在用汽车排气污染物限值及测试方法


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在用汽车排气污染物限值及测试方法


GB 18285-2000

前 言

本标准全文强制性标准。

为控制在用汽车排气污染物的排放,改善环境空气质量,特制定本标准。

本标准的加速模拟工况试验限值及试验方法参照美国国家环保局标准EPA-AA-RSPD-1M-96-2

《加速模拟工况试验规程、排放标准、质量控制要求及设备技术要求 技术导则》(1996年7月)制定。

本标准的装配压燃式发动机按GB14761-1999通过C类认证的车辆,使用取样式不透光度仪进

行自由加速可见污染物排放试验,代替过去标准中的滤纸式烟度计,因此试验方法和烟度单位与过去的标准截然不同。

本标准的附录A、附录B是标准的附录。附录C、附录D是提示的附录。

本标准由中华人民共和国交通部提出。

本标准由全国汽车维修标准化技术委员会归口。

本标准起草单位:交通部公路科学研究所。

本标准主要起草人:王晓辉、韩国庆。

中华人民共和国国家标准

在用汽车排气污染物限值及测试方法 GB 18285-2000

Limits and measurement methodsfor exhausts of polluants from in-use vehicle

1 范围

本标准规定了在用汽车排气污染物的限值和测试方法。

本标准适用于装配点燃式四冲程发动机及压燃式发动机,最大总质量大于或等于400kg,最大设计车速大于或等于50km/h的在用汽车。

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。

GB 252-1994 轻柴油

GB/T 3845-1993 汽油车排气污染物的测量 怠速法

GB/T 3846-1993 柴油车自由加速烟度的测量 滤纸烟度法

GB 3847-1999 压燃式发动机和袋用压燃式发动机的车辆排气可见污染物限值及测试方法

GB 14761-1999 汽车排放污染物限值及测试方法

GB/T 15089-1994 机动车辆分类

GB 17930-1999 车用无铅汽油

SY/T 7546-1996 汽车用压缩天然气

SY 7548-1998 汽车用液化石油气

3 定义

本标准采用下列定义。

3.1 在用汽车 in-use vehicles

上牌照以后的汽车。

3.2 轻型汽车 light duty vehicles

最大总质量不超过3500kg的M类和N1类车辆。

3.3 重型汽车 heavy duty vehicles

最大总质量大于3500kg的车辆。

3.4 M、N、M1和N1类车辆 vehicle type of M、N、M1 and N1。

GB/T 15089中规定的车辆。

3.5 基准质量(RM) reference mass

指车辆的“整备质量”加上100 kg。

3.6 最大总质量(GTM) maximum total mass

指汽车制造厂提出的技术上允许的最大质量。

3.7 气体污染物 gas pollutants

指一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOx)。碳氢化合物以正己烷当量表示。氮氧化物以一氧化氮(NO)表示。

3.8 排气污染物 exhaust pollutants

对以点燃式发动机为动力的车辆,指排气管排出的气体污染物。对以压燃式发动机为动力的车辆,指排气管排出的排气可见污染物。

3.9 加速模拟工况(ASM)acceleration simulation mode

车辆预热到规定的热状态后,加速至规定车速,根据车辆规定车速时的加速负荷,通过测功机对车辆加载,车辆保持等速运转即为加速模拟工况。

4 试验分类及试验方法

4.1试验分类

试验分为装配点燃式发动机的车辆试验和装配压燃式发动机的车辆试验。

4.1.1装配点燃式发动机的车辆试验

进行怠速试验,双怠速试验和加速模拟工况(ASM)试验。

4.1.1.1 双怠速试验或加速模拟工况(ASM)试验

按GB 14761通过B类认证,设计乘员数不超过6人,且最大总质量不超过2500 kg的M1类车辆和按GB 14761通过B类认证,设计乘员数超过6人,或最大总质量超过2500kg但不超过3500kg的M类车辆和N1类车辆,进行双怠速试验或加速模拟工况(ASM)试验。

4.1.1.2 除4.1.1.1条规定的其他M、N类装配点燃式发动机的车辆进行怠速试验。

4.1.2 装配压燃式发动机的车辆试验

4.1.2.1 按GB I4761通过C类认证的车辆进行自由加速排气可见污染物试验。

4.1.2.2 除4.1.2.1条规定的其他装配压燃式发动机的车辆进行自由加速烟度试验。

4.2试验方法

4.2.1 双怠速试验

按GB/T 3845-1993附录C的规定进行试验。

4.2.2 加速模拟工况试验

按附录A(标准的附录)进行试验。

4.2.3 怠速试验

按GB/T 3845的规定进行试验。

4.2.4 自由加速试验

4.2.4.1 自由加速排气可见污染物试验按附录B(标准的附录)进行试验。

4.2.4.2 自由加速烟度试验按GB/T 3846的规定进行试验。

5 排气污染物限值

5.1 装配点燃式发动机的车辆排气污染物限值

5.1.1 装配点燃式发动机的车辆进行双怠速试验排气污染物限值见表1。

5.1.2 装配点燃式发动机的车辆加速模拟工况试验排气污染物限值见表2。

b.1.3 装配点燃式发动机的车辆怠速试验排气污染物限值见表3。

5.2 装配压燃式发动机的车辆自由加速试验排气污染物限值

5.2.1 装配压燃式发动机的车辆自由加速试验排气可见污染物限值见表4。

表4 装配压燃式发动机的车辆自由加速试验排气可见污染物限值

车 辆 类 型 光吸收系数 m

2001年1月1日以后上牌照的在用车 2.5

2001年1月1日以后上牌照的装配废气涡轮增压器的在用车 3.0 5.2.2 装配压燃式发动机的车辆自由加速试验烟度排放限值见表5。

表5 装配压燃式发动机的车辆自由加速试验烟度排放限值

车辆类型 烟度值,Rb

1995年7月1日以前生产的在用车 4.7

1995年7月1日起生产的在用车 4.0附录A

(标准的附录)

加速模拟工况试验

A1 在底盘测动机上的试验运转循环

A1.1 在底盘测功机上的试验运转循环由ASM 5025和ASM 2540两个工况组成,见图A1、表A1所示。

A1.1.1 ASM5025工况

经预热后的车辆加速至25.0km/h,测功机以车辆速度为25.0km/h,加速度为1.475m/s时的输出功率的50%作为设定功率对车辆加载。车辆以25.0km/h1.5km/h的速度持续运转10s,工况计时器开始计时(t=0 s),持续运行90 s(t=90 s)即为ASM5025工况。

A1.1.2 ASM2540工况

ASM5025工况试验结束后车辆立即加速至40.0km/h,测功机以车辆速度为40.0km/h,加速度为1.475m/s时的输出功率的25%作为设定功率对车辆加载。车辆以40.0km/h1.5km/h的速度持续运转10 s,工况计时器开始计时(t=0 s),持续运行90 s(t=90 s)即为ASM2540工况。

A1.1.3 复检试验

第一次试验如不合格,可进行复检试验。连续进行ASM5025工况和ASM2540工况试验,每个工况测试时间延长至145 s(t=145 s),两工况重复测试时间为290 s(t=290 s)。

A2 车辆和燃料

A2.1 试验车辆

A2.1.1车辆的机械状况应良好,无影响安全或引起试验偏差的机械故障。

A2.1.2车辆进、排气系统不得有任何泄漏。

A2.1.3车辆的发动机、变速箱和冷却系统等应无液体渗漏。

A2.1.4轮胎表面磨损应符合有关标准的规定。驱动轮轮胎压力应符合生产厂的规定。

A2.2燃料

应使用无铅汽油或压缩天然气、液化石油气。无铅汽油应符合GB I7930的规定;压缩天然气应符合SY/T7546的规定,液化石油气应符合SY 7548的规定。

A3 试验设备技术要求

试验设备应符合国家相关标准和计量检定规程的规定。

A3.1底盘测功机

A3.1.1 测功机结构应适用于最大总质量不大于3800 kg的M类、N类车辆。

A3.1.2 根据试验记录的车辆参数,测功机应能自动选择试验工况的加载功率。

A3.1.3 测功机功率吸收装置

A3.1.3.1 设定的测功机加载功率应稳定,不应有影响车辆正常运转的波动。

设定侧功机对车辆的加载功率时应考虑到车轮与滚筒表面的摩擦损失功率和测功机内部损失功率,并按下列公式进行功率设定:

Pi=Pt-Pc-Pf

P=Pi+Pc

式中:P--设定功率值,根据基准质量和试验工况确定,kW;

Pi--测功机的指示功率,kW;

Pt--车辆规定工况的输出功率,kW;

Pf--测功机滚筒与轮胎表面摩擦损失功率,kW;

Pc--测功机内部损失功率,kW。

A3.1.3.2 测功机功率吸收装置应能满足最大总质量(GTM)小于3800 kg的M类、N类车辆进行ASM5025和ASM2540工况时的试验载荷要求。在滚筒转速大子22.5 km/h时,功率吸收装置吸收的功率应不少于15 kW,稳定的试验状态应不少于5min,每次试验间隔3min。

A3.1.3.3 测功机应定期标定系统的内部损失功率(包括轴承摩擦损失、系统驱动摩擦损失和风阻损失等)。

A3.1.3.4 应使用电功率吸收装置。在25km/h和40km/h的转速下,测功机吸收功率应能以0.1 kW为单位进行调整。功率设定的准确度应为0.5 kW。

A3.1.4滚筒

A3.1.4.1 测功机应装备双滚筒。滚筒直径为200 mm到530 mm之间。可采用左右可移动式浓筒或固定式滚筒。固定式滚筒内跨距小干760 mm,外跨距大于2540 mm。

A3.1.4.2 滚筒中心距要求

L=(620+D)sin31.5

式中:L--滚筒轴间距,mm;

D--滚筒直径,mm。

滚筒轴间距公差为-6.5mm~12.5mm。

A3.1.4.3 在任何气候条件下,滚筒尺寸、表面处理和硬度均应保证轮胎不打滑;测试距离、速度精度恒定;轮胎磨损小、噪声低。

A3.1.5 惯量

A3.1.5.1 基本惯量

测功机应配备机械飞轮或惯量模拟装置使测功机具有800 kg20 kg的基本惯量;并应标明基本惯量偏差。

A3.1.5.2 惯量模拟

测功机应能模拟基准质量小于3500kg的车辆在加速度为0~1.475 m/s时的瞬态惯量。惯量为800~2700 kg,速度为25 m/s的车辆加速时测功机最大模拟输出功率应大于18 kW。应标明惯量模拟偏差,惯量模拟并应做相应修正。

A3.1.5.3 惯量模拟系统响应

惯量模拟扭矩响应在0.5 s内应达到扭矩变化终值的90%。

A3.1.5.4 惯量模拟误差

惯量模拟误差应不超过被试车辆所选惯性质量的10%。

A3.1.6 其他要求

A3.1.6.1 测功机应有滚筒转速测量装置。测功机应能达到的最高车速为90 km/h。车速大于10 km/h时,测量准确度应为1.0 km/h。

A3.1.6.2 测功机应配备限位系统。限位系统应保证施加于驱动轮上的水平、垂直方向的力对排放测量没有影响。

A3.1.6.3 测功机应配备冷却车辆的装置。环境温度超过295 K(22℃)时冷却系统应启动。应避免冷却车辆催化转化器。

A3.1.6.4 测功机的安装应保证测试车辆在测功机上试验时处于水平位置。

A3.1.6 四轮驱动测功机

四轮驱动测功机应能按A3.1.3.1的规定对车辆正确加载,不能损坏车辆的四轮驱动系统,并适用于加装防抱死制动系统和牵引力控制系统的车辆。前后车轮滚筒速度同步误差应小于0.3 km/h。

A3.2 测量仪器

A3.2.1排气分析仪

A3.2.1.1 取样系统应有水分离系统、颗粒过滤装置、取样泵和流量控制单元,应保证可靠耐用,无泄漏并且易于维护。与取样气体接触的制造材料不能与取样气体发生反应并且不污染取样气体或改变被分析气体的特性。取样系统必须耐腐蚀,并能耐受ASM试验工况290 s的车辆排气温度。

A3.2.1.2 取样探头插入车辆排气管深度应不小于400 mm,所用材料应能耐受873 K(600℃)的排气温度。

A3.2.1.3 排气分析仪应能测试双排气管车辆。双取样探头应保证各支管流量相同。

A3.2.1.4排气通风系统

通风系统不应引起探头取样点尾气被稀释且不能引起车辆排气出口压力变化大于0.25 kPa。

A3.2.1.5 排气分析仪应能满足至少每秒一次的废气浓度测试能力。

A3.2.1.6 下列情况系统取样分析应自动停止工作:

--排气分析仪未预热;

--无关气体干扰影响超过10×10HC、0.05%C0、0.20%C02和25×l0NO;

--取样系统中HC残留量浓度大于10×l0;

--零点漂移或标定时的读数漂移超过分析仪调整范围。

A3.2.1.7 排气分析仪应能抗电磁干扰,抗振动冲击。

A3.2.1.8 排气分析仪响应要求

排气分析仪对HC、CO、CO2分析,从探头输入被测气体到显示终值的90%反应时间应小于8 s,显示终值的95%反应时间应小于12 s;对NO分析,从探头输入被测气体到显示终值的90%反应时间应小于12 s,NO稳定值读数下降到10%稳定读数值的反应时间应小于12 s。

A3.2.1.9 HC、CO和CO2分析应采用不分光红外吸收型(NDIR)分析仪,NO分析应采用电化学传感器分析仪。仪器量程和测量误差应满足表A2的要求(满足相对误差和绝对误差任一项即可)。

A3.2.2 其他测量装置

A3.2.2.1 湿度计

相对湿度测量范围应为5%~95%,测量准确度应为3%。

A3.2.2.2 温度计

温度测量范围应为255~333K(-18℃~60℃),测量准确度应为1.5K。

A3.2.2.3 气压计

气压测量范围应为80~110kPa,测量准确度应为3%。

A3.2.2.4 计时器

计时器10~1000 s测重准确度应为0.l%。

A3.2.3 测量仪器显示分辨率应满足表A3的要求

A3.3 自动检测控制系统和显示。

A3.3.1 自动检测控制系统应能根据输入的车辆参数向动设置加载载荷和选择排放标准。检测程序、数据采集和分析判断检测结果应由计算机控制自动进行。

A3.3.2 自动检测控制系统应考虑到排气分析仪的响应时间,以确保记录的排气污染物检测值与相应的试验工况记录值互相对应。

A3.3.3 系统应配备清晰可见的驾驶员引导装置。引导装置应不断显示所需速度、试验工况时间、驾驶实际速度和时间,以及其他必要的提示和警告。

A4 试验准备

A4.1 车辆准备

A4.1.1 如需要,可在发动机上安装冷却水和润滑油测温计等测试仪器。

A4.1.2 应关闭空调、暖风等附属装备,装备牵引力控制装置的车辆应关闭牵引力控制装置。

A4.1.3 车辆预热,进行试验前,车辆各总成的热状态应符合汽车技术条件的规定,并保持稳定。在试验前车辆的等候时间超过20min或在试验前熄火超过5min,应选以下任一种方法预热车辆。

--车辆在无负荷状态使发动机以2500 r/min转速运转4min;

--车辆在测功机上按ASM5025工况运行60 s。

A4.1.4 变速器的使用

安装自动变速器的车辆应使用前进档进行试验。安装手动变速器的车辆应使用二档,如果二档所能

达到的最高车速低于45km/h可使用三档。

A4.1.5 车辆驱动轮应位于滚筒上,必须确保车辆横向稳定。驱动轮胎应干燥防滑。

A4.1.6 车辆应限位良好。对前轮驱动车辆,试验前应使驻车制动起作用。

A4.1.7 在试验工况计时过程中,车辆不允许制动。如果车辆制动,工况起始记时应重新置零(t=0)。

A4.2 设备准备与设置

A4.2.1 排气分析仪预热

应在通电后30min内达到稳定。在5min内未经调整,零位及HC、CO、NO和CO2的量距饮数应

稳定在误差范围内。

A4.2.2 在每次开始试验前2min内,分析仪器应完成自动调零、环境空气测定和HC残留量的检查。

A4.2.3 测功机预热

测功机停机或转速小于25km/h超过30min,应在试验前进行自动预热。

A4.2.4 载荷设定

在进行每个工况试验前,测功机应根据输入的车辆参数及试验工况按A3.1.3.1要求自动设计对车辆的加载载荷。

A4.3 在试验循环开始前应记录环境温度、相对湿度和大气压力。

A4.4 CO与CO2浓度之和小于6%,或发动机在任何时间熄火,应终止试验,排放测量无效。

A5 试验程序

A5.1 车辆驱动轮位于测功机滚筒上,将分析仪取样探头插入排气管中、,深度为400mm,并固定于排气管上,对独立工作的多排气管应同时取样。

A5.2 ASM5025工况

车辆经预热后,加速至25km/h,测功机根据试验工况要求加载,车辆保持25km/h1.5km/h等

速,维持10 s后开始记时(t=0 s)。当测功机转速和扭矩偏差超过设定值的时间大于5 s,试验应重新开始。25 s(t=25 s)后分析仪器开始测量,每秒钟测量一次,并根据稀释修止系数及湿度修正系数计算10 s内的排放平均值。运行90 s(t=90 s)该试验工况结束。测功机在试验车速25km/h1.5km/h的允许误绘范围内,加载扭矩应随车速的变化做相应的调整,保证加载功率不随车速改变。扭矩允许误差为该工况设定扭矩的5%。

在25 s至90 s的测量过程,任意10 s内第一秒至第十秒的车速变化相对于第一秒小于0.5km/h,测试结果有效。任意10 s内的十次排放平均值经修正后如满足限值的要求,则试验结束;否则进行下一工况(ASM2540)试验。

A5.3 ASM2540工况

车辆从25 km/h直接加速至40 km/h,测功机根据试验工况要求加载,车辆保持40km/h

1.5 km/h等速,维持10 s后开始记时(t=0 s)。当测功机转速和扭矩偏差超过设定值的时间大于5 s,试验应重新开始。 25 s(t=25 s)后分析仪器开始测量,每秒钟测量一次,并根据稀释修正系数及湿度修正系数计算10 s内的排放平均值。运行90 s(t=90 s)该试验工况结束。测功机在试验车速40 km/h1.5 km/h的允许误差范围内,加载扭矩应随车速的变化做相应的调整,保证:加载功率不随车速改变。扭矩允许误差为该工况设定扭矩的5%。

在25 s至90 s的测量过程,任意10 s内第一秒至第十秒的车速变化相对于第一秒小于

0.5 km/h,测试结果有效。任意10 s内的十次排放平均值经修正后如满足限值的要求,则试验结束。否则应进行复检试验。

A5.4 复检试验

按照A5.2及A5.3的试验程序及试验结果判定方法连续进行ASM5025和ASM2540工况试验,工况时间延长至145 s(t=145 s),总试验时间为290 s。

如两个工况测试结果经修正后均满足要求,则测试结果合格;否则测试结果不合格。

A6 排气污染物测量值的计算

排放测试结果应进行稀释校正及湿度校正,计算10次有效测试的算术平均值。

A6.1 稀释校正

ASM排放试验的CO、HC、NO测量值应乘以稀释系数(DF)予以校正,当稀释系数计算值大于3.0时,取稀释系数等于3.0。

A7 试验结果

试验设备及试验结果按附录D(提示的附录)D2记录。

附录B

(标准的附录)

自由加速排气可见污染物试验

B1 车辆和燃料

B1.1 车辆

B1.1.1 车辆进气系统应装配空气滤清器,排气系统应装配消声器并且不得有泄漏。

B1.1.2 测量时发动机的冷却水和润滑油温度应达到汽车使用说明书所规定的热状态。

B1.1.3 试验前车辆不应长时间怠速运转。

B1.2燃料

应使用柴油,不得加消烟添加剂。柴油应符合GB 252的规定。

B2 试验仪器

应使用取样式不透光度仪,技术要求应符合GB 3847-1999附录G、附录H的有关规定。

B3 试验程序

B3.1 车辆在发动机怠速下,按GB 3847-1999附录H的要求插入不透光度仪取样探头。

B3.2 迅速但不猛烈地踏下油门踏板,使喷油泵供给最大油量。在发动机达到调速器允许的最大转速前,保持此位置。一旦达到最大转速,立即松开油门踏板,使发动机恢复至怠速,不透光度仪恢复到相应状态。

B3.3 重复B3.2操作过程至少6次,记录不透光度仪的最大读数值。如果读数值连续四次均在0.25m的带宽内,并且没有连续下降趋势,则记录值有效。

B4 计算4次测量结果的算术平均值

记录于附录D的表格中。

附录C

(提示的附录)

测功机加载计算

C1 滚筒直径为218 mm的测功机加载计算

P5025-2=RM/148

P2540-2=RM/185

式中:RM--基准质量,kg;

P5025-2--滚简直径为218 mm的测功机ASM 5025工况设定功率值,kW;

P2540-2--滚筒直径为218 mm的测功机ASM 2540工况设定功率值,kW。

C2 其他滚筒直径的测动机加载计算

P5025=P5025-2+Pf5025-2+Pf5025

P2540=P2540-2+Pf2540-2+Pf2540

式中:P5025--任意滚简直径的测功机ASM5025工况设定功率值,kW;

P2540--任意滚筒直径的测功机ASM2540工况度定功率值,kW;

P5025-2--滚简直径为218 mm的测功机ASM5025工况设定功率值,kW;

P2540-2--滚简直径为218 mm的测功机ASM2540工况设定功率值,kW;

Pf5025-2--滚简直径为218 mm的测功机ASM5025工况轮胎与滚筒表面摩擦损失功率,kW;

Pf2540-2--滚简直径为218 mm的测功机ASM2540工况轮胎与滚筒表面摩擦损失功率,kW;

Pf5025--任意滚简直径的测功机ASM5025工况轮胎与滚筒表面摩擦损失功率,kW;

Pf2540--任意滚简直径的测功机ASM25刎工况轮胎与滚筒表面摩擦损失功率,kW。

C3 轮胎与测动机滚简表圃摩擦损失功率计算

轮胎与任意直径滚筒的表面摩擦损失功率可表示为:

Pf=Av+Bv+Cv

式中:Pf--轮胎与任意直径滚筒的表面摩擦损失功率,kW;可通过测功机对车辆反拖或车辆在测功机上空档滑行测量取值;

A,B,C--特定滚简直径的测功机轮胎与滚筒表面摩擦损失功率拟合系数;

v--车辆速度,m/s。

附录D

(提示的附录)

试验记录

D1 装点燃式发动机的车辆双怠速排气污染物试验记录表

见表D1。

D2 装点燃式发动机的车辆加速模拟工况试验测量记录

见表D2,下列信息在每次试验进行后应用电子表格形式记录(包括合格和不合格试验)

D3 装压燃式发动机的车辆自由加速度试验记录表

见表D3。