2019/10/23,1,重型发动机排放检测及设备标定方法,,玉柴工程院,2019/10/23,2,主要内容,重型汽车用发动机排放法规主要内容 排放测试检测相应的设备 法规要求的设备标定技术,2019/10/23,3,重型汽车用发动机排放法规,总质量大于3500kg的重型汽车法规—— 重型车用发动机废气排放的法规，欧洲已于2000年执行了欧Ⅲ标准，到2008年全面执行欧Ⅳ标准 相当于欧Ⅲ、欧Ⅳ的中国标准GB 17691-2005也已颁布，国4已实施，2013年7月实施2019/10/23,4,检测的排气污染物项目,试验室目前已开展欧Ⅲ/Ⅳ和国欧Ⅲ/Ⅳ/Ⅴ发动机排放法规的检测本人就使用、调试和标定试验设备中所积累的一些经验与大家分享 ECE法规中的88/77/EEC（最新修订版2001/27/EC）和GB 17691-2001、GB17691-2005、GB3847-2005标准中，检测的排气污染物有： 气态排放，颗粒排放和可见污染物（烟度）2019/10/23,5,气态排放,发动机废气中的气态有害物质包括 氮氧化物（NOx）， 总碳氢 （THC）， 一氧化碳（CO）， 二氧化碳（CO2）， 硫化物 （SO2）。
排放法规中只对NOx，THC，CO，CO2的排放限值作了规定 CNG/LPG燃料发动机排气中有大量的甲烷（CH4），虽然其属于总碳氢，却对人体无害，故把甲烷从总碳氢中剔除，称之为非甲烷碳氢（NMHC），法规只对该值有规定Continuity of Mass and Atoms,,2019/10/23,7,,,发动机排气中的颗粒，非一般意义上的大气尘埃或烟尘主要有类似石墨状的含碳物质，其上吸附了一定量的高分子碳氢有机物等；直径约在1mm以下；存在稀释排气之中 实际使用中，发动机废气直接排入大气并立即被冲淡稀释排气的温度大幅度下降，但不会从废气中凝结出液态水 法规中的颗粒物获取方法为：将稀释至52℃以下且无冷凝水出现的稀释废气流经带有聚四氟乙烯树脂涂层的滤纸，在滤纸表面上的物质即为所定义的颗粒排放 碳烟，按不同工况可出现白烟、蓝烟和黑烟它和颗粒物成正相关性，但属于不同的概念它的主要特点是为完全燃烧，质量小，但能见度高发动机排气中的颗粒,2019/10/23,8,减少排放的概念（柴油机）,谢谢大家！,2019/10/23,9,排放试验条件,发动机排放试验时，除了要满足发动机正常工作所需的排气背压等，还需满足如下条件： 试验室大气因子 大气因子是指发动机进气口处的大气压力P，相对湿度Ra和温度T。
当大气因子fa为基准值1时，为标准环境条件，大气压力P=100 kPa，T=298 k，Ra=31.7%如环境条件为非标准环境时，需要对fa进行计算，计算公式参见欧洲ECE法规中的88/77/EEC（2001/27/EC）或GB 17691-2001《车用压燃式发动机排气污染物排放限值及测量方法》当满足0.96≤fa≤1.06时，排放试验结果有效Ambient Conditions Factor “F” must be between 0.96 and 1.06,Current Intake air requirement,2019/10/23,11,排放试验条件,油品 发动机排放试验结果与所用燃油品质有密切的关系其中柴油发动机所使用的通常为优质0号柴油，其油品指标中有三项最为重要： 十六烷值，至少要49以上； 抗结焦性，影响喷射雾化质量； 含硫量，由于硫酸盐是柴油机颗粒排放的重要组成部分，特别是当柴油机颗粒排放水平比较低时（例如欧Ⅲ），硫化物占颗粒的比例达到20-30%，因此尽量要降低柴油中的含硫量中国0号轻柴油的含硫量为0.2%质量比美国EPA规定（1993年10月1日）含硫量为0.05%质量比。
欧Ⅲ标准为0.03%质量比2019/10/23,12,排放试验条件,燃油温 排放试验时要保证喷油泵进口处柴油温度为33℃~43℃ 玉柴控制参数：,2019/10/23,13,排放试验条件,大气湿度和温度对NOx浓度的修正氮氧化物有一定的亲水性，特别是NO2亲水性更为明显因此大气中的含水量和环境温度会影响NOx的测量结果法规规定的标准环境，即修正系数Kh=1时，大气压100 kPa，相对湿度53.4%， 温度25℃修正系数Kh的表达式见相关标准Cold /Hot and Wet/Dry Measurement,Cold: Ambient temperature,Wet: Measurement with water in the exhaust,BAG measurement on a CVS is “Wet” even with cold analyzers. No condensation takes place since dilution. Water interference check required for NDIR Analyzers.,Dry: Measurement after removal of water,Even some “Hot” CLD analyzers measure dry. “Hot” up to the converter, to avoid that NO2 is solved in water, afterwards a dryer and a cold and “dry” detector.,Hot: Heated analyzer, 55°C to avoid condensation of water 113°C HC measurement for alcohol fuels 190°C HC measurement for diesel fuel,H2O,,,,,33,33,33,100,,Dry measurement,2019/10/23,16,排放试验工况,欧Ⅲ/Ⅳ： 稳态13工况试验ESC,定义和欧Ⅰ欧Ⅱ相似，但具体的工况设定点不同，除第1个工况为4分钟，其余为2分钟。
在完成ESC 13工况试验后，还要进行3点NOx的附加抽查试验2019/10/23,17,稳态试验循环ESC,发动机转速： A = n50%power + 0.25(n70%power - n50%power)； B = n50%power + 0.50(n70%power - n50%power)； C =n50%power + 0.75(n70%power - n50%power)；,2019/10/23,18,排放限值(图解),2019/10/23,19,排放试验工况,欧Ⅲ/Ⅳ： 动态烟度试验ELR 此试验是考核柴油机在转速保持不变的状态下承受突加载荷时的响应能力，以烟度为其衡量指标 稳态13工况试验ESC和动态烟度试验ELR的适用范围：包括使用电喷，废气再循环（EGR），氧化型催化器等技术的发动机2019/10/23,20,负荷响应试验循环ELR,从欧III开始引入，用于不透光烟度试验 在三个速度下取各自平均烟度值 最后的烟度值是按一定的权重（速度A=0.43, B=0.56, C=0.01）求取的平均值 欧VI将采用WHTC体系的新循坏,2019/10/23,21,ETC排放试验工况,国Ⅲ/Ⅳ： 瞬态试验ETC ETC试验时间共1800 s，是每秒变换工况的瞬态排放试验程序： 模拟了重载车的三种运行状态：第一个600 s为城市工况，包括车辆停车，启动，怠速，最大时速不超过50 km/h，包括车辆不脱离离合器的滑行（倒拖）。
这种工况发动机的转速变化是相当大的；第2个600 s为乡村道路，平均车速为72 km/h；第三个600 s为高速公路，车速变化不大，均在88 km/h以上2019/10/23,22,ETC排放试验工况,ETC是European Transient Cycle 的简称 ，由于瞬态试验循环具有较高的动态响应要求，发动机扭矩和转速指令设置点的发出频率为5 Hz（建议10 Hz），而发动机的转速和扭矩反馈信号纪录频率至少为1HZ，且整个气态污染物分析系统的响应时间应不大于20 s AVL的GEMEC程序纪录频率为20 Hz由于对碳氢HC和氮氧化物NOx连续采样积分，其频率也为20Hz，此设置在程序Recorder里面，因关联到程序计算，不可小于20Hz 瞬态试验ETC的适用范围：包括装有先进的排气后处理装置如NOx催化器和颗粒捕捉器的发动机，所以在国3里面，ETC相对为附加试验泰国认证）,2019/10/23,23,瞬态试验循环ETC,ETC循环有车辆试验和发动机试验两种 从国IV开始要求2019/10/23,24,二、排放试验和检测设备,国3、国4的排放试验设备包括：测功机系统、气态污染物及颗粒物测试设备、量距气（标定气）及管道，发动机标准进气设备。
2019/10/23,25,二、排放试验设备,测功机系统 测功机系统的主要功能是在台架上模拟发动机在实车上的各种工况由于台架试验室通常为30～50 m2的封闭房间，与发动机在实车上的室外环境有很大的不同，因此除了主要驱动发动机的测功机外，为了保证发动机在实车上的运转条件，还需要配备一些专用的外围设备 外围设备包括： 油门执行器、油耗仪、发动机冷却水温控制单元、发动机机油温度控制单元、发动机增压中冷温度控制单元等2019/10/23,26,排放试验设备,测功机 通常性价比较合适的为电涡流测功机，可以运行欧Ⅰ和欧Ⅱ工况其中还可运行响应要求较快的欧Ⅲ和欧Ⅴ稳态工况ESC和动态烟度工况ELR 如要运行欧Ⅲ、欧Ⅳ中的瞬态工况，则必须采用电力测功机，因为其中有倒拖工况，即此时为测功机电机带动发动机2019/10/23,27,排放试验设备,油门执行器 传统的油门执行器为机械拉索式，其响应速度受到结构的限制 选择方案包括传统的拉索式油门和可输入电子油门角度信号的电子模块，可适应不同的发动机油门方案2019/10/23,28,排放试验设备,油耗仪 选择的方案是采用可进行所有欧Ⅲ/Ⅳ法规所提及的液体燃料计量仪。
它具有温度和压力控制调节的功能2019/10/23,29,排放试验设备,发动机冷却水和机油温度控制单元 要保持发动机的正常运转状态，须保持发动机冷却水和机油的正常温度目前的水温、油温控制单元可达到2℃的控制精度，且体积小可布置在房间内或者布置在地坑内2019/10/23,30,排放试验设备,增压中冷冷却单元 车用发动机的废气涡轮增压系统通常是采用风冷的中冷单元内的废气温度是发动机工作状态的重要指标目前汽油机和柴油机都已采用了这一技术在进行发动机排放台架试验时，应配备水冷系统对发动机的中冷气进行冷却 中冷后：49+/-2摄氏度,2019/10/23,31,气态污染物及颗粒物测试设备,气态污染物 按照欧洲及中国的法规，所需测量的发动机气态污染物为氮氧化物NOx，总碳氢THC，非甲烷碳氢NMHC、一氧化碳CO、二氧化碳CO2 NOx的测量采用加热型化学发光分析仪HCLD，工作温度55℃～200℃ THC的测量采用加热型氢火焰离子化分析仪HFID，工作温度180℃～200℃，,,Ozonator Air or O2 - O3,NO2 - NO Converter,CLD – Chemo Luminescence Detector,Chemoluminescence Cell,Light Detector,2019/10/23,33,气态污染物及颗粒物测试设备,THC的测量采用加热型氢火焰离子化分析仪HFID，工作温度180℃～200℃，,2019/10/23,34,气态污染物及颗粒物测试设备,CO、CO2的测量采用不分光红外线吸收型分析仪NDIR，工作温度4℃～6℃。
不能采用化学方法冷却，通常采用冰浴的物理方法这两种污染物的分析是通过气袋收集整个循环内的样气，求得其平均的质量比排放值。