车用汽油机排气污染物试验方法

2009年09月06日
国家环境保护局1993－11－08批准 1994-05－01实施
1 主题内容与适用范围
本标准规定了汽油机排气污染物（CO、HC、NOx）的比排放量试验方法。

本标准运用于最大总质量大于35OOkg的汽车装用的汽油机。

2 引用标准
GB 484 汽油
GB 1883 往复活塞式内燃机名词、术语
GB 5181 汽车排放物术语和定义
JB 3743 汽车发动机性能试验方法
3 术语
干燃空比——汽油机燃油消耗量与干空气消耗量之比。

4 试验条件
4.1 汽油机排放试验规定在发动机台架上进行。

4.2 提交试验的汽油机必须达到制造厂技术文件中规定的性能指标。

4.3 试验时，发动机试验室温度应保持在298±5K(25±5℃)。

4.4 其他试验条件应符合JB 3743的规定。

4.5 试验用汽油应采用符合GB 484规定的汽油，试验结果如有争议应采用标准汽油进行仲裁，标准汽油的技术要求见表1。

4.6 试验时，必须带空气滤清器。

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5.1 应采用不分光红外分析仪(Nondispersive lnfrared Analyzer简称“NDIR”)测定CO及CO2的排放浓度。

5.2 应采用加热型氢火焰离子化分析仪(Heated Flame Ionization Detector简称“HFID”)测定HC的排放浓度(温度加热到130±10℃)。

5.3 应采用化学发光分析仪(Chemiluminescent Detector简称“CLD”)测定NOx 的排放浓度。

若无这种仪器，允许采用NDIR分析仪测定NOx的排放浓度。

5.4 应采用直接连续取样法采集排气气样，取样导管(除1.2m的取样探头外)应全部加热，并保持在130±10℃范围内。

5.5 测量汽油机转速、扭矩(测功器磅秤读数)、燃油消耗量以及各种温度、压力等所用的仪器仪表及其测量位置和测量精度均应符合JB 3743的规定。

6 试验规范
6.1按表2规定的工况和顺序进行排放试验。

每一工况的最初10s内，转速偏差不得超过±200r／ mtn。

6.1.2 表2中规定的工况时间，挂档滑行工况允许误差为±2s，所有其他工况允许误差为±4s。

6.1.3 汽油机每个非挂档滑行工况运转时间为60s，前35s为控制期，允许对发
动机、测功器进行调整；第36s到第50s为稳定期，这时要求扭矩值与扭矩规定值的误差保持在最大扭矩的±5％内；第51s到第60s为排气分析期，分析排气中各组分的浓度，并连续记录在长图记录纸上。

这时要求，扭矩值与扭矩规定值的误差保持在最大扭矩的±2％内。

例如第三工况在稳定期的扭矩值应保持在最大扭矩的50％～60％之间，而排气分析期的扭矩值应保持在最大扭矩的53％～57％之间。

6.1.4 对于挂档滑行工况，分析仪应分析第11～60s期间的排气浓度，并记录在长图记录纸上。

6.1.5 怠速工况应在制造厂规定的汽油机怠速转速下运转。

用关闭节气门、测功器卸载来达到最后的怠速工况。

6.2 在每次试验中，如出现下列任一情况，则该试验无效，应重新进行试验。

6.2.1 试验装置发生故障。

6.2.2 挂档滑行工况运转时间与挂档滑行工况规定运转时间的偏差超过±2s或其他工况的时间偏差超过±4s。

6.2.3 非挂档滑行工况的排气分析期扭矩偏差超过最大扭矩的±2％。

6.2.4 每一工况的稳定期内，扭矩偏差超过最大扭矩的±5％。

6.2.5 每一工况的前10s，转速偏差超过±200r／min，其余工况时间转速偏差超过±100r／min。

6.2.6 如果不能实现表2中规定的工况序号2～8、10～16的运转条件，经主管部门批准，规定的负荷偏差应不超过此试验转速最大扭矩的±5％，加权系数应按表2中的规定。

6.3 试验程序：
6.3.1 安装取样探头，接通CO、CO2、HC和NOx分析仪及其取样系统。

6.3.2 按仪器制造厂的规定对CO、CO2、HC和NOx分析仪进行零点和量距的标定。

苦试验中需用多个量程测量排放浓度，则必须对所用的每个量程都进行零点和量距的标定。

6.3.3 执行表2试验前, 应先对汽油机进行试车，其步骤如下；
a.无负荷运转1±0.5min；
b.在2000r/min下，以最大扭矩的10％±30％运转4±0.5min；
c.在2000r／min下，以最大扭矩的55％±5％运转35±1.0min。

6.3.4 可以使发动机连续运转累积时间大于40min来代替6.3.3 中的内容。

6.3.5 2000r／min时最大扭矩的确定（用以计算每个工况的负荷百分数）；
在2000±100r／min下油门全开运转3min，从第2min开始，记录最高和最低二个扭矩值，以其算术平均值作为此种汽油机2000r／min时的最大扭矩。

6.3.6 在环境温度为298±5K（25±5℃）的条件下，停机至少1h,但不得超过
2h。

6.3.7 按照制造厂规定的起动和暖车程序起动和运转发动机。

暖车程序的持续时间应为5±0.5min。

6.3.8 按表2的规定进行试验。

6.3.9 如试验失败，不必重复6.3.3或6.3.4条内容，而直接从6.3.6 条规定执行即可重新进行此试验。

6.3.10 完成最后一个工况后的6min内，复核6.3.2条中分析仪的零点及量距，若试验前后各分析仪零点及量距偏差出现下列任一情况，则已做的排放试验无效，应重新进行试验：
a.大于155ppm（ppmC）量程档，零点漂移超过分析仪记录线满刻度的±2％；小于155ppm（ppmC）量程档，零点漂移超过分析仪记录线满刻度的±3％；
b. 零点与量距点的间距偏差超过分析仪满量程的±2％。

7 试验数据记录及读数
7.1 应连续进行排放试验，并将每个工况的CO、CO
2、HC和NO
x
分析仪的输出信
号记录在长图记录纸上，走纸速度不小于75mm／min。

7.2 试验前应记录的各项参数：
a. 测功器型号；
b. 测功器臂长；
c. 汽油机生产厂家；
d. 汽油机型号和编号；
e. 2000r／min时的最大扭矩；
f. 试验地点；
g. 试验日期及试验时间；
h. 试验编号；
i. 试验室环境温度、压力和湿度；
j. 试验人员（仪器操作者和发动机操作者）；
k. 分析装置最近一次的标定日期；
l. 分析仪型号；
m. 燃油标号；
n. 燃油密度；
o. 标出记录仪图线所用的每个量程的零位迹线和量距迹线。

7.3 试验中，每工况应记录的各项参数：
a.转速；
b.扭矩；
c.进气温度；
d.燃油消耗量。

7.4 试验后应记录的各项参数：
a. 标出记录仪图线所用每个量程的零位迹线和量距迹线；
b. 试验室环境温度、压力和湿度。

7.5 排放测量记录线的读数：
7.5.1 在CO、CO
2、HC和NO
x
的记录曲线上，找出每一非挂档滑行工况最后10s
记录线位置，及挂档滑行工况最后50s记录线位置。

7.5.2 将最后10s或50s的记录线至少分成10个等分间隔，确定每个等分间隔的记录线读数。

7.5.3 对于线性仪器，对记录线读数取算术平均值，由标定数据确定记录线读数平均浓度值。

7.5.4 对于非线性仪器，计算确定的每一记录线读数浓度，对每一工况取这些浓度的算术平均值作为此工况排放浓度值。

8 试验结果的计算
8.1 排放试验的结果规定用6.2条中所列的一次排放试验的
CO、HC和NOx加权比排放量（g／kW·h）表示。

8.2 试验结果的计算方法；
8.2.1 按照式（1）确定表2中每个工况的HC 干基排放浓度。

D HC =W HC /K w (1)
式中：WHC ——排气中HC 湿基体积浓度，ppmC ；
DHC ——排气中HC 干基体积浓度，ppmC ；
Kw ——干、湿基浓度换算系数（见附录A ）。

8.2.2 计算每一工况中CO 、HC 和NO x 的质量排放公式：
Gco ＝（Mco ／(Mc ＋n×M H )）×Dco×G f ×1000／T D ………………………（2／）
GHC ＝DHC×Gf／（10×TD）………………………………………………（3／） GNOx ＝（M NO2／(MC ＋n×MH)）×(D NOx ×Kh×Gf×／(10×TD)）……………（4／）
T D ＝Dco ＋Dco 2＋D HC ／10000 (5)
式中: Gco ——每个工况中的CO 质量排放量，g ／h ；
G HC ——每个工况中的HC 质量排放量，g ／h ；
G NOx ——每个工况中的NO x 质量排放量，g ／h ；
Mco —— 一氧化碳的摩尔质量，Mco ＝28；
M NO2——二氧化碳的摩尔质量，M NO2＝46；
Mc ——碳原子的摩尔质量，Mc ＝12；
M H ——氢原子的摩尔质量，M H ＝1；
G f ——每个工况中的燃油消耗量，kg ／h ；
K h ——NO x 浓度进气修正系数（见附录A ）；
n ——燃料中氢碳原子数比，对于汽油n 取值1.85（可用实测值）； Dco ——每个工况排气中CO 干基体积浓度，％；
Dco 2——每个工况排气中CO 2干基体积浓度， ％；
D NOx ——每个工况排气中NO x 干基体积浓度，ppm ；
D HC ——每个工况排气中HC 干基体积浓度，ppmC ；
T D ——为简化公式所用的代用符号。

式（2/）、（3/）、（4/）分别化简为下面式（2）、（3）、（4）： Gco ＝2020×Dco×G f ／T D (2)
G HC ＝0.1×D HC ×G f ／T D (3)
G NOX ＝0.3321×D NOx ×K h ×G f ／T D (4)
8.2.3 计算每个循环的比排放量公式：
BSHC(t)=∑(GHC×Wf)／∑(P×Wf) ………………………………………………
（6）
BSco(t)＝∑(Gco×W f )／∑(P×W f ) (7)
BS NOx (t)＝∑(G NOx ×W f )／∑(P×W f ) (8)
式中： t ——试验循环编号，t=I ，Ⅱ；
P ——每个工况的实测功率，KW ；
W f ——每个工况的加权系数，见表2；
BS HC ——HC 比排放量，g ／kw·h；
BS NOx ——NO x 比排放量，g ／KW.h ；
BSco ——CO 比排放量，g ／KW·h。

8.2.4 计算一次试验中的CO 、HC 和NO x 加权比排放量公式：
BS HC (T)＝0.35×BS HC (I)＋0.65×BS HC (Ⅱ) (9)
BS CO (T)＝0.35×BS CO (I)＋0.65×BS CO (Ⅱ) ………………………………………
（10）
BS
NOx (T)＝0.35×BS
NOx
(I)＋0.65×BS
NOx
(Ⅱ)………………………………………
（11）
式中：BS
HC
(T)——一次试验中HC的加权比排放量，g／kW·h；
BSco(T)——一次试验中CO的加权比排放量，g／kW·h；
BS
NOx
(T)——一次试验中NO x的加权比排放量，g／kW·h；
附录A 汽油机排放浓度的换算
附录B 试验数据表格及试验结果计算实例
附录C 取样探头
附加说明：
本标准由国家环境保护局提出并归口。

本标准由中国汽车技术研究中心和第二汽车制造厂技术中心联合起草。

本标准主要起草人陈偲、文宝忠、陆红雨、方茂东、方达淳、许立兵。