欧III排放标准体系综述

欧III阶段排放认证体系综述柴油发动机所必须进行的排放认证试验重型柴油发动机通过排放认证需通过以下试验循环:●ESC:排气污染物排放的稳态试验循环.●ETC:排气污染物排放的瞬态试验循环(国标尚未颁布，在中国ETC是否作为柴油机排放强制性认证试验尚未确定，在欧洲有ETC即将成为传统柴油机排放认证强制性认证试验的说法）。●ELR:可见污染物排放的稳定转速循环加载试验循环.ESC排放认证试验●试验循环介绍ESC排放认证试验涵盖了13个工况，考虑了发动机在实际使用中的工作状况，并予以权重，如下表：工况序号发动机转速负荷百分比加权系数工况时间(分)1怠速－0.1542转速A100%0.0823转速B50%0.1024转速B75%0.1025转速A50%0.0526转速A75%0.0527转速A25%0.0528转速B100%0.0929转速B25%0.10210转速C100%0.08211转速C25%0.05212转速C75%0.05213转速C50%0.052ESC排放认证试验●转速A、B、C的确定第一步：确定发动机性能曲线第二步：低转速（nlo）和高转速（nhi）的确定nlo：50％发动机最大额定净功率所对应功率曲线上的最低发动机转速；nhi：70％发动机最大额定净功率所对应功率曲线上的最高发动机转速。第三步：转速A、B、C的计算转速A＝nlo＋25％（nhi－nlo）；转速B＝nlo＋50％（nhi－nlo）；转速C＝nlo＋75％（nhi－nlo）；参见下页的图示。ESC排放认证试验ESC排放认证试验●“控制区域”内NOx检查试验“控制区域”指转速A至转速C之间，以及负荷百分数25％至100％的区间，如上页图所示。在ESC13工况试验完成之后，进行“控制区域”内NOx检查试验。在开始测量前，发动机应调整至第13工况运行3分钟，然后在控制区域内由检验机构选择的不同位置（应采用经批准的随机统计方法选择试验点）进行3次测量，每次测量时间2分钟。ESC排放认证试验●试验检测内容及试验结果的计算对于气态排气污染物排放：测量每一工况时的排气污染物排放浓度，包括NOx、CO、HC，按照给定的加权系数，结合发动机实测功率、排气质量流量以及试验环境条件等参数，根据相关公式最终计算得出比排放结果。对于颗粒排放：一定流量的经过稀释的排气通过一组（常为一对滤纸）滤纸，颗粒被收集到滤纸上，收集到的颗粒重量结合发动机功率、加权系数、取样流量等参数,根据相关公式最终经过计算得到比排放结果。ESC排放认证试验●结果判定首先，气体污染物和颗粒污染物排放必须满足法规限值；其次“控制区域”内NOx检查满足要求。即：将包含控制点的四个相邻试验工况（13工况中的4个工况）的排放结果对应于控制点进行内差值计算得到一个计算结果，控制点实测排放结果与此差值计算结果相比，不得超出10％。ESC排放认证试验●取样方式气态排放污染物：可以采用“直采”或“稀释采”取样系统，但全流稀释取样系统是基准测量系统。颗粒排放：可以使用“部分流稀释取样系统”或“全流稀释取样系统”。ETC试验循环●试验循环简介ETC试验循环包括1800个工况，更多的考虑并模拟了汽车的实际行驶状况，每个工况持续时间仅为1秒，所以称之为瞬态循环，在此不一一列出。仅列出第15～19工况作为示例。工况（S）规一化转速（％）规一化扭矩（％）1500160.11.51723.121.51812.628.51921.871ETC试验循环●试验工况的确定第一步：性能曲线及nlo和nhi的确定第二步：基准转速的确定基准转速＝nlo＋95％*（nhi－nlo）第三步：实际扭矩和转速的确定首先，应用下面的公式将转速非规一化：实际转速＝％转速（基准转速－怠速）/100＋怠速然后，对于每一实际转速，再将扭矩非规一化：实际扭矩＝（％扭矩*最大扭矩）/100注：上述计算过程一般为：性能曲线被专用软件自动记录后，然后对各工况进行自动计算。ETC试验循环以第17工况为例：％转速＝23.1％扭矩＝21.5假定发动机基准转速＝2000r/min；怠速＝700r/min则有:实际转速＝（23.1*（2000－700））/100+700＝1000r/min性能曲线上在发动机1000r/min时最大扭矩为800N.m则有:实际扭矩＝（21.5*800）/100＝172N.m即：第17工况发动机转速＝1000r/min，扭矩＝172N.mETC试验循环●试验检测内容及试验结果的计算对于气态排气污染物排放：发动机排气被稀释后，在所有试验工况中，被稀释的排气按一定的比例被连续的收集到取样袋中，用于CO气体浓度的测量，但稀释排气中NOX和HC浓度必须通过积分分析仪的信号求得，结合循环总功率、取样流量、稀释情况、环境条件等参数最终计算得到比排放结果。对于颗粒排放：发动机排气被稀释后，在所有试验工况中，被稀释的排气按一定的比例连续的通过一组取样滤纸，收集到的颗粒重量结合循环总功率、取样流量、稀释情况等参数最终经过计算得到比排放结果。ETC试验循环●结果判定：气体和颗粒污染物排放不得超出法规限值。●取样方式气态排放污染物：必须采用全流稀释。颗粒排放：必须采用全流稀释取样系统。ELR试验循环●试验循环简介试验循环包括转速A（循环1）、转速B（循环2）、转速C（循环3）三个转速，转速A、B、C同于ESC试验，发动机负荷从10％迅速升至100％。接下来的循环4是由检验机构确定的，在控制区域内某一转速，从10％以上的任意负荷突然升至100％。参见下页图示。ELR试验循环ELR试验循环具体要求为：首先：发动机应在每一转速10％负荷时运行20±2秒，转速应保持在±20r/min，扭矩波动在该转速最大扭矩的±2%以内。然后：油门迅速到全油门位置，持续10±1秒，并且测功机也相应加载，使此阶段前3秒内发动机转速波动不超过±150r/min，其余时间内转速波动不超过±20r/min。上述过程共进行3次，进入下一转速循环。ELR试验循环●检测内容：用不透光烟度计测量每次加载过程中的不透光烟度峰值。●循环的确认每个试验转速的平均烟度值的相对偏差应低于平均值的15％（或法规限值的10％，二者选取较大者），循环得到认可。若超差，应反复试验直至满足上述确认条件为止。●结果判定：三个循环中的不透光烟度满足法规限值，并且在选择点试验转速下的烟度值（循环4）不得超过相邻试验转速下最大烟度值的20％，或是不允许超过限值的5％，二者取较大者。