GB 17691-1999 压燃式发动机和装用压燃式发动机的车辆排气污染物限值及测试方法

7691华人民共和国环境保护法和中华人民共和国大气污染防治法，控制汽车排放污染物的排放，改善环境空气质量，特制定本标准。本标准等效采用联合国欧洲经济委员会(1992年12月13日生效的49/02法规就发动机的污染物排放对压燃式发动机及装压燃式发动机车辆认证的统一规定的全部技术内容。本标准的附录A、附录录标准由国家机械工业局提出。本标准由全国汽车标准化技术委员会归口。本标准主要起草单位:中国重型汽车集团公司技术发展中心、中国汽车技术研究中心。本标准主要起草人:王勇、许拔民、刘伟、乔招军、尤林华、路好成、杨继平。本标准由国家机械工业局负责解释。中华人民共和国国家标准压燃式发动机和装用压燃式发动机的车辆排气污染物限值及测试方法7691)标准适用于设计车速大于25 km/N和N,类及总质量大于3 500 ，机动车装用的压燃式发动机。本标准不适用于已按4761批准认证的采用压燃式发动机的NN:和M:类车辆。2引用标准下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。本标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本的可能性。 15089 176924761柴油机)。照 15089,国家质量技术监督局1999一03一10批准2000一01一01 37691氢化合物(假定碳氢比为I:氮氧化物(用二氧化氮(量表示)。温度不超过325 K(52()时，在规定的过滤介质上收集到的所有物质。照7692规定的功率测量方法，在发动机曲轴末端或其等效部件上测得的功率39额定转速制造厂的使用说明书中规定的、调速器所允许的满负荷最高转速。75%时，指最大扭矩转速;其他情况指额定转速的60(0C)和101. 3 kWh)一氧化碳排放量; g/(kWh)碳氢化合物排放量; g/(kWh)氮氧化物排放量; g/(kWh)微粒排放量; g/(kWh)各种排放物的加权平均值;浓度(体积百万分率);，。、g/ 7F,，有效加权系数; kg/基);V m /基);V m/基);与，基); kg/i kg/o, m/基);M、 m流过微粒取样滤纸的样气体积(湿基);“二) m/基);，表示某一工况的下标;尸，, )vmc,o)是容积比(v/v，以下同。7691一1999V,4八,基);稀释比;取样探头与排气管的横截面面积之比;等动态取样探头的横截面面积;排气管的横截面面积;加热式氢火焰离子化检测器;不分光紫外线共谐吸收型分析仪;不分光红外线分析仪;化学发光分析仪;加热式化学发光分析仪;)行所指示的发动机最小净功率;5中规定的、由发动机驱动的附件允许吸收的最大功率，试验中由发动机驱动的附件所吸收的功率之和。门门型式认证试验制造厂应提交一台与附录动机型式”特征相符的发动机，进行4. 2规定的试验。批生产的发动机中任意抽取一台，验用发动机应按照制造厂的技术规范磨合或部分磨合。件他系统和分析仪如能得出等效的结果，也可以采用。对于单独一个试验室，等效性定义为试验结果落在这里所述的某一基准系统试验结果的士5%以内。对于微粒排放，只有全流稀释系统被认定为基准系统。如将一套新系统引入本标准中，其等效性的确定必须以725所述的试验室间试验的重复性和再现性计算为基础。5气态和微粒污染物排放限值5门气态和微粒污染物排放限值分别见表表1屺)g/(kWh)碳氢化合物质量(月()g/(kWh)氮氧化物质量(g/(粒质量(PT)g/(kWh)85 2000. l. 36132005. 1. 14. 01. 150. 15扮指发动机功率7691军 h)碳氢化合物质量(1f0)g/(氧化物质量(, )g/(kWh)微粒质量(PT)g/(85 85 氢化合物、氮氧化物及微粒的质量不超过表为合格。5. 3生产一致性检查试验氢化合物、如果从成批产品中抽取的一台发动机不能达到表2中规定数值的要求，则制造厂可以要求从成批产品中抽取若干台发动机进行测定。制造厂应确定抽检样机的数量n(包括原来抽检的一台)。除原来抽检的那台发动机以外，后，根据抽检的出算术平均值(z)。如能满足下列条件，则该批产品的生产被认为合格，否则为不合格:j+为表2中规定的每种污染物的限值;数值列入表3,4210. 2650. 2330. 2240. 2160. 2100. 2030. 198如果，z走一0. 860了”5. 3. 3如果抽取的发动机不符合5. 3. 1的要求，或者没有通过5. 应撤消已按本标准对该机型所做的型式认证试验的结论。6. 1对装用压燃式发动机车辆的附加要求发动机在车辆上的安装应符合有关型式认证发动机的下列特征:6门门进气阻力不得超过附录排气背压不得超过附录. 式中:之一台。、中任何一台单独测得的结、。7691准的附录)发动机的主要特征和与进行试验有关的资料1制造厂:2制造厂的发动机型号:冲程/二冲程，4缸径:行程:气缸数自及排列:7发动机排量:19最大扭矩转速:10容积压缩比E)11燃烧系统说明:12燃烧室和活塞顶部图13进、排气道最小截面积:14冷却系统l. 142循环泵:有/无，、特性或厂牌和型号(如适用):传动比(如适用):14. 2风冷鼓风机:有/无，特性或厂牌和型号(如适用):传动比(如适用):15制造厂允许温度口最高温度:15. 2风冷:基准点:，基准点最高温度:适用)出口处最高进气温度:低:K，最高:15. 6润滑油温度:最低:K，最高:16增压器:有/无，l. 16. 2型号:16. 3系统说明(如:最大增压压力、废气旁通阀，如适用):I)划去不适用者z注明公差17进气系统:在发动机额定转速和100%负荷时最大允许进气阻力:18排气系统:在发动机额定转速和100%负荷时最大允许排气背压:有，且未包括在其他项目内)说明和(或)简图:1输油泵压力“，:型号:转速为:r/油量:每冲程或勺月工J，或特性曲线，”:说明所用的试验方法:在发动机上/在油泵试验台上”1喷油提前曲线E)管长:1:;.:内径:喷油器厂牌:型号:”:.，开启压力:调速器厂牌:型号:全负荷开始减油点的转速z最高空载转速2 . r/. r/:冷起动装置;.;厂牌:型号:说明:止点的启闭角度或等效的数据2基准和(或)调节范围，酬去不适用者2)注明公差。3747691 17692关于发动机功率测量所规定的运转条件，在发动机额定转速和中间转速下，由制造厂提出的、由发动机驱动的附件允许吸收的最大功率:中间转速下:定转速下:1.，厂牌:如润滑油与燃油混合，说明混合油中润滑油的百分比)2由发动机驱动的附件(如装用)照制造厂的规定)(表了了7间转速:r/定转速r/表kw(a)按2，由发动机驱动的附件吸收的功率之和，b)发动机总功率,)按许吸收的最大功率,d)发动机最小净功率,kW(e)注:c=a+b，且e=于就其发动机的车型认证)厂牌:_2型式:_3制造厂名称和地址:_4发动机型号:荷下的进气系统阻力2:_ 荷下的排气系统背0. 17692关于发动机功率测量所规定的运转条件，在发动机额定转速和中间转速下，由发动机驱动的附件所吸收的功率(表照 在17和18所规定的限值以内。7691准的附录)试验规程l. 2进行试验时，把发动机装在试验台架上，并同测功机相连。，用开尔文表示)和干空气压(并且按照下述规定确定参数F,4自然吸气式和机械增压式发动机，991T)。7r=!于入【二:二、艺，匕)涡轮增压发动机(带或不带进气冷却):。9910 I 不二1X【二二下(厂5(L数为试验有效:0. 96毛F( .行表25测量微粒污染物排放用的每片滤纸，放入一个封闭但不密封的培替式培养皿(，并放在称重室内稳定。稳定后，称量每片滤纸的皮重并记录。然后把滤纸放在培替式培养皿中并保留在称重室里或把滤纸存放在密封的滤纸保持架中直到试验需要时为止。如果滤纸从称重没有使用，则在使用以前必须重新称重。在试验循环的每个工况中。规定的转速必须控制在士50r/定的扭矩必须控制在试验转速厂最大扭矩的士2%以内。喷油泵进口处的燃油温度必须为306一316K(3343C)。调速器和燃油系统必须按制造厂使用说明书的规定进行调整。试验步骤如下:采用全流稀释系统稀释排气时，把排气尾管接到该系统上，并相应地重新调整进气阻力和排气背压。必须在根据排气流量和(或)排气温度确定的最大热流量工况调节总流量，以保持紧靠微粒滤纸前的稀释排气温度不高于325K(5到所有温度和压力达到平衡状态。便计算规定试验工况的扭矩值。应考虑制造厂提出的、适用于该机型的、由发动机驱动的附件允许吸收的最大功率。用下式计算发动机每一转速和负荷下的测功机设定值:一p。二u:式中:、p。e)行所示的发动机最小净功率;L.。由发动机驱动的附件允许吸收的最大功率，减去发动机实际驱动的附件所吸收的功率之和。即d)(b)。动微粒取样系统，当采用分流稀释系统时，必须在根据排气流量和(或)排气温度确定的最大热流量工况调节稀释比，以保持紧靠微粒滤纸前的稀释排气温度不高于325K(52)。如果适用，应按照附件查并调整排气流速和压力波动的范围。发动机在每个工况运行6第录分析仪在整个6少在最后3于微粒取样，整个试验过程使用一对滤纸(初级滤纸和次级滤纸，见附件对于分流稀释系统，每个工况的稀释比与排气流量的乘积必须在所有工况平均值的士7%以内。对于全流稀释系统，总质量流量必须在所有工况平均值的士7%以内。对每个工况，必须根据总的模态加权系数与排气或燃油质量流量，来调整通过微粒滤纸的取样质量()(见附件取样时间最少是2样必须尽可能在每个工况的后期进行。在每个工况的最后录发动机的转速、负荷、进气温度和排气流量，在微粒取样时间内，转速和负荷应满足要求，无论如何在每个工况的最后须满足要求。少在试验结束后，要检查并重新设定。认为试验有效。数据计算试验完成时，记录通过滤纸的总取样质量()。把滤纸放回称重室里至少调节不得超36h，然后称重，并记录滤纸的总重。微粒质量(于在初级滤纸和次级滤纸上收集的微粒质量之须找出每个工况的最后605，并确定刀(、个工况的7691然，如果能保证采集到等效的数据，也可采用不同的记录方式。附件氧化碳、氮氧化物和微粒。在规定的试验循环中，连续检测上述污染物的排放量。该试验循环由覆盖柴油机典型工作范围的若干个转速和功率工况组成。在每个工况中，测定每种气态污染物的浓度、排气流量和输出功率，并将测量值加权处理。对于微粒，把整个试验循环中所取的样收集到一对滤纸上每种污染物每千瓦小时排放的克数。有数值均用于按照附件算在测功机上进行发动机排放试验，应采用下述设备:具有合适的性能来完成1. 2下列参数的测量仪器:转速、扭矩、燃油消耗量、空气消耗量、冷却液和润滑油温度、排气压力、进气阻力、排气温度、进气温度、大气压、湿度及燃油温度。这些仪器的精度必须满足 17692中规定的功率测量方法的要求;其他仪器的精度必须满足下列要求:)的测量精度应达到士50001. 3发动机冷却系统:应具有足够的冷却能力，使在规定的试验期间发动机的工作温度保持正常1. 4非隔热、未冷却的排气系统:在原排气取样探头的安装位置之后，至少应延伸。最大额定功率时，其排气背压应在发动机制造厂为车辆使用提供的使用说明书中规定的上限值的士650 1. 5发动机进气系统:在发动机进气流量最大的工况，其进气阻力应在发动机制造厂规定的、试验发动机所用空气滤清器阻力上限值的士300 2排气流量为计算排放量，必须知道排气流量(1. 1)。可用下列任一方法测定排气流量:(a)用喷嘴流量计或等效的测量装置直接测量排气流量。(b)用适当的测量装置测量进气流量和燃油流量，并用下面的公式计算排气流量:75基排气体积)或V 内+O. 77基排气体积)V算。如果计算中采用排气质量流量(则浓度应换算成湿基排气浓度。根据所用的测量方法，V 7691一19993分析和取样设备附件他系统或分析仪，如能证明具有等效的结果，也可以采用。仪器进行分析:O)分析应采用不分光红外线(收型分析仪。C)分析应采用加热式氢火焰离子化分析仪(由于在柴油机排气中存在重烃,73 K(180 )。应按照5. 2进行标定。3. 1. 3氮氧化物(析应采用化学发光分析仪(加热式化学发光分析仪(等效型式的分析仪。4二氧化碳(分析(用于计算稀释比)应采用不分光红外线(收型分析仪。3. 2精度分析仪应该具有测量排气污染物样气浓度所需要的量程及相适应的精度。更高。对于小于100 量误差不得超过士3 3. 3气体干燥选用的气体干燥装置不得对气流中的污染物成分产生影响。3. 4取样在用加热式氢火焰离子化检测器(记录仪(R)连续分析样管路必须加热。试验过程中，整个取样系统的温度必须保持在453 (180。加热的取样管路中必须装有加热的过滤器(F) (对)0. 3 滤效率为99%)，以便滤掉所分析连续气流中的固体颗粒。取样管的温度必须控制在368(95 200C)O,)分析用的取样管路可以加热，也可以不加热。3. 5微粒的测定微粒的测定要求有一套能使稀释排气的温度保持在325 K(520C)以下，并能防止水汽冷凝的稀释系统，一套微粒取样系统，规定的微粒取样滤纸和一台放置于带空调装置的称重室里的微克天平。可以通过全流稀释系统或分流稀释系统来进行稀释。附件他系统，若已证明能够提供等效结果，也可采用。附件满足本附件的精度要求。本附件描述了3所述分析仪应该采用的标定方法。须备有下列气体:a)纯氮:纯度镇1 1 4 000)，级稀释系统的直径至少为460 动机的排气应顺气流引入初级稀释通道，并充分混7691初级稀释通道中采集样气，然后使样气通过取样用滤纸。保证在初级微粒滤纸前的稀释排气温度不超过325 K(52C)。双级稀释系统:从初级稀释通道中采集样气，然后将样气传送到次级稀释通道中，使样气被进一步稀释。经二次稀释的样气然后通过取样用滤纸。保持稀释排气流的温度在取样区内不大于464 K(1910C)。次级稀释系统必须提供足够的次级稀释用空气，以保持经二次稀释的排气流在初级微粒滤纸前的温度不大于325 K(52 C)用于必须逆气流安装在稀释用空气和排气混合均匀的地方(即在稀释通道的中心线上、在排气进入稀释通道点的下游约10倍管径的地方)。探头内径至少为12 探头前端到滤纸保持架的距离不得超过1 020 样探头不得加热。微粒传输管(仅用于必须逆气流安装在稀释用空气和排气混合均匀的地方(即在稀释通道的中心线上、在排气进人稀释通道点的下游约10倍管径的地方)。探头内径至少为12 入口平面到出口平面不得超过910 粒样气的出口必须位于次级稀释通道的中心线上，并朝向下游。传输管不得加热。次级稀释通道(仅用于小管径为75 有足够的长度以保证经二次稀释的样气至少有。级滤纸的保持架应位于次级稀释通道出口的300 释用空气过滤器:可以在稀释用空气入口处过滤稀释空气，其温度应为298 K(25C)士5K，并可取样以测量其背景微粒值。这样，以后就可以从稀释排气的测量值中减去该值。滤纸保持架:初级滤纸和次级滤纸可共用一个滤纸室，亦可各自使用单独的滤纸室。1. 3的要求必须满足。滤纸保持架不得加热。微粒取样泵:若不采用流量计算装置，该泵应距通道有足够的距离，以保持进入取样泵的进气温度恒定(士3 K)。在整个试验过程中取样泵应一直运转。祥气通过旁通装置进人取样支管。稀释用空气泵(仅用于其安装位置应保证进入的次级稀释用空气的温度为298 K(25C)士5 于微粒取样流量):若不采用流量计算装置，该仪器应距稀释通道有足够的距离，以保证进气温度恒定(士3 K),气体计量仪或流量测定仪(仅用于其安装位置应使进气温度保持在298 K(25C)15 7691一1999 5系统3(分流稀释系统)5门这里描述了只稀释部分排气的微粒取样系统。图据试验过程中收集在一对滤纸上的微粒质量、稀释比、取样流量以及排气流量或燃油流量，确定微粒排放的质量。5. 2稀释比的计算取决于所用系统的型式。取样可以只取一部分稀释排气(部分取样型)或取全部稀释排气(全部取祥型)。只要满足2. 6和此描述的所有型式都是等效的。各组成部分应满足下列要求:不带等动态探头的型式，在探头顶端的上游必须有6倍管径长的直管段，在其下游必须有3倍管径长的直管段。对于带等动态探头的型式，排气管在探头顶端上游至少15倍管径的长度和下游至少4倍管径的长度内，必须无弯头、弯管和直径的突变。取样区内的排气流速应高于10 m/s，并且低于200 m/s。排气压力的平均波动不得超过士500 采用底盘式排气系统(包括消声器)之外，任何减少压力波动的措施都不14改变发动机的性能，也不得引起微粒沉积。取样探头:应逆气流安装在排气管中心线上，安装点应满足上面的流动条件其最小内径应为4 动态取样探头(若采用为选用件):其设计应保证从原排气中按一定比例取样，为此用且必须接到差压传感器和流速控制器上，以在探头顶端获得等动态流。探头内径至少为12 气分析仪(如采用为选用件):用于分析于碳平衡法只能用;分析仪应按与测量气态污染物的分析仪相同的方法进行标定，应使用一台或多台分析仪来测定不同的浓度。微粒取样传输管:应加热或隔热，以便使传输管内的气体温度不低于423 K(150C),若排温低于423 K (150 C )，则不得低于排气温度。直径应大于或等于探头直径，但不得超过25 进口平面到出口平面的长度不得超过1 000 粒样气的出口应位于稀释通道的中心线上，并朝向下游。7691用于通过保持达到排气的等动态分离，必须有该装置。在这些条件下，通过每一个工况，当保持压气机(速恒定时，通过控制抽风机(转速而进行调节。在压力控制回路中，残余误差不得超过压力传感器(用于最大量程应为士500 量控制器(稀释空气用):用来控制稀释用空气的质量流量。可以将其连接到排气流量或燃油流量、与(或)分信号上。使用压缩空气供给装置时，接控制空气流量。气体计量仪或流量测定仪(稀释用空气用):其安装位置应使进气温度保待在298 K(25C)士5 K,抽风机:仅用于部分取样型。压气机:为了控制稀释用空气的质量流量，压气机连。可以将排气流量或燃油流量和(或)分信号作为命令信号。当采用压缩空气供给装置时，不需要释用空气过滤器:稀释用空气可以在稀释用空气入口处过滤，其温度应为298 K(25C)士5K，并可取样以测量背景微粒值。这样，以后就可以从稀释排气的测量值中减去该值。稀释通道:管径要足够小，以引起紊流(雷诺数R,4 000);管子要足够长，以使排气与稀释用空气充分混合。对全部取样型，管径最小为25 部分取样型，管径最小为75 动机排气应顺气流引入稀释通道，投入使用后，应在发动机运行时通过检测通道中纵向分布情况(至少6个等距测量点)来检查混合质量。微粒取样系统:应能从稀释通道中取样，并使样气通过取样滤纸(部分取样型)，或使全部稀释排气通过取样滤纸(全部取样型)。为避免对控制回路的任何影响，建议取样泵在整个试验过程中保持运转。应在取样探头和滤纸保持架之间使用一个带球阀的旁通系统，使样气在所要求的时间流过取样滤纸。转换过程对控制回路的干扰应校正到3粒取样探头:应逆气流安装在稀释用空气和排气混合均匀的地方(即在稀释通道中心线上、在排气进人稀释通道处的下游大约10倍管径的地方)，其内径最小为12 粒传输管:不得加热，长度不得超过1 020 部分取样型，长度是指从探头顶端到滤纸保持架。对全部取样型，长度是指从稀释通道端头到滤纸保持架。滤纸保持架:初级滤纸和次级滤纸可共用一个滤纸室，也可用两个单独的滤纸室，应满足1. 3的要求。滤纸保持架不得加热。微粒取样泵:若不采用流量计算装置，该泵距通道应有足够的距离，以使进气温度保持恒定(士3 K),流量控制器(对微粒取样流量，为选用件):可以改善微粒取样流量的精度。气体计量仪或流量测定仪(微粒取样流量):若不采用流量计算装置，该仪器距通道应有足够的距离，以使进气温度保持恒定(士3 K)径不得小于取样管直径，其转换时间应少于。7691一1999!11|_一_准的附录)认证试验和生产一致性检验规定用荃准燃油的技术要求等同采用洲润滑油和发动机燃料试验性能研究协调理事会)基准燃油4、标准。种类:柴油项目限道165D 613密度(15C)0. 8350. 845675D 1298馏程，终馏点:):405D 8655719D 93二)如T,需要计算发动机的热效率，可用下式算得燃料的热值:比能量(热值)(净)(MJ/“6. 423一8. 792d t 3. 170d) (1一(二+)+2. 4992式中:88