汽車發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)學(xué)_第六章_發(fā)動(dòng)機(jī)排放試驗(yàn)

1、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)第六章 發(fā)動(dòng)機(jī)排放試驗(yàn)Page 1同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院6.1 6.1 概述概述 美國是最早制定汽車排放法規(guī)的國家，這是因?yàn)?0世紀(jì)40年代美國加州發(fā)生了光化學(xué)煙霧事件，其罪魁禍?zhǔn)渍瞧囄矚?，于是加州政府?0世紀(jì)60年代首先制定了汽車排放法規(guī)，開創(chuàng)了汽車排放控制的先河，隨后各國政府也先后制定了相應(yīng)的汽車排放法規(guī)，并且越來越嚴(yán)格。排放標(biāo)準(zhǔn)的加強(qiáng)，也促進(jìn)了汽車排放控制技術(shù)的進(jìn)步和汽車排放測試技術(shù)的提高。 在我國，隨著汽車保有量的迅速增加，汽車排氣污染也越來越嚴(yán)重，我國政府借鑒國外治理汽車尾氣的成功經(jīng)驗(yàn)，并結(jié)合我國汽車工業(yè)現(xiàn)狀，制定了一系列汽車廢氣排放法規(guī)來

2、控制汽車排氣污染，如GB18352.3-2005輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國、階段）和GB 17691-2005車用壓燃式、氣體燃料點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)與汽車排氣污染物排放限值及測量方法（中國、 V階段）等。同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 26.1 6.1 概述概述 對于車用燃油發(fā)動(dòng)機(jī)，排氣污染物主要包括氣態(tài)污染物和顆粒物。氣態(tài)污染物是指一氧化碳（CO）、碳?xì)浠衔铮℉C)、氮氧化物（NOx）、二氧化碳（CO2）。顆粒物（PM）則由干炭煙（DS）、硫酸鹽和可溶性有機(jī)物(SOF)組成。這些污染物主要存在以下3個(gè)來源：1. 發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管排出的有害氣體，如一氧化碳（CO）、二氧化碳（CO

3、2）、碳?xì)浠衔铮℉C）、氮氧化物(NOx）、顆粒物（PM）（主要來自柴油機(jī)）等；2. 發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱內(nèi)泄漏到大氣中的廢氣物，如 CO、HC、NOx；3. 來自燃料供給系統(tǒng)的燃油蒸發(fā)排放物，主要是HC。同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 36.1 6.1 概述概述 汽車排放法規(guī)可分為輕型車排放法規(guī)和重型車排放法規(guī)，從表中可看出輕型車與重型車的劃分方法。 汽車排放法規(guī)又可分為道路車輛排放法規(guī)和非道路車輛排放法規(guī)。非道路車輛排放法規(guī)按ISO1878和ISO16183的規(guī)定，它包括了拖拉機(jī)、工程車、園藝發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)組、船舶發(fā)動(dòng)機(jī)等。同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 46.26.2各國排

4、放法規(guī)各國排放法規(guī) 道路車輛排放法規(guī)目前在全世界主要分為三大體系，即美國排放法規(guī)（EPA）、歐共體排放法規(guī)(ECE)和日本排放法規(guī)(JES)，其他各國基木上是按照或參考這三大體系來制定本國的排放法規(guī)。o 排放污染物的評定指標(biāo) 對于污染物的排放量有多種評定指標(biāo)，如表所示，即濃度排放量、質(zhì)量排放量和比排放量，分別用于不同場合。同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 56.26.2各國排放法規(guī)各國排放法規(guī)o 美國法規(guī) 美國是世界上最早執(zhí)行排放法規(guī)的國家，也是排放控制指標(biāo)種類最多，排放法規(guī)最嚴(yán)格的國家。美國的汽車排放法規(guī)分為聯(lián)邦排放法規(guī)即環(huán)境保護(hù)局(EPA)排放法規(guī)和加利福尼亞州大氣資源局（CARB

5、)排放法規(guī)。 美國加州1960年立法控制汽車排氣污染物；1963年美國政府頒布大氣凈化法。當(dāng)年加州就已開始控制曲軸箱燃油蒸發(fā)物排放；1966年加州頒布實(shí)施“7工況法”汽車排放法規(guī)；1968年美國政府采用“7工況法”控制汽車排放；1970年加州開始控制轎車燃油蒸發(fā)物排放。美國政府從1970年開始制定一系列車輛排放控制法規(guī)。同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 66.26.2各國排放法規(guī)各國排放法規(guī)o 美國法規(guī) 1972年采用LA-4C (FPT-72 )測試循環(huán)，并增加對NOX的控制，1975年改用LA-4CH (FPT-75）測試循環(huán)；1975年起到20世紀(jì)80年代，美國排放法規(guī)大幅度加嚴(yán)

6、，特別強(qiáng)化了對NOX的限值，同時(shí)提高對非甲烷氣體（NMOG）和CO的控制。1990年美國國會(huì)對大氣凈化法做了重大修訂，對汽車排放提出了更高的要求。1994年加利福尼亞州制定的低污染汽車排放法規(guī)，將輕型車分為過渡低排放車(TLEV),低排放車(LEV)，超低排放車(ULEV)和零排放車(ZEV)，并且規(guī)定從1998年起銷售到加州的輕型車應(yīng)有2為無污染排放（零排放）車，2001年為5，2003年達(dá)到10。同時(shí)計(jì)劃在2004年進(jìn)一步強(qiáng)化汽車排放法規(guī)(SULEV)，限值為ULEV的1/4。同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 76.26.2各國排放法規(guī)各國排放法規(guī)o 美國法規(guī)同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大

7、學(xué)汽車學(xué)院Page 86.26.2各國排放法規(guī)各國排放法規(guī)o 美國法規(guī)同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 96.26.2各國排放法規(guī)各國排放法規(guī)o日本法規(guī) 日本是世界上的汽車生產(chǎn)大國，從1966年起開始控制汽車排放污染，對新車進(jìn)行4工況檢測，規(guī)定控制CO體積分?jǐn)?shù)小于3，1969年加嚴(yán)到2.5；1971年規(guī)定小型車CO體積分?jǐn)?shù)小于1.5，輕型車CO體積分?jǐn)?shù)小于3；1973年采用10下況法，增加THC和NOX作為排放控制指標(biāo)；1986年對柴油轎車排放進(jìn)行控制，對在用車實(shí)施定期車檢法規(guī)；1991年起新車采用10-15工況測試循環(huán)；1993年開始對所有柴油車排放進(jìn)行控制。日木汽車排放法規(guī)限值有最

8、高值和平均值兩種：每一輛車的排放量不得超過最高值；平均值指每一季度測得的各輛車的平均值不得超過排放法規(guī)規(guī)定的平均值限值。同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 106.26.2各國排放法規(guī)各國排放法規(guī)o 日本法規(guī)同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 116.26.2各國排放法規(guī)各國排放法規(guī)o 日本法規(guī) 10-15工況測試循環(huán)要求測試車輛在底盤測功機(jī)上進(jìn)行預(yù)熱，以恒速（602) km/h運(yùn)行15 min，停機(jī)測量冷卻液和潤滑油溫度后，再運(yùn)行5 min及15工況循環(huán)1次和怠速24s，然后測試時(shí)連續(xù)運(yùn)行10工況循環(huán)3次和15工況循環(huán)1次后結(jié)束測試。同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 12

9、6.26.2各國排放法規(guī)各國排放法規(guī)o 歐洲法規(guī) 歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)從1970年開始以ECE R15法規(guī)的形式對輕型汽油車排放污染物和曲軸箱污染物排放進(jìn)行控制，以后每隔3一4年修訂加嚴(yán)一次，形成了ECE R15-01(1975)、ECE R15-02(1977)、ECE R15-03(1979)系列排放法規(guī)。在1975年前執(zhí)行的ECE R15和ECE R15-01法規(guī)只限制CO和THC的排放量，從1977年的ECE R15-02法規(guī)開始增加了對NOx的限值要求。 同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 136.26.2各國排放法規(guī)各國排放法規(guī)o 歐洲法規(guī) ECE在1991年對ECE R83-00

10、法規(guī)進(jìn)行了修改，制定了歐排放法規(guī)，從1992年開始實(shí)施，歐I測試規(guī)范由發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后40 s加反復(fù)4次的ECE-15工況構(gòu)成。歐測試規(guī)范在歐I測試規(guī)范基礎(chǔ)上加反映城郊高速公路的城郊工況EUDC構(gòu)成。1996年起執(zhí)行歐排放法規(guī)，排放法規(guī)限值已接近美國過渡低污染車(TLEV)的限值水平。歐法規(guī)中不僅在型式認(rèn)證時(shí)對汽車排放限值加嚴(yán)，而且在生產(chǎn)一致性檢查時(shí)的排放限值與型式認(rèn)證的限值相同。同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 146.26.2各國排放法規(guī)各國排放法規(guī)o 歐洲法規(guī) 2000年開始執(zhí)行歐排放法規(guī)，對THC和NOX分別給出限值，在歐基礎(chǔ)上將其限值再降低1/2，排氣測量方法分為型和型測試循環(huán)工

11、況。型為常溫(255）測試循環(huán)，如圖6-3所示。要求發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)與采樣同時(shí)進(jìn)行，加嚴(yán)對THC，CO的限值。以前的方法都是在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)后40 s才開始采樣。因此型測試循環(huán)工況為圖6-3中1部所示情況，要求低溫（72）冷起動(dòng)測試，主要限制THC和CO。歐排放法規(guī)還新增加車載診斷系統(tǒng)(on-board diagnostic system, OBD)功能檢查、LPG/NG汽車排放試驗(yàn)、8萬km內(nèi)的在用車工況法排放一致性檢查、替代用催化器的認(rèn)證試驗(yàn)等項(xiàng)目，確保在用車排放量的持續(xù)達(dá)標(biāo)要求。 2005年開始執(zhí)行歐排放法規(guī)。該法規(guī)在歐法規(guī)的基礎(chǔ)上，無論汽油機(jī)還是柴油機(jī)，各項(xiàng)限值大都降低了一半，測試循環(huán)工況和方法

12、同歐法規(guī)。同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 156.26.2各國排放法規(guī)各國排放法規(guī)o 歐洲法規(guī)同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 166.26.2各國排放法規(guī)各國排放法規(guī)o 歐洲法規(guī)同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 176.26.2各國排放法規(guī)各國排放法規(guī)o 中國法規(guī) 1998年我國實(shí)施的GB 147611-1993達(dá)到了ECE15-04法規(guī)規(guī)定的限值。1999年1月1日北京率先實(shí)施了相當(dāng)于歐法規(guī)限值的DB 11/105-1998輕型汽車排氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)。2000年1月1日在全國實(shí)施了相當(dāng)于歐限值的GB14761 -1999標(biāo)準(zhǔn)。從2000年1月1日起還實(shí)施了GB 1

13、7930- -1999車用無鉛汽油，為實(shí)施相當(dāng)于歐洲號的國家標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)造了條件。GB 18352.2-2001輕型汽車污染物排放限值及測量方法()等效于歐的排放法規(guī)，于2004年7月1日起在全國實(shí)施。北京在2005年提前實(shí)施等效于歐的國家標(biāo)準(zhǔn)。 我國于2005年4月又發(fā)布了多項(xiàng)新的排放標(biāo)準(zhǔn)，如GB 18352. 32005輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國、階段）。 、階段指中國相當(dāng)于實(shí)施歐、歐標(biāo)準(zhǔn)的階段。該標(biāo)準(zhǔn)從2007年7月1日起實(shí)施。同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 186.3 6.3 我國排放測試方法我國排放測試方法o輕型汽車排氣污染物測試方法 關(guān)于我國輕型車排氣污染物測試方法

14、，國家標(biāo)準(zhǔn)GB 18352，3-2005輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國、階段）中有詳細(xì)的規(guī)定，如標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定燃用汽油的裝用點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)的汽車（包括兩用燃料車）必須進(jìn)行下述測試：1. 型測試常溫下冷起動(dòng)后排氣污染物排放測試；2. 型測試曲軸箱污染物排放測試；3. 型測試蒸發(fā)污染物排放測試（兩用燃料車僅用汽油進(jìn)行）；4. 型測試污染控制裝置耐久性測試；5. 型測試低溫下冷起動(dòng)后排氣中CO和THC排放測試；6. 雙怠速測試測定低怠速的CO和HC（正己烷當(dāng)量）和高怠速的（過量空氣系數(shù)）；7. 車載診斷(OBD)系統(tǒng)測試。同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 196.26.2各國排放法規(guī)各國排

15、放法規(guī)o 中國法規(guī)同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 206.26.2各國排放法規(guī)各國排放法規(guī)o 中國法規(guī)同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 216.3 6.3 我國排放測試方法我國排放測試方法o 測試裝置 測量輕型汽車排氣污染物所采用的測試裝置主要由底盤測功機(jī)、定容采樣（constant volume sampling, CVS)系統(tǒng)、分析設(shè)備和控制系統(tǒng)等組成。同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 22輕型汽車排氣污染物測試方法輕型汽車排氣污染物測試方法o 測試裝置1. 定容采樣系統(tǒng) 定容采樣系統(tǒng)主要是將車輛在底盤測功機(jī)上運(yùn)行時(shí)的排氣用標(biāo)準(zhǔn)的空氣連續(xù)稀釋，然后通過定流量裝置把

16、稀釋排氣按一定的流量排出，同時(shí)按一定比例連續(xù)收集該稀釋排氣到取樣氣袋中等待分析。 定容采樣系統(tǒng)主要由臨界流量文氏管(CFV)、排放氣體稀釋混合箱、樣氣儲(chǔ)存袋、鼓風(fēng)機(jī)、計(jì)算機(jī)測量控制系統(tǒng)等組成，如圖所示。同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 23輕型汽車排氣污染物測試方法輕型汽車排氣污染物測試方法同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 24同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 25同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 26國五排放國五排放同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 27國五排放國五排放同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 28國五排放國五排放同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大

17、學(xué)汽車學(xué)院Page 29國五排放國五排放同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 30同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 31輕型汽車排氣污染物測試方法輕型汽車排氣污染物測試方法o 測試裝置2. 分析設(shè)備 分析設(shè)備是用來對定容采樣器的取樣氣袋中稀釋氣體進(jìn)行成分分析。因此，要求分析設(shè)備具有較高的靈敏度和良好的選擇性，測量范圍適中，精度高，反應(yīng)快，讀數(shù)穩(wěn)定以及受干擾小等特性。目前國內(nèi)外均采用下述分析設(shè)備：（1）一氧化碳（CO）和二氧化碳（CO2）采用不分光紅外線吸收型(NDIR)分析儀；（2）總碳?xì)浠衔铮═HC）采用氫火焰離子化型分析儀（FID），對壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)采用加熱式氫火焰離子化型分析

18、儀（HFID）；（3）氮氧化物(NOX）采用化學(xué)發(fā)光型分析儀(CLD)；（4）壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中微粒物（PM）采取在稀釋風(fēng)道尾部取樣的方式，用濾紙收集，用精密天平稱重。同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 32輕型汽車排氣污染物測試方法輕型汽車排氣污染物測試方法o 檢測方法 汽車排放污染物檢測，從測試內(nèi)容劃分，主要有怠速法和工況法兩種。 怠速法是測量汽車在怠速工況下排氣污染物的一種測量方法，一般僅測CO和HC（正己烷當(dāng)量），測量儀器采用便攜式排放分析儀。 工況法檢測結(jié)果可以比較全面地反映汽車在使用狀態(tài)下的排放水平，目前我國一般用于新車的認(rèn)證許可檢測和出廠抽查檢測，但其設(shè)備昂貴，價(jià)格往往是怠

19、速法的100200倍。因此未用于對在用車的檢測。 我國輕型車排放法規(guī)的測試循環(huán)與歐洲法規(guī)循環(huán)相同。同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 33燃油蒸發(fā)排放物燃油蒸發(fā)排放物o 燃油蒸發(fā)排放物 燃油蒸發(fā)排放物是指除汽車排氣管排放以外，從車輛的燃料（汽油）系統(tǒng)損失的碳?xì)浠衔铮饕ǎ?(1)燃油箱呼吸損失（晝間換氣損失），由于燃油箱內(nèi)溫度變化導(dǎo)致碳?xì)浠衔锏呐懦觯?(2)熱浸損失，在汽車行駛一段時(shí)間后，靜置汽車的燃料系統(tǒng)排放的碳?xì)浠衔锿瑵?jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 34曲軸箱污染物曲軸箱污染物o 曲軸箱污染物 曲軸箱污染物是指從發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱排放到大氣中的氣體污染物，主要包括： (1

20、)從活塞和氣缸之間的間隙竄人曲軸箱的油氣和已燃?xì)怏w； (2)曲軸箱內(nèi)的潤滑油蒸汽同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 35怠速排放怠速排放o 怠速排放 怠速工況時(shí)的污染物是指CO, HC的正己烷當(dāng)量值，其測量方法詳見國家標(biāo)準(zhǔn)GB18285-2005點(diǎn)燃式發(fā)動(dòng)機(jī)汽車排氣污染物排放限值及測量方法（雙怠速法及簡易工況法）同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 36重型車用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物檢測方法重型車用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物檢測方法o 重型車用汽油機(jī)排氣污染物檢測方法 對于重型汽車的排放測試，根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)只需進(jìn)行對應(yīng)整車的同型號發(fā)動(dòng)機(jī)的臺(tái)架排放測試即可。其測試系統(tǒng)一般是在發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架測試系統(tǒng)基礎(chǔ)上增加排放

21、分析系統(tǒng)。 GB/T 14762-1993對最大總質(zhì)量大于3500 kg的汽車裝用汽油機(jī)，制定了測試循環(huán)工況，其工況如表所示。從表中可看出，該測試循環(huán)由一個(gè)怠速和8個(gè)等轉(zhuǎn)速工況組成，稱9工況測試循環(huán)。 測試中發(fā)動(dòng)機(jī)在規(guī)定的轉(zhuǎn)速(n=2000 r/min)下運(yùn)轉(zhuǎn)，每一工況點(diǎn)持續(xù)時(shí)間為60 s。對車輛加減速的模擬是通過改變發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷來實(shí)現(xiàn)的，整個(gè)測試循環(huán)重復(fù)兩次。測量結(jié)果按加權(quán)系數(shù)處理后，分別得到CO, THC和NOX 的比排放量指標(biāo)，單位是（g/(kWh)同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 37同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 38重型車用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物檢測方法重型車用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣

22、污染物檢測方法 o 重型車用柴油機(jī)排氣污染物檢測方法 重型車用柴油機(jī)（總質(zhì)量大于3500 kg的機(jī)動(dòng)車）排放測試包括氣態(tài)排放污染物和微粒物的測試。氣態(tài)排放污染物指一氧化碳CO）、總碳?xì)浠衔铮═HC）和氮氧化物（NOX)；顆粒物（PM）指在溫度不超過325 K(52）的稀釋排氣中，由規(guī)定的過濾介質(zhì)收集到的所有物質(zhì)。對于重型車的排放檢測只要求發(fā)動(dòng)機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)臺(tái)上進(jìn)行，因?yàn)槟苓M(jìn)行重型車測試的底盤測功機(jī)價(jià)格太昂貴。 GB 17691-2005規(guī)定測試由以下3個(gè)測試規(guī)程構(gòu)成：（1）ESC(穩(wěn)態(tài)循環(huán)）；（2）ELR(負(fù)荷煙度測試）；（3）ETC(瞬態(tài)循環(huán)）同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 39

23、同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 40重型車用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物檢測方法重型車用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物檢測方法o 重型車用柴油機(jī)排氣污染物檢測方法 當(dāng)對傳統(tǒng)柴油機(jī)按表6-11和表6-12中第階段排放限值進(jìn)行型式核準(zhǔn)測試時(shí)，包括那些安裝了燃油電噴系統(tǒng)、排氣再循環(huán)(EGR）和氧化型催化器，或后二者只安裝其一的柴油機(jī)，均應(yīng)采用ESC和ELR測試規(guī)程測定其排氣污染物。 對于安裝了先進(jìn)的排氣后處理裝置包括NOX催化器和顆粒物捕集器，或二者只安裝其一的柴油機(jī)，應(yīng)加ETC瞬態(tài)循環(huán)測試規(guī)程測定排氣污染物，以檢測排氣后處理性能 對于表6-11和表6-12中、V階段或EEV（環(huán)境友好車輛）的型式核準(zhǔn)測試，應(yīng)采用E

24、SC,ELR和ETC測試規(guī)程測定其排放污染物。同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 41重型車用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物檢測方法重型車用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物檢測方法o 重型車用柴油機(jī)排氣污染物檢測方法1. ESC測試試循環(huán)（穩(wěn)態(tài)循環(huán)） 發(fā)動(dòng)機(jī)在進(jìn)行ESC測試時(shí)，是按圖6-6列出的發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)的13工況循環(huán)進(jìn)行稱發(fā)動(dòng)機(jī)穩(wěn)態(tài)13工況測試。測試過程中必須按照每個(gè)工況所規(guī)定的時(shí)間（怠速工況為4 min，其他工況2 min)運(yùn)轉(zhuǎn)，最初20s用于完成轉(zhuǎn)速和負(fù)荷的轉(zhuǎn)換。每個(gè)工況中規(guī)定的轉(zhuǎn)速應(yīng)保持在50 r/min之內(nèi)，規(guī)定的扭矩應(yīng)保持在測試轉(zhuǎn)速下最大扭矩的2以內(nèi)。同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 42重型車用

25、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物檢測方法重型車用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物檢測方法o 重型車用柴油機(jī)排氣污染物檢測方法n 1. 排氣污染物質(zhì)量流量的計(jì)算 每工況排氣污染物的質(zhì)量流量(g/h)按下列公式計(jì)算（假設(shè)排氣在273 K和101. 3 kPa下的密度為1. 293 kg/m3） (1)如果直接從原始排氣中采樣，應(yīng)使用下列公式：同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 43重型車用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物檢測方法重型車用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物檢測方法o 重型車用柴油機(jī)排氣污染物檢測方法n 1. 排氣污染物質(zhì)量流量的計(jì)算 (2)如果使用全流稀釋系統(tǒng)測量氣態(tài)污染物，從稀釋排氣中采樣，使用下列公式：同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Pa

26、ge 44重型車用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物檢測方法重型車用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物檢測方法o 重型車用柴油機(jī)排氣污染物檢測方法n 2. 比排放量計(jì)算公式 各個(gè)組分的排放量(g/(kWh)），按照下列公式進(jìn)行計(jì)算：同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 45重型車用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物檢測方法重型車用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物檢測方法o 重型車用柴油機(jī)排氣污染物檢測方法2 . ELR測試（負(fù)荷煙度測試） ELR指發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷響應(yīng)測試，也就是動(dòng)態(tài)煙度檢測測試。該動(dòng)態(tài)煙度測試循環(huán)是指在轉(zhuǎn)速A，B，C及隨機(jī)抽檢轉(zhuǎn)速D（由檢測單位隨機(jī)選定，有時(shí)轉(zhuǎn)速D同A或B或C）下負(fù)荷從10突加到100過程中的動(dòng)態(tài)煙度計(jì)算值。其測試循環(huán)如圖6-7所

27、示 A，B，C表示發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速，該轉(zhuǎn)速的確定是由發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠按標(biāo)準(zhǔn)GB 17691-2005中的規(guī)定進(jìn)行確定的，計(jì)算公式如6-3所示。圖中的循環(huán)4中的選擇點(diǎn)D指的是隨機(jī)抽檢轉(zhuǎn)速D，由檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)選擇。最終的動(dòng)態(tài)煙度測試結(jié)果的計(jì)算采用貝塞爾算法，計(jì)算公式為：同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 46重型車用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物檢測方法重型車用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物檢測方法o 重型車用柴油機(jī)排氣污染物檢測方法同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 47 ELR測試循環(huán)測試循環(huán)中煙度的測量儀器為中煙度的測量儀器為不透光煙度計(jì)不透光煙度計(jì)重型車用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物檢測方法重型車用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物檢測方法同濟(jì)大學(xué)汽

28、車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 48o 重型車用柴油機(jī)排氣污染物檢測方法 3. ETC測試 ETC測試循環(huán)是指發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)循環(huán)側(cè)試，它是模擬發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際道路中的運(yùn)行情況，其測試循環(huán)如圖6-8所示。從圖中可看出，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速和扭矩變化均較快。因此，對汽車發(fā)動(dòng)機(jī)在瞬態(tài)工況下的排放控制提出了較高要求。其測試過程主要包括：確定發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)性能轉(zhuǎn)速范圍，測定發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)性能功率，形成發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)性能曲線，形成基準(zhǔn)測試循環(huán)等內(nèi)容。ETC測試需要測量的排氣污染物參見表6-12。重型車用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物檢測方法重型車用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物檢測方法 同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 49ETC 試驗(yàn)循環(huán)CO / CO

29、2THCTHCNO / NOXNMHCPart.SampleFilterSec. Dil. TunnelCFVBlowerCyclonicSeperatorHeatExchangerDiluteBagsAmbientBagsPrimary Dilution TunnelPumaOpenGEM 301HPre -Post After TreatmentCO / CO2THCTHCNO / NOXAVL 735fuel consumptionAVL 670IndimasterAVL FEMclimaticdatavarious2021-10-26同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 51/36

30、2021-10-26同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 52/362021-10-26同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 53/36重型車用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物檢測方法重型車用發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物檢測方法o采用 SCR 技術(shù)的發(fā)動(dòng)機(jī)，由于型式核準(zhǔn)試驗(yàn)工況的缺陷，企業(yè)在開發(fā)時(shí)，基本沒有考慮低溫、低負(fù)荷的工況，以至于在實(shí)際的低溫低負(fù)荷的城區(qū)工況中運(yùn)行時(shí)，會(huì)產(chǎn)生很高的NOx 排放o歐洲在實(shí)施歐 IV 和歐V 的過程也發(fā)現(xiàn)了類似的問題，許多裝備有SCR 系統(tǒng)的新的歐IV 和歐V 車輛盡管能夠在型式核準(zhǔn)時(shí)滿足排放法規(guī)的要求，但是在實(shí)際運(yùn)行中，特別是在城區(qū)行駛的情況下，實(shí)際排放的氮氧化物（NOx）卻遠(yuǎn)

31、高于型式核準(zhǔn)的限值。 在型式核準(zhǔn)測試之前，廠家可以完全預(yù)熱發(fā)動(dòng)機(jī)，使發(fā)動(dòng)機(jī)排氣溫度高于300。在這種高溫的測試條件下進(jìn)行試驗(yàn)，裝配SCR 的發(fā)動(dòng)機(jī)完全能夠滿足國IV 和國V 的NOx 排放限值2021-10-26同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院Page 54重型車輛歐VI 排放標(biāo)準(zhǔn) 在歐VI 法規(guī)中，將采用世界統(tǒng)一的穩(wěn)態(tài)測試循環(huán)（World Harmonized Steady-state Cycle, WHSC）和世界統(tǒng)一的瞬態(tài)測試循環(huán)（World Harmonized Transient Cycle, WHTC），該工況對各種路況，包括城區(qū)路況具有較好的代表性，并規(guī)定了相應(yīng)限值，見表 22021-10-26同濟(jì)大學(xué)汽車學(xué)院同濟(jì)大學(xué)汽