第8章汽车排放法规及测试规范

太原理工大学车机械工程学院辆工程系第8章汽车排放法规及测试规范18.1概述8.2排放法规的演变8.3国外汽车排放法规和测试规范8.4我国汽车排放法规的历史沿革8.5我国汽车排放测试规范第8章汽车排放法规及测试规范太原理工大学车机械工程学院辆工程系第8章汽车排放法规及测试规范28.1概述排放法规既是对内燃机及汽车工业发展的限制，又从客观上促进了内燃机及汽车技术的进步。排放法规的核心内容实际上是两个，即排放限值和检测方法。美国、日本和欧洲的汽车排放法规形成当今世界三大汽车排放法规体系。我国的排放法规基本上是在参照欧洲法规的基础上制定的。太原理工大学车机械工程学院辆工程系第8章汽车排放法规及测试规范3工况法与怠速法汽车排放污染物检测，从检测方法上划分怠速法是指测量汽车在怠速工况下排放污染物的一种方法，一般仅测CO和HC，测量仪器采用便携式排放分析仪。这种方法具有简便易行、测试装置价格便宜和便于携带以及试验时间短等优点；但测量精度较低，测量结果缺乏全面性和代表性。怠速法目前主要作为环保部门对在用车的排放进行监测以及汽车修理厂对车辆的排放性能进行简易评价的方法。工况法是将若干汽车常用工况和排放污染较重的工况组合成一个或若干个测试循环，试验时测取汽车在整个测试循环中的排放水平。与怠速法相比，工况法检测结果可以比较全面地反映汽车排放水平，一般用于新车的认证许可检测，但其试验设备的价格往往是怠速法的100～200倍。怠速法工况法太原理工大学车机械工程学院辆工程系第8章汽车排放法规及测试规范4各个国家的工况法测试循环要适应该国(或城市)的交通形态。交通形态是指从交通流量测算出来的车辆平均速度和停车频率的关系。图8-1表示出美国和日本的交通形态，从图中可以看出日本和美国的交通流量无根本区别，只是美国高速行驶的概率较高。这一因素在制定工况循环时得到考虑。依据交通形态制定成的测试循环能得到与实际行驶状况相应的工况，从而可得到该工况下的排放状况。我国的工况法测试采用欧洲体系(ECE)。太原理工大学车机械工程学院辆工程系第8章汽车排放法规及测试规范5轻型车与重型车工况法又根据轻型车和重型车而采用不同的试验方法。对于轻型车和重型车的定义各国不完全统一，但一般将总质量在400～3500(4000)kg范围及乘员在9～12人以下的车辆作为轻型车，为了与农用车区别，还规定最高车速在50km/h以上。而总质量在3500(4000)kg以上的作为重型车。太原理工大学车机械工程学院辆工程系第8章汽车排放法规及测试规范6轻型车的排放检测要求在底盘测功机上进行，被检车辆按规定的测试循环运转，试验结果用单位行驶里程的排放质量(g/km)表示。在重型车方面，因为能进行重型车试验的底盘测功机价格太昂贵，目前国内外采用的公认的测试方式是通过发动机台架进行相关的排放测试，把整车状态下发动机的运行状况在发动机台架上模拟运行，其结果用发动机的比排放量(g／(kW．h))表示。太原理工大学车机械工程学院辆工程系第8章汽车排放法规及测试规范7排放限值工况法检测的排放限值一般分为两类，即型式认证试验限值和产品一致性试验限值。型式认证试验是指对新设计车型的认证试验，产品一致性试验是指对批量生产车辆的试验，要求从成批生产的车辆中任意抽取一辆或若干辆进行试验。一般型式认证试验限值严于产品一致性试验限值，但这两种排放限值今后有合二为一的趋势太原理工大学车机械工程学院辆工程系第8章汽车排放法规及测试规范88.2排放法规的演变20世纪40年代中期，由于美国洛杉矶市出现严重的石油型空气污染—光化学烟雾，促使美国加利福尼亚州成为世界上第一个实施控制汽车排放法规的地区。1968年美国联邦政府通过了《清洁空气法》(CAA)修正案，在国家环保局(EPA)建立了流动源办公室，开始对全国的汽车排放进行控制。继美国之后，世界各国也根据各自不同的环境状况和汽车保有量特点，陆续颁布了一系列限制汽车尾气有害排放的法规。太原理工大学车机械工程学院辆工程系第8章汽车排放法规及测试规范9车用发动机排放法规的发展大体可分为三个阶段。1.法规形成阶段(20世纪70年代)2.法规加强与完善阶段(20世纪80年代到90年初)3.加强排放限制，进入低排放阶段(20世纪90年代中到21世纪初)太原理工大学车机械工程学院辆工程系第8章汽车排放法规及测试规范108.3国外汽车排放法规和测试规范8.3.1美国轻型汽车排放法规和测试规范美国联邦政府从1970年开始制定一系列车辆排放控制法规，1972年采用美国城市标准测试循环FTP-72(FederalTestProcedure)，该循环是根据对洛杉矶市早晨上班时大量汽车实测行驶工况的统计获得的，也称LA-4C冷起动工况测试循环，如图8.2a)所示。太原理工大学车机械工程学院辆工程系第8章汽车排放法规及测试规范111975年，在FTP-72测试循环上增加一个热起动行驶工况，称为FTP-75测试循环，也称LA-4CH冷热起动工况测试循环，并一直沿用到现在，如图8-2b)所示。太原理工大学车机械工程学院辆工程系第8章汽车排放法规及测试规范12整个测试循环分4段组成：0~505s为冷起动过渡段A，506~1372s为稳定段B，之后关闭汽油机停车10min，最后再热起动汽油机，按热状态工况重复冷起动过渡段，从1973s运转至2477s，为热起动过渡段C。整个实验工况循环时间为1877s+600s(停车)。相应的行驶距离为17.94km，平均车速为34.1km／h，最高车速为91.2km／h，所以这是一个对应发动机低中速、低中负荷运行为主的测试循环。三个运行段的排放物分别被收集到三套样气袋中，测定结果乘以不同的加权系数，相加后除以总行驶距离，得比排放量g/mile(1g/mile＝(1/1.60)g/km)。其中冷起动过渡段的加权系数为0.43，稳定段的加权系数为1.0，热起动过渡段的加权系数为0.57。太原理工大学车机械工程学院辆工程系第8章汽车排放法规及测试规范13表8-1美国轻型汽车的排放限值（FTP75测试循环）标准名称实施年份保证里程/km排放限值/（g/km）COHCNOxPT①Tier11994800002.110.16（NMHC）0.250.051600002.610.19（NMHC）0.370.05Tier22004800001.060.08（NMOG）0.1240.051600001.060.08（NMOG）0.1240.05①微粒排放只用于柴油车太原理工大学车机械工程学院辆工程系第8章汽车排放法规及测试规范14名称定义适用范围总碳氢化合物（THC）所有碳氢化合物成分的总量中国、日本和欧洲等大多数国家无甲烷碳氢化合物（NMHC）除去甲烷的碳氢化合物成分美国联邦及其它适应国无甲烷有机气体（NMOG）无甲烷碳氢化合物加羰酰类美国加州LEV法规太原理工大学车机械工程学院辆工程系第8章汽车排放法规及测试规范151994年加利福尼亚州制定的低污染汽车排放法规，将轻型车分为过渡低排放车TLEV(TransitionalLowEmissionsVehicle)、低排放车LEV(LowEmissionVehicle)、超低排放车ULEV(UltraLowEmissionVehicle)和零排放车ZEV(ZeroEmissionVehicle)，并且规定从1998年起销售到加州的轻型车应有2%为无污染排放(零排放)，2001年为5%，2003年达到10%。2004年进一步强化汽车排放法规，限值为ULEV的1/4，称为特超低排放汽车SULEV(SuperUltraLowEmissionVehicle)。太原理工大学车机械工程学院辆工程系第8章汽车排放法规及测试规范168.3.2欧洲轻型汽车排放法规和测试规范从1992年开始实施，欧洲采用ECE15(城区)工况+EUDC(城郊)工况试验循环，欧洲现行的轻型车排放测试循环如图。GB18352.3—2005《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》规定，我国轻型汽车实施运转循环是由1部(市区运转循环)和2部(市郊运转循环)组成。太原理工大学车机械工程学院辆工程系第8章汽车排放法规及测试规范17它由若干等加速、等减速、等速和怠速工况组成。分为两个部分，第一部分也称城市工况(citycycle)，由反复4次的15工况(ECE15)构成，是1970年制定的，模拟市内道路行驶状况；1992年起加上了反映城郊高速公路行驶状况的城郊工况(EUDC，extraurbandrivingcycle)的第二部分。整个循环试验时间1220s，当量里程约11km，平均车速32.5km/h，最高车速提高到120km/h，对于功率小于30kW的小型汽车最高车速可降为90km／h。太原理工大学车机械工程学院辆工程系第8章汽车排放法规及测试规范18当欧洲排放法规发展到欧5/6阶段时，不再按之前的总重来划分轻、重型汽车，而是采用基准质量来划分。轻型车欧5/6标准所指的轻型汽车为基准质量不超过2610kg的M1类、M2类、N1类和N2类汽车。太原理工大学车机械工程学院辆工程系第8章汽车排放法规及测试规范19表8-2欧洲各阶段排放标准标准简称标准号实施时间车辆类型欧191/441/EEC1992.7.1最大总质量不超过2500kg的6座或6座以下的乘用车93/59/EEC1993.10.1最大总质量不超过2500kg的6座或6座以下的乘用车最大总质量在2500kg~3500kg的7~9座乘用车以及最大总质量不超过3500kg的商用车欧294/12/EC1996.1.1最大总质量不超过2500kg的6座或6座以下的乘用车96/69/EC1997.1.1最大总质量不超过2500kg的6座或6座以下的乘用车最大总质量在2500kg~3500kg的7~9座乘用车以及最大总质量不超过3500kg的商用车欧3/498/69/EC欧3：2000.1.1欧4：2005.1.1最大总质量不超过3500kg的M1类、M2类、N1类汽车欧5/6EC715/2007EC692/2008欧5：2009.9.1欧6：2014.9.1基准质量不超过2610kg的M1类、M2类、N1类和N2类汽车。太原理工大学车机械工程学院辆工程系第8章汽车排放法规及测试规范20表8-3欧洲乘用车排放标准(M1①类)g/km标准实施日期COHCNMHCHC+NOxNOxPM柴油欧1②1992.072.72(3.16)0.97(1.13)0.14(0.18)欧2，IDI1996.011.00.70.08欧2，DI1996.011.00.90.10欧32000.010.640.560.500.05欧42005.010.500.300.250.025欧52009.090.500.230.180.005欧62014.090.500.170.080.005①：欧1到欧4，基准质量2500kg的乘用车适用于N1类车的限值②：括号里是生产一致性的限值太原理工大学车机械工程学院辆工程系第8章汽车排放法规及测试规范21标准实施日期COHCNMHCHC+NOxNOxPM汽油欧1②1992.072.72(3.16)0.97(1.13)欧21996.012.20.5欧32000.012.30.200.15欧42005.011.00.100.08欧52009.091.00.100.0680.060.005欧62014.091.00.100.0680.060.005①：欧1到欧4，基准质量2500kg的乘用车适用于N1类车的限值②：括号里是生产一致性的限值太原理工大学车机械工程学院辆工程系第8章汽车排放法规及测试规范22表8-4欧洲轻型商用车排放标准g/km车型分类标准实施日期COHCNMHCHC+NOxNOxPMN1,I级≤1305kgEuro11994.102.72-0.97-0.14Euro2,IDI1998.011.0-0.70-0.08Euro2,DI1998.011.0-0.90-0.10Euro32000.010.64-0.