我国柴油机排放法规(20140714)

1、 我国的柴油机排放法规我国的柴油机排放法规 （限于发动机台架试验部分）（限于发动机台架试验部分） 钮炬钮炬20142014年年7 7月月1414日日颗粒和颗粒和NOx对人类的危害对人类的危害 柴油机的排放中，有害气体主要是NOx、CO、HC和颗粒物。这些是高致癌物质。 PM2.5：组成：吸附有CO，NOx和HC气体污染物，液体污染物和固体污染物的复杂混合物。主要来自机动车，工业排放（以燃煤为主）和扬尘。有关研究表明，2013年北京市空气质量中的PM2.5年平均浓度值是89.5微克/立方米，超过国家标准35微克/立方米的1.56倍；是发达国家的PM2.5限值的5倍以上。北京市550万辆机动车排放

2、的NOx（氮氧化物）的分担率超过了50%，HC（碳氢化合物）超过了40%，CO（一氧化碳）超过了80%，其中，NOx约60%是重型车所排，HC约90%是轻型汽油车所排，NOx和HC的一半以上会转化成PM2.5，机动车在本地污染源的PM2.5分担率超过了31%， 机动车排放的PM2.5含有多环芳烃和含硝基的多环芳烃等16种高致癌物质，为毒性和危害最大的污染物数量极大，排放量大概每行驶1公里排放6000亿个PM2.5，微粒粒径通常在10-1000纳米之间，基本上不沉降，长期累积漂浮于空气中，长期危害，排放部位低，离地面仅几十厘米，在人的呼吸带内，比同样量的污染物，危害要大数十倍。直径在10um以下

3、的气溶胶颗粒物可到达呼吸系统的支气管区，直径小于5um的微粒可到达肺泡区。占粒数浓度大多数的超细颗粒(0.1 um)能够通过呼吸进入人体肺部深处，不断刺激肺壁，造成慢性肺炎、哮喘和心脏病，较小的微粒甚至可以进入人血液中，对人体健康威胁更大。氮氧化物聚集时可能形成光化学烟雾，也可能引发酸雨。因此，柴油机后处理的标准从诞生以来不断加严，最核心的也是控制氮氧化物和颗粒物的含量。 目前欧洲、美国都已经分别进入了E6和US10排放法规。我国已经全面进入国4排放阶段，明年北京地区将京5排放阶段，在20132017年清洁空气行动计划中，明确提出要力争在2016年实施第六阶段机动车排放标准，见今年7月7日中国

4、汽车报北京市环保局机动车排放管理处处长李昆生文章。Particles definitionParticles definition颗粒排放的成分颗粒排放的成分说明说明这是这是BOSCH公司提供数据，是重型发动机按照公司提供数据，是重型发动机按照 ECE R49 的的13工况试验后，对颗粒成分的化验分工况试验后，对颗粒成分的化验分 析情况。析情况。 试验发动机不带催化剂和试验发动机不带催化剂和EGR， 柴油的含硫量为柴油的含硫量为160ppm。 其中柴油中硫的含量与硫酸盐的排放量线形相关其中柴油中硫的含量与硫酸盐的排放量线形相关。 颗粒主要有三种成分，即：颗粒主要有三种成分，即：1，碳烟（，碳烟

5、（DS）：）：由烃类燃料在高温下裂解生成，是游离态的碳元素。由烃类燃料在高温下裂解生成，是游离态的碳元素。2，可溶性有机物（可溶性有机物（SOF）：）：总馏分未燃烧的总馏分未燃烧的HC，来源于未燃燃油和机油。来源于未燃燃油和机油。3，硫酸盐（硫酸盐（Sulfate）：）：燃油中的硫，在高温燃烧生成燃油中的硫，在高温燃烧生成SO2，再氧化成再氧化成SO3，与水和燃油中的金属化合成。与水和燃油中的金属化合成。世界上环保排放法规执行种类世界上环保排放法规执行种类 欧盟法规欧盟法规 欧盟法规欧盟法规美国法规美国法规欧盟或美国欧盟或美国法规均可法规均可日本法规日本法规国重型重型CV CV 重型车重型车E

6、TCETC试验排放限值对比试验排放限值对比C排放试验）E4:2005E4:2005年，年， E5:2008E5:2008年，年， E6:2013E6:2013年年国国外排放限值（重型卡车ETC排放试验）E4:2005年， E5:2008年， E6:2013年外排放限值（重型卡车ETC排放试验）E4:2005E4:2005年，年， E5:2008E5:2008年，年， E6:2013E6:2013年年年份年份污染污染19961998200020042005200720092010201220132014美国美国NOx6.05.362.01.50.2PM0.70.130.10.010.01日本日本

7、NOx2.0不详不详PM0.027不详不详欧盟欧盟E2E3E4E5E6NOx7.05.03.52.00.4PM0.150.160.030.030.01年份年份污染污染2001.042004.072005.07200620072008.07200920102012.122015.012016争取争取中国中国国国113工况工况国国213工况工况发放发放标准标准17691-2005国国3ETC国国4ETC京京5ETC京京6ETCNOx8.07.05.03.52.00.4PM0.360.150.160.030.030.01环保部和北京环保局对柴油机或环保部和北京环保局对柴油机或CNGCNG机发布的机发

8、布的现行现行排放法规排放法规简述简述（仅限发动机仅限发动机台架试验台架试验部分）部分）一，一，车用柴油：车用柴油： 1，根据北京地标根据北京地标“DB11 / 239-2007车用柴油车用柴油”要求，从要求，从2008年年1月月1日起，在京一律销售国日起，在京一律销售国4标准柴油，含硫标准柴油，含硫量量 （质量比）不超过（质量比）不超过0.005%（50PPm）。）。 对于发动机油耗量的限制标准，只有北京地标对于发动机油耗量的限制标准，只有北京地标“DB11 / 965-2013”有要求，那是通过道路试验来进行的有要求，那是通过道路试验来进行的， 而通过台架而通过台架 试验的标准目前还没有出台

9、。试验的标准目前还没有出台。 二，二，车用的柴油机或车用的柴油机或CNG机的排放验证试验：机的排放验证试验：2，根据国标根据国标GB17691-2005的要求，从的要求，从2007年年7月月1日后，对于满足排放达到国日后，对于满足排放达到国3、国、国4、国、国5排放要求的车用柴排放要求的车用柴 油机油机（CNG机机），要做，要做ESC、ELR、ETC论证试验。如果采用论证试验。如果采用SCR技术，在做技术，在做ETC试验时，要同步直采试验时，要同步直采 氨氨 气气NH3的浓度，要求平均浓度计算结果不大于的浓度，要求平均浓度计算结果不大于25ppm。3，根据环保部标准根据环保部标准“HJ-689

10、-2014”要求，从要求，从2015年年1月月1日起，对于总重大于日起，对于总重大于3.5吨的城市用柴油车，整吨的城市用柴油车，整 机除机除 了要做条款了要做条款 2中中所规定的所规定的ESC、ELR、ETC试验外，还要增加做试验外，还要增加做低速区的瞬态工况低速区的瞬态工况WHTC试验（试验（ 1800秒）秒）。 4，根据北京地标根据北京地标“DB11/964-2013”要求，对于车速大于要求，对于车速大于25km/h的的M2、M3、N3类型车及总重不大于类型车及总重不大于3.5 吨的吨的 M1类型车所用的柴油机或类型车所用的柴油机或CNG发动机，除了做条款发动机，除了做条款3所规定的试验，

11、达到相应阶段的排放要求外，还要增所规定的试验，达到相应阶段的排放要求外，还要增 加加 做做WHST（13工况工况 1895秒）试验或秒）试验或WHTC试验（试验（1800秒），并且同步直采秒），并且同步直采CVS通道里的稀释后排气的通道里的稀释后排气的Pm颗颗 粒数粒数Pn，要求计算结果不大于，要求计算结果不大于一万亿个，一万亿个，该北京地标该北京地标“DB11/964-2013”的排放限值略严于条款的排放限值略严于条款3（部标（部标 “HJ-689-2014”）。而且北京环保局规定要做三台份，还要测量颗粒数）。而且北京环保局规定要做三台份，还要测量颗粒数Pn。三，三，非道路用柴油机的排放验证

12、试验：非道路用柴油机的排放验证试验：5，根据国标根据国标GB20891-2007的要求，从的要求，从2007年年10月月1日后，对于非道路移动用柴油机，应做热稳态排放论证试日后，对于非道路移动用柴油机，应做热稳态排放论证试 验（八工况验（八工况 、六工况或五工况），在、六工况或五工况），在2009年年10月月1日之前，应满足第一阶段限值要求，之后应满足第二阶段日之前，应满足第一阶段限值要求，之后应满足第二阶段 限值要求。限值要求。 环保部和北京环保局对柴油机或环保部和北京环保局对柴油机或CNGCNG机发布的机发布的现行现行排放法规排放法规简述简述（发动机发动机台架试验台架试验部分）续部分）续6

13、，2014年年5月月16日，环保部发布了新标准日，环保部发布了新标准GB20891-2014，从，从2014年年10月月1日起实施，对非道路用柴日起实施，对非道路用柴 油机做热油机做热 稳态试验循环稳态试验循环NRSC（八工况、六工况或五工况）试验，要求达到第三阶段排放限值，从（八工况、六工况或五工况）试验，要求达到第三阶段排放限值，从2016年年4月月1日后，日后， 国标国标GB20891- 2007作废。而第四阶段的排放要求做冷态和热态瞬态试验作废。而第四阶段的排放要求做冷态和热态瞬态试验NRTC循环试验（循环试验（1238秒），但是秒），但是 实施时间没有明确。实施时间没有明确。7，根据

14、北京地标根据北京地标“DB11 / 185-2013的要求，从的要求，从2013年年7月月1日后，对于非道路移动用柴油机，做热稳态排放论日后，对于非道路移动用柴油机，做热稳态排放论 证试验（八工况、六工况或五工况），满足第三阶段限值要求。从证试验（八工况、六工况或五工况），满足第三阶段限值要求。从2015年年1月月1日后，应做日后，应做 冷态和热态瞬冷态和热态瞬 态试验态试验NRTC循环（循环（1238秒），满足第四阶段限值要求。秒），满足第四阶段限值要求。NRSC和和NRTC的试验规程参照的试验规程参照2004 / 26 / EC试验试验 方法进行。方法进行。 四，四，排放控制系统耐久试验与

15、（排放控制系统耐久试验与（OBD）系统验证试验）系统验证试验： 8，根据环保部标准根据环保部标准HJ438-2008的要求，从的要求，从2008年年7月月1日后，对于满足排放达到国日后，对于满足排放达到国3、国、国4、国、国5要求车用柴油要求车用柴油 机机（CNG机机），要做排放控制系统耐久试验。在排放耐久性试验间隔中，上述，要做排放控制系统耐久试验。在排放耐久性试验间隔中，上述二、三二、三条款中规定的排放论条款中规定的排放论 证试验项目都要一一进行。证试验项目都要一一进行。 9，根据环保部标准根据环保部标准HJ437-2008的要求，从的要求，从2008年年7月月1日后，对于满足排放达到国日

16、后，对于满足排放达到国4、国、国5要求的车用要求的车用 柴油机柴油机 （CNG机机），要做车载诊断（，要做车载诊断（OBD）系统验证试验，要满足该标准的试验方法和技术要求。）系统验证试验，要满足该标准的试验方法和技术要求。 五，注解：五，注解：10，本文本文是是简述国内正在执行排放法规简述国内正在执行排放法规，仅仅局限于发动机台架型式论证试验范围，仅仅局限于发动机台架型式论证试验范围，具体细节可查阅法规原文具体细节可查阅法规原文。11，通过定量分析排放限值，可知现通过定量分析排放限值，可知现行的行的环保环保法规法规要求非常严格要求非常严格，与欧洲是等同的。，与欧洲是等同的。车用柴油机：全国是国

17、车用柴油机：全国是国4、 北京是国北京是国5；非车用柴油机：；非车用柴油机：2014年年10月月1日后，日后，全国全国是第三阶段（是第三阶段（比国比国3严严），2015年元月年元月1日起日起北京是北京是 第四阶段（比第四阶段（比国国4严）严）。12，目前北京环保局要求从目前北京环保局要求从2015年年1月月1日起，北京地日起，北京地 区排放要区排放要全部全部达到国达到国5要求，工信部要求要求，工信部要求2014年底清库，年底清库， 明年全国一律只能销售达到国明年全国一律只能销售达到国4排放要求的柴油机和排放要求的柴油机和 CNG机。机。国国3/3/国国4 4/ /国国5 5阶段排放试验限值（阶

18、段排放试验限值（GB17691-2005 GB17691-2005 & & HJ-689-2014HJ-689-2014） ESCESC循环循环(g/kW.h) ETC(g/kW.h) ETC循环循环(g/kW.h) WHTC(g/kW.h) WHTC循环循环(g/kW.h)(g/kW.h)PM = PM = 0 0.13 .13 * * 或或 0.10 0.10 * */ / 0.020.02 / / 0.02 0.02 PM = 0.21 PM = 0.21 * * 或或 0 0.16 /.16 /0.03 0.03 / / 0.030.03 PM = -/ PM = -/

19、 0.03 0.03 / / 0.030.03NOx = 5.0/ NOx = 5.0/ 3.5 3.5 / / 2.02.0 NOx =5.0 / NOx =5.0 /3.5 3.5 / / 2.0 2.0 NOx = -/ NOx = -/ 4.2 4.2 / / 2.82.8HC HC = 0.66 / = 0.66 / 0.46 0.46 / / 0.460.46 NMHC = 0.78 / NMHC = 0.78 /0.55 0.55 / / 0.550.55 NMHC = -/ NMHC = -/ 0.55 0.55 / / 0.550.55CO = 2.1 /CO = 2.1 /

20、1.5 1.5 / / 1.5 1.5 CO = 5.45 / CO = 5.45 / 4.0 4.0 / / 4.0 4.0 CO = - / CO = - / 4.0 4.0 / / 4.04.0 CH4 = 1.6 / CH4 = 1.6 / 1.1 1.1 / / 1.1 1.1 ELR ELR循环循环(m-1)(m-1)Opacity =0.8 / Opacity =0.8 / 0.50.5 / / 0.50.5注注“* *”:”:仅适用于每缸工作容积小于仅适用于每缸工作容积小于0.750.75升，额定转速大于升，额定转速大于3000r/min3000r/min的发动机。的发动机。非

21、道路移动机械用柴油机排放限值（非道路移动机械用柴油机排放限值（GB20891-2007&GB20891-2007&2014)(2014)(/ / / / / / ) ) 额定净功率（额定净功率（Kw) CO HC NOX HC+NOX PMKw) CO HC NOX HC+NOX PM 560P -/ 560P -/- -/ /3.53.5/ /3.53.5 -/ -/- -/ /- -/ /0.4 0.4 -/-/- -/ / - -/ /3.5 3.5 -/-/- -/ /6.46.4* * */ /- - -/-/- -/ / 0.20.2/ /0.10.1 130P56

22、0 5.0/ 130P560 5.0/3.53.5/ /3.53.5/ /3.53.5 1.3/ 1.3/1.01.0/ /- -/ /0.19 0.19 9.2/ 9.2/6.06.0/ /- -/ /2.02.0 -/ -/- -/ /4.04.0/ /- - 0.54/ 0.54/0.20.2/ /0.20.2/ /0.0250.025 75P130 5.0/ 75P130 5.0/5.05.0/ /5.05.0/ /5.05.0 1.3/ 1.3/1.01.0/ /- -/ /0.190.19 9.2/ 9.2/6.06.0/ /- -/ /3.53.5 -/ -/- -/ /4.04

23、.0/ /- - 0.70/ 0.70/0.30.3/ /0.20.2/ /0.0250.025 56P75 6.5/ 56P75 6.5/5.05.0/ /5.05.0/ /5.0 5.0 1.3/1.3/1.31.3/ /- -/ /0.190.19 9.2/ 9.2/7.07.0/ /- -/ /3.33.3 -/ -/- -/ /4.74.7/ /- - 0.85/ 0.85/0.40.4/ /0.40.4/ /0.0250.025 37P56 6.5/ 37P56 6.5/5.05.0/ /5.05.0/ /5.05.0 1.3/ 1.3/1.31.3/ /- -/ /- - 9.2

24、/ 9.2/7.07.0/ /- -/ /3.33.3 -/ -/- -/ /4.74.7/ /4.7 4.7 1.0/ 1.0/0.80.8/ /0.40.4/ /0.0250.025 18P37 8.4/ 18P37 8.4/5.55.5/ /5.55.5/ /5.55.5 2.1/ 2.1/1.51.5/ /- -/ /- - 10.8/ 10.8/8.08.0/ /- -/ /- - -/ -/- -/ /7.57.5/ /7.57.5 1.0/ 1.0/0.80.8/ /0.60.6/ /0.60.6 8P18 8.4/ 8P18 8.4/6.66.6/ /5.55.5/ /5.55

25、.5 12.9/ 12.9/9.59.5/ /- -/ /- - -/ -/0.80.8/ /- -/ /- - -/ -/- -/ /7.57.5/ /7.57.5 -/ -/0.80.8/ /0.60.6/ /0.60.6 P8 12.3/ P8 12.3/8.08.0/ /5.55.5/ /5.55.5 18.4/ 18.4/10.510.5/ /- -/ /- - -/ -/1.01.0/ /- -/ /- - -/ -/- -/ /7.57.5/ /7.5 7.5 -/-/0.80.8/ /0.60.6/ /0.60.6 第一阶段排放限值执行时间：第一阶段排放限值执行时间： 2007

26、2007年年1111月月1 1日至日至20092009年年1010月月1 1日日 第二阶段排放限值执行时间：第二阶段排放限值执行时间： 20092009年年1010月月1 1日至日至20142014年年1010月月1 1日日 第三阶段排放限值执行时间：第三阶段排放限值执行时间： 20142014年年1010月月1 1日起，日起， 第四阶段排放限值执行时间未定。第四阶段排放限值执行时间未定。 注注“* * *”:”:仅适用于功率大于仅适用于功率大于900900千瓦的可移动式发电机组的柴油机。千瓦的可移动式发电机组的柴油机。 车用柴油机国车用柴油机国1 1、国、国2 2阶段阶段1313点工况排放测

27、量点工况排放测量 根据国标根据国标GB17691-2001的要求，从的要求，从2001年年4月月16日后，对于满足排放达到国日后，对于满足排放达到国1、国国2排放要求的车用柴油机、车用排放要求的车用柴油机、车用CNG机，要做机，要做13点工况排放论证试验。点工况排放论证试验。 中间转速中间转速 额定转速额定转速加权系数加权系数 低怠速低怠速2%8%10%25% 100% 75% 50%25% 10% 100% 75% 50% 25% 10%负荷系数负荷系数（%）13个试验点个试验点的加权系数的加权系数控制区：转速范围控制区：转速范围SASC，负荷范围负荷范围 100% 25%13 个排放测量点

28、，个排放测量点， 3 个随机点个随机点 (NOx)Net Power % PmaxIdlenloABC nhi10080604020 00.7 Pmax 0.5 PmaxPmaxWeighting15%10%9%8%5%Engine speed国国3/3/国国4/4/国国5 5阶段排放试验控制区阶段排放试验控制区根据国标根据国标GB17691-2005GB17691-2005的要求，从的要求，从20072007年年7 7月月1 1日后，对于满足排放达到国日后，对于满足排放达到国3 3、国国4 4、国、国5 5排放要求的车用柴油机、车用排放要求的车用柴油机、车用CNGCNG机，要做机，要做ESC

29、ESC、ELRELR、ETCETC论证试验。论证试验。 E3/E4 E3/E4阶段阶段ESCESC试验次序和加权系数试验次序和加权系数SpeedLoadABC25%50%75%100%0.080.090.080.050.100.050.150.050.050.100.100.050.0521810641253131197Mode numberWeightingSASA，SBSB，SCSC转速确定转速确定在做在做ESCESC试验前，要先做进行测量试验前，要先做进行测量静态外特性试验，将最大净功率静态外特性试验，将最大净功率值求出，以而将值求出，以而将70%70%和和50%50%的最大的最大净功率

30、点的转速位置找到，即净功率点的转速位置找到，即“n nhighhigh”和和“n nlowlow”找到，从而求出找到，从而求出SASA、SBSB、SCSC三个转速值：三个转速值：SA=SA=（ n nhighhigh”n nlowlow）x 25%+ x 25%+ n nlowlow SB=SB=（ n nhighhigh”n nlowlow）x 50%+ x 50%+ n nlowlowSC=SC=（ n nhighhigh”n nlowlow）x 75%+ x 75%+ n nlowlowCumminsCummins车用柴油机的最大净功率车用柴油机的最大净功率点转素转速位置一般比额定功率点

31、转素转速位置一般比额定功率点转速位置小点转速位置小100100200200r/minr/min。随机点的区域是按照负荷率的百随机点的区域是按照负荷率的百分比来确定的，不是按照负荷的分比来确定的，不是按照负荷的扭矩值大小来估算的。扭矩值大小来估算的。ELR : European Load Response Test 由于要满足三个不同转速（SA、SB、SC）下，相关性分析都通过的话，动态PID系数调整非常困难，加上E3、E4阶段的柴油机稳态和动态排气烟度都非常小，所以有时国内检测中心一般不专门做ELR试验。转速转速 循环循环1循环循环 2循环循环 3循环循环 4负荷负荷SASBSC100%10% 10 s20 s排气烟度测量动态工况：排气烟度测量动态工况： 3个个 ESC 试验用的转速试验用的转速（SA、SB、SC），），负荷从负荷从10%到到100% ， 和控制区内和控制区内 1个个 随机（转速随机（转速/负荷）工况负荷）工况E3/E4E3/E4阶段阶段ELRELR试验次序试验次序 国国3/3/国国4/4/国国5 5阶段阶段ETC ETC 试验试验 ETCETC试验可以在全流试验台上进行，也可以在分流试验台上进行，但是一旦两者的测量结果发生矛盾，试验