重型车用发动机排放法规检测项目及试验工况概述

松涛

1  检测的排气污染物项目
ECE法规中的88/77/EEC（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）。
1.1  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。
2 {4 V! y6 A& w) E+ M: t1.2  颗粒物排放
2 Z$ H# N. J! i3 Q! m5 K- ]6 j/ d发动机排气中的颗粒，不是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1m以下；存在稀释排气之中。
" e5 u1 f% v# z& R7 |, z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。
0 Z& v1 Y% C* Y) u8 O1 F4 i( |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。
$ ~2 H+ l  Q. c, i- j8 h* [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。
2  排放试验工况
9 t4 N& {5 J, F) W# \1 k3 {2.1  欧Ⅰ/Ⅱ：
稳态13工况。将发动机置于测功试验台架上，按规定的13种工况测试发动机排放。每工况运行5～6 min，按序试验，中途终端时间不得超过15 min，否则试验无效。
2.2  欧Ⅲ/Ⅳ：
2.2.1  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13工况试验后，还要进行3点NOx的附加抽查试验。因此欧3欧4的稳态工况和欧Ⅰ欧Ⅱ的稳态工况没有直接的相关性。
2.2.2  动态烟度试验ELR
! Q# c  N  L& p# C3 v; f' gELR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。
% u) P1 v- L3 L/ q$ J( {5 H2.2.3  瞬态试验ETC
* ]: E3 {4 z# o1 R+ j- L0 I1 nETC试验时间共1 800 s，是每秒变换工况的瞬态排放试验程序。它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。
/ e6 w( C# l) w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1 Hz。由于对碳氢HC和氮氧化物NOx连续采样积分，其频率应至少为2 Hz，且整个气态污染物分析系统的响应时间应不大于20 s。
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，ETC为附加试验。此外CNG、LPG发动机的气态排放污染物测量的工况是ETC。