排放控制法律法规及测量技术概述

排放控制法规及测量技术排放控制法规及测量技术目 录一、尾气排放概况二、排放控制法规 美国加州大气资源局法规（乘用车/轻型货车）美国环保署(乘用车/轻型货车)欧盟法规(轿车/轻型货车)日本法规（轿车/轻型载货车）美国法规（重型货车）欧盟法规（重型货车）日本法规（重型货车）三、排放测量技术一、尾气排放能耗的增加，主要矿物燃料消耗的增加，使得空气质量面临着严峻的问题。除工业、家庭和发电装置产生的排放以外，由汽车发动机产生的尾气排放也占据了一个很重要的角色；在发达国家汽车排放占到总排放量的20%。为了达到限制汽车污染物排放的要求，车辆已经安装了辅助排放控制系统：1、曲轴箱强制通风系统 2、蒸发排放物控制系统 燃烧产物：燃料完全燃烧的化学反应方程式：主要成分：H2O、CO2、N2 其他成分：一氧化碳(CO)碳氢化合物(HC)氮氧化合物(NOX)二氧化硫(SO2)颗粒物2222211COmOHnOmHCnyx 所有燃烧过程中发生的二次反应NOX燃料中的硫燃烧SO2CO燃料不完全燃烧 混合气太浓 空燃比不稳定 HC 支持空燃混合物完全燃烧的氧气不足不完全燃烧和部分燃烧的碳氢化合物气溶胶和硫酸附着的烟粒颗粒物最主要的废气排放限制法规：加州大气资源局法规；环保署法规；美国法规；欧盟法规；日本法规。车型划分：试验程序：根据车辆级别和检测目的，检测类别分为3种：1.车型鉴定 2.序列产品车辆试验（随机检测）3.现场监督（在车辆运行过程中对某项废气成分进行现场监控）二、排放控制法规乘用车轻型货车特种车辆重型货车底盘动力测试仪发动机试验台架美国加州大气资源局法规（乘用车/轻型货车）一、逐步实施 制定的排放限制标准分为：低排放车(LEV)低排放车(LEV)LEV标准应用在重量不超过6000磅（2721.55kg）生产年限在1994-2003年之间的乘用车和轻型货车上。LEV标准自2004年起，应用在重量不超过14000磅（6350.28kg）的新车上。加州大气资源局的规定对下列成分作了限制：CO、NOx、非甲烷有机气体(NMOG)、颗粒物。TLEV：瞬态低排放车辆LEV：低排放车辆ULEV：极低排放车辆SULEV：超低排放车辆二、鉴定试验对车辆污染物排放限制的鉴定试验：在50000英里或5年内；100000英里(LEV)/120000英里(LEV)或10年不得超过限制。车辆在150000英里内满足和应用在120000英里上的同样限制。对这种鉴定试验，生产商必须从序列产品中安排两组车辆来进行。第一组中每辆车在试验前必须达到4000英里的使用里程。第二组做耐久性试验，确定相关部件的劣化系数。耐久性试验要求车辆在50000英里和 100000/120000英里的循环中达到规 定要求。废气排放试验在50000英里的 试验循环中进行。三、车队平均值(非甲烷类有机气体)车队平均值由汽车生产商一年所售出的满足非甲烷类有机气体排放限制的所有车辆的非甲烷类有机气体排放平均数计算得到。四、现场监控 1、不定期测试 测试仅用于使用里程低于50000或75000英里的车辆。2、车辆生产商的监控 自1990年起，强制车辆生产商对排放相关 部件和系统出具质量保证和损坏状况的正式报告；报告的强制责任期限为5或10年，或者50000或100000英里，根据排放相关部件或系统的保修期来定。报告包括：排放保证信息报告、现场信息报告、排放信息报告。美国环保署(乘用车/轻型货车)一、排放限制 环保署法规对下列污染物作了排放限制：一氧化碳、氮氧化物、非甲烷有机气体(NMOG)、甲醛、颗粒物。使用75号联邦测试程序的行驶循环来确定污染物排放量。二、尾气等级 Tier2将乘用车划分为10个排放限制标准，将重型货车划分为11个排放限制标准。2007年后，911级的限制标准被逐步取消。环保署规定从2004年开始准手Tier2标准。Tier2标准的变化有以下几点：氮氧化合物瞬时平均值的介绍。甲醛被划归到另外一个污染物类系里。最大允许总重量指标达到2.72吨的轿车和轻 型货车被划归到独立的一个车辆级别中。中型乘用车构成一个独立的级别。“设计使用里程”达到 1920000km三、逐步实施 自2004年Tier2开始被实施起，至少25%的新的注册在案的轿车和超轻型卡车须遵循此标准系列，法规规定遵循此标准的车辆数量应按照25%的增长率逐年递增。所以的汽车生产商应在2007年全部满足Tier2标准。对于中型乘用车/重型卡车这个级别，最后达标期限为2009年。四、车队平均值 氮氧化物的排放量成为汽车生产商确定其车队平均值的决定因素五、车队燃油经济性 法规规定了轿车的燃油消耗率限制在8.55L/100km。六、现场监督 (1)不定期测试 环保署的法规要求以75号联邦测试程序的测试循环为基础对在用车进行尾气排放的随机测试。测试对象分为低里程车和高里程车。(2)车辆生产商的监控 从1972年起，生产商开始从某些车辆型号生产年之后对车辆实施车辆监督。如果在某型产品的生产年度里，有确认不少于25件与排放有关的零部件是有缺陷的，生产商有义务作出与排放有关的零部件或系统的损害报告。生产商在车辆型号生产后的五年内均有此报告义务。报告内容须包含对缺陷的零部件的损坏描述，对尾气排放的影响评估以及生产商能做出的应对措施。欧盟法规(轿车/轻型货车)针对轿车/轻型货车的排放限制包含在下列的尾气排放标准中。欧（自1992年7月1日期实施）。欧（自1996年1月1日期实施）。欧（自2000年1月1日期实施）。欧（自2005年1月1日期实施）。一个新的废气排放标准是通常被分为两个阶段进行介绍：第一阶段：满足新的车型鉴定的车辆模型须符合新制定的排放限制标准。第二阶段：通常是一年以后，每辆新注册的车辆都必须符合新的限制。一、排放限制欧盟标准对以下污染物作出了限制：一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物、颗粒物。二、型号鉴定 欧盟的类型认可测试与美国的流程基本相似，区别在于欧盟补充了对废气不透明度的测量。法规中确定了各个污染成分的劣化系数，这些系数用于评估测试结果。测试车辆在测试前被允许有3000km的使用里程；在超过80000km的特定耐久性测试期间，生产商允许出关于非主要劣化系数的确定报告。车辆在80000km/100000km使用里程内或者5年使用期内都须满足规定的限制。类型测试：针对型号鉴定有6个不同的类型测试。其中，类型和类型测试应用于柴油车。类型测试：评估冷启动时的尾气排放 类型测试：评估尾气减排装置的长期耐久性。三、二氧化碳的排放 自愿计划关于CO2的排放目标是：到2008年，燃油消耗率为5.8L/100km的轿车的CO2排放量不超过140g/km。四、现场监督 测试车辆须符合以下标准：使用里程数在1500080000km之间，车龄在6个月到5年之间。一般的服务检查按照汽车生产商的规定来进行。测试车辆不得有非标准使用迹象（如操纵、大修等）。如果个别车辆的排放无法达到测试标准，须确定超标的排放来源；如果在随机测试中，不只一辆车的排放超标，无论什么原因，测试结果都只能是不合格。五、定期的排放检查（德国排放检查）针对汽油车，重点放在一氧化碳的检查上，而对于柴油车，不透明度测试是主要的衡量 标准。自从有了车载诊断系统后，测试车载诊断系统（OBD）是否工作正常，也成了尾气测试工作的一部分。日本法规（轿车/轻型载货车）总重不超过3.5t的车辆被分为3个级别：乘用车（10座以下）、1.7t以下的轻型车和3.5t以下的中型车。与其他两个级别相比，法规对中型车在氮氧化合物和颗粒物上的限制要稍高一些。一、排放法规日本法规对下列排放物的标准作了规定：一氧化碳 氮氧化物 碳氢化合物 颗粒物（仅用于柴油车辆）烟度（仅用于柴油车辆）在10-15试验方式中进行排放污染物的测量。于2005年引入冷启动实验环节。二、车队燃油经济性日本正在计划旨在减少轿车二氧化碳排放的措施。还有一个确定所有乘用车的平均油耗的提案，该提案预计根据车重制定的排放限制标准将阶段逐步实施。一、排放限度美国标准针对柴油机的排放限制有：碳氢化合物；一氧化碳；氮氧化合物；非甲烷碳氢化合物；颗粒物；尾气不透明度。排放限度与发动机的输出动力相关。动态试验循环（重型卡车瞬态循环）期间，试验人员通过冷启动程序，在发动机试验台架上对排放物进行测量。试验人员使用联邦烟度试验测量尾气不透明度。2004年 对氮氧化合物作了更加严格的限制。非甲烷碳氢化合物和NOx被归到一起作为一个综合指标。对CO和颗粒物的限制与1998年的标准处于同一水平。2006年 柴油中的最大硫含量将从0.05%减至0.0015%。2007年 氮氧化合物和颗粒物的排放限制量是之前的10%。对非甲烷碳氢化合物和氮氧化合物的排放限制将 逐步实施至2010年。二、同意法令1998年同意法令规定：可适用的排放限制须在动态的测试循环之外加上简化的稳态 欧洲13级试验。此外，不管车辆是什么驱动模式，排放量不 得超过2004年的限制25%以上。三、长期符合从2004年开始，重型货车须在13年的期限内或者435000英里的里程内符合长期的排放限制。美国法规（重型货车）欧盟法规（重型货车）重型货车：所有重量超过3.5t，或人员运载能力超过9人的车辆。一、排放限制 对于商用车的柴油机，欧洲标准对碳氢化合物（碳氢化合物和非甲烷碳氢化合物）、CO、NOx、颗粒物和尾气不透明度均作了限制。从2000年10月起，欧排放标准水平被应用到了对所有新发动机的型号鉴定上。尾气排放物的测量-在13级欧洲稳态测试循环中进行。尾气不透明度的测量-在欧洲负载响应辅助试验中进行。装有与排放限制有关的柴油机-在动态的欧洲瞬态循环中进行测试。从2005年10月起，欧排放限制标准开始用于新的车型鉴定，一年后应用于序列产品。欧和欧相比，颗粒物排放量减少了80%。2008年10月，欧排放标准将用于所有新发动机的鉴定，且1年后用于所有序列产品车辆。与欧相比，欧只对氮氧化合物作了更加严格的限制。二、极低排放车辆 自愿性排放限制由欧洲瞬态循环、欧洲稳态循环和欧洲负载响应排放限制试验所使用的增强型环保车辆来确定。其氮氧化合物和颗粒物的排放限制须符合欧标准的欧洲瞬态循环排放限制。其碳化氢、非甲烷类碳氢化合物、CO和废气不透明度排放标准要比欧标准严格的多。日本法规（重型货车）重型货车：重量超过3.5t或乘员容载量超过10人的车。一、排放法规“新的短期规定”从2003年10月开始实施。日本法规对HC、NOx、CO、颗粒物和废气不透明度的限制作了规定。排放水平通过13-级试验（热试验）来测量，废气不透明度通过日本烟度试验来测量。“新的长期规定”于2005年10月生效。与2003年相比，排放限制被一分为二，颗粒物的排放量减少75%。二、区域规划 自2003年起，东京地区实施了针对车超过3500kg的“车辆氮氧化合物”法。这项规定要求车辆在注册后812年内，氮氧化合物和颗粒物的排放必须符合盛行的排放限制水平。相同的原则也适用于颗粒物的排放。车型鉴定 车型鉴定是对发动机或车辆级别进行一般性认证的前提。这样能确保车辆在试验循环中符合规定的排放限制。试验循环：不同的国家根据各自的实际情况对以下两个步骤作了不同的规定。被设计用来模拟车辆在实际公路上的运行情况的试验循环 由匀速行驶和匀加速行驶阶段组成的综合性的试验循环 美国乘用车和轻型货车的试验循环美国乘用车和轻型货车的试验循环 一、联邦试验程序75号试验循环 1、前提条件 车辆被置于室温为2030的室内12h。2、污染物的收集 车辆在特定的速度循环下启动并运行。不同阶段车辆所排放的污染物将被收集在 不同的袋子内。稳态的废气试验或动态试验乘用车轻型货车重型货车动态试验循环冷瞬态阶段 收集冷试验阶段的废气。稳态阶段 稳态状态是指从发动机启动505s后开始的稳定状态。在行驶循环中不间断地进行废气采集。总计1365s之后，稳态阶段结束，发动机关闭并停止运转600s。热瞬态阶段 发动机重新启动并开始进行热试验。热瞬态阶段的速度循环与冷瞬态阶段相同二、联邦试验程序补充安排试验由以下的行驶循环构成FTC（联邦试验程序）75号循环。SC03循环US06循环补充试验是为了检查下列额外行驶状况长时间高速行驶车速的急剧变化从静止开始的发动机启动并加速速度发生频繁的较小的变化的运行停车阶段空调开启时的运行状况在前提条件都已具备的情况下，SC03循环和US06循环再没有废气收集的联邦试验程序75号冷瞬态阶段进行。此过程还须具备其他的一些前提条件。SC03循环在温度为35，相对湿度为40%的条件下进行（仅在车载空调开启的情况下）。各自的行驶循环的比重划分如下：车载空调开启时为35%FTP75+37%SC03+28%US06。车载空调关闭时为72%FTP75+28%US06。联邦试验程序补充和联邦试验程序75号试验循环须分开独立完成。欧洲乘用车和轻型货车的试验循环欧洲乘用车和轻型货车的试验循环新欧洲标准测试循环修订版（MNEDC）与新欧洲标准测试循环（欧）不同点：MNEDC：包括冷启动环节。欧：车辆完成启动40s之后才开始进行。1、前提条件 车辆在环境温度为2030时，最少运行6小时。2、污染物的采集废气的采集过程分为以下两个阶段：最大时速为50km/h的市区试验周期。最大时速为120km/h的郊区试验周期。日本乘用车和轻型货车的试验循环日本乘用车和轻型货车的试验循环 热试验的前提条件程序包括怠速条件下的废气试验。试验程序如下：车辆以60km/h的行驶速度暖身15min之后，试验人员在怠速条件下，对排气管中的碳化氢、一氧化碳和二氧化碳进行测量。车辆第二次以60km/h的时速行驶5min进行暖车，在暖车完毕后进行试验。重型货车的试验循环重型货车的试验循环一、欧洲 自欧标准推出起(2000年10月)，欧洲对重量超过3.5t，座位数超过9个的车辆，实施了欧洲稳态循环的新的13-级试验，试验程序规定了13-级稳态试验中的发动机全负荷曲线的测量。每个操作点测出的各种排放指标依照特定的因素划分比重。同样对功率输出比进行划分。每种污染物的测试结果通过将该污染物占总排放量的比重除以对应的功率输出得到的。气体排放物和颗粒-欧洲瞬态循环 废气不透明度-欧洲负载响应实验 试验循环总是伴随着实际道路行驶环节，并划分为3个部分：市区段、郊区段和高速公路段。试验时间的长度为30分钟，而且在规定的时间内须维持一定的发动机转速和转矩水平。二、日本 日本13-级稳态试验被用来测量污染物的排放。与欧洲稳态循环相比，其试验是重点放在更低的发动机转速和负荷上。三、美国 自1987年起，美国重型货车的发动机试验根据稳态试验循环，在发动机台架上进行，其中包括冷启动环节。与欧洲的瞬态循环相比，不同的是其加入了怠速环节。联邦烟雾循环被用来在动态和准稳态条件下测试废气不透明度。三、排放测量技术1、用于车型鉴定的排放试验定容采样稀释程序稀释的目的：稀释可以避免废气中所包含的水蒸气发生凝结。防止废气中的某些成分溶于水。避免了所收集废气中的成分发生二次反应。定容采样法的过程：试验车辆排放出的废气与空气按照1:51:10的比例进行稀释后，试验人员使用一种特殊的泵对混合气体进行提取。这样确保包含了废气和稀释空气的总体积流量保持不变。持续不断从稀释的废气流中采集到的样本被收集在一个或多个废气包里。灌装废气包的过程一般要对应试验循环所划分的不同阶段来进行。灌装完样品袋后，这些采样包中的气体样本就被用来分析测量污染物浓度。2、排放测量设备 不分光红外线分析仪不分光红外线分析仪-测量一氧化碳和二氧化碳的浓度测量一氧化碳和二氧化碳的浓度原理：利用某些气体能吸收在一个狭窄的特征波长波段内的红外线的能力。气体 吸收的辐射转化为气体分子振动和转动的能量。测量过程：试验气体由入口3进入吸收室2，测量红外射线经过吸收室和参考室7后通过旋转遮光器8和光学滤清器4进入探测器9，探测器分为2个室，两室之间通过一层膜片连接，室内包含了用于分析的气体成分样本。参考单元的那个室将这些惰性气体的特征射线都吸收掉了，吸收单元的那个室将试验气体的特征射线吸收掉。所以两个探测室吸收的射线和剩余的射线是不同的，这样就形成了一个压力差，使得探测器两室之间的膜片偏转。偏转的挠度的大小对应的就是试验气体污染成分的浓度。原理：利用某些气体能吸收在一个狭窄的特征波长波段内的红外线的能力。气体 吸收的辐射转化为气体分子振动和转动的能量。化学发光测试仪化学发光测试仪-测量氮氧化合物的浓度测量氮氧化合物的浓度测试过程：该测试仪仅被用来去定NO的浓度。在测量NO和NO2的总浓度之前，试验气体会被引入一个转换器，在转换器中，NO2 被转化成了NO。试验气体中含有的NO被臭氧所氧化形成NO2；在这个过程中部分生成的分子处在一种活跃的状态。当这些分子回复到他们的基本状态时，他们的能量以光的形式被释放掉。光电探测器能测量出发光的能量；在特定条件下，发光能量与试验气体中的氮氧化合物的浓度成正比。氢焰离子化分析仪氢焰离子化分析仪-测量碳氢化合物的总浓度测量碳氢化合物的总浓度测试过程：试验气体中的碳化氢能在氢焰中燃烧，这样 就形成了碳基。这些碳基在集电电极中放电，对放电过程产生的电流进行测量，就能得到 试验气体中碳原子的数目。颗粒排放物的测量颗粒排放物的测量-使用重力度量法测量颗粒物的排放量使用重力度量法测量颗粒物的排放量 在型号鉴定试验中，法律规定使用重量度量流程测量颗粒物的排放量。重量度量流程：在试验过程中，部分稀释过的废气由稀释管道采样得到，并通入颗粒物滤清器。颗粒物的排放量通过计算单位体积流与滤清器增加的重量之间的关系得到。重量度量流程有以下缺点：探测限制相对来说比较高，需要使用一些强化过仪器才能减少性这些限制。不能持续不断地对颗粒物排放进行测量。颗粒物滤清器要求将环境的影响减到最小，所以流程要求用到一些数字设备。仅能测量颗粒物的质量；不能确定颗粒物的化学组成和粒度分布。气体色谱法氢焰离子化分析仪和割嘴氢焰离子化分析仪气体色谱法氢焰离子化分析仪和割嘴氢焰离子化分析仪-测量甲烷浓度测量甲烷浓度 这两种方法都由甲烷分离单元和氢焰离子化探测器组成的。其中气体色谱法氢焰离子化分析仪仅能不连续地测量甲烷浓度。准磁力探测器准磁力探测器-测量氧气浓度测量氧气浓度 测量原理：由于分子具有准磁性特性，从而产生能让分子运动的作用力，这样就形成了不均匀的磁场。分子的运动程度与试验气体中的分子浓度成正比，并且可以通过特殊的探测器来测量。烟度排放测试仪-（滤清器法）利用反射光度计对变黑的滤纸进行分析。结果以BOSCH烟度指数或质量浓度的形式表示。不透明度测量-（吸收法）在测量室里，一道光束穿过柴油尾气。通过光电效应测量光束的衰减状况并以不透明度百分比T或吸收系数k来表示。通过至少3次限制加速以确定废气的不透明度，只有不透明度数据低于限制，并且3次测量值均处在带宽不超过0.5m-1的范围内，才能通过废气试验。试验结果的高精度和高复制性取决于特定的测量长度和保持检查窗无烟尘附着。谢谢观看/欢迎下载BY FAITH I MEAN A VISION OF GOOD ONE CHERISHES AND THE ENTHUSIASM THAT PUSHES ONE TO SEEK ITS FULFILLMENT REGARDLESS OF OBSTACLES.BY FAITH I BY FAITH