柴油机排放法规及控制策略
试验条件
1.排放测试设备满足相应法规要求. 2.大气条件. 0.96≤Fa≤1.06. 3.燃油品质. 4.润滑油品质. 5.进气阻力 6.排气背压 7.燃油温度、润滑油温度、冷却水温度 8.其它测试仪器仪表符合要求
指令的修订情况
2002年12月9日,欧盟在最新修正指令2002/88/EC中, 增加了对小于19kW的点燃式发动机的排放控制。 2004年4月21日,欧盟在最新修正指令2004/26/EC中, 主要有以下几方面的改动: a、 增加了对“内河船机”、“铁路机车”和“轮轨” 的排 放控制。 b、 制订了Ⅲ A、 Ⅲ B和IV阶段的排放限值,对“内 河船机”、“铁路机车”、“轮轨”和“恒速发动机”分别 进行控制。 c、 对Ⅲ B阶段和IV阶段颗粒物取样实行NRTC瞬态测 试循环。 d、 对Ⅲ A和Ⅲ B、IV阶段所用燃油提出不同的要求。
JB8891标准的排放限值 JB8891标准的排放限值
比排放 g/(kW·h) 序号 1 2 3 实施日期 2000年1月1日 2002年1月1日 待定 CO 12.3 8.4 4.9 HC 2.6 2.1 1.2 NOX 15.8 10.8 9.0 PM / / 0.7
1)
1)只作为检查项目
欧盟、美国、日本的非道路 移动机械用压燃式发动机排放控 制先后起步于20世纪90年代中期, 现在基本处于各自的“第三”阶 段. 本文重点介绍欧盟标准。
1、ISO 标准
ISO8178是由国际标准化组织提供的非道路用内燃机排 放测试方法,并为世界各国接受。为避免造成重复认证和国 际贸易困难的情况,做到测试数据的可比性,欧洲、美国和 日本的非道路用发动机排放标准均采用ISO8178国际标准定 义的测试方法,另外,ISO8178标准为一系列标准,它不仅 定义了台架测试方法(ISO8178-1),还定义了现场的测试 方法(ISO8178-2)。ISO8178标准为非道路用内燃机排放测 试方法,没有限值的规定。
其它规定
1.使用寿命期内要求排放指标满足限值要求。 2.燃油含硫量规定:第Ⅰ、Ⅱ、ⅢA阶段, 1000ppm≤S≤2000ppm. ⅢB阶段10-50ppm。 3.系族概念:可以用一种型号的源机来代表一 组具有相似结构原理和使用相似结构部件的发 动机来进行型式认证。 4.生产一致性的考核:主管部门可在生产中的 任何时候对其控制生产一致性的措施进行抽查, 必要时可抽取一台发动机进行检测。
欧 洲 第 II 阶 段:
净功率 (kW) 130≤P≤ 560 75≤P< 130 37≤P< 75 18≤P< 37 实施时间 2000年12月31日 2001年12月31日 2002年12月31日 1999年12月31日 一氧化碳 碳氢化合物 (g/kW·h) (g/kW·h) 3.5 5.0 5.0 5.5 1.0 1.0 1.3 1.5 氮氧化物 颗粒物 (g/kW·h) (g/kW·h) 6.0 6.0 7.0 8.0 0.2 0.3 0.4 0.8
EPA 测试循环
a、对于变速发动机,采用ISO8178-4规定的 C1循环(8工况测试循环); b、 对 于 小 于 1 9 kW 的 变 速 发 动 机 , 采 用 ISO8178-4规定的G1循环(6工况测试循环); c、对于内河船机,采用ISO8178-4规定的E1 循环(4工况测试循环); d、对于恒速发动机,采用ISO8178-4规定的E 循环(5工况测试循环)。
二、国内柴油机排放法规情况
我国于1999年颁布GB17691-1999,开始对车 用压燃式发动机的排放实施控制,于2001、2005 年进行了两次修订,等效采用欧盟法规。2007年1 月1日起执行中国Ⅲ阶段标准。 我国于2005年颁布GB19756-2005,开始对三 轮汽和低速货车用柴油机的排放实施控制,等效 采用欧盟法规。2007年1月1日起执行中国Ⅱ阶段 标准 我国于1999年颁布JB8891-1999,开始对非道 路移动机械用压燃式发动机的排放实施控制。
9.2(NOX) 7.5 4.7 9.2(NOX) 6.6 4.0 9.2(NOX)+ 1.3 6.6 4.0
37≤kW<75
Tier 2 Tier 3 Tier 1
75≤kW<130
Tier 2 Tier 3 Tier 1
130≤kW<225 Tier 2 Tier 3
EPA排放限值和实施时间 EPA排放限值和实施时间
其它规定
5.销售:实施新的限值标准后,各成员国 可以允许库存的在此日期之前生产的发 动机或机械继续销售,但需经生产商向原 批准型式认证的成员国和库存所在地成 员国的主管部门提出申请并说明经济和 技术方面的理由.延长期由各成员国自定 的法规实行,不得超过2年。数量不超过 上一年度在该国投放量的10%。
柴 油 机 排 放 法规及控制策略
一拖技术中心 张庚乾 二OO六年十一月九日
主 要 内 容
国外非道路柴油机排放法规 国内非道路柴油机排放法规 欧洲车用柴油机排放法规 柴油机排放控制手段 柴油机排放控制关键技术 柴油机排放一致性的质量控制 技术中心排放测试设备
一、国外非道路柴油机排放法规
国外非道路柴油机排放法规
欧 洲 第 Ⅲ B 阶 段
净功率 (kW) 实施时间 CO (g/kW·h) 3.5 5.0 5.0 5.0 CH (g/kW·h) 0.19 0.19 0.19 4.7 NOX (g/kW·h) 2.0 3.3 3.3 PM (g/kW·h) 0.025 0.025 0.025 0.025
130≤P≤ 2009年12月 560 31日 75≤P< 2010年12月 130 31日 56≤P< 2010年12月 75 31日 37≤P< 2011年12月 56 31日
净功率
阶 段 Tier 1
M Y 1998 2004 2008 1997 2003 2007 1996 2003 2006
NMHC+NOX g/kW.h
CO g/kW.h -5.0 5.0 -5.0 5.0 11.4 3.5 3.5
PM g/kW.h -0.40 0.40 -0.30 0.30 0.54 0.20 0.20
欧 洲 第 Ⅲ A 阶 段
净功率 (kW) 130≤P≤ 560 75≤P< 130 37≤P< 75 19≤P< 37 实施时间 2005年06月30日 2005年12月31日 2006年12月31日 2005年12月31日 CO (g/kW·h) 3.5 5.0 5.0 5.5 CH+NOX (g/kW·h) 4.0 4.0 4.7 7.5 PM (g/kW·h) 0.2 0.3 0.4 0.6
净功率 阶 段 Tier 1 37≤kW<75 Tier 2 Tier 3 Tier 1 75≤kW<130 Tier 2 Tier 3 Tier 1 130≤kW<225 Tier 2 Tier 3 2003 2006 M Y 1998 2004 2008 1997 2003 2007 1996 NMHC+NOX g/kW.h 9.2(NOX) 7.5 4.7 9.2(NOX) 6.6 4.0 9.2(NOX)+ 1.3 6.6 4.0 COg/kW.h (g/hp.h) -5.0 5.0 -5.0 5.0 11.4 3.5 3.5 PMg/kW.h (g/hp.h) -0.40 0.40 -0.30 0.30 0.54 0.20 0.20
ISO8178定义的测试循环 ISO8178定义的测试循环
发动机型式 压燃式发动机 功率大于20kW的火花点燃式发动机 恒速发动机 船机 铁路牵引机车 通用、草地和园艺用发动机 测试循环 C1(8工况) C2 D E F G
2、 欧盟标准
欧盟控制非道路移动机械用压燃式发动机的排放 指令是 97/68/EC(1998年3月19日开始实施)。从 1998年6月30日开始,对37 kW≤P<560kW 的非道路移 动机械用压燃式发动机分功率段实施第I阶段的排放限 值;从1999年12月31日开始,对18 kW≤P<560kW 的 非道路移动机械用压燃式发动机分阶段、分功率段实 施 第 II 阶 段 的 排 放 限 值 。 对 于 变 速 发 动 机 , 采 用 ISO8178-4规定的C1测试循环(八工况循环)进行测试; 对于恒速发动机,采用ISO8178-4规定的D2循环(五工 况循环)进行测试。
EPA排放限值和实施时间 EPA排放限值和实施时间
净功率 阶 段 Tier 1 225≤kW<450 Tier 2 Tier 3 Tier 1 450≤kW<560 Tier 2 Tier 3 Tier 1 560≤kW Tier 2 2004 2002 20064 2000 M Y 1996 2001 2006 1996 NMHC+NOX g/kW.h 9.2(NOX)+ 1.3 6.4 4.0 9.2(NOX)+ 1.3 6.4 4.0 9.2(NOX)+ 1.3 6.4 COg/kW.h (g/hp.h) 11.4 3.5 3.5 11.4 3.5 3.5 11.4 3.5 PMg/kW.h (g/hp.h) 0.54 0.20 0.20 0.54 0.20 0.20 0.54 0.20
GB/T8190标准和JB8891标准 GB/T8190标准和JB8891标准
GB/T8190.1-1999和GB/T8190.4-1999标准等同采用了 ISO8178.1-1996和ISO8178.4-1996标准,但ISO8178的其它 标准未等同发布,造成GB/T8190标准不完整。另外JB8891 为行业标准,不具有强制性,对国内的非道路用柴油机的 排放没有起到控制作用。 欧洲、美国和日本的非道路用发动机的排放限值分别 依功率来划分档次,不同功率档次的发动机的排放限值、 实施日期不同。大功率的发动机的排放限值较严,而小功 率的发动机的排放限值较松,这与发动机的实际排放状况 和技术水平一致,比较科学合理。而JB8891是参照欧盟早 期的车用柴油机排放控制标准制订的,没有对功率档次进 行必要的划分,限值都一样,不很科学。