非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法.pdf
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1、 中华人民共和国国家标准中华人民共和国国家标准 GB 208912014 代替GB 20891-2007 非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国第三、四阶段)Limits and measurement methods for exhaust pollutants from diesel engines of non-road mobile machinery(CHINA,)(发布稿)本电子版为发布稿。请以中国环境科学出版社出版的正式标准文本为准。2014-05-16 发布 2014-10-01 实施 环 境 保 护 部环 境 保 护 部 国家质量监督检验检疫总局 国家质量监
2、督检验检疫总局 发布 I 目 次 前 言.II 1 范围.1 2 规范性引用文件.1 3 术语和定义.1 4 型式核准的申请与批准.5 5 技术要求和试验.6 6 生产一致性检查.8 7 柴油机标签.9 8 确定柴油机系族的参数.9 9 源机的选择.10 10 标准的实施.11 附录 A(规范性附录)型式核准申报材料.12 附件 AA(规范性附件)柴油机(源机)的基本特点以及有关试验的资料.13 附件 AB(规范性附件)柴油机系族的基本特点.18 附件 AC(规范性附件)系族内柴油机机型的基本特点.19 附录 B(规范性附录)试验规程.22 附件 BA(规范性附件)测量和取样规程.26 附件
3、BB(规范性附件)标定规程.30 附件 BC(规范性附件)数据确定和计算.35 附件 BD(规范性附件)耐久性技术要求.41 附件 BE(规范性附件)NRTC 试验循环中发动机测功机的设定规范.43 附录 C(规范性附录)气体和颗粒物取样系统.52 附录 D(规范性附录)基准柴油的技术要求.68 附录 E(规范性附录)柴油机功率测试所需安装的装备和辅件.70 附录 F(规范性附录)型式核准证书.72 附件 FA(规范性附件)试验结果.73 附录 G(规范性附录)生产一致性.75 附录 H(资料性附录)参考文献.76 II 前前 言言 为贯彻中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
4、,防治非道路移动机械用柴油机污染物排放对环境的污染,改善环境空气质量,制定本标准。本标准规定了第三阶段非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值和测量方法,并提出了第四阶段的预告性要求。本标准修改采用欧盟(EU)指令 97/68/EC(截止到修订版 2004/26/EC)关于协调各成员国采取措施防治非道路移动机械用发动机气态污染物和颗粒物排放的法律 中有关非道路移动机械用柴油机的技术内容。本标准与 2004/26/EC 指令有关非道路移动机械用柴油机的部分相比,主要修改内容如下:增加了 ISO8178 中的 G2 测试循环;不包含欧 IV 阶段的技术要求;增加了 19kW 以下柴油机控制要求;增
5、加了 560kW 以上柴油机的控制要求;简化了一致性检查的判定方法;增加了催化转化器载体体积和贵金属含量的试验要求;试验用基准柴油的部分技术参数。本标准是对非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国、阶段)(GB 20891-2007)的修订。修订的主要内容如下:加严了污染物排放限值;增加了瞬态试验循环(NRTC);增加了 560kW 以上柴油机的控制要求;优化了一致性检查的判定方法;增加了排放控制耐久性要求;增加了催化转化器载体体积和贵金属含量的试验要求;修订了试验用基准柴油的技术要求。本标准的附录 A、附录 B、附录 C、附录 D、附录 E、附录 F 和附录 G 为规范性附录
6、,附录H 为资料性附录。第四阶段非道路移动机械用柴油机排气污染物排放控制要求在全国范围的实施时间另行规定,鼓励有条件的地区提前实施。本标准由环境保护部科技标准司组织制订。本标准起草单位:济南汽车检测中心、中国环境科学研究院、玉柴机器股份有限公司。本标准环境保护部 2014 年 4 月 28 日批准。自本标准发布之日起,即可依据本标准进行型式核准。自 2014 年 10 月 1 日起,凡进行排气污染物排放型式核准的非道路移动机械用柴油机都必须符合本标准第三阶段要求。非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国、阶段)(GB 20891-2007)自 2016年 4 月 1 日废止。本
7、标准由环境保护部解释。1 非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值 及测量方法(中国第三、四阶段)1 范围 本标准规定了非道路移动机械用柴油机(含额定净功率不超过37kW的船用柴油机)和在道路上用于载人(货)的车辆装用的第二台柴油机排气污染物排放限值及测量方法。本标准适用于以下(包括但不限于)非道路移动机械装用,在非恒定转速下工作的柴油机的型式核准、生产一致性检查和耐久性要求,如:工业钻探设备;工程机械(包括装载机,推土机,压路机,沥青摊铺机,非公路用卡车,挖掘机、叉车等);农业机械(包括大型拖拉机、联合收割机等);林业机械;材料装卸机械;雪犁装备;机场地勤设备。本标准适用于以下(包括但不限于
8、)非道路移动机械装用的,在恒定转速下工作的柴油机的型式核准、生产一致性检查和耐久性要求,如:空气压缩机;发电机组;渔业机械(增氧机、池塘挖掘机等);水泵。2 规范性引用文件 本标准内容引用了下列文件或其中的的条款,凡是不注日期的引用文件,其有效版本适用于本标准。GB 252 普通柴油 GB/T 6072 往复式内燃机:性能 GB/T 6379.2-2004 测量方法与结果的准确度(正确度与精密度)第2部分:确定标准测量方法重复性与再现性的基本方法 GB 17691-2005 车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值及测量方法(中国、阶段)GB/T 17692-1999 汽车用发
9、动机净功率测试方法 HJ 509-2009 车用陶瓷催化转化器中铂、钯、铑的测定 电感耦合等离子体发射光谱法和电感耦合等离子体质谱法 3 术语和定义 3.1 非道路移动机械 non-road mobile machinery 指用于非道路上的、如“范围”中提到的各类机械,即:(1)自驱动或具有双重功能:既能自驱动又能进行其他功能操作的机械;(2)不能自驱动,但被设计成能够从一个地方移动或被移动到另一个地方的机械。3.2 第二台柴油机 secondary engine 指道路车辆装用的、不为车辆提供行驶驱动力而为车载专用设施提供动力的柴油机。2 3.3 试验循环 test cycle 指柴油机在
10、稳态工况或瞬态工况(NRTC试验)下按照规定的转速和扭矩进行试验的程序。3.4 NRTC 试验(non-road transient cycle)指按照本标准附件BE规定,包含l 238个逐秒变换工况的试验循环。3.5 基准转速(nref)指按照GB17691-2005标准附件BB中所述的,NRTC试验相对转速100点所对应的实际转速值。3.6 柴油机型式核准 diesel engine type-approval 指就柴油机排气污染物的排放水平核准一种柴油机机型。3.7 柴油机机型 diesel engine type 指在附件AA中列出的柴油机基本特性参数无差异的同一类柴油机。3.8 柴油
11、机系族 diesel engine family 指制造企业按附件AB规定所设计的一组柴油机,这些柴油机具有类似的排气排放特性;同一系族中所有柴油机都必须满足相应的排放限值。3.9 源机 parent engine 指从柴油机系族中选出的,能代表这一柴油机系族排放特性的柴油机。3.10 排气污染物 emission pollutants 指柴油机排气管排出的气态污染物和颗粒物。3.11 气态污染物 gaseous pollutants 指排气污染物中的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOx)。碳氢化合物(HC)以C1当量表示(假定碳氢比为1:1.88),氮氧化物(NOx)以二氧
12、化氮(NO2)当量表示。3.12 颗粒物(PM)particulate matter 指按附录B所描述的试验方法,在温度不超过325K(52)的稀释排气中,由规定的过滤介质收集到的排气中所有物质。3.13 净功率(P)net power 指在柴油机试验台架上,按照 GB/T17692-1999 规定的净功率测量方法,在本标准规定的试验条件1)下,在柴油机曲轴末端或其等效部件上测得的功率。3.14 额定净功率(Pmax)rated net power 指制造企业为柴油机型式核准时标明的净功率。3.15 额定转速 rated speed 1)净功率试验时,柴油机上所安装的装备和辅件见附录 E,使用
13、的基准燃料技术参数见附录 D。3 指制造企业使用说明书中规定的、调速器所允许的全负荷最高转速;如果柴油机不带调速器,则指制造企业在使用说明书中规定的柴油机最大功率时的转速。3.16 负荷百分比 percent load 指在柴油机某一转速下可得到的最大扭矩的百分数。3.17 中间转速 intermediate speed 指设计在非恒定转速下工作的柴油机,按全负荷扭矩曲线运行时,符合下列条件之一的转速:如果标定的最大扭矩转速在额定转速的 60-75%之间,则中间转速取标定的最大扭矩转速;如果标定的最大扭矩转速低于额定转速的 60%,则中间转速取额定转速的 60%;如果标定的最大扭矩转速高于额定
14、转速的 75%,则中间转速取额定转速的 75%。3.18 有效寿命 useful life 由本标准第5.2.2条规定的,保证非道路移动机械用柴油机及其排放控制系统(如有)的正常运转并符合有关气态污染物和颗粒物排放限值,且已在型式核准时给予确认的使用时间。3.19 替换用柴油机 replacement diesel engine 指仅以更换部件为用途的非道路移动机械用新柴油机。3.20 缩写、符号及单位 3.20.1 试验参数符号 所有的体积和体积流量都必须折算到 273K(0)和 101.3kPa 的基准状态。符号 单位 定义 AP m2 等动态取样探头的横截面积 AT m2 排气管的横截面
15、积 Aver 加权平均值 m3/h 体积流量 kg/h 质量流量 C1 碳氢化合物,以 C1当量表示 Conc ppm(或 Vol%)某组分的浓度(用下标表示)concc ppm(或 Vol%)背景校正后的某组分浓度(用下标表示)concd ppm(或 Vol%)稀释空气的某组分浓度(用下标表示)DF 稀释系数 fa 实验室大气因子 FFH 燃油特性系数,用来根据氢碳比从干基浓度转化为湿基浓度 GAIRW kg/h 湿基进气质量流量 GAIRD kg/h 干基进气质量流量 GDILW kg/h 湿基稀释空气质量流量 GEDFW kg/h 湿基当量稀释排气质量流量 GEXHW kg/h 湿基排气
16、质量流量 4 GFUEL kg/h 燃油质量流量 GTOTW kg/h 湿基稀释排气质量流量 HREF g/kg 绝对湿度基准值 10.71g/kg,用于计算 NOX和颗粒物的湿度校正系数 Ha g/kg 进气绝对湿度 Hd g/kg 稀释空气绝对湿度 I 表示某一工况的下标 KH NOX湿度校正系数 Kp 颗粒物湿度校正系数 Kw,a 进气干-湿基校正系数 Kw,d 稀释空气干-湿基校正系数 Kw,e 稀释排气干-湿基校正系数 Kw,r 原排气干-湿基校正系数 L%试验转速下的扭矩相对最大扭矩的百分数 Mass g/h 排气污染物质量流量的下标 MDIL kg 通过颗粒物取样滤纸的稀释空气质
17、量 MSAM kg 通过颗粒物取样滤纸的稀释排气质量 Md mg 从稀释空气中收集到的颗粒物质量 Mf mg 收集到的颗粒物质量 pa kPa 进气饱和蒸气压(GB/T6072:psy=PSY 测试环境)pB kPa 总大气压(GB/T6072:px=PX 现场环境总压力 Py=PY 试验环境总压力)pd kPa 稀释空气的饱和蒸气压 ps kPa 干空气压 P(n)kW 试验转速下测量的最大功率(安装附录 E 的装备和辅件)P(a)kW 试验时应安装的柴油机辅件所吸收的功率 P(b)kW 试验时应拆除的柴油机辅件所吸收的功率 P(m)kW 试验台上测得的功率 Q 稀释比 R 等动态取样探头与
18、排气管横截面面积比 Ra%进气相对湿度 Rd%稀释空气相对湿度 Rf FID 响应系数 S kW 测功机设定值 Ta K 进气绝对温度 T K 绝对露点温度 Tref K 基准温度(进气:298)VAIRD m3/h 干基进气体积流量 VAIRW m3/h 湿基进气体积流量 VDIL m3 通过颗粒物取样滤纸的稀释空气体积 5 VDILW m3/h 湿基稀释空气体积流量 VEDFW m3/h 湿基当量稀释排气体积流量 VEXHD m3/h 干基排气体积流量 VEXHW m3/h 湿基排气体积流量 VSAM m3 通过颗粒物取样滤纸的稀释排气体积 VTOTW m3/h 湿基稀释排气体积流量 WF
19、 加权系数 WFE 有效加权系数 DF 劣化系数或劣化修正值 EDP 排放耐久周期 Nref r/min NRTC 试验时柴油机的基准转速 Wact kWh NRTC 的实际循环功 Wref kWh NRTC 的基准循环功 3.20.2 化学组分符号 CO 一氧化碳 CO2 二氧化碳 HC 碳氢化合物 NMHC 非甲烷碳氢化合物 NOX 氮氧化物 NO 一氧化氮 NO2 二氧化氮 O2 氧气 PM 颗粒物 DOP 邻苯二甲酸二辛酯 CH4 甲烷 C3H8 丙烷 H2O 水 PTFE 聚四氟乙烯 3.20.3 缩写 FID 氢火焰离子化检测器 HFID 加热型氢火焰离子化检测器 NDIR 不分光
20、红外线分析仪 CLD 化学发光检测器 HCLD 加热型化学发光检测器 PDP 容积式泵 CFV 临界流量文丘里管 4 型式核准的申请与批准 4.1 型式核准的申请 非道路移动机械用柴油机的型式核准的申请由其制造企业或制造企业授权的代理人向型式核准主管部门提出,并完成本标准所要求的检验内容。4.1.1 应按本标准附录 A 和附件 BD 的要求,提交型式核准有关技术资料及相关的耐久性试验方法和试验结果的资料。6 4.1.2 应按本标准附录 G 的要求提交生产一致性保证计划。4.1.3 应向负责进行型式核准试验的检验机构,提交一台符合附录 A 所描述的“柴油机机型(或“源机”)”特性的柴油机,完成本
21、标准规定的检验内容。4.1.4 如果检验机构认为申请者提供的源机不能完全代表附件 AB 中定义的柴油机系族,应由制造企业提供另一台源机,按照第 4.1.1 条和第 4.1.3 条的要求提交型式核准。4.1.5 装有含贵金属材料后处理系统的柴油机,进行耐久性试验时还需提供两套相同的后处理系统。4.2 型式核准的批准 4.2.1 型式核准主管部门对于满足本标准第5条和附录G要求的柴油机机型(或系族)批准型式核准,并颁发附录F规定的型式核准证书。4.2.2 当柴油机只有与非道路移动机械的其他部件联合工作才能完成其功能或提供一种工作特性时,型式核准必须核实柴油机与非道路移动机械的其他部件联合工作时(不
22、管是真实的还是模拟的)的一种或更多的要求是否得到满足。柴油机型式核准的范围应根据这些条件进行限制,柴油机机型或系族的型式核准证书中应该包括使用限制条件和安装说明。4.3 型式核准的豁免 对于出口、展览、救援、应急、匹配试验、替换用柴油机等特殊用途的柴油机,可向型式核准主管部门提出申请,免予型式核准。向型式核准主管部门提交的资料应包括:型号、功率、生产厂、用途、所达到的排放标准阶段、数量和生产日期等内容。5 技术要求和试验 5.1 总则 制造企业采取的技术措施必须确保柴油机在正常的工作条件下,在本标准第 5.2.2 条规定的有效寿命期内,排放符合本标准的要求。耐久性试验应按照本标准附件 BD 的
23、技术要求,通过技术成熟的工程方法来完成。耐久性试验过程中,可以定期更换柴油滤芯、机油滤芯等部件或系统,这些工作必须在技术允许的范围内进行。系统维护的要求必须包括在用户使用手册中(其中包括制造企业对排气后处理装置耐久性的保证书)。制造企业在型式核准申请时,使用说明书中与后处理装置维修、更换有关的内容摘要必须包含在附录 A 所描述的型式核准申报材料中。5.2 排气污染物的规定 5.2.1 试验规程及取样系统 柴油机排气污染物的测量与取样规程按附录 B 附件 BA 的规定进行,试验循环按附录 B 中表 B.1.1、或表 B.1.2、或表 B.2 规定的稳态试验循环进行;第四阶段小于 560kW 的非
24、恒速柴油机还需按照附件 BE 规定的 NRTC 瞬态试验循环进行试验。柴油机的排气污染物应使用附录 C 描述的系统测定。如果其他系统或分析仪能得到和下述基准系统等效的结果,则型式核准主管部门可以对其认可:在原始排气中测量气态污染物所应用的系统(见附录 C 图 C.1);在全流稀释系统中测量气态污染物所应用的系统(见附录 C 图 C.2);在全流稀释系统中测量颗粒物,使用单滤纸(在整个试验循环中使用一对滤纸)方法或多滤纸(每工况使用一对滤纸)方法取样所应用的系统(见附录 C 图 C.12)。其他系统或分析仪与本标准的某一个或几个基准系统之间的等效性,应在至少七对样本的相关性研究基础上加以确认。判
25、定等效性的准则定义为配对样本均值的一致性在5内。对于引入本标准的新系统,其 7 等效性应根据 GB/T6379.2-2004 所述的再现性和重复性计算作为根据。5.2.2 有效寿命 应保证柴油机的排放控制装置在表 1 规定的有效寿命期内正常运转,且污染物排放符合5.2.3 规定的限值要求。柴油机耐久性运行试验应按照附件 BD 的要求,完成表 1 规定的耐久性试验,柴油机排放耐久性的最短运行时间或者等效运行时间不低于表 2 规定的柴油机有效寿命的 25%,并确定劣化系数或劣化修正值。对于装用含有贵金属的催化转化器的柴油机,试验前,制造厂还应单独提供两套相同的催化转化器,型式核准主管部门应任选一套
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