

. 0 2

. 5

M e a s u r e d N M H C ( g /

m i )MeasuredCH4(g/mi)

0

. 0 0 0

. 0 5 0

. 1 0 0

. 1 5 0

. 2 0 0

. 2 5 0

. 3 0 0

. 3 5

0

. 0 0

. 5 1

. 0 1

. 5 2

. 0 2

. 5

M e a s u r e d N M H C ( g / m i )MeasuredCH4(g/mi)

0

. 0 0 0

. 0 5 0

. 1 0 0

. 1 5 0

. 2 0 0

. 2 5 0

. 3 0 0

. 3 5

0

. 0 0

. 5 1

. 0 1

. 5 2

. 0 2

. 5

M e a s u r e d N M H C ( g / m i )MeasuredCH4(g/mi)

0

. 0 0 0

. 0 5 0

. 1 0 0

. 1 5 0

. 2 0 0

. 2 5 0

. 3 0 0

. 3 5

0

. 0 0

. 5 1

. 0 1

. 5 2

. 0 2

. 5

M e a s u r e d N M H C ( g / m i )MeasuredCH4(g/mi)R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 9

T h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n m e a s u r e d m e t h a n e a n d m e a s u r e d T H C e m i s s i o n r a t e s

,

a s w e l l a s t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n m e a s u r e d m e t h a n e a n d m e a s u r e d N M H C e m i s s i o n

r a t e s

, w a s i n v e s t i g a t e d

. F i g u r e E

í  DQ G 7 DE O H (

í  S U H V H QW W K H U H V X O W V R I W K H 7 + &

a n a l y s i s

, w h i l e F i g u r e E

í  D Q G 7 D E O H (

í  S U H V H QW W K H U H V X O W V R I W K H 1 0 + & D Q D O \ V L V

 $ V

e x p e c t e d

, s t a t i s t i c a l l y s i g n i f i c a n t r e l a t i o n s b e t w e e n b o t h C H 4 a n d T H C a n d C H 4 a n d

N M H C w e r e f

o u n d ( o f c o u r s e

, a v a l i d r e l a t i o n f o r e i t h e r i m p l i e s a v a l i d r e l a t i o n f o r t h e

o t h e r )

. A s s h o w n i n T a b l e s E

í  D Q G (

í 

 Y D O L G U H O D

W L R Q V H [ L V W I

R U D O O W K U H H E D J V R I W K H

F T P

, b u t t h e C H 4 f

r a c t i o n o f H C i n c r e a s e s i n B a g 2

. T h i s i s e x p e c t e d s i n c e B a g 2 r e f l e c t s

h o t s t a b i l i z e d c a t a l y s t o p e r a t i o n

, w h e r e i n N M H C c o n v e r s i o n e f f i c i e n c i e s w i l l b e a t t h e i r

m a x i m u m

. A l t h o u g h C H 4 c o n v e r s i o n w i l l a l s o i n c r e a s e i n B a g 2

, e f f i c i e n c y w i l l

g e n e r a l l y b e b e l o w t h e p e a k e f f i c i e n c i e s f

o r N M H C d u e t o t h e d e c r e a s e d r e a c t i v i t y o f

m e t h a n e

.

A s s h o w n i n T a b l e E

- 2

, m e t h a n e g e n e r a l l y c o n s t i t u t e s a b o u t 7

. 5 t o 1 2 p e r c e n t o f

T H C e m i s s i o n s

, w i t h t h e s m a l l e r f r a c t i o n s b e i n g o b s e r v e d i n B a g s 1 a n d 3 o f t h e F T P

, d u r i n g w h i c h t h e c a t a l y s t h a s n o t y e t a t t a i n e d p e a k c o n v e r s i o n c o n d i t i o n s a n d N M H C

e m i s s i o n s a r e h i g h e s t

. 5 3 R e l a t i v e t o N M H C

, T a b l e E

- 3 s h o w s t h a t t h e m e t h a n e e m i s s i o n

r a t e g e n e r a l l y r a n g e s f

r o m 8 t o 1 3 p e r c e n t o f t h a t f o r N M H C

. T h i s i s i n g o o d a g r e e m e n t

w i t h a l g e b r a i c e x p e c t a t i o n s

, w h e r e a 1 0 ± p e r c e n t i n c r e a s e i n e m i s s i o n s f r a c t i o n w o u l d b e

e x p e c t e d i n m o v i n g t h e r e l a t i o n s h i p b a s e f r o m T H C t o N M H C

. 5 4 F r o m a c o m p o s i t e

e m i s s i o n s s t a n d p o i n t

,

) THC ( 0.119 CH 4 =

o r

)

NMHC ( 0.133 CH 4 =

A s s u m i n g t h e T H C c o e f

f i c i e n t t o b e p r e c i s e

, t h e a l g e b r a i c N M H C e q u i v a l e n t

c o e f f i c i e n t w o u l d b e 0

. 1 3 5 ( 0

. 1 1 9 / ( 1

- 0

. 1 1 9 ) )

. T h i s v a r i e s f r o m t h e r e g r e s s i o n

- b a s e d

c o e f f i c i e n t b y l e s s t h a n 2 p e r c e n t

, s o t h e i n d e p e n d e n t r e g r e s s i o n a n a l y s i s r e s u l t s a r e q u i t e

c o n s i s t e n t

.

A s i n d i c a t e d b y t h e V S P d a t a

, a s T H C ( a n d N M H C ) i s r e d u c e d

, m e t h a n e i s a l s o

r e d u c e d i n a p r o p o r t i o n a l m a n n e r

. T h u s

, a s v e h i c l e t e c h n o l o g y a d v a n c e s t o m e e t s t r i c t e r

o r g a n i c c o m p o u n d e m i s s i o n s t a n d a r d s

, i t i s r e a s o n a b l e t o e x p e c t t h a t m e t h a n e e m i s s i o n s

w i l l a l s o d e c l i n e

. H o w e v e r

, s i n c e i t c o u l d b e p o s s i b l e t o d e r i v e s i m i l a r r e l a t i o n s h i p s f r o m

d a t a f o r e q u i v a l e n t l y e m i t t i n g v e h i c l e s t e s t e d a t d i f f e r e n t m i l e a g e a c c u m u l a t i o n s

t h r o u g h o u t t h e i r d e t e r i o r a t i o n c y c l e

, a s e c o n d a r y a n a l y s i s w a s p e r f o r m e d t o e n s u r e t h a t

t h i s w a s n o t t h e c a s e w i t h t h e V S P d a t a

.

5 3 N o t e t h a t b o t h T a b l e s Q

- 2 a n d Q

- 3 i n c l u d e “ A l l D a t a ” a n d “ O u t l i e r s R e m o v e d ” s t a t i s t i c s

. T h e

f o r m e r i n c l u d e s d a t a f

o r a l l 3 9 d a t a s e t v e h i c l e s

. T h e l a t t e r e x c l u d e s d a t a f o r v e h i c l e s w i t h e i t h e r C H 4 / X o r

X / C H 4 r a t i o s t h a t v a r y f

r o m t h e a v e r a g e r a t i o b y m o r e t h a n ± 2 s t a n d a r d d e v i a t i o n s

, w h e r e X i n d i c a t e s t h e

i n d e p e n d e n t p a r a m e t e r ( i

. e

. , e i t h e r T H C o r N M H C )

. D a t a i d e n t i f i e d a s o u t l i e r s a r e i n d i c a t e d i n F i g u r e s Q

- 2

a n d Q

- 3 a s s o l i d m a r k e r s

.

5 4 I f C H 4 / T H C

= x a n d C H 4 / N H M C

= y

, t h e n y = C H 4 / ( T H C

- C H 4 )

= C H 4 / ( T H C

- T H C ( x ) )

=

C H 4 / ( T H C ( 1

- x ) )

=

x / ( 1

- x )

. S o i f x ≅ 0

. 1 0

, t h e n y = 0

. 1 1 ≅ 1

. 1 x

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 1 0

I n t h i s s e c o n d a r y a n a l y s i s

, t h e V S P d a t a w e r e s p l i t i n t o t w o c o m p o n e n t d a t a s e t s

,

o n e f o r 1 9 9 2 a n d e a r l i e r v e h i c l e s ( 1 7 v e h i c l e s ) a n d o n e f o r 1 9 9 3 a n d n e w e r v e h i c l e s ( 2 2

v e h i c l e s )

. T h i s s p l i t w a s s e l e c t e d o n t h e b a s i s t h a t o r g a n i c c o m p o u n d e m i s s i o n s t a n d a r d s

g e n e r a l l y s h i f

t e d i n s t r i n g e n c y b e g i n n i n g i n 1 9 9 3 w h e n t h e f i r s t T i e r 1 v e h i c l e s w e r e

r e q u i r e d t o b e s o l d i n C a l i f o r n i a

. L i g h t d u t y v e h i c l e s f r o m m o d e l y e a r s 1 9 8 1 t h r o u g h

1 9 9 2 w e r e c e r t i f

i e d t o T i e r 0 e m i s s i o n s t a n d a r d s

. O r g a n i c c o m p o u n d e m i s s i o n s t a n d a r d s

c o n t i n u e d t o e v o l v e t h r o u g h o u t t h e 1 9 9 0 s a s d i f f e r i n g n u m b e r s o f L E V v e h i c l e s w e r e

s o l d

, b u t t h e V S P d a t a s e t a n a l y z e d f o r t h i s s t u d y d o e s n o t c o n t a i n s u f f i c i e n t i n f o r m a t i o n

t o p i n p o i n t t h e c e r t i f

i c a t i o n c l a s s o f e a c h v e h i c l e

. N e v e r t h e l e s s

, t h e r e i s n o q u e s t i o n t h a t

a s p l i t b a s e d o n t h e 1 9 9 3 m o d e l y e a r i s b i a s e d t o w a r d T i e r 0 v e h i c l e s o n t h e p r e

- 1 9 9 3

s i d e a n d T i e r 1 / L E V v e h i c l e s o n t h e 1 9 9 3 a n d n e w e r s i d e

. T h u s

, t h e r e i s a c l e a r

d i s t i n c t i o n b e t w e e n t h e r e l a t i v e e m i s s i o n s c o n t r o l d e s i g n o f t h e t w o d a t a s u b s e t s

. 5 5

T a b l e E

- 4 i n d i c a t e s t h e r e s u l t s o f t h e d a t a s u b s e t a n a l y s i s

. T o f a c t o r o u t t h e

i n f l u e n c e o f m i l e a g e a c c u m u l a t i o n t o t h e m a x i m u m e x t e n t p o s s i b l e

, s t a t i s t i c s w e r e

c a l c u l a t e d o n a s t r a t i f

i e d b a s i s b y 5 0

, 0 0 0 m i l e i n c r e m e n t m i l e a g e a c c u m u l a t i o n b i n s

. S t a t i s t i c s w e r e t h e n c o m p a r e d a c r o s s t h e t w o s a m p l e s o n l y w h e n f i v e o r m o r e d a t a p o i n t s

w e r e p r e s e n t i n c o m p a r a b l e m i l e a g e b i n s

. T h i s r e s u l t s i n c o m p a r i s o n s f o r t w o m i l e a g e

b i n s

, 5 0

, 0 0 0

- 1 0 0

, 0 0 0 m i l e s a n d 1 0 0

, 0 0 0

- 1 5 0

, 0 0 0 m i l e s

. A s i n d i c a t e d

, t h e 1 9 9 3 a n d

n e w e r v e h i c l e o r g a n i c e m i s s i o n s h a v e g e n e r a l l y d e c l i n e d b y 5 0 t o 7 0 p e r c e n t f o r T H C

, N M H C

, a n d C H 4 r e l a t i v e t o c o m p a r a b l e m i l e a g e 1 9 9 2 a n d o l d e r v e h i c l e s

. T o t r u l y

c o n f i r m t h e l a c k o f m i l e a g e b i a s

, a c o m p a r i s o n o f t h e 1 0 0

, 0 0 0

- 1 5 0

, 0 0 0 m i l e d a t a f o r

1 9 9 3 a n d n e w e r v e h i c l e s t o t h e 5 0

, 0 0 0

- 1 0 0

, 0 0 0 m i l e d a t a f o r 1 9 9 2 a n d o l d e r v e h i c l e s

i n d i c a t e s t h a t t h e m i n i m u m r e d u c t i o n i n T H C

, N M H C

, a n d C H 4 e m i s s i o n r a t e s i s b e t w e e n

3 0 a n d 5 0 p e r c e n t

, w i t h t h e 5 0 p e r c e n t r e d u c t i o n b e i n g a p p l i c a b l e t o m e t h a n e

. C l e a r l y

,

m e t h a n e e m i s s i o n s h a v e d e c l i n e d b e t w e e n t h e t w o p e r i o d s

, w h i l e m e t h a n e

- t o

- T H C a n d

m e t h a n e

- t o

- N M H C r a t i o s h a v e r e m a i n e d r e l a t i v e l y s t a b l e a s d e s c r i b e d a b o v e

. T h e r e f o r e

, i t s h o u l d b e p o s s i b l e t o e s t i m a t e b o t h c u rr e n t a n d f u t u r e c e r t i f

i c a t i o n e m i s s i o n r a t e s f

o r

m e t h a n e o n t h e b a s i s o f t h e d e r i v e d r e l a t i o n s

.

U s i n g t h e C H 4

- t o

- N M H C r e g r e s s i o n r e s u l t s a n d U

. S

. l i g h t d u t y v e h i c l e

c e r t i f i c a t i o n s t a n d a r d s f

o r N M O G

, t h e m e t h a n e e m i s s i o n r a t e s f o r c u r r e n t a n d f

u t u r e

v e h i c l e s w e r e e s t i m a t e d

. S i n c e t h e r e g r e s s i o n r e l a t i o n s a r e b a s e d o n N M H C e m i s s i o n s

,

a s o p p o s e d t o N M O G e m i s s i o n s

, t h e N M O G s t a n d a r d s w e r e c o n v e r t e d t o N M H C

e q u i v a l e n t s t a n d a r d s u s i n g t h e a l l o w a b l e c e r t i f i c a t i o n a d j u s t m e n t f

a c t o r o f 1

. 0 4 a s

s p e c i f i e d i n t h e C o d e o f F e d e r a l R e g u l a t i o n s

. 5 6 A c e r t i f i c a t i o n c o m p l i a n c e m a r g i n o f 3 0

p e r c e n t w a s a l s o a s s u m e d

, c o n s i s t e n t w i t h a s s u m p t i o n s u t i l i z e d f o r t h e C O 2 e m i s s i o n s

a n a l y s i s p o r t i o n o f t h e s t u d y

. S o i n e f f e c t

, t h e t a r g e t N M H C e m i s s i o n r a t e f o r a g i v e n

N M O G s t a n d a r d i s e q u a l t o :

0.70

04

. 1 Standard NMOG NMHC Target ×      

=

5 5 D e s p i t e t h e s e e m i n g c l a r i t y o f t h i s d i s t i n c t i o n

, t

- t e s t s w e r e c o n d u c t e d f o r t h e t w o s a m

p l e s

. T h i s

t e s t i n g i n d i c a t e s t h a t t h e p r o b a b i l i t y o f t h e t w o s a m

p l e s b e i n g f

r o m t h e s a m e p o p u l a t i o n i s < 0

. 1 p e r c e n t f o r

T H C

, N M H C

, a n d C H 4

. 5 6 4 0 C F R § 8 6

. 1 8 1 0

- 0 1 ( p ) a l l o w s N M O G e m i s s i o n s t o b e e s t i m a t e d a s N M H C e m i s s i o n s t i m e s 1

. 0 4

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 1 1

F o r T i e r 1 s t a n d a r d s

, w h i c h w e r e e x p r e s s e d i n t e r m s o f N M H C

, t h e N M O G

a d j u s t m e n t w a s n o t p e r f

o r m e d

. F o r T i e r 0 s t a n d a r d s

, w h i c h w e r e e x p r e s s e d i n t e r m s o f

T H C

, t h e N M O G a d

j u s t m e n t w a s s i m i l a r l y n o t p e r f o r m e d a n d t h e N M H C p o r t i o n o f

T H C w a s e s t i m a t e d u s i n g t h e T i e r 0 N M H C

- t o

- T H C s t a n d a r d r a t i o d e v e l o p e d b y t h e U

. S

. E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n A g e n c y ( E P A ) f o r n a t u r a l g a s v e h i c l e s ( 0

. 3 4 / 0

. 4 1 )

. 5 7

E s t i m a t e d m e t h a n e e m i s s i o n r a t e s w e r e t h e n d e v e l o p e d o n t h e b a s i s o f t h e p r e v i o u s l y

d e s c r i b e d r e g r e s s i o n s a s :

) NMHC Target ( 0.133 CH

4 =

T h e r e s u l t i n g e m i s s i o n r a t e s a r e p r e s e n t e d i n T a b l e E

- 5

. A s i n d i c a t e d

, e s t i m a t e d

e m i s s i o n r a t e s r a n g e f

r o m 0

. 0 3 9 g / m i f

o r a T i e r 0 p a s s e n g e r c a r t o 0

. 0 1 0 g / m i f o r a 2 0 0 2

“ f l e e t a v e r a g e ” N L E V v e h i c l e

. P e r h a p s t h e b e s t i n d i c a t i o n o f t h e a c c u r a c y o f t h e s e

e s t i m a t e d e m i s s i o n s c a n b e g l e a n e d f r o m a c o m p a r i s o n o f t h e e s t i m a t e d T i e r 1 p a s s e n g e r

c a r e m i s s i o n r a t e o f 0

. 0 2 9 g / m i t o t h e e s t i m a t e d 1 0 0

, 0 0 0 m i l e m e t h a n e e m i s s i o n r a t e f o r

1 9 9 3 a n d n e w e r v e h i c l e s f r o m t h e A R B V S P d a t a s e t u s e d t o d e v e l o p t h e C H 4 t o N M H C

r e g r e s s i o n r e l a t i o n s

. A l t h o u g h t h e 1 9 9 3 a n d n e w e r v e h i c l e s i n t h e A R B d a t a s e t a r e

l i k e l y t o r e f

l e c t a m i x o f L E V I a n d T i e r 1 v e h i c l e s

, t h e f l e e t a v e r a g e L E V s t a n d a r d f o r

N M O G w a s d o m i n a t e d b y T i e r 1 v e h i c l e s t h r o u g h t h e l a t e 1 9 9 0 s

. T h u s

, i t i s r e a s o n a b l e

t o e x p e c t t h a t t h e A R B d a t a s e t f o r 1 9 9 3 a n d n e w e r v e h i c l e s i s s i m i l a r l y d o m i n a t e d b y

T i e r 1 v e h i c l e s

. I n f

a c t

, a b a s i c r e g r e s s i o n a n a l y s i s o f t h e s e d a t a i n d i c a t e a n e x p e c t e d

1 0 0

, 0 0 0 m i l e m e t h a n e e m i s s i o n r a t e o f 0

. 0 3 4 g / m i

, w h i c h c o m p a r e s w e l l w i t h t h e

c e r t i f i c a t i o n e s t i m a t e d r a t e f

o r T i e r 1 v e h i c l e s o f 0

. 0 2 9 g / m i

. A s a r e s u l t

, i t s e e m s l i k e l y

t h a t t h e e s t i m a t e d m e t h a n e e m i s s i o n r a t e s p r e s e n t e d i n T a b l e E 5 p r o v i d e a r e a s o n a b l y

a c c u r a t e d e p i c t i o n o f c u r r e n t a n d f u t u r e e m i s s i o n s

.

5 7 B e c a u s e n a t u r a l g a s v e h i c l e s h a v e i n h e r e n t l y h i g h e r m e t h a n e e m i s s i o n r a t e s t h a n g a s o l i n e v e h i c l e s

, t h e

E P A e s t a b l i s h e d a n e q u i v a l e n t s t r i n g e n c y T i e r 0 s t a n d a r d f o r n a t u r a l g a s v e h i c l e s i n t e r m s o f N M H C

. A

s t a n d a r d o f 0

. 3 1 g / m i N M H C w a s d e t e r m i n e d t o b e e q u i v a l e n t t o t h e 0

. 4 1 g / m i T i e r 0 T H C s t a n d a r d f o r

g a s o l i n e v e h i c l e s

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 1 2

T a b l e E

- 4 : A v e r a g e H y d r o c a r b o n E m i s s i o n R a t e s f o r S p l i t V S P D a t a b a s e

P r e

- 1 9 9 3 V e h i c l e s 1 9 9 3 a n d N e w e r V e h i c l e

O r g a n i c

S p e c i e s O d o m e t e r

( m i l e s ) A v e r a g e

E m i s s i o n

R a t e

( g / m i ) N u m

b e r

o f

O b s e r v a t i o n s A v e r a g e

E m i s s i o n

R a t e

( g / m i ) N u m

b e r

o f

O b s e r v a t i o n s P e r c e n t

C h a n g e

( a )

0

- 5 0

, 0 0 0 0 0

. 1 1 5 5

5 0

, 0 0 0

- 1 0 0

, 0 0 0 0

. 4 6 4 6 0

. 2 2 3 1 0

- 5 2 %

1 0 0

, 0 0 0

- 1 5 0

, 0 0 0 0

. 9 4 3 5 0

. 3 1 4 6

- 6 7 %

1 5 0

, 0 0 0

- 2 0 0

, 0 0 0 0

. 8 2 3 4 0

. 3 3 5 1

2 0 0

, 0 0 0

- 2 5 0

, 0 0 0 0

. 7 1 4 1 0

2 5 0

, 0 0 0

- 3 0 0

, 0 0 0 0 0

3 0 0

, 0 0 0

- 3 5 0

, 0 0 0 0

. 4 6 1 1 0

A l l D a t a 0

. 7 0 4 1 7 0

. 2 2 8 2 2

- 6 8 % T H C

5 0

, 0 0 0

- 1 5 0

, 0 0 0 0

. 6 8 2 1 1 0

. 2 5 7 1 6

- 6 2 %

0

- 5 0

, 0 0 0 0 0

. 1 0 6 5

5 0

, 0 0 0

- 1 0 0

, 0 0 0 0

. 3 8 1 6 0

. 2 0 0 1 0

- 4 7 %

1 0 0

, 0 0 0

- 1 5 0

, 0 0 0 0

. 8 3 0 5 0

. 2 7 1 6

- 6 7 %

1 5 0

, 0 0 0

- 2 0 0

, 0 0 0 0

. 7 5 0 4 0

. 2 9 6 1

2 0 0

, 0 0 0

- 2 5 0

, 0 0 0 0

. 6 1 3 1 0

2 5 0

, 0 0 0

- 3 0 0

, 0 0 0 0 0

3 0 0

, 0 0 0

- 3 5 0

, 0 0 0 0

. 3 9 8 1 0

A l l D a t a 0

. 6 1 4 1 7 0

. 2 0 2 2 2

- 6 7 % N M H C

5 0

, 0 0 0

- 1 5 0

, 0 0 0 0

. 5 8 5 1 1 0

. 2 2 7 1 6

- 6 1 %

0

- 5 0

, 0 0 0 0 0

. 0 0 9 5

5 0

, 0 0 0

- 1 0 0

, 0 0 0 0

. 0 8 9 6 0

. 0 2 4 1 0

- 7 3 %

1 0 0

, 0 0 0

- 1 5 0

, 0 0 0 0

. 1 2 0 5 0

. 0 4 4 6

- 6 3 %

1 5 0

, 0 0 0

- 2 0 0

, 0 0 0 0

. 0 7 9 4 0

. 0 3 9 1

2 0 0

, 0 0 0

- 2 5 0

, 0 0 0 0

. 1 1 0 1 0

2 5 0

, 0 0 0

- 3 0 0

, 0 0 0 0 0

3 0 0

, 0 0 0

- 3 5 0

, 0 0 0 0

. 0 6 2 1 0

A l l D a t a 0

. 0 9 5 1 7 0

. 0 2 7 2 2

- 7 2 % C H 4

5 0

, 0 0 0

- 1 5 0

, 0 0 0 0

. 1 0 3 1 1 0

. 0 3 2 1 6

- 6 9 %

N o t e s : ( a ) O n l y s t r a t i f

i c a t i o n s w i t h f

i v e o r m o r e c o m

p o n e n t d a t a p o i n t s a r e i n c l u d e d

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 1 3

T a b l e E

- 5 : E s t i m a t e d M e t h a n e E m i s s i o n R a t e s

C e r t i f i c a t i o n L e v e l N M O G

S t a n d a r d

( g / m i ) N M H C

T a r g e t

( g / m i ) P r e d i c t e d

C H 4 ( g / m i ) C O 2

E q u i v a l e n t

( g / m i ) C h a n g e

f r o m

P C T i e r 0 C h a n g e

f r o m

P C T i e r 1 C h a n g e

f r o m

0 2 N L E V

T i e r 2

, B i n 1 /

Z E V 0

. 0 0 0 0

. 0 0 0 0

. 0 0 0 0

. 0 0 0

- 1 0 0 %

- 1 0 0 %

- 1 0 0 %

T i e r 2

, B i n 2 / S U L E V 0

. 0 1 0 0

. 0 0 7 0

. 0 0 1 0

. 0 2 1

- 9 8 %

- 9 7 %

- 9 1 %

T i e r 2

, B i n 3 / U L E V I / U L E V I I 0

. 0 5 5 0

. 0 3 7 0

. 0 0 5 0

. 1 1 3

- 8 7 %

- 8 3 %

- 5 0 %

T i e r 2

, B i n 4 0

. 0 7 0 0

. 0 4 7 0

. 0 0 6 0

. 1 4 4

- 8 4 %

- 7 8 %

- 3 7 %

T i e r 2

, B i n 5 /

L E V I / L E V I I 0

. 0 9 0 0

. 0 6 1 0

. 0 0 8 0

. 1 8 5

- 7 9 %

- 7 2 %

- 1 9 %

T i e r 2

, B i n 6 0

. 0 9 0 0

. 0 6 1 0

. 0 0 8 0

. 1 8 5

- 7 9 %

- 7 2 %

- 1 9 %

T i e r 2

, B i n 7 0

. 0 9 0 0

. 0 6 1 0

. 0 0 8 0

. 1 8 5

- 7 9 %

- 7 2 %

- 1 9 %

T i e r 2

, B i n 8 0

. 1 2 5 0

. 0 8 4 0

. 0 1 1 0

. 2 5 7

- 7 1 %

- 6 1 % + 1 3 %

T L E V 0

. 1 5 6 0

. 1 0 5 0

. 0 1 4 0

. 3 2 0

- 6 4 %

- 5 2 % + 4 1 %

P a s s e n g e r C a r T i e r 1 0

. 3 1 0 0

. 2 1 7 0

. 0 2 9 0

. 6 6 2

- 2 6 % 0 % + 1 9 1 %

P a s s e n g e r C a r T i e r 0 0

. 4 2 2 0

. 2 9 5 0

. 0 3 9 0

. 9 0 0 0 % + 3 6 % + 2 9 6 %

2 0 0 2 N L E V F l e e t A v e r a g e 0

. 1 1 1 0

. 0 7 5 0

. 0 1 0 0

. 2 2 7

- 7 5 %

- 6 6 % 0 %

2 0 0 2 L E V F l e e t A v e r a g e 0

. 1 0 1 0

. 0 6 8 0

. 0 0 9 0

. 2 0 7

- 7 7 %

- 6 9 %

- 9 %

2 0 1 0 L E V F l e e t A v e r a g e 0

. 0 5 0 0

. 0 3 4 0

. 0 0 4 0

. 1 0 3

- 8 9 %

- 8 5 %

- 5 5 %

N o t e s : ( 1 ) F o r N M O G s t a n d a r d s

, t h e e q u i v a l e n t N M H C s t a n d a r d e q u a l s t h e N M O G s t a n d a r d d i v i d e d b y

1

. 0 4

. ( 2 ) F o r a l l f

l e e t a v e r a g e s t a n d a r d s

, p a s s e n g e r c a r a n d L D T 1 / 2 s t a n d a r d s a r e w e i g h t e d b y 5 5 p e r c e n t

a n d L D T 3 / 4 s t a n d a r d s a r e w e i g h t e d b y 4 5 p e r c e n t o n t h e b a s i s o f t h e 2 0 0 9 M a r t e c m a r k e t f o r e c a s t

d e s c r i b e d i n C h a p t e r 2 o f t h e s t u d y r e p o r t

. B a s i c a l l y

, t h e e n t i r e l a r g e t r u c k a n d m i n i v a n c l a s s e s

a r e a s s u m e d t o b e L D T 3 / 4

, a s i s 6 0 p e r c e n t o f t h e s m a l l t r u c k c l a s s

. ( 3 ) T h e t a r g e t e m i s s i o n s l e v e l i s 7 0 p e r c e n t o f t h e a p p l i c a b l e s t a n d a r d

. ( 4 ) P r e d i c t e d C H 4 e q u a l s t h e t a r g e t N M H C e m i s s i o n s t i m e s 0

. 1 3 3

. ( 5 ) C O 2 e q u i v a l e n t e m i s s i o n s e q u a l C H 4 e m i s s i o n s t i m e s 2 3 ( t h e G W P o f C H 4 )

.

T a b l e E

- 5 a l s o i n d i c a t e s t h a t b y 2 0 0 9

, m e t h a n e e m i s s i o n s c a n b e e x p e c t e d t o

d e c l i n e b y a b o u t 1 9 p e r c e n t

, t o 0

. 0 0 8 g / m i ( a b o u t 0

. 2 g / m i C O 2 e q u i v a l e n t )

, f r o m t h e

e s t i m a t e d 2 0 0 2 f

l e e t a v e r a g e e m i s s i o n r a t e o f 0

. 0 1 0 g / m i

. T h i s r e d u c t i o n w i l l c o m e a b o u t

d u e t o t h e i m p o s i t i o n o f th e T i e r 2 p r o g r a m a n d t h e i m p r o v e d c o m b u s t i o n a n d

a f t e r t r e a t m e n t e f

f i c i e n c i e s i t i s e x p e c t e d t o p r o m o t e

. S i n c e t h e T i e r 2 p r o g r a m i s a l r e a d y

a d o p t e d

, t h e i n c r e m e n t a l c o s t s t h a t w i l l a c c r u e t o c a p t u r e t h i s m e t h a n e r e d u c t i o n b e n e f i t

a r e a l r e a d y a c c o u n t e d f

o r u n d e r t h e T i e r 2 p r o g r a m a n d t h u s n o a d d i t i o n a l c o s t i s i n c u rr e d

f r o m a G H G p e r s p e c t i v e

. A s i s a l s o i n d i c a t e d

, i t i s p o s s i b l e t o p r o m o t e f u r t h e r m e t h a n e

r e d u c t i o n s t h r o u g h e v e n f u r t h e r a d v a n c e s i n c o m b u s t i o n a n d a f t e r t r e a t m e n t e f

f i c i e n c y

. H o w e v e r

, s i n c e t h e t o t a l e x p e c t e d C O 2 e q u i v a l e n t e m i s s i o n r a t e i n 2 0 0 9 i s l e s s t h a n 0

. 2

g / m i

, t h e o v e r a l l G H G r e d u c t i o n p o t e n t i a l i s q u i t e l i m i t e d

. F o r e x a m p l e

, a d d i n g

a d v a n c e d t e c h n o l o g y r e q u i r e d t o c e r t i f y v e h i c l e s t o t h e T i e r 2

, B i n 3 l e v e l w i l l r e d u c e

e m i s s i o n s b y a n o t h e r 4 0 p e r c e n t

, b u t t h i s t r a n s l a t e s i n t o a n a b s o l u t e C O 2 e q u i v a l e n t

r e d u c t i o n o f l e s s t h a n 0

. 1 g / m i

. T e c h n o l o g y c a p a b l e o f m e e t i n g T i e r 2

, B i n 2 l e v e l s w i l lR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 1 4

i n c r e a s e t h e a d d e d r e d u c t i o n t o a l m o s t 9 0 p e r c e n t

, w i t h t h e a b s o l u t e r e d u c t i o n i n c r e a s i n g

t o a b o u t 0

. 1 5 g / m i C O 2 e q u i v a l e n t

.

A s a d d i t i o n a l e m i s s i o n r e d u c t i o n p o t e n t i a l i s c l e a r l y o c c u r r i n g “ a t t h e m a r g i n ”

d u e t o a l r e a d y l o w m e t h a n e e m i s s i o n r a t e s

, t h e c o s t e f f e c t i v e n e s s o f a d d i t i o n a l r e d u c t i o n s

i s r e l a t i v e l y h i g h

. I n d e v e l o p i n g t h e N L E V p r o g r a m

, t h e E P A e s t i m a t e d t h e i n c r e m e n t a l

r e t a i l c o s t o f a U L E V I v e h i c l e r e l a t i v e t o a L E V I v e h i c l e a t $ 3 0

. [ 8 ] T h i s e s t i m a t e

p r o p e r l y r e f

l e c t s t h e t e c h n o l o g y r e q u i r e d t o r e d u c e N M O G e m i s s i o n s f r o m T i e r 2

, B i n 5

l e v e l s t o T i e r 2

, B i n 3 l e v e l s w h i l e h o l d i n g N O

x c o n t r o l c o n s t a n t

, a n d i s g e n e r a l l y

c o n s i s t e n t w i t h s i m i l a r c o s t i m p a c t s e s t i m a t e d b y t h e A R B

. [ 9 ] A s i n d i c a t e d i n T a b l e

E

- 6

, t h i s i m p l i e s a c o s t e f f e c t i v e n e s s o f a b o u t $ 2

, 5 0 0 p e r t o n o f e q u i v a l e n t C O 2 r e d u c t i o n

,

a s s u m i n g a l l a s s o c i a t e d c o s t s a r e a t t r i b u t e d t o m e t h a n e r e d u c t i o n

.

A R B e s t i m a t e s f

o r t h e i n c r e m e n t a l r e t a i l c o s t o f a S U L E V v e h i c l e r e l a t i v e t o a

U L E V I I v e h i c l e p r o v i d e s i m i l a r i n s i g h t i n t o t h e c o s t e f f e c t i v e n e s s o f c o n t r o l l i n g m e t h a n e

t o t h e T i e r 2

, B i n 2 l e v e l

. T h e s e c o s t s a r e e s t i m a t e d a t a b o u t $ 7 0 p e r v e h i c l e a f t e r

c o r r e c t i n g f o r t h e i n c r e a s e d r h o d i u m l o a d i n g e s t i m a t e d t o b e n e e d e d f o r r e d u c i n g U L E V

I I N O

x t o S U L E V l e v e l s

. [ 1 0 ] T h i s i m p l i e s a c o s t e f f e c t i v e n e s s o f a b o u t $ 3

, 7 0 0 p e r t o n

o f e q u i v a l e n t C O 2 f

o r r e d u c i n g m e t h a n e f

r o m T i e r 2

, B i n 5 t o T i e r 2

, B i n 2 l e v e l s

, o r a

m a r g i n a l c o s t e f

f e c t i v e n e s s o f a b o u t $ 4

, 6 0 0 p e r t o n o f e q u i v a l e n t C O 2 f o r r e d u c i n g

m e t h a n e f r o m T i e r 2

, B i n 3 l e v e l s

. O f c o u r s e

, r e d u c t i o n s o f N M O G a l s o a c c r u e

, w h i c h

c o u l d b e u s e d t o o f

f s e t a p o r t i o n o f t h e i m p o s e d c o s t

. S i n c e m e t h a n e r e d u c t i o n s a c c r u e i n

p r o p o r t i o n t o N M O G r e d u c t i o n s

, i t s e e m s m o s t l o g i c a l t o c o n s i d e r f u t u r e m e t h a n e

r e d u c t i o n a s a n i n t e g r a l c o m p o n e n t o f T i e r 2 a n d L E V I I p r o g r a m r e v i e w s

. T h i s w o u l d

m a i n t a i n a c o n s i s t e n t a p p r o a c h t o c o n t i n u e d p r o g r a m d e v e l o p m e n t

, w h i l e p r o p e r l y

r e f l e c t i n g b o t h t h e c r i t e r i a a n d G H G e m i s s i o n b e n e f i t s o f s u c h p r o g r a m s

.

I t i s a l s o i m p o r t a n t t o n o t e t h a t t h e m e t h a n e r e l a t i o n s h i p s p r e s e n t e d i n t h i s s t u d y

a r e d e r i v e d f

r o m d a t a f

o r s t o i c h i o m e t r i c c o n t r o l t e c h n o l o g y

. E x i s t i n g r e s e a r c h i n d i c a t e s

t h a t

, u n l i k e N M H C c o n v e r s i o n

, t h e m e t h a n e c o n v e r s i o n e f f i c i e n c y o f t y p i c a l

s t o i c h i o m e t r i c t h r e e

- w a y c a t a l y s t s f a l l s o f f f a i r l y r a p i d l y a t l e a n c o n d i t i o n s

. [ 1 1 ] T h i s i s

l i k e l y d u e t o t h e r e d u c e d e x h a u s t t e m p e r a t u r e s a s s o c i a t e d w i t h l e a n c o m b u s t i o n a n d

, a s a

r e s u l t

, m e t h a n e e m i s s i o n s f o r c o m b u s t i o n t e c h n o l o g i e s s u c h a s l e a n g a s o l i n e d i r e c t

i n j e c t i o n a n d d i e s e l m a y n e e d t o b e i n v e s t i g a t e d f u r t h e r a s d e t a i l e d r e s e a r c h d a t a b e c o m e

a v a i l a b l e

. A t t h e s a m e t i m e

, i t i s a l s o l i k e l y t h a t t h e e x c e s s a i r c o m b u s t i o n

T a b l e E

- 6 : C o s t a n d C o s t E f f e c t i v e n e s s o f M e t h a n e R e d u c t i o n s

R e d u c t i o n S t r a t e g y C H 4

C h a n g e

( g / m i ) C O 2

E q u i v a l e n t

C h a n g e

( g / m i ) M a r g i n a l

C o s t C o s t

E f f e c t i v e n e s s

( $ / t o n C O 2 )

T i e r 2

, B i n 5 t o T i e r 2

, B i n 3 0

. 0 0 3 0

. 0 7 2 $ 3 0 $ 2

, 5 2 6

T i e r 2

, B i n 5 t o T i e r 2

, B i n 2 0

. 0 0 7 0

. 1 6 4 $ 1 0 0 $ 3

, 6 8 3

T i e r 2

, B i n 3 t o T i e r 2

, B i n 2 0

. 0 0 4 0

. 0 9 2 $ 7 0 $ 4

, 5 8 4

N o t e s : ( 1 ) C o s t e f

f e c t i v e n e s s i s b a s e d o n a l i f e t i m e m i l e a g e e s t i m a t e o f 1 5 0

, 0 0 0 m i l e s

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 1 5

a s s o c i a t e d w i t h s u c h t e c h n o l o g i e s w i l l p r o d u c e l o w e r e n g i n e

- o u t m e t h a n e e m i s s i o n s t h a n

i s t h e c a s e w i t h s t o i c h i o m e t r i c t e c h n o l o g y

, b u t t h i s s h o u l d b e c o n f i r m e d d u r i n g

c e r t i f i c a t i o n t e s t i n g

.

I n t h e a b s e n c e o f s p e c i f

i c d a t a o n a d v a n c e d l e a n b u r n t e c h n o l o g y

, t h i s s t u d y r e l i e s

o n a n e s t i m a t e d m e t h a n e e m i s s i o n r a t e d e r i v e d f r o m t h e E P A ’ s M O B I L E 6

. 2 e m i s s i o n

f a c t o r m o d e l f

o r l i g h t d u t y d i e s e l p a s s e n g e r c a r s a n d t r u c k s

. [ 1 5 ] T h e E P A m o d e l w a s

e x e c u t e d f

o r t w o e v a l u a t i o n y e a r s

, 2 0 0 2 a n d 2 0 0 9

, a n d m e t h a n e e m i s s i o n r a t e s w e r e

c a l c u l a t e d a s t h e d i f

f e r e n c e b e t w e e n m o d e l

- e s t i m a t e d T H C a n d N M H C e m i s s i o n r a t e s

. T h e r e s u l t i n g m e t h a n e e m i s s i o n r a t e

, 0

. 0 0 5 g / m i

, w a s i d e n t i c a l f o r b o t h e v a l u a t i o n y e a r s

a n d i s

, i n a g e n e r a l s e n s e

, q u i t e c o n s i s t e n t w i t h t h e e m i s s i o n r a t e s p r e s e n t e d i n T a b l e E

- 5

f o r s t o i c h i o m e t r i c t e c h n o l o g y

. A n e m i s s i o n r a t e o f t h i s m a g n i t u d e c e r t a i n l y r e f l e c t s

i n h e r e n t l y l o w m e t h a n e e m i s s i o n s

, g i v e n t h a t i t i s e q u i v a l e n t t o e m i s s i o n s a s s o c i a t e d w i t h

h i g h l y a d v a n c e d a f

t e r t r e a t m e n t t e c h n o l o g y ( i

. e

. , T i e r 2

, B i n 3 t e c h n o l o g y )

. M o r e o v e r

, t h e

e m i s s i o n r a t e a l s o a p p e a r s t o b e r e a s o n a b l y c o n s i s t e n t w i t h t h e m e t h a n e e m i s s i o n r a t e s o f

l a r g e r d i e s e l e n g i n e s a s m e a s u r e d i n s e v e r a l e m i s s i o n s t e s t p r o g r a m s

. F o r e x a m p l e

, a t e s t

p r o g r a m c o n d u c t e d b y t h e C e n t e r f o r E n v i r o n m e n t a l R e s e a r c h a n d T e c h n o l o g y a t t h e

U n i v e r s i t y o f C a l i f

o r n i a

- R i v e r s i d e f

o u n d t h e a v e r a g e m e t h a n e e m i s s i o n r a t e o f f i f t e e n

1 9 8 2 t h o u g h 1 9 9 6 l i g h t a n d m e d i u m h e a v y d u t y d i e s e l v e h i c l e s t o b e 0

. 0 1 1 g / m i

. [ 1 6 ]

T h e r e f o r e

, i n t h e a b s e n c e o f m o r e r e p r e s e n t a t i v e t e s t d a t a

, a l e a n b u r n e m i s s i o n r a t e o f

0

. 0 0 5 g / m i h a s b e e n a s s u m e d f o r t h i s s t u d y

.



### E

. 3

. N i t r o u s O x i d e E m i s s i o n s

A s i n d i c a t e d i n S e c t i o n E

. 1

, N 2 O i s e m i t t e d f r o m l i g h t d u t y v e h i c l e s d u e t o t h e

i n c o m p l e t e r e d u c t i o n o f e n g i n e

- o u t N O

x e m i s s i o n s i n c u r r e n t c a t a l y t i c a f t e r t r e a t m e n t

s y s t e m s

. H o w e v e r

, a s w a s t h e c a s e w i t h m e t h a n e e m i s s i o n s

, i t i s i m p o r t a n t t o r e c o g n i z e

t h a t c u r r e n t v e h i c l e s p r o d u c e a n d e m i t s u b s t a n t i a l l y l e s s N 2 O t h a n t h e i r o l d e r

c o u n t e r p a r t s

. M o r e o v e r

, e v e n i n t h e a b s e n c e o f a d d i t i o n a l r e g u l a t i o n

, i t i s a l m o s t c e r t a i n

t h a t f u t u r e v e h i c l e s w i l l e x h i b i t e v e n l o w e r e m i s s i o n r a t e s

. A l t h o u g h t h e r e a r e c u rr e n t l y

n o s p e c i f i c s t a n d a r d s t h a t d i r e c t l y l i m i t e m i s s i o n s o f N 2 O

, e x i s t i n g s t a n d a r d s f o r N O

x d o

e f f e c t i v e l y r e s u l t i n r e d u c e d N 2 O e m i s s i o n s t h r o u g h t h e d e s i g n a n d i m p l e m e n t a t i o n o f

a d v a n c e d c o m b u s t i o n a n d c a t a l y s t t e c h n o l o g i e s

.

A l t h o u g h t h e e x i s t i n g b o d y o f r e s e a r c h o n N 2 O e m i s s i o n s i s s o m e w h a t l i m i t e d

,

a v a i l a b l e r e s e a r c h d o e s p r o v i d e f o r a b a s i c t h e o r e t i c a l u n d e r s t a n d i n g o f t h e N 2 O

f o r m a t i o n p r o c e s s t h a t i s c o n s i s t e n t w i t h a v a i l a b l e t e s t d a t a

. A t l o w c a t a l y s t

t e m p e r a t u r e s

, N O

x r e d u c t i o n b y c a r b o n m o n o x i d e ( C O ) i s b e l i e v e d t o p r o c e e d a c c o r d i n g

t o t h e f o l l o w i n g p a t h w a y : 5 8 [ 3

, 4 ]

2 2 2 2 2

CO N CO O N CO

O N CO 2NO

+

→ + + → +

A s i n d i c a t e d

, N 2 O i s f

o r m e d a s a n i n t e r m e d i a t e r e a c t i o n p r o d u c t

, w h i c h c a n b e

e m i t t e d d u e t o l o w t e m p e r a t u r e i n e f f i c i e n c i e s i n c a rr y i n g o u t t h e s u b s e q u e n t d i s s o c i a t i o n

5 8 T h e i n d i c a t e d r e a c t i o n s a r e s i m p l i f i e d d e p i c t i o n s o f a m o r e c o m p l e x c a t a l y t i c r e a c t i o n p r o c e s s

, b u t t h e y

e f f e c t i v e l y p r e s e n t t h e i m p o r t a n t e l e m e n t s o f t h e N 2 O f o r m a t i o n p r o c e s s

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 1 6

r e a c t i o n

. T h e N 2 O f

o r m a t i o n r e a c t i o n a p p e a r s t o d o m i n a t e u p t o a b o u t 3 0 0 o C

. A t h i g h e r

c a t a l y s t t e m p e r a t u r e s

, N 2 O f o r m a t i o n c e a s e s a s t h e N O

x r e d u c t i o n r e a c t i o n p r o c e e d s i n

a c c o r d a n c e w i t h t h e s i n g l e s t e p r e a c t i o n :

2 2 CO N CO 2NO +

→ +

T h u s

, N 2 O f

o r m a t i o n i s p r i m a r i l y a f

u n c t i o n o f c a t a l y s t w a r m u p

. T h i s h a s b e e n

c o n f i r m e d t h r o u g h s e v e r a l r e s e a r c h t e s t i n g p r o g r a m s t h a t c l e a r l y s h o w N 2 O f o r m a t i o n

r a t e s p e a k i n g d u r i n g v e h i c l e s t a r t

- u p o p e r a t i o n s a s t h e a f t e r t r e a t m e n t c a t a l y s t m o v e s

t h r o u g h i t s w a r m u p s t a g e

. I n e f f e c t

, m e a s u r e d F T P e m i s s i o n s o f N 2 O a r e d o m i n a t e d b y

e m i s s i o n s d u r i n g B a g 1 a n d B a g 3 o f t h e d r i v i n g c y c l e

. [ 3

, 4

, 1 2 ]

O f c o u r s e

, t h e s a m e d o m i n a n c e o f B a g 1 a n d 3 e m i s s i o n s w o u l d o c c u r f o r a n

e n g i n e

- o u t e x h a u s t s p e c i e s u n d e r g o i n g i n e f f i c i e n t c o n v e r s i o n d u e t o l o w c a t a l y s t

t e m p e r a t u r e s

. H o w e v e r

, s e v e r a l t e s t p r o g r a m s h a v e d e m o n s t r a t e d t h a t e n g i n e

- o u t N 2 O

e m i s s i o n s a r e c o n s i s t e n t w i t h b a c k g r o u n d N 2 O c o n c e n t r a t i o n s

, s o t h a t t h e r e i s l i t t l e

u n c e r t a i n t y b u t t h a t N 2 O e m i s s i o n s a r e f o r m e d w i t h i n t h e a f

t e r t r e a t m e n t c a t a l y s t a n d n o t

w i t h i n t h e v e h i c l e e n g i n e

. [ 3

- 6 ] A t t h e s a m e t i m e

, i t s h o u l d b e r e c o g n i z e d t h a t N 2 O c a n

f o r m w i t h i n t h e c o m b u s t i o n c h a m b e r t h r o u g h r e a c t i o n s w i t h i n t e r m e d i a t e c o m b u s t i o n

p r o d u c t s s u c h a s :

CO O N NO HCO H

O N NO HN

2 2

+ → + + → +

H o w e v e r

, s u c h N 2 O i s a l s o r a p i d l y r e m o v e d t o c r e a t e O H r a d i c a l s :

OH N H O N 2 2 + → +

s o t h a t e n g i n e

- o u t N 2 O i s v e r y l o w

. [ 3 ]

G i v e n t h e d e m o n s t r a t e d f o r m a t i o n m e c h a n i s m

, i t i s w i d e l y b e l i e v e d t h a t t h e

c o n t r o l o f v e h i c l e N 2 O e m i s s i o n s i s a f u n c t i o n o f i m p r o v e d a f

t e r t r e a t m e n t s y s t e m s

. A s

w a s t h e c a s e w i t h o r g a n i c c o m p o u n d s ( s e e S e c t i o n E

. 2 )

, e m i s s i o n s c o n t r o l o f N O

x ( a n d

t h u s N O ) h a s e v o l v e d o v e r t h e y e a r s

. B o t h a d v a n c e d e n g i n e t e c h n o l o g i e s a n d i m p r o v e d

c a t a l y t i c a f

t e r t r e a t m e n t t e c h n i q u e s h a v e r e d u c e d N O

x e m i s s i o n s t o a f r a c t i o n o f t h a t

e m i t t e d b y o l d e r v e h i c l e s

. F o r e x a m p l e

, a 2 0 0 2 m o d e l y e a r v e h i c l e e m i t s a b o u t 8 0

p e r c e n t l e s s N O

x t h a n a 1 9 8 1 e r a v e h i c l e

. B y 2 0 0 9

, t h e r e d u c t i o n w i l l i n c r e a s e t o a b o u t

9 5 p e r c e n t t h r o u g h c o n t i n u i n g c o m b u s t i o n a n d a f t e r t r e a t m e n t i m p r o v e m e n t s

. A s w a s t h e

c a s e w i t h m e t h a n e

, t h e s e i m p r o v e m e n t s s h o u l d r e s u l t i n d e c r e a s e s i n N 2 O e m i s s i o n s

c o m m e n s u r a t e w i t h i n c r e a s e s i n c a t a l y t i c a f t e r t r e a t m e n t e f

f i c i e n c y

. A s w i l l b e s h o w n

b e l o w

, t y p i c a l N 2 O e m i s s i o n s a r e a p p r o a c h i n g l e v e l s a s s o c i a t e d w i t h n o n

- c a t a l y s t

v e h i c l e s

, b u t i t i s l i k e l y t h a t a r e a s o n a b l e l o w e r l i m i t f o r N 2 O e m i s s i o n s w i l l c o n t i n u e t o

b e g r e a t e r t h a n w o u l d b e t h e c a s e i f c a t a l y t i c a f t e r t r e a t m e n t s y s t e m s w e r e e l i m i n a t e d

. O f

c o u r s e

, a s s o c i a t e d i n c r e a s e s i n c r i t e r i a p o l l u t a n t e m i s s i o n s ( i

. e

. , H C

, C O

, a n d N O

x ) d u e t o

c a t a l y s t r e m o v a l w o u l d b e s e v e r a l o r d e r s o f m a g n i t u d e l a r g e r t h a n t h e n e t r e d u c t i o n i n

N 2 O

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 1 7

E x p e c t a t i o n s f

o r c o n t i n u e d N 2 O r e d u c t i o n s a r e c o n s i s t e n t w i t h e x i s t i n g r e s e a r c h

. I n a r e v i e w o f N 2 O e m i s s i o n s r e s e a r c h

, t h e E P A g e n e r a l l y f o u n d t h a t e m i s s i o n f

a c t o r s

d e c l i n e f o r t h r e e

- w a y c a t a l y s t e q u i p p e d v e h i c l e s a s N O

x c o n t r o l e f f i c i e n c y i n c r e a s e s

. [ 1 3 ]

S i m i l a r l y

, a r e c e n t t e s t p r o g r a m c o n d u c t e d u n d e r r i g o r o u s l y c o n t r o l l e d c o n d i t i o n s a c r o s s

a s e t o f c o n t r o l l e d u s a g e v e h i c l e s f o u n d a c l e a r r e l a t i o n s h i p b e t w e e n N O

x a f t e r t r e a t m e n t

e f f i c i e n c y a n d N 2 O e m i s s i o n s

, a s d e p i c t e d i n F i g u r e E

í 4

. [ 4 ] N e v e r t h e l e s s

, t o c o n f i r m

t h i s r e l a t i o n s h i p

, t h e 3 9 v e h i c l e A R B V S P d a t a s e t p r e v i o u s l y d e s c r i b e d i n S e c t i o n E

. 2

a b o v e w a s u t i l i z e d t o e s t i m a t e s t u d y

- s p e c i f i c N 2 O e m i s s i o n r a t e s

. [ 7 ] W h i l e 3 9 v e h i c l e s

i s c e r t a i n l y a l i m i t e d d a t a s e t

, i t s h o u l d b e r e c o g n i z e d t h a t u n l i k e m e t h a n e

, N 2 O i s

g e n e r a l l y n o t m e a s u r e d a s p a r t o f t h e s t a n d a r d v e h i c l e c e r t i f i c a t i o n p r o c e s s i n t h e U

. S

. , s o

t h e r e i s n o t a n e x t e n s i v e l i b r a r y o f a v a i l a b l e N 2 O d a t a

. I n f a c t

, t h e V S P d a t a s e t i n c l u d e s

a p p r o x i m a t e l y t h e s a m e v o l u m e o f N 2 O e m i s s i o n r a t e d a t a a s a l l p r e v i o u s t e s t p r o g r a m s

c o m b i n e d

. M o r e o v e r

, i t p r o v i d e s a s n a p s h o t o f e m i s s i o n s f r o m a c t u a l i n

- u s e v e h i c l e s

.

F i g u r e E

- 4 : N 2 O E m i s s i o n R a t e V e r s u s N O

x C o n v e r s i o n E f f i c i e n c y [ 4 ]

S i n c e t h e V S P d a t a s e t w a s p r e v i o u s l y d e s c r i b e d i n S e c t i o n E

. 2

, r e a d e r s a r e

r e f e r r e d t o t h a t s e c t i o n f

o r a d d i t i o n a l b a c k g r o u n d

. F i g u r e E

í 1 a n d T a b l e E

í 1 o f S e c t i o n

E

. 2 p r o v i d e a n o v e r v i e w o f t h e v e h i c l e f l e e t r e p r e s e n t e d i n t h e V S P d a t a s e t

. F o r t h i s

s t u d y

, t h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n m e a s u r e d N 2 O a n d m e a s u r e d N O

x e m i s s i o n r a t e s w a s

i n v e s t i g a t e d

. F i g u r e E

í 5 a n d T a b l e E

í 7 p r e s e n t t h e r e s u l t s o f t h i s a n a l y s i s

. A s e x p e c t e d

f r o m t h e f i n d i n g s o f p r e v i o u s r e s e a r c h e r s

, s t a t i s t i c a l l y s i g n i f i c a n t r e l a t i o n s b e t w e e n N 2 O

a n d N O

x e m i s s i o n s w e r e f o u n d

. A s s h o w n i n T a b l e E

í 7

, v a l i d r e l a t i o n s e x i s t f o r a l l t h r e e

b a g s o f t h e F T P a f

t e r o u t l i e r s w e r e r e m o v e d

. 5 9 W h e n a l l d a t a w e r e c o n s i d e r e d

, v a l i d

r e l a t i o n s h i p s w e r e f

o u n d f o r B a g s 2 a n d 3

, b u t n o t B a g 1

. T h e l a c k o f a B a g 1

r e l a t i o n s h i p p r i o r t o t h e r e m o v a l o f o u t l i e r s i s t h e r e s u l t o f a s i n g l e v e h i c l e w i t h v e r y h i g h

5 9 C o n s i s t e n t w i t h t h e m e t h a n e a n a l y s i s d e s c r i b e d i n S e c t i o n Q

. 2

, o u t l i e r s a r e i d e n t i f i e d a s v e h i c l e s w i t h

e i t h e r N 2 O / N O

x o r N O

x / N 2 O r a t i o s t h a t v a r y f r o m t h e a v e r a g e r a t i o b y m o r e t h a n ± 2 s t a n d a r d d e v i a t i o n s

. D a t a i d e n t i f

i e d a s o u t l i e r s a r e i n d i c a t e d i n F i g u r e E

í  D V V R O L G P D U N H U V

R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 1 8

N O

x a n d v e r y l o w N 2 O e m i s s i o n s ( a c a r b u r e t e d 1 9 8 1 C h e v r o l e t V a n w i t h 5

. 1 g / m i N O

x

a n d 0

. 0 2 g / m i N 2 O )

. D a t a f o r t h i s v e h i c l e a r e c o n s i s t e n t w i t h v e r y l o w a f t e r t r e a t m e n t

e f f i c i e n c y

, a s N 2 O e m i s s i o n s a p p r o a c h t h o s e o f n o n

- c a t a l y s t v e h i c l e s

. T h i s s a m e v e h i c l e

w a s a l s o i d e n t i f

i e d a s a n o u t l i e r f

o r b o t h t h e B a g 3 a n d c o m p o s i t e c y c l e a n a l y s e s

, b u t

b e c a u s e N 2 O e m i s s i o n s d e c l i n e s u b s t a n t i a l l y f o r a l l v e h i c l e s d u r i n g B a g 2

, i t w a s

s u f f i c i e n t l y c o n s i s t e n t w i t h t h e o t h e r V S P d a t a f o r t h e B a g 2 a n a l y s i s

.

A s s h o w n i n T a b l e E

í 7

, N 2 O g e n e r a l l y i s e m i t t e d a t a r a t e a b o u t 2 t o 3 p e r c e n t o f

t h e N O

x e m i s s i o n r a t e

, e x c e p t d u r i n g t h e s t a r t p o r t i o n s o f t h e F T P c y c l e ( i

. e

. , B a g s 1 a n d

3 ) w h e n a n a d d i t i o n a l 0

. 0 2 t o 0

. 0 3 g / m i i s e m i t t e d

. O v e r t h e f u l l c y c l e

, t h e N 2 O e m i s s i o n

r a t e i s e q u a l t o a b o u t 3 p e r c e n t o f t h e N O

x e m i s s i o n r a t e p l u s 0

. 0 1 5 g / m i :

0150

. 0 ) NO ( 0.0295 O N

x 2 + =

T h u s

, a s N O

x i s r e d u c e d

, N 2 O i s a l s o r e d u c e d p r o p o r t i o n a l l y t o a l o w e r l i m i t o f

0

. 0 1 5 g / m i

. S u c h a f

i n d i n g i s q u i t e c o n s i s t e n t w i t h p r e v i o u s r e s e a r c h

, w h e r e m a x i m u m

N 2 O f o r m a t i o n o c c u r s d u r i n g c a t a l y s t w a r m u p

, f r o m a b o u t 1 0 0 o C t o 3 0 0 o C f o r n e w

c a t a l y s t s o r 2 0 0 o C t o 4 0 0 o C f o r a g e d c a t a l y s t s

.

F i g u r e E

í 6 i l l u s t r a t e s t h e s e n s i t i v i t y o f N 2 O f o r m a t i o n t o c a t a l y s t t e m p e r a t u r e

. S i n c e a l l c a t a l y s t s w i l l p a s s t h r o u g h t h e m a x i m u m N 2 O f o r m a t i o n t e m p e r a t u r e b a n d a f t e r

v e h i c l e s t a r t u p

, t h e r e i s a p e r i o d o f t i m e d u r i n g w h i c h N 2 O e m i s s i o n s i n c r e a s e w h i l e N O

x d e c l i n e s ( a s N O i s c o n v e r t e d t o N 2 O )

. A f t e r t h e c a t a l y s t p a s s e s t h i s b a n d

, b o t h N O

x a n d

N 2 O c o n v e r s i o n e f

f i c i e n c i e s i n c r e a s e a n d a d d i t i o n a l N 2 O e m i s s i o n s a r e g e n e r a l l y

p r o p o r t i o n a l t o N O

x e m i s s i o n s

. T h u s

, t h e v o l u m e o f N 2 O g e n e r a t e d d u r i n g i n i t i a l c a t a l y s t

w a r m u p r e p r e s e n t s a p r a c t i c a l l o w e r l i m i t f o r c u r r e n t t h r e e

- w a y c a t a l y s t t e c h n o l o g y a n d

N 2 O r e d u c t i o n s b e l o w t h i s l e v e l w i l l r e q u i r e s i g n i f i c a n t a d v a n c e s i n w a r m u p

c h a r a c t e r i s t i c s

.

I n t e r e s t i n g l y

, t h e s h i f

t i n t h e N 2 O f

o r m a t i o n w i n d o w t o h i g h e r t e m p e r a t u r e s w i t h

c a t a l y s t a g i n g r e s u l t s i n a r a t h e r u n c o m m o n p h e n o m e n o n r e l a t i v e t o o t h e r e m i s s i o n

s p e c i e s a f f e c t e d b y c a t a l y s t a f

t e r t r e a t m e n t

. F o r a g e d c a t a l y s t s

, s u c h a s t h o s e r e p r e s e n t e d

i n t h e A R B V S P d a t a s e t a n a l y z e d i n t h i s s t u d y

, N 2 O e m i s s i o n s d u r i n g B a g 3 g e n e r a l l y

e q u a l o r e x c e e d t h o s e o f B a g 1

. T h i s i s d u e t o t h e f a c t t h a t t h e s h i f

t u p w a r d s i n t h e N 2 O

f o r m a t i o n t e m p e r a t u r e b a n d c a n r e s u l t i n a s o m e w h a t l o n g e r p e r i o d d u r i n g B a g 3 ( a s

c o m p a r e d t o B a g 1 ) i n w h i c h c a t a l y s t t e m p e r a t u r e s a r e w i t h i n t h e b a n d

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 1 9

F i g u r e E

- 5 : N 2 O E m i s s i o n R a t e V e r s u s N O

x E m i s s i o n R a t e

F T P B a g 1 F T P B a g 2

F T P B a g 3 C o m p o s i t e F T P

N o t e : T h e d o t t e d a n d s o l i d l i n e s i n d i c a t e r e g r e s s i o n

- b a s e d r e l a t i o n s

. D o t t e d l i n e s i n c l u d e a l l d a t a

, s o l i d l i n e s e x c l u d e

o u t l i e r s ( d e f

i n e d a s d a t a p o i n t s t h a

t v a r y f r o m t h e a v e r a g e N 2 O / N O

x o r N O

x / N 2 O r a t i o b y m o r e t h a n t w o

s t a n d a r d d e v i a t i o n s )

.

T a b l e E

- 7 : R e g r e s s i o n S t a t i s t i c s f o r N 2 O ( g

/ m i ) V e r s u s N O

x ( g

/ m i )

A l l D a t a O u t l i e r s ( ± 2 σ ) R e m o v e d

S t a t i s t i c

B a g 1 B a g 2 B a g 3 C o m p o s i t e B a g 1 B a g 2 B a g 3 C o m p o s i t e

I n t e r c e p t 0

. 0 4 9 1 0

. 0 0 0 0 0

. 0 2 7 2 0

. 0 1 8 3 0

. 0 3 0 1 0

. 0 0 0 0 0

. 0 2 4 9 0

. 0 1 5 0

S l o p e 0

. 0 0 0 0 0

. 0 2 8 3 0

. 0 2 7 5 0

. 0 2 0 7 0

. 0 1 9 1 0

. 0 2 8 5 0

. 0 3 6 2 0

. 0 2 9 5

r 2 0

. 0 0 0

. 4 6 0

. 3 1 0

. 3 2 0

. 2 1 0

. 4 5 0

. 4 3 0

. 4 8

n ( o b s ) 3 9 3 9 3 9 3 9 3 5 3 7 3 5 3 5

S l o p e a n d i n t e r c e p t s t a t i s t i c s a r e s e l e c t e d a t 9 5 p e r c e n t c o n f i d e n c e l e v e l

. 0

. 0 0 0

. 0 5 0

. 1 0 0

. 1 5 0

. 2 0 0

. 2 5 0

. 3 0

0 1 2 3 4 5 6

M e a s u r e d N O

x ( g /

m i )MeasuredN2O(g/mi)

0

. 0 0 0

. 0 5 0

. 1 0 0

. 1 5 0

. 2 0 0

. 2 5 0

. 3 0

0

. 0 1

. 0 2

. 0 3

. 0 4

. 0 5

. 0 6

. 0

M e a s u r e d N O

x ( g /

m i )MeasuredN2O(g/mi)

0

. 0 0 0

. 0 5 0

. 1 0 0

. 1 5 0

. 2 0 0

. 2 5 0

. 3 0

0

. 0 1

. 0 2

. 0 3

. 0 4

. 0 5

. 0 6

. 0

M e a s u r e d N O

x ( g /

m i )MeasuredN2O(g/mi)

0

. 0 0 0

. 0 5 0

. 1 0 0

. 1 5 0

. 2 0 0

. 2 5 0

. 3 0

0

. 0 1

. 0 2

. 0 3

. 0 4

. 0 5

. 0 6

. 0

M e a s u r e d N O

x ( g / m i )MeasuredN2O(g/mi)R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 2 0

F i g u r e E

- 6 : N 2 O F o r m a t i o n R a t e V e r s u s C a t a l y s t T e m p e r a t u r e [ 1 4 ]

A s w a s t h e c a s e w i t h t h e m e t h a n e a n a l y s i s d e s c r i b e d i n S e c t i o n E

. 2

, a s e c o n d a r y

s t a t i s t i c a l a n a l y s i s w a s c o n d u c t e d t o e n s u r e t h a t t h e d e r i v e d N 2 O

- t o

- N O

x r e l a t i o n s w e r e

n o t s i m p l y a f

u n c t i o n o f e q u i v a l e n t l y e m i t t i n g v e h i c l e s m e a s u r e d a t d i f f e r e n t m i l e a g e

a c c u m u l a t i o n s d u r i n g t h e i r d e t e r i o r a t i o n c y c l e

. I n t h i s s e c o n d a r y a n a l y s i s

, t h e V S P d a t a

w e r e s p l i t i n t o t w o c o m p o n e n t d a t a s e t s

, o n e f o r 1 9 9 2 a n d e a r l i e r v e h i c l e s ( 1 7 v e h i c l e s )

a n d o n e f o r 1 9 9 3 a n d n e w e r v e h i c l e s ( 2 2 v e h i c l e s )

. A s d e s c r i b e d i n m o r e d e t a i l i n

S e c t i o n E

. 2

, t h i s s p l i t w a s s e l e c t e d o n t h e b a s i s o f a g e n e r a l s h i f t i n e m i s s i o n s t a n d a r d

s t r i n g e n c y b e g i n n i n g i n 1 9 9 3 w h e n t h e f i r s t T i e r 1 v e h i c l e s w e r e r e q u i r e d t o b e s o l d i n

C a l i f o r n i a

. 6 0

T a b l e E

í 8 i n d i c a t e s t h e r e s u l t s o f t h e d a t a s u b s e t a n a l y s i s

. T o f a c t o r o u t t h e

i n f l u e n c e o f m i l e a g e a c c u m u l a t i o n t o t h e m a x i m u m e x t e n t p o s s i b l e

, s t a t i s t i c s w e r e

c a l c u l a t e d o n a s t r a t i f

i e d b a s i s b y 5 0

, 0 0 0 m i l e i n c r e m e n t m i l e a g e a c c u m u l a t i o n b i n s

. S t a t i s t i c s w e r e t h e n c o m p a r e d a c r o s s t h e t w o s a m p l e s o n l y w h e n f i v e o r m o r e d a t a p o i n t s

6 0 T

- t e s t s i n d i c a t e t h a t t h e p r o b a b i l i t y o f t h e t w o s a m

p l e s b e i n g f

r o m t h e s a m e p o p u l a t i o n i s a b o u t 0

. 2

p e r c e n t f o r N O

x a n d a b o u t 3 p e r c e n t f o r N 2 O

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 2 1

w e r e p r e s e n t i n c o m p a r a b l e m i l e a g e b i n s

. T h i s r e s u l t s i n c o m p a r i s o n s f o r t w o m i l e a g e

b i n s

, 5 0

, 0 0 0

- 1 0 0

, 0 0 0 m i l e s a n d 1 0 0

, 0 0 0

- 1 5 0

, 0 0 0 m i l e s

. A s i n d i c a t e d

, t h e 1 9 9 3 a n d

n e w e r v e h i c l e e m i s s i o n s h a v e g e n e r a l l y d e c l i n e d b y 3 0 t o 5 0 p e r c e n t f o r N 2 O a n d 5 0 t o

6 0 p e r c e n t f

o r N O

x r e l a t i v e t o c o m p a r a b l e m i l e a g e 1 9 9 2 a n d o l d e r v e h i c l e s

. C l e a r l y

, N 2 O

e m i s s i o n s h a v e d e c l i n e d b e t w e e n t h e t w o p e r i o d s

, w h i l e N 2 O

- t o

- N O

x r a t i o s h a v e

r e m a i n e d r e l a t i v e l y s t a b l e a s d e s c r i b e d a b o v e

. T h e r e f o r e

, i t s h o u l d b e p o s s i b l e t o

e s t i m a t e b o t h c u r

r e n t a n d f u t u r e c e r t i f

i c a t i o n e m i s s i o n r a t e s f

o r N 2 O o n t h e b a s i s o f t h e

d e r i v e d r e g r e s s i o n r e l a t i o n s

.

U s i n g t h e N 2 O

- t o

- N O

x r e g r e s s i o n r e s u l t s a n d U

. S

. l i g h t d u t y v e h i c l e c e r t i f i c a t i o n

s t a n d a r d s f

o r N O

x , t h e N 2 O e m i s s i o n r a t e s f o r c u r r e n t a n d f

u t u r e v e h i c l e s w e r e e s t i m a t e d

. A s w i t h t h e m e t h a n e a n a l y s i s d i s c u s s e d i n S e c t i o n E

. 2

, a c e r t i f i c a t i o n c o m p l i a n c e m a r g i n

o f 3 0 p e r c e n t w a s a s s u m e d

, c o n s i s t e n t w i t h a s s u m p t i o n s u t i l i z e d f o r t h e C O 2 e m i s s i o n s

a n a l y s i s p o r t i o n o f t h e s t u d y

. S o i n e f f e c t

, t h e t a r g e t N O

x e m i s s i o n r a t e f o r a g i v e n N O

x

s t a n d a r d i s e q u a l t o :

0.70 Standard NO NO Target

x

x × =

E s t i m a t e d N 2 O e m i s s i o n r a t e s w e r e t h e n d e v e l o p e d o n t h e b a s i s o f t h e p r e v i o u s l y

d e s c r i b e d r e g r e s s i o n a s :

0150

. 0 ) NO ( 0.0295 O N

x 2 + =

T h e r e s u l t i n g e m i s s i o n r a t e s a r e p r e s e n t e d i n T a b l e E

- 9

. A s i n d i c a t e d

, e s t i m a t e d

e m i s s i o n r a t e s r a n g e f

r o m 0

. 0 4 6 g / m i f

o r a T i e r 0 p a s s e n g e r c a r t o 0

. 0 2 1 g / m i f o r a 2 0 0 2

“ f l e e t a v e r a g e ” N L E V v e h i c l e

. P e r h a p s t h e b e s t i n d i c a t i o n o f t h e a c c u r a c y o f t h e s e

e s t i m a t e d e m i s s i o n s c a n b e g l e a n e d f r o m a c o m p a r i s o n o f t h e e s t i m a t e d T i e r 1 p a s s e n g e r

c a r e m i s s i o n r a t e o f 0

. 0 2 7 g / m i t o t h e e s t i m a t e d 1 0 0

, 0 0 0 m i l e N 2 O e m i s s i o n r a t e f o r 1 9 9 3

a n d n e w e r v e h i c l e s f

r o m t h e A R B V S P d a t a s e t u s e d t o d e v e l o p t h e N 2 O

- t o

- N O

x

r e g r e s s i o n r e l a t i o n s

. 6 1 A s d e s c r i b e d i n S e c t i o n E

. 2

, t h e 1 9 9 3 a n d n e w e r v e h i c l e s i n t h e

A R B d a t a s e t a r e l i k e l y t o r e f l e c t a m i x o f L E V I a n d T i e r 1 v e h i c l e s

, b u t t h e f l e e t a v e r a g e

L E V r e q u i r e m e n t s w e r e s u c h t h a t T i e r 1 v e h i c l e s w e r e s o l d i n s u b s t a n t i a l q u a n t i t i e s

t h r o u g h t h e l a t e 1 9 9 0 s

. T h u s

, i t i s r e a s o n a b l e t o e x p e c t t h a t t h e A R B d a t a s e t f o r 1 9 9 3 a n d

n e w e r v e h i c l e s i s s i m i l a r l y d o m i n a t e d b y T i e r 1 v e h i c l e s

. I n f a c t

, a b a s i c r e g r e s s i o n

a n a l y s i s o f t h e s e d a t a i n d i c a t e a n e x p e c t e d 1 0 0

, 0 0 0 m i l e N 2 O e m i s s i o n r a t e o f 0

. 0 2 9 g / m i

,

w h i c h c o m p a r e s w e l l w i t h t h e c e r t i f i c a t i o n e s t i m a t e d r a t e o f 0

. 0 2 7 g / m i

.

T h e e s t i m a t e d N 2 O e m i s s i o n r a t e f o r T i e r 1 v e h i c l e s a l s o c o m p a r e s f a v o r a b l y w i t h

e m i s s i o n r a t e s e s t i m a t e d b y t h e E P A

. [ 1 3 ] A s p u b l i s h e d

, t h e E P A e s t i m a t e d N 2 O

e m i s s i o n r a t e s f

o r T i e r 1 v e h i c l e s o f 0

. 0 4 6 g / m i f o r p a s s e n g e r c a r s a n d 0

. 0 6 4 f o r l i g h t

d u t y t r u c k s a p p e a r t o b e m u c h h i g h e r t h a n t h e e s t i m a t e o f 0

. 0 2 7 g / m i f r o m T a b l e E

- 9

. H o w e v e r

, t h e E P A e m i s s i o n r a t e s a r e f o r a 2 8 5 p p m s u l f

u r g a s o l i n e

, w h i l e t h o s e

e s t i m a t e d i n t h i s s t u d y a r e f o r l o w s u l f

u r C a l i f o r n i a f u e l

.

6 1 S i n c e t h e c e r t i f

i c a t i o n s t a n d a r d s u s e d t o d e v e l o p t h e e s t i m a t e d N 2 O e m i s s i o n r a t e a r e 1 0 0

, 0 0 0 ( o r

1 2 0

, 0 0 0 ) m i l e s t a n d a r d s

, m e a s u r e d e m i s s i o n s a t 1 0 0

, 0 0 0 m i l e s a r e a n a p p r o p r i a t e c o m p a r i s o n m e t r i c

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 2 2

T a b l e E

- 8 : A v e r a g e N O

x a n d N 2 O E m i s s i o n R a t e s f o r S p l i t V S P D a t a b a s e

P r e

- 1 9 9 3 V e h i c l e s 1 9 9 3 a n d N e w e r V e h i c l e

O r g a n i c

S p e c i e s O d o m e t e r

( m i l e s ) A v e r a g e

E m i s s i o n

R a t e

( g / m i ) N u m

b e r

o f

O b s e r v a t i o n s A v e r a g e

E m i s s i o n

R a t e

( g / m i ) N u m

b e r

o f

O b s e r v a t i o n s P e r c e n t

C h a n g e

( a )

0

- 5 0

, 0 0 0 0 0

. 0 9 8 5

5 0

, 0 0 0

- 1 0 0

, 0 0 0 0

. 7 0 9 6 0

. 3 3 9 1 0

- 5 2 %

1 0 0

, 0 0 0

- 1 5 0

, 0 0 0 1

. 9 0 1 5 0

. 7 4 7 6

- 6 1 %

1 5 0

, 0 0 0

- 2 0 0

, 0 0 0 1

. 5 4 8 4 0

. 4 4 4 1

2 0 0

, 0 0 0

- 2 5 0

, 0 0 0 0

. 6 8 8 1 0

2 5 0

, 0 0 0

- 3 0 0

, 0 0 0 0 0

3 0 0

, 0 0 0

- 3 5 0

, 0 0 0 0

. 8 0 1 1 0

A l l D a t a 1

. 2 6 1 1 7 0

. 4 0 0 2 2

- 6 8 % N O

x

5 0

, 0 0 0

- 1 5 0

, 0 0 0 1

. 2 5 1 1 1 0

. 4 9 2 1 6

- 6 1 %

0

- 5 0

, 0 0 0 0 0

. 0 0 9 5

5 0

, 0 0 0

- 1 0 0

, 0 0 0 0

. 0 3 5 6 0

. 0 2 5 1 0

- 2 9 %

1 0 0

, 0 0 0

- 1 5 0

, 0 0 0 0

. 0 6 5 5 0

. 0 3 3 6

- 5 0 %

1 5 0

, 0 0 0

- 2 0 0

, 0 0 0 0

. 0 5 6 4 0

. 0 3 9 1

2 0 0

, 0 0 0

- 2 5 0

, 0 0 0 0

. 0 1 5 1 0

2 5 0

, 0 0 0

- 3 0 0

, 0 0 0 0 0

3 0 0

, 0 0 0

- 3 5 0

, 0 0 0 0

. 0 3 6 1 0

A l l D a t a 0

. 0 4 8 1 7 0

. 0 2 4 2 2

- 4 9 % N 2 O

5 0

, 0 0 0

- 1 5 0

, 0 0 0 0

. 0 4 9 1 1 0

. 0 2 8 1 6

- 4 3 %

N o t e s : ( a ) O n l y s t r a t i f

i c a t i o n s w i t h f

i v e o r m o r e c o m

p o n e n t d a t a p o i n t s a r e i n c l u d e d

.

A s d e s c r i b e d f

u r t h e r b e l o w

, s u l f

u r h a s b e e n s h o w n t o h a v e a s i g n i f i c a n t i n f l u e n c e

o n N 2 O e m i s s i o n r a t e s

, a s m i g h t b e e x p e c t e d g i v e n i t s d e t r i m e n t a l i n f l u e n c e o n c a t a l y s t

e f f i c i e n c y

. T h u s

, t h e E P A e m i s s i o n r a t e s a r e n o t d i r e c t l y c o m p a r a b l e w i t h t h o s e

e s t i m a t e d i n t h i s s t u d y

. T h e E P A d i d

, h o w e v e r

, t e s t t w o T i e r 1 v e h i c l e s o n b o t h t h e 2 8 5

p p m s u l f u r g a s o l i n e a n d i n d o l e n e c o n t a i n i n g 2 4 p p m s u l f u r

. T h e r e s u l t s o f t h i s

c o m p a r a t i v e t e s t i n g s h o w e d t h a t N 2 O e m i s s i o n r a t e s w e r e r e d u c e d b y 2 8 a n d 4 9 p e r c e n t

o n t h e l o w s u l f

u r f u e l

. 6 2 W h i l e t h i s i s c e r t a i n l y a l i m i t e d t e s t s a m p l e

, i t d o e s i n d i c a t e t h a t

t h e E P A e s t i m a t e d N 2 O e m i s s i o n r a t e s

, w h e n c o r r e c t e d f o r f u e l s u l f u r c o n t e n t

, a r e m o r e

l i k e l y w i t h i n a r a n g e o f 0

. 0 2 4 t o 0

. 0 4 6 g / m i

, w h i c h i s r e a s o n a b l y c o n s i s t e n t w i t h t h e

0

. 0 2 7 g / m i e m i s s i o n r a t e e s t i m a t e d i n t h i s s t u d y

. A s a r e s u l t

, i t s e e m s l i k e l y

6 2 O n e T i e r 1 v e h i c l e h a d m e a s u r e d N 2 O e m i s s i o n r a t e s o f 0

. 0 3 9 g / m i w i t h 2 4 p p m s u l f u r a n d 0

. 0 5 4 g / m i

w i t h 2 8 5 p p m s u l f

u r

, f o r a n e t e m i s s i o n r a t e r e d u c t i o n o f 2 8 p e r c e n t

. T h e s e c o n d T i e r 1 v e h i c l e h a d

m e a s u r e d N 2 O e m i s s i o n r a t e s o f 0

. 1 1 5 g / m i w i t h 2 4 p p m s u l f u r a n d 0

. 2 2 7 g / m i w i t h 2 8 5 p p m s u l f u r

, f o r

a n e t e m i s s i o n r a t e r e d u c t i o n o f 4 9 p e r c e n t

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 2 3

T a b l e E

- 9 : E s t i m a t e d N 2 O E m i s s i o n R a t e s

C e r t i f i c a t i o n L e v e l N O

x

S t a n d a r d

( g / m i ) N O x

T a r g e t

( g / m i ) P r e d i c t e d

N 2 O

( g / m i ) C O 2

E q u i v a l e n t

( g / m i ) C h a n g e

f r o m

P C T i e r 0 C h a n g e

f r o m

P C T i e r 1 C h a n g e

f r o m

0 2 N L E V

T i e r 2

, B i n 1 /

Z E V 0

. 0 0 0 0

. 0 0 0 0

. 0 1 5 4

. 4

- 6 7 %

- 4 5 %

- 2 8 %

T i e r 2

, B i n 2 / S U L E V 0

. 0 2 0 0

. 0 1 4 0

. 0 1 5 4

. 6

- 6 6 %

- 4 4 %

- 2 6 %

T i e r 2

, B i n 3 0

. 0 3 0 0

. 0 2 1 0

. 0 1 6 4

. 6

- 6 6 %

- 4 3 %

- 2 5 %

T i e r 2

, B i n 4 0

. 0 4 0 0

. 0 2 8 0

. 0 1 6 4

. 7

- 6 6 %

- 4 2 %

- 2 4 %

T i e r 2

, B i n 5 /

L E V I I / U L E V I I 0

. 0 7 0 0

. 0 4 9 0

. 0 1 6 4

. 9

- 6 4 %

- 4 0 %

- 2 1 %

T i e r 2

, B i n 6 0

. 1 0 0 0

. 0 7 0 0

. 0 1 7 5

. 0

- 6 3 %

- 3 8 %

- 1 8 %

T i e r 2

, B i n 7 0

. 1 5 0 0

. 1 0 5 0

. 0 1 8 5

. 4

- 6 1 %

- 3 4 %

- 1 3 %

T i e r 2

, B i n 8 0

. 2 0 0 0

. 1 4 0 0

. 0 1 9 5

. 7

- 5 8 %

- 3 0 %

- 8 %

L E V I / U L E V I 0

. 3 0 0 0

. 2 1 0 0

. 0 2 1 6

. 3

- 5 4 %

- 2 3 % + 2 %

P C T i e r 1 /

T L E V 0

. 6 0 0 0

. 4 2 0 0

. 0 2 7 8

. 1

- 4 0 % 0 % + 3 2 %

P C T i e r 0 1

. 5 0 0 1

. 0 5 0 0

. 0 4 6 1 3

. 6 0 % + 6 8 % + 1 2 2 %

2 0 0 2 N L E V F l e e t A v e r a g e 0

. 2 7 6 0

. 1 9 3 0

. 0 2 1 6

. 1

- 5 5 %

- 2 4 % 0 %

2 0 0 2 L E V F l e e t A v e r a g e 0

. 2 6 2 0

. 1 8 3 0

. 0 2 0 6

. 0

- 5 6 %

- 2 5 %

- 1 %

2 0 1 0 L E V F l e e t A v e r a g e 0

. 0 6 1 0

. 0 4 3 0

. 0 1 6 4

. 8

- 6 5 %

- 4 1 %

- 2 1 %

N o t e s : ( 1 ) F o r a l l f

l e e t a v e r a g e s t a n d a r d s

, p a s s e n g e r c a r a n d L D T 1 / 2 s t a n d a r d s a r e w e i g h t e d b y 5 5 p e r c e n t

a n d L D T 3 / 4 s t a n d a r d s a r e w e i g h t e d b y 4 5 p e r c e n t o n t h e b a s i s o f t h e 2 0 0 9 M a r t e c m a r k e t f o r e c a s t

d e s c r i b e d i n C h a p t e r 2 o f t h e s t u d y r e p o r t

. B a s i c a l l y

, t h e e n t i r e l a r g e t r u c k a n d m i n i v a n c l a s s e s

a r e a s s u m e d t o b e L D T 3 / 4

, a s i s 6 0 p e r c e n t o f t h e s m a l l t r u c k c l a s s

. ( 2 ) T h e t a r g e t e m i s s i o n s l e v e l i s 7 0 p e r c e n t o f t h e a p p l i c a b l e s t a n d a r d

. ( 3 ) P r e d i c t e d N 2 O e q u a l s t h e t a r g e t N O

x e m i s s i o n s t i m e s 0

. 0 2 9 5 p l u s 0

. 0 1 5 0

. ( 4 ) C O 2 e q u i v a l e n t e m i s s i o n s e q u a l N 2 O e m i s s i o n s t i m e s 2 9 6 ( t h e G W P o f N 2 O )

.

t h a t t h e N 2 O e m i s s i o n r a t e s e s t i m a t e d i n t h i s s t u d y p r o v i d e f o r a r e a s o n a b l y a c c u r a t e

d e p i c t i o n o f c u rr e n t a n d f u t u r e e m i s s i o n s

.

T a b l e E

- 9 i n d i c a t e s t h a t b y 2 0 0 9

, N 2 O e m i s s i o n s c a n b e e x p e c t e d t o d e c l i n e b y

a b o u t 2 1 p e r c e n t

, t o 0

. 0 1 6 g / m i ( a b o u t 4

. 9 g / m i C O 2 e q u i v a l e n t )

, f r o m t h e e s t i m a t e d 2 0 0 2

f l e e t a v e r a g e e m i s s i o n r a t e o f 0

. 0 2 1 g / m i

. T h i s r e d u c t i o n w i l l c o m e a b o u t d u e t o t h e

i m p o s i t i o n o f t h e f

e d e r a l T i e r 2 p r o g r a m a n d t h e i m p r o v e d c o m b u s t i o n a n d a f t e r t r e a t m e n t

e f f i c i e n c i e s i t i s e x p e c t e d t o p r o m o t e

. S i n c e t h e T i e r 2 p r o g r a m i s a l r e a d y a d o p t e d

, t h e

i n c r e m e n t a l c o s t s t h a t w i l l a c c r u e t o c a p t u r e t h i s N 2 O r e d u c t i o n b e n e f i t a r e a l r e a d y

a c c o u n t e d f

o r u n d e r t h e T i e r 2 p r o g r a m a n d t h u s n o a d d i t i o n a l c o s t w i l l a c c r u e f r o m a

G H G p e r s p e c t i v e

.

H o w e v e r

, a s i s a l s o i n d i c a t e d

, t h e 2 0 0 9 N 2 O e m i s s i o n r a t e i s a p p r o a c h i n g t h e

l o w e r e m i s s i o n s l i m i t ( e s t i m a t e d i n t h i s s t u d y a s 0

. 0 1 5 g / m i ) i m p o s e d b y t h e n e c e s s i t y o f

c o n v e n t i o n a l t h r e e

- w a y c a t a l y s t s t o p a s s t h r o u g h t h e w a r m u p t e m p e r a t u r e b a n d d u r i n g

w h i c h t h e b u l k o f N 2 O f

o r m a t i o n o c c u r s

. F a s t e r e x c u r s i o n s t o c a t a l y s t t e m p e r a t u r e s

a b o v e a b o u t 4 0 0 o C c o u l d a l l o w e v e n t h i s l o w e r l i m i t t o b e “ b r o k e n

, ” b u t t h e r e i s n o

a v a i l a b l e d a t a w i t h w h i c h t o a c c e s s t h e l i k e l i h o o d o f s i g n i f i c a n t b r e a k t h r o u g h s i n t h i sR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 2 4

a r e a

. I t i s a l s o i m p o r t a n t t o r e c o g n i z e t h a t t h e E P A e s t i m a t e s t h a t N 2 O e m i s s i o n s f o r

n o n

- c a t a l y s t v e h i c l e s a r e i n t h e r a n g e o f 0

. 0 1 7

- 0

. 0 1 9 g / m i

. [ 1 3 ] T h i s i s a c t u a l l y a b i t

h i g h e r t h a n t h e l o w e r l i m i t e m i s s i o n r a t e e s t i m a t e d i n t h i s s t u d y a n d s o i s n o t n e c e s s a r i l y

a p r e c i s e c o m p a r a t i v e d a t a p o i n t

, b u t t h e c l e a r i m p l i c a t i o n i s t h a t e m i s s i o n r a t e s f o r

c a t a l y s t e q u i p p e d v e h i c l e s a r e a p p r o a c h i n g t h o s e f o r n o n

- c a t a l y s t v e h i c l e s

.

N e v e r t h e l e s s

, i t i s p o s s i b l e t o p r o m o t e m o d e s t a d d i t i o n a l N 2 O r e d u c t i o n s t h r o u g h

f u r t h e r a d v a n c e s i n a f

t e r t r e a t m e n t e f

f i c i e n c y

. F o r e x a m p l e

, a d d i n g a d v a n c e d t e c h n o l o g y

r e q u i r e d t o c e r t i f

y v e h i c l e s t o t h e T i e r 2

, B i n 2 l e v e l w i l l r e d u c e e m i s s i o n s b y a a d d i t i o n a l

6 p e r c e n t

, b u t t h a t t r a n s l a t e s i n t o a n a b s o l u t e C O 2 e q u i v a l e n t r e d u c t i o n o f l e s s t h a n 0

. 3

g / m i

. A s w a s t h e c a s e f

o r m e t h a n e

, s i n c e a d d i t i o n a l e m i s s i o n r e d u c t i o n p o t e n t i a l i s

o c c u r r i n g “ a t t h e m a r g i n ” d u e t o a l r e a d y l o w e m i s s i o n r a t e s

, t h e c o s t e f f e c t i v e n e s s o f

a d d i t i o n a l r e d u c t i o n s i s r e l a t i v e l y h i g h

. A R B e s t i m a t e s f o r t h e i n c r e m e n t a l r e t a i l c o s t o f a

S U L E V v e h i c l e r e l a t i v e t o a U L E V I I v e h i c l e p r o v i d e i n s i g h t i n t o t h e c o s t e f f e c t i v e n e s s

o f c o n t r o l l i n g N 2 O t o t h e T i e r 2

, B i n 2 l e v e l

. T h e s e c o s t s a r e e s t i m a t e d a t a b o u t $ 8 0 p e r

v e h i c l e

. [ 1 0 ] A s i n d i c a t e d i n T a b l e E

- 1 0

, t h i s i m p l i e s a c o s t e f f e c t i v e n e s s o f a b o u t

$ 1

, 6 0 0 p e r t o n o f e q u i v a l e n t C O 2 r e d u c t i o n

, a s s u m i n g a l l a s s o c i a t e d c o s ts a r e a t t r i b u t e d

t o N 2 O r e d u c t i o n

. O f c o u r s e

, a s d e s c r i b e d i n S e c t i o n E

. 2

, r e d u c t i o n s o f m e t h a n e a l s o

a c c r u e

, a s d o r e d u c t i o n s i n N O

x a n d N M O G

, w h i c h c o u l d b e u s e d t o o f f s e t a p o r t i o n o f

t h e i m p o s e d c o s t

. A s b o t h t h e N 2 O a n d m e t h a n e r e d u c t i o n s a c c r u e i n p r o p o r t i o n t o N O

x

a n d N M O G r e d u c t i o n s

, i t s e e m s m o s t l o g i c a l t o c o n s i d e r t h e s e r e d u c t i o n s a s i n t e g r a l

c o m p o n e n t s o f T i e r 2 a n d L E V I I p r o g r a m r e v i e w s

, a s o p p o s e d t o i n d e p e n d e n t G H G

c o n s i d e r a t i o n s

. T h i s w o u l d m a i n t a i n a c o n s i s t e n t a p p r o a c h t o c o n t i n u e d p r o g r a m

d e v e l o p m e n t

, w h i l e p r o p e r l y r e f l e c t i n g b o t h t h e c r i t e r i a a n d G H G e m i s s i o n b e n e f i t s o f

s u c h p r o g r a m s

.

T a b l e E

- 1 0 : C o s t a n d C o s t E f f e c t i v e n e s s o f N 2 O R e d u c t i o n s

R e d u c t i o n S t r a t e g y N 2 O

C h a n g e

( g / m i ) C O 2

E q u i v a l e n t

C h a n g e

( g / m i ) M a r g i n a l

C o s t C o s t

E f f e c t i v e n e s s

( $ / t o n C O 2 )

T i e r 2

, B i n 5 t o T i e r 2

, B i n 2 0

. 0 0 1 0

. 3 0 5 $ 8 0 $ 1

, 5 8 5

A d d e d R e d u c t i o n d u e t o C H 4 0

. 1 6 4

T o t a l G H G R e d u c t i o n 0

. 0 0 1 0

. 4 6 9 $ 8 0 $ 1

, 0 3 1

N o t e s : ( 1 ) C o s t e f

f e c t i v e n e s s i s b a s e d o n a l i f e t i m e m i l e a g e e s t i m a t e o f 1 5 0

, 0 0 0 m i l e s

.

A s w a s t h e c a s e w i t h t h e m e t h a n e a n a l y s i s p r e s e n t e d i n S e c t i o n E

. 2

, i t i s

i m p o r t a n t t o n o t e t h a t t h e N 2 O r e l a t i o n s h i p s p r e s e n t e d i n t h i s s t u d y a r e d e r i v e d f r o m d a t a

f o r s t o i c h i o m e t r i c c o n t r o l t e c h n o l o g y

. E x i s t i n g r e s e a r c h i n d i c a t e s t h a t t h e N 2 O f o r m a t i o n

r a t e o v e r t y p i c a l t h r e e

- w a y c a t a l y s t s i s q u i t e s e n s i t i v e t o p e r t u r b a t i o n s i n a i r

- f

u e l r a t i o

. A t

b o t h v e r y r i c h a n d v e r y l e a n c o n d i t i o n s

, N 2 O f o r m a t i o n i s l o w d u e t o h i g h a c t i v e s i t eR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 2 5

a d s o r p t i o n r a t e s f

o r n o n

- N O s p e c i e s ( C O u n d e r r i c h c o n d i t i o n s a n d o x y g e n u n d e r l e a n

c o n d i t i o n s )

. H o w e v e r

, a t s l i g h t l y r i c h a n d s l i g h t l y l e a n c o n d i t i o n s

, s i g n i f i c a n t N O

a d s o r p t i o n o c c u r s w h i l e a d d i t i o n a l f r e e s i t e s f o r s u b s e q u e n t N 2 O d i s s o c i a t i o n a r e l i m i t e d

. [ 1 7 ] T h u s

, f

o r s t o i c h i o m e t r i c t e c h n o l o g y

, N 2 O i s m i n i m i z e d a s a i r

- f u e l r a t i o c o n t r o l i s

o p t i m i z e d

. S i n c e f

u t u r e e m i s s i o n s t a n d a r d s w i l l r e s u l t i n t h e i n t r o d u c t i o n o f f u r t h e r

a d v a n c e s i n m i x t u r e c o n t r o l a s w e l l a s c o n t i n u i n g i m p r o v e m e n t s i n c a t a l y s t l i g h t o f f

p e r f o r m a n c e

, t h e e x p e c t a t i o n o f c o n t i n u i n g N 2 O e m i s s i o n r e d u c t i o n s f o r s t o i c h i o m e t r i c

t e c h n o l o g y

, a s s u g g e s t e d b y t h e T a b l e E

- 9 e m i s s i o n r a t e s

, i s r e a s o n a b l e

.

C u r r e n t d i e s e l e n g i n e s e m i t r e l a t i v e l y l o w l e v e l s o f N 2 O d u e t o t h e a b s e n c e o f

c a t a l y t i c r e d u c t i o n t e c h n o l o g y

. H o w e v e r

, t h e i n t r o d u c t i o n o f l e a n b u r n a f t e r t r e a t m e n t

t e c h n o l o g y t a r g e t i n g N O

x c o n t r o l

, w h e t h e r f o r a d v a n c e d g a s o l i n e o r d i e s e l e n g i n e s

, c o u l d

a l t e r c u r r e n t l e a n b u r n N 2 O e m i s s i o n r a t e s

. [ 1 8

, 1 9 ] L e a n b u r n a f t e r t r e a t m e n t t e c h n o l o g y

s u c h a s N O

x a d s o r

b e r s o r s e l e c t i v e c a t a l y t i c r e d u c t i o n ( S C R ) s y s t e m s m u s t f u n c t i o n

u n d e r m i x t u r e r e g i m e s w e l l r e m o v e d f r o m s t o i c h i o m e t r y

. U n d e r s u c h c o n d i t i o n s a n d

d e p e n d i n g o n t h e e f

f e c t i v e n e s s o f a s s o c i a t e d c o n t r o l s t r a t e g i e s

, N 2 O f o r m a t i o n c o u l d b e

s i g n i f i c a n t

. C u r

r e n t r e s e a r c h i n d i c a t e s t h a t N 2 O c o n c e r n s m a y b e m o r e p r o n o u n c e d w i t h

S C R s y s t e m s

, b u t d u e t o t h e o n g o i n g n a t u r e o f l e a n b u r n a f t e r t r e a t m e n t s y s t e m

d e v e l o p m e n t

, i t i s n o t p o s s i b l e t o a s s i g n a r e l i a b l e N 2 O e m i s s i o n r a t e t o a n y l e a n b u r n

s y s t e m s a t t h i s t i m e

. G i v e n t h e a w a r e n e s s o f a f t e r t r e a t m e n t d e v e l o p e r s t o N 2 O e m i s s i o n

c o n c e r n s

, i t s e e m r e a s o n a b l e

, h o w e v e r

, t o a s s u m e t h a t d e s i g n g o a l s w i l l b e f o r e m i s s i o n

r a t e s e q u a l t o o r l e s s t h a n t h o s e f o r c u r r e n t s t o i c h i o m e t r i c s y s t e m s

. T h e r e f o r e

, f o r

p u r p o s e s o f t h i s s t u d y

, N 2 O e m i s s i o n r a t e s f o r l e a n b u r n t e c h n o l o g i e s a r e a s s u m e d t o b e

t h e s a m e a s t h o s e f

o r 2 0 0 9 ( i

. e

. T i e r 2

, B i n 5 ) s t o i c h i o m e t r i c t e c h n o l o g y

. C l e a r l y

, t h e

v a l i d i t y o f s u c h a n a s s u m p t i o n s h o u l d b e m o n i t o r e d a s s u c h s y s t e m s e n t e r t h e

m a r k e t p l a c e

.

N 2 O d e c o m p o s i t i o n c a t a l y s t s h a v e b e e n p a t e n t e d a n d a r e i n t h e i n i t i a l s t a g e s o f

i n v e s t i g a t i o n i n t h e i n d u s t r i a l s e c t o r

. H o w e v e r

, t h e s e s y s t e m s a r e e s s e n t i a l l y u n t e s t e d i n

t h e a u t o m o t i v e s e c t o r a n d a r e l i k e l y t o f a c e s i g n i f i c a n t c h a l l e n g e s s u c h a s m e c h a n i c a l a n d

t h e r m a l d u r a b i l i t y

, a s w e l l a s p o t e n t i a l s e n s i t i v i t y t o e x h a u s t c o n t a m i n a n t s s u c h a s s u l f u r

. [ 2 0 ] G i v e n t h e a b i l i t y o f t h e a f t e r t r e a t m e n t i n d u s t r y t o p r o d u c e t h e h i g h l y e f f e c t i v e

c a t a l y s t s y s t e m s a v a i l a b l e i n t h e a u t o m o t i v e s e c t o r t o d a y

, t h e r e i s l i t t l e d o u b t t h a t w i t h

s u f f i c i e n t l e a d t i m e

, e f

f e c t i v e N 2 O d e c o m p o s i t i o n c a t a l y s t s c o u l d b e i n t r o d u c e d

. H o w e v e r

, g i v e n c o n t i n u i n g N 2 O r e d u c t i o n s

, t h e c o s t e f f e c t i v e n e s s o f a d d i t i o n a l N 2 O

d e c o m p o s i t i o n s o l u t i o n s i s u n c e r t a i n

. D u e t o t h e l a c k o f a p r o t o t y p e s y s t e m o n w h i c h t o

b a s e a c o s t i n g a n a l y s i s

, n o s p e c i f i c c o s t e s t i m a t e s a r e d e v e l o p e d f o r t h i s s t u d y

, b u t s u c h

s y s t e m s c o u l d b e c o n s i d e r e d i f a l t e r n a t i v e l e a n b u r n s o l u t i o n s a r e n o t f o u n d

.

F i n a l l y

, e x i s t i n g r e s e a r c h h a s d e m o n s t r a t e d t h e s e n s i t i v i t y o f N 2 O f o r m a t i o n t o

f u e l s u l f u r c o n t e n t

. [ 3

, 4

, 1 3 ] T e s t d a t a s h o w N 2 O e m i s s i o n r a t e i n c r e a s e s o f u p t o 3 0 0

p e r c e n t w h e n f

u e l s u l f u r i s i n c r e a s e d f

r o m 2 0 t o 3 0 0 p p m

. H o w e v e r

, t h i s i s n o t

c o n s i d e r e d t o b e a s i g n i f

i c a n t i s s u e i n t h i s s t u d y a s e x i s t i n g f e d e r a l a n d C a l i f

o r n i a r u l e s

r e q u i r e t h e s u l f

u r c o n t e n t o f b o t h g a s o l i n e a n d d i e s e l f u e l t o b e l e s s t h a n 3 0 p p m o n

a v e r a g e i n t h e t i m e f

r a m e c o n s i d e r e d

. T h u s

, a l l N 2 O e m i s s i o n r a t e s e s t i m a t e d i n t h i s s t u d y

a s s u m e l o w s u l f

u r f u e l a v a i l a b i l i t y

. C u rr e n t e m i s s i o n r a t e s f o r i n

- u s e v e h i c l e s m a y b e

h i g h e r t h a n i n d i c a t e d

, b u t t h o s e r a t e s s h o u l d d e c l i n e a s l o w s u l f u r f u e l s a s s u m e a

d o m i n a t i n g m a r k e t s h a r e o v e r t h e n e x t f e w y e a r s

. M o r e o v e r

, i n a n y e s t a b l i s h e dR e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 2 6

r e g u l a t o r y s t r u c t u r e

, e m i s s i o n r a t e s w o u l d a l m o s t c e r t a i n l y b e m e a s u r e d o v e r e x i s t i n g

c e r t i f i c a t i o n c y c l e s f

o r w h i c h l o w s u l f

u r f u e l s a r e c o m m o n l y u s e d

.



### E

. 4

. S u m m a r y

A s d e s c r i b e d i n S e c t i o n s E

. 2 a n d E

. 3 a b o v e

, e m i s s i o n r a t e s f o r m e t h a n e a n d

n i t r o u s o x i d e h a v e b e e n e s t i m a t e d u s i n g a n e m i s s i o n s t e s t i n g d a t a s e t f o r i n

- u s e v e h i c l e s

p r o v i d e d b y t h e A R B

. T a b l e E

- 1 1 p r e s e n t s a s u m m a r y o f t h e e s t i m a t e d e m i s s i o n r a t e s

. I n g e n e r a l

, c u r r e n t e m i s s i o n s o f b o t h m e t h a n e a n d N 2 O a p p e a r t o b e q u i t e l o w r e l a t i v e t o

e m i s s i o n s o f C O 2 , e s t i m a t e d a t a b o u t 0

. 2 a n d 6 g r a m s C O 2 e q u i v a l e n t p e r m i l e o f t r a v e l

. M o r e o v e r

, a s s h o w n i n F i g u r e s Q

- 7 a n d Q

- 8

, e m i s s i o n r a t e s o f b o t h c o m p o u n d s h a v e

d e c l i n e d s u b s t a n t i a l l y o v e r t h e l a s t t w o d e c a d e s

.

A c o m b i n e d C O 2 e q u i v a l e n t e m i s s i o n r a t e o f a b o u t 6 g / m i c o m p a r e s t o t y p i c a l

t a i l p i p e C O 2 e m i s s i o n r a t e s f o r c u rr e n t l i g h t d u t y v e h i c l e s t h a t r a n g e f r o m a b o u t 2 5 0 g / m i

f o r s m a l l c a r s t o 5 0 0 g / m i o r m o r e f o r l a r g e t r u c k s

. T h u s

, t h e c o m b i n e d G H G i m p a c t o f

m e t h a n e a n d N 2 O r e p r e s e n t s f r o m 1

- 2 p e r c e n t o f t h e t o t a l C O 2 e q u i v a l e n t e m i s s i o n s f r o m

l i g h t d u t y v e h i c l e s ( i g n o r i n g t h e G H G i m p a c t s o f e m i t t e d w a t e r v a p o r )

. A s p r e s e n t e d

e l s e w h e r e i n t h i s s t u d y

, a d v a n c e d t e c h n o l o g y v e h i c l e s c o u l d a c h i e v e r e d u c e d C O 2

e m i s s i o n r a t e s i n t h e 2 0 0 9 t o 2 0 1 5 t i m e f r a m e o f b e t w e e n 1 5 0 a n d 2 5 0 g / m i

. I n t h i s s a m e

t i m e f r a m e

, t h e c o m b i n e d i m p a c t o f m e t h a n e a n d N 2 O e m i s s i o n s i s e s t i m a t e d t o d e c l i n e t o

a b o u t 5 g / m i

, s o t h e c o m b i n e d G H G i m p a c t o f t h e s e s p e c i e s c o u l d i n c r e a s e t o b e t w e e n 2

a n d 3 p e r c e n t o f t h e t o t a l G H G i m p a c t o f l i g h t d u t y v e h i c l e s i f l o w C O 2 e m i s s i o n

t e c h n o l o g i e s a r e i n t r o d u c e d i n s i g n i f i c a n t v o l u m e s

.

R e d u c t i o n s i n m e t h a n e a n d N 2 O e m i s s i o n s b e y o n d t h o s e e x p e c t e d t o o c c u r b y

2 0 0 9

– 2 0 1 5 a r e p o s s i b l e

. H o w e v e r

, b e c a u s e t h e t o t a l p o s s i b l e r e d u c t i o n i s c a p p e d a t 5

g / m i C O 2 e q u i v a l e n t

, t h e s e r e d u c t i o n s t e n d t o b e r e l a t i v e l y e x p e n s i v e f r o m a c o s t

e f f e c t i v e n e s s s t a n d p o i n t

, r a n g i n g u p w a r d s f r o m a b o u t $ 1

, 0 0 0 p e r t o n o f C O 2 , a s d e t a i l e d

i n S e c t i o n s E

. 2 a n d E

. 3 a b o v e

. T h e s e e s t i m a t e s s h o u l d b e c o n s i d e r e d i n t h e c o n t e x t o f a

c u r r e n t a b s e n c e o f r e g u l a t o r y c o n t r o l s o n e i t h e r m e t h a n e o r n i t r o u s o x i d e

. I n t h i s

a b s e n c e

, r e s e a r c h i n t o p o t e n t i a l r e d u c t i o n t e c h n o l o g i e s a n d c o s t s

, a s w e l l a s e m i s s i o n

r a t e s i s s o m e w h a t l i m i t e d

. S o i t i s p o s s i b l e t h a t f u t u r e d e v e l o p m e n t s w i l l i m p r o v e t h e

c o s t e f f e c t i v e n e s s o f a d d i t i o n a l r e d u c t i o n s

. H o w e v e r

, b a r r i n g s i g n i f i c a n t e r r o r i n t h e

e s t i m a t e d e m i s s i o n r a t e s

, t h e a b s o l u t e l e v e l o f r e d u c t i o n s p o s s i b l e a t a n y c o s t i s q u i t e

l i m i t e d

.

T a b l e E

- 1 1 : E s t i m a t e d M e t h a n e a n d N 2 O E m i s s i o n R a t e s

M e t h a n e N i t r o u s O x i d e B a s i c T e c h n o l o g y C o n f

i g u r a t i o n 2 0 0 2 2 0 0 9

- 2 0 1 5 2 0 0 2 2 0 0 9

- 2 0 1 5

G r a m s p e r M

i l e

- E x p r e s s e d a s D i

r e c t M e t h a n e o r N

i t r o u s O x i d e

S t o i c h i o m e t r i c 0

. 0 1 0 0

. 0 0 8 0

. 0 2 1 0

. 0 1 6

L e a n B u r n 0

. 0 0 5 0

. 0 0 5 0

. 0 1 6 0

. 0 1 6

G r a m s p e r M

i l e

- E x p r e s s e d a s C O 2 E q u i v a l

e n t

S t o i c h i o m e t r i c 0

. 2 3 0

. 1 8 6

. 1 4

. 9

L e a n B u r n 0

. 1 2 0

. 1 2 4

. 9 4

. 9R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 2 7

F i g u r e E

- 7 : M e t h a n e a n d N 2 O E m i s s i o n R a t e s b y C e r t i f i c a t i o n C l a s s

F i g u r e E

- 8 : C O 2 E q u i v a l e n t M e t h a n e a n d N 2 O E m i s s i o n R a t e s b y V e h i c l e

C e r t i f i c a t i o n C l a s s 0

. 0 3 9

0

. 0 2 9

0

. 0 1 0

0

. 0 0 8 0

. 0 4 6

0

. 0 2 7

0

. 0 2 1

0

. 0 1 6

0

. 0 0 0

. 0 1 0

. 0 2 0

. 0 3 0

. 0 4 0

. 0 5

T i e r 0 T i e r 1 2 0 0 2 N L E V 2 0 0 9 T i e r 2

, B i n 5

V e h i c l e C e r t i f

i c a t i o n C l a s s100KMileEmissionRate(g/mi)

M e t h a n e

N i t r o u s O x i d e B e t w e e n 2 0 0 2 a n d 2 0 0 9

, m e t h a n e d e c l

i n e s b y 1 9 p e r c e n t a n d

n it r o u s o x i d e d e c l

i n e s b y 2 1 p e r c e n t

. R e l a t i v e t o T i e r 0 v e h i c l e s

,

t h e s e r e p r e s e n t d e c l

i n e s o f 7 9 a n d 6 4 p e r c e n t r e s p e c t i v e l y

.

0

. 9 0 0

. 6 6 0

. 2 3 0

. 1 8 1 3

. 6

8

. 1

6

. 1

4

. 9

0 2 4 6 8 1 0 1 2 1 4 1 6

T i e r 0 T i e r 1 2 0 0 2 N L E V 2 0 0 9 T i e r 2

, B i n 5

V e h i c l e C e r t i f

i c a t i o n C l a s s100KMileCO2Equivalent(g/mi)

M e t h a n e

N it r o u s O x i d e B e t w e e n 2 0 0 2 a n d 2 0 0 9

, m e t h a n e d e c l

i n e s b y 1 9 p e r c e n t a n d

n it r o u s o x i d e d e c l

i n e s b y 2 1 p e r c e n t

. R e l a t i v e t o T i e r 0 v e h i c l e s

,

t h e s e r e p r e s e n t d e c l

i n e s o f 7 9 a n d 6 4 p e r c e n t r e s p e c t i v e l y

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 2 8



### E

. 5

. R e f e r e n c e s

1

. I n t e r g o v e r n m e n t a l P a n e l o n C l i m a t e C h a n g e

, “ C l i m a t e Ch a n g e 2 0 0 1 : T h e S c i e n t i f i c

B a s i s

, ” C o n t r i b u t i o n o f W o r k i n g G r o u p I t o t h e T h i r d A s s e s s m e n t R e p o r t

, 2 0 0 1

.

2

. U

. S

. E n e r g y I n f

o r m a t i o n A d m i n i s t r a t i o n

, “ E m i s s i o n s o

f G r e e n h o u s e G a s e s i n t h e

U n i t e d S t a t e s

, 2 0 0 2

, ” D O E / E I A

- 0 5 7 3 ( 2 0 0 2 )

, O c t o b e r 2 0 0 3

.

3

. B a r o n i c k

, J

. e t a l

. , V o l k s w a g e n A G

, “ I m p a c t o f S u l f u r i n G a s o l i n e o n N

i t r o u s O x i d e

a n d O t h e r E

x h a u s t G a s C o m

p o n e n t s

, ” 2 0 0 0

- 0 1

- 0 8 5 7

, S o c i e t y o f A u t o m o t i v e

E n g i n e e r s

, I n c

. , 2 0 0 0

.

4

. M e f f e r t

, M

. W

. e t a l

. , E t h y l C o rp

. , “ A n a l y s i s o f N i t r o u s O x i d e E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

D u t y P a s s e n g e r C

a r s

, ” 2 0 0 0

- 0 1

- 1 9 5 2

, S o c i e t y o f A u t o m o t i v e E n g i n e e r s

, I n c

. , 2 0 0 0

.

5

. K o i k e

, N

. a n d O d a k a

, M

. , T r a f f i c S a f e t y a n d N u i s a n c e R e s e a r c h I n s t i t u t e

, “ M e t h a n e

a n d N i t r o u s O x i d e ( N 2 O ) E m i s s i o n Ch a r

a c t e r i s t i c s f

r o m A u t o m o b i l e s

, ” 9 6 0 0 6 1

, S o c i e t y o f A u t o m o t i v e E n g i n e e r s

, I n c

. , 1 9 9 6

.

6

. B a l l a n t y n e

, V

. F

. e t a l

. , E n v i r o n m e n t C a n a d a

, “ N i t r o u s O x i d e E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

D u t y V e h i c l e s

, ” 9 4 0 3 0 4

, S o c i e t y o f A u t o m o t i v e E n g i n e e r s

, I n c

. , 1 9 9 4

.

7

. C a l i f o r n i a A i r R e s o u r c e s B o a r d

, E m i s s i o n s T e s t D a t a C o l l e c t e d i n 2 0 0 0

- 2 0 0 2 u n d e r

t h e 1 6 t h V e h i c l e S u r v e i l l a n c e P r o g r a m ( V S P 1 6 )

.

8

. U

. S

. E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n A g e n c y

, “ A n a l y s i s o f C o s ts a n d B e n e

f i t s o f a

N a t i o n a l L o w E

m i s s i o n V e h i c l e P r o g r

a m

, ” p r e p a r e d b y E

. H

. P e c h a n & A s s o c i a t e s

, I n c

. ( P e c h a n R e p o r t N o

. 9 7

. 1 1

. 0 0 2 / 4 4 6

. 0 0 6 )

, D e c e m b e r 1 9 9 7

.

9

. C a l i f o r n i a A i r R e s o u r c e s B o a r d

, “ L o w

- E m i s s i o n V e h i c l e a n d Z

e r o E m i s s i o n V e h i c l e

P r o g r a m R e p o r t

, ” 1 9 9 6

.

1 0

. C a l i f o r n i a A i r R e s o u r c e s B o a r d

, “ P r o p o s e d A m e n d

m e n ts t o C

a l i f o r n i a E x h a u s t a n d

E v a p o r a t i v e E m i s s i o n S t a n d

a r d s a n d T e s t P r o c e d u r e s f

o r P a s s e n g e r C

a r s

, L i g h t

- D u t y T r u c k s a n d M e d i u m

- D u t

y V e h i c l e s ‘ L E V I

I ’ a n d P r o

p o s e d A m e n d

m e n t s

t o C a l i f o r n i a M o t o r V e h i c l e C e r t i

f i c a t i o n

, A s s e m b l

y

- L i n e a n d I

n

- U s e T e s t

R e q u i r e m e n t

s ‘ C a p 2 0 0 0 ’

, ” S t a f

f R e p o r t : I n i t i a l S t a t e m e n t o f R e a s o n s

, S e p t e m b e r

1 8

, 1 9 9 8

.

1 1

. C o r b o

, P

. e t a l

. , I s t i t u t o M o t o r i

- C N R

, “ M e t h a n e D e d i c a t e d C

a t a l y s t s f o r

H e a v y

- D u t y N a t u r a l G a s E n g i n e s

, ” 9 6 1 0 8 7

, S o c i e t y o f A u t o m o t i v e E n g i n e e r s

, I n c

. , 1 9 9 6

.R e d u c i n g G r e e n h o u s e G a s E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- D u t

y M o t o r V e h i c l e s P a g e E

- 2 9

1 2

. O d a k a

, M

. e t a l

. , T r a f f i c S a f e t y a n d N u i s a n c e R e s e a r c h I n s t i t u t e

, M i n i s t r y o f

T r a n s p o r t

, J a p a n

, “ D e t e r i o r a t i o n E f f e c t o f T h r e e

- w a y C

a t a l y s t o n N i t r o u s O x i d e

E m i s s i o n

, ” 9 8 0 6 7 6

, S o c i e t y o f A u t o m o t i v e E n g i n e e r s

, I n c

. , 1 9 9 8

.

1 3

. U

. S

. E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n A g e n c y

, “ E m i s s i o n s o

f N i t r o u s O x i d e f r o m H i g h w a y

M o b i l e S o u r c e s

, ” E P A 4 2 0

- R

- 9 8

- 0 0 9

, A u g u s t 1 9 9 8

.

1 4

. K o i k e

, N

. e t a l

. , T r a f f i c S a f e t y a n d N u i s a n c e R e s e a r c h I n s t i t u t e

, M i n i s t r y o f

T r a n s p o r t

, J a p a n

, “ R e d u c t i o n o f N 2 O f r o m A u t o m o b i l e s E q u i

p p e d w i t h T

h r e e

- W a y

C a t a l y s t s

- A n a l y s i s o f N 2 O I n c r e a s e D u e t o C

a t a l y s t D e a c t i v a t i o n

, ” 1 9 9 9

– 0 1

– 1 0 8 1

, S o c i e t y o f A u t o m o t i v e E n g i n e e r s

, I n c

. , 1 9 9 9

.

1 5

. U

. S

. E n v i r o n m e n t a l P r o t e c t i o n A g e n c y

, M O B I L E 6

. 2 M o b i l e S o u r c e E m i s s i o n

F a c t o r M o d e l

, m o d e l a n d u s e r s g u i d e a v a i l a b l e a t h t t p : / / w w w

. e p a

. g o v / o t a q / m 6

. h t m

a s o f M a y 7

, 2 0 0 4

.

1 6

. N o r b e c k

, J

. e t a l

. , C e n t e r f

o r E n v i r o n m e n t a l R e s e a r c h a n d T e c h n o l o g y

,

“ C h a r a c t e r i z i n g P a r t i c u l a t e E

m i s s i o n s f

r o m M e d i u m

- a n d L i g h t H

e a v y

- D u t y

D i e s e l

- F u e l e d V

e h i c l e s

, ” 9 8

- V E

- R T 2 E

- 0 0 4

- F R

, U n i v e r s i t y o f C a l i f o r n i a a t

R i v e r s i d e

, S e p t e m b e r 1 9 9 8

.

1 7

. J o b s o n

, E

. e t a l

. , V o l v o T e c h n o l o g i c a l D e v e l o p m e n t

, “ N i t r o u s O x i d e F o r m a t i o n

O v e r T h r e e

- W a y C a t a l y s t

, ” 9 4 0 9 2 6

, S o c i e t y o f A u t o m o t i v e E n g i n e e r s

, I n c

. , 1 9 9 4

.

1 8

. C o r n i n g

, I n c

. , “

A u t o E m i s s i o n s S

p e c i a l R e p o r t : T h e F u t u r e o

f C l e a n D i e s e l

, ” A u t o

E m i s s i o n s

, N u m b e r 1 4

, F a l l 1 9 9 9

.

1 9

. O a k R i d g e N a t i o n a l L a b o r a t o r y

, F u e l s

, E n g i n e s a n d E m i s s i o n s R e s e a r c h C e n t e r

,

“ P o s t

- c o m b u s t i o n e m i s s i o n s c o n t r o l

, ”

h t t p : / / f e e r c

. o r n l

. g o v / c a p a b i l i t i e s / a f t e r t r e a t m e n t

. h t m l ( a s o f M a y 7

, 2 0 0 4 )

.

2 0

. K u b s h

, J

. , M a n u f

a c t u r e r s o f E m i s s i o n C o n t r o l s A s s o c i a t i o n

, “ N i t r o u s O x i d e

E m i s s i o n s f

r o m L i g h t

- d u t

y V e h i c l e s

, ” p r e s e n t e d a t t h e C a l i f o r n i a A i r R e s o u r c e s

B o a r d G r e e n h o u s e G a s S y m p o s i u m

, M a r c h 2 0 0 3

.