内燃机排放标准及测试

第二节 汽车排放测试技术
三、汽车排放试验规范（典型工况）
美国LA-4工况
第二节 汽车排放测试技术
三、汽车排放试验规范（典型工况）
B.欧洲（ECE15工况）：
车辆在室温下放置6h，然后在底盘测功器上冷起动后运行195s，连续重 复 4 次 循 环 。 每 一 循 环 行 使 距 离 1.013km ， 最 高 车 速 50km/h ， 平 均 车 速 18.7km/h。4个循环中所有未稀释排气通过一热交换器以消除大部分水蒸 气。然后全量取样，分析结果以每次试验中各成分的质量（g/次）表示。
1998年ECE开始实施ECE-R83新法规，将排放限值减 少到原来的40%，并将按车辆质量划分限值改为按 发动机排量划分。
第三节 汽车排放标准
一、汽车尾气排放法规的历程
1. 美国联邦汽车排放法规： 美国是全世界最早控制汽车排放的国家。1966年美国
加州首先实施控制汽车排放的法规和标准，美国联邦 政府在1968年采用了加州的汽车排放标准，并在全国 范围内实施。 美国加州的汽车排放法规被视作新法规的“鼻祖”。 加州是最新的先进技术和创新的车辆污染控制方法 的发源地。如三元催化剂、车载诊断、故障记录要 求及零排放车等。
缺点：采样系统中的冷凝器，易使高沸点物质凝聚， 并且HC受冷凝器的温度影响较大。
第二节 汽车排放测试技术
一、排气采样技术
2. 全量取样法：
将试验时间内的全部排气收集在一个袋子里然后进 行分析,1980年以前的欧洲15工况试验规范中曾规 定使用此法，目前几乎不用了。
优点：极易测定排气中有害成分的平均浓度，也 易进行称重。
C.日本（11工况）：
日本1975年以后的试验工况，车辆质量为本车身质量+110 kg，在室温 下放置6h以上，冷起动后无负荷运转25s，然后按图11-3工况反复运行 4次循环，共505s间的排放物作为一次试验的总质量。用CVS取样分析。
第二节 汽车排放测试技术
三、汽车排放试验规范（典型工况）
C.日本（10.15工况）：
全流式透光烟度计—— PHS 取样式透光烟度计 —— 哈特立奇
第二节 汽车排放测试技术
二、排气分析仪（烟度计）
第二节 汽车排放测试技术
二、排气分析仪（烟度计）
第二节 汽车排放测试技术
三、汽车排放试验规范（试验工况）
1. 车辆工况试验法： 在底盘测功机上进行，常采用定容取样系统对排气 进行收集和分析，此法用于轻型车，如美国FTP-75、 欧洲ECE15、日本的10.15工况等。
缺点：所用气袋过大，只能用于台架模拟工况取 样分析，而不能用于实际道路运行工况测定。
第二节 汽车排放测试技术
一、排气采样技术
是一种稀释取样方法，该法有控制地
3. 定容取样法（CVS） 用周围空气对汽车排气进行连续稀释
第二节 汽车排放测试技术
二、排气分析仪（气体成分）
检测对象：汽油机：CO、HC、NOx 柴油机：CO、HC、 NOx、烟度 或颗粒
第二节 汽车排放测试技术
二、排气分析仪（颗粒成分）
柴油机排放： 颗粒和黑烟是两个不同测量标准； 颗粒由碳烟、可溶性有机物SOF和硫酸盐组成； 颗粒测量是标准测量，但设备复杂，价格昂贵，应
用较少； 中高负荷中碳烟所占比例很大，所以可以表征碳烟
多少的烟度长期以来得到广泛应用。
第ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ节 汽车排放测试技术
2. 发动机台架工况试验法 在发动机台架上进行，应用于重型车。 1）点燃式发动机9工况稳态试验法 2）压燃式发动机13工况试验法
第二节 汽车排放测试技术
三、汽车排放试验规范（试验工况）
3. 密闭室蒸发物测定法（SHED）： 1978年美国开始采用SHED法检测燃油蒸发排放。我 国在2000年也开始实施SHED法。
美国从1975年实施《马斯基法》并采用FTP-75规程 LA-4CH工况，不断强化CO和HC限值，并逐年加强对 NOx 的限值。
日 本 于 1991 年 在 10 工 况 后 增 加 了 高 速 工 况 称 为 10.15工况。10.15工况的排放限制与10工况相比没 有改变，但由于增加了高速工况，是NOx 排放量增 加，实质上加严了排放限制。
第三节 汽车排放标准
一、汽车尾气排放法规的历程
国外的汽车排放法规的形成和发展大体可分为三个阶段： 2. 1975-1992年，汽车排放法规的加强和完善阶段。 欧洲ECE（欧洲经济委员会）法规在这一阶段变化 较大，1975年只对CO及HC进行了限制。1977年10月 开始增加对NOx的限制。1979年就开始将HC+Nox两 种排放一起进行限制。
有时，碳氢化合物用 10-6c 表 示 ， 10-6c 值 等 于该组分的10-6值乘以 该组分的碳原子数。
第一节 排放污染物计量单位
二、排放污染物的质量单位
1. 按时间计量：g/h。 2. 按行驶里程计量：g/km，g/mile。 3. 按试验规范计量：g/次（g/试验）。 4. 按比排放量计量：（重型发动机）按9工况（汽
从1968年起美国才有了联邦汽车排放标准，之后几乎 是逐年严格化。
继美国之后，日本和欧洲经济委员会分别在1966年和 1970年相继制定了机动车排放法规和标准。
第三节 汽车排放标准
一、汽车尾气排放法规的历程
国外的汽车排放法规的形成和发展大体可分为三个阶段： 1. 1966-1974年，汽车排放法规的形成阶段。
第二节 汽车排放测试技术
二、排气分析仪（气体成分）
2.氢火焰离子化分析仪（FID或HFID）:
方法： 使有机化合物在氢 火焰中燃烧，按其 不同浓度产生相应 数量离子的方法。 对象： 总碳氢化合物 （THC）。
第二节 汽车排放测试技术
二、排气分析仪（气体成分）
3.化学发光NOx分析仪（CLD）： 方法：利用化学反应激励的原子、分子回复到基本状 态时会放出光子现象（即化学发光）原理的方法。 对象：NO等NOx
第二节 汽车排放测试技术
汽车排放发展趋势：
LEV
ULEV
ZEV
影响汽车排放测定的主要因素：
1. 采样系统 2. 分析仪的精度 3. 试验工况
第二节 汽车排放测试技术
一、排气采样技术
1. 直接测定法（应用广泛）
取样探头插入发动机排 气管内直接采集部分废 气，然后进行分析。直 接取样法可以是连续的， 也可以是间断的。
这一阶段是汽车排放控制技术发展最快、大气质量改善最为明显的 时期。三效催化剂和电子燃油喷射技术就是在这一时期发展的。
第三节 汽车排放标准
一、汽车尾气排放法规的历程
国外的汽车排放法规的形成和发展大体可分为三个阶段： 3. 1992年以后，加强对HC的控制进入低污染车时期。
以美国为代表，从1990年大幅度修改大气清洁法， 要求到2003年以后，对CO、HC和NOx的限制从1993 年的基准分别降低到50%、25%和20%。
要求：灵敏度高，线性度好，相应速度快等。
分类： 不分光红外分析仪 —— CO和CO2 氢火焰离子化分析仪 —— HC 化学发光分析仪 —— NOx
第二节 汽车排放测试技术
二、排气分析仪（气体成分）
1.不分光红外线分析仪（NDIR)： 方法：它是利用分子固有波长的红外线，按照其浓 度进行吸收的性质的分析法。 对象：在汽车排气中，主要有CO、CO2。
第七章 汽车排放标准和测试
排放污染物计量单位 汽车排放测试技术 汽车排放标准
第一节 排放污染物计量单位
一、排放污染物的浓度单位
定义：在一定的排气容积中，排放污染物所占容积的比例。
气体污染物： 10-3（％）（高浓度）
10－6（ppm）（低浓度） 10-9 （ppb）
其他：mg/m3，mg/L
在1991年开始执行，在10工况运转3个循环后，再运行一个高 速15工况共计运行3×135+255=660s，最高车速提高为70km/h。
第三节 汽车排放标准
汽车排 分为轻型车和重型车标准 放标准 三大标准体系——美、日、欧洲
1955 年美国洛杉矶的光化学烟雾污染事件,促使1960 年第一个汽车尾气排放法规在美国加州颁布。1968年 前美国一直采用加州汽车排放标准。
这一阶段，美、日、欧等分别制定了国家汽车排放 法规，从控制汽油车曲轴箱排放的HC开始，到限制 怠速排放的CO、HC、NOx 的排放量。
这一时期污染物降低的比例一般为40%-60%，采用 的控制技术史发动机改造。
第三节 汽车排放标准
一、汽车尾气排放法规的历程
国外的汽车排放法规的形成和发展大体可分为三个阶段： 2. 1975-1992年，汽车排放法规的加强和完善阶段。
二、排气分析仪（烟度计）
1. 滤纸式烟度计： 原理：通过滤纸吸收一定量的排气试样，以滤纸 上留下的碳微粒重量或以滤纸表面熏黑程度即滤 纸表面的光反射率来比较测定。
德国波许烟度 计是典型的滤 纸式烟度计。
第二节 汽车排放测试技术
二、排气分析仪（烟度计）
2. 透光式烟度计： 原理：利用透光衰减率来测定排气烟度的典型仪 器。即让光线透过排气流，利用排气流的吸光特 性来测量排气烟度的。
试验车在15.6-30℃环境中停放12h后，按模型工况运转， LA-4CH工况为冷 起 动 后 ， 先 按 LA-4C 工 况 运 行 1372s 后 在 室 温 下 间 隙 10min ， 再 热 起 动 行 驶 505s，配合CVS-3三次取样，并按下式计算个废气成分排放率Ywm： Ywm=(0.43Yct+0.57Yht+Ys)(g/mile) Yct ——冷起动最初505s间排放率（g/mile） Yht——热起动最初505s间排放率（g/mile） Ys——冷起动505~1372s间排放率（g/mile）
油机）、13工况（柴油机）试验工况进行，用 g/(kw.h)表示。
第一节 排放污染物计量单位
三、微粒的计量单位
微粒本身是固体，所以与气体排放物的计量单位不同
1. 按质量或浓度计量： 常 用 mg/km ， mg/mile ， mg/m3 表 示 。
2. 烟度单位： 用波许烟度单位（RB或BSU、FSN）及不 透 光 烟 度 仪 的 光 吸 收 系 数 m-1( 米 － 1) 表 示 。
原理图及基本工作原理：
NOO3 NO2* O2 NO2* NO2 hv
第二节 汽车排放测试技术
二、排气分析仪（气体成分）
4.氧顺磁分析仪： 方法：磁风法和磁压法。 对象：氧气。
气体受不均匀磁场的作 用时会受到力的作用， 如果该气体是顺磁性的， 此力指向磁场增强方向， 如果是反磁性的，则指 向磁场减弱方向。
将整个试验车辆放入一个密闭 的试验空间中，完成昼间换气 试验和热浸试验。昼间换气与 热浸试验所测试得的碳氢化合 物浓度的总和，即为试验车辆 燃油蒸发试验的总排放量。
第二节 汽车排放测试技术
三、汽车排放试验规范（试验工况）
4. 柴油机烟度测试法： 稳态：全 适于负在荷发稳动定机运台转架时上测进量行，。德、英、日、俄等采用，且
第二节 汽车排放测试技术
三、汽车排放试验规范（典型工况）
B.欧洲（ECE+EUDC工况）：
冷起动后40s怠速（不测量）在原地ECE15工况后4循环后增加 了EUDC（郊外高速）工况，共行驶1220s，最高车速达120km/h， 平均车速约62.6km/h，行驶距离约19.44km，取样改用CVS法， 排放限值改为里程排放率（g/km）表示。
第二节 汽车排放测试技术
三、汽车排放试验规范（典型工况）
C.日本（10工况）：
日本1973年以后新车的试验工况，试验时以40±2km/h定速连 续预热运转15min后，按图中工况反复运转6次循环。第一循环 不取样，后5个循环用CVS取样分析。
第二节 汽车排放测试技术
三、汽车排放试验规范（典型工况）
在发动机试验台上模拟汽车在道路上行
非稳态：控制加速法：驶，此时法可较能复得杂到，的但最符大合烟实度际而情设况定。的规范 自由加速法：在过程空中载测无定负烟荷度下，从也怠称速无加负到荷高加速速空法载。的
第二节 汽车排放测试技术
三、汽车排放试验规范（典型工况）
A. 美国（LA-4工况）:
为模拟城市道路上实际行驶状况,美国于1972年使用LA-4C冷起动非重复性连 续行驶模型，1975年后改为LA-4CH冷、热起动非重复性连续行驶模型。
第三节 汽车排放标准