引擎或机动车测试的工况循环是排放标准很重要的一部分。法规中的测试程序对对于验证和确保满足各种标准来说是必需的。这些工况循环应能创造可重复的排放测试工作条件，同时也能模拟某种应用的真实驾驶模式。测量的方法同样在法规中定义。 职业健康法规规定了工作场所空气的质量标准。通常，职业空气质量标准规定了空气污染物的最大允许浓度，叫做“允许暴露限值”（Permissible Exposure Limits-PELs）。如果引擎在室内工作，排放会在空气中累积，从而超过PELs，因此，需要有相应的排放控制措施。有时，除了PELs，职业健康法规还引入尾管排放标准，引擎认证项目和其他引擎相关的控制措施。 职业健康法规由职业健康和安全当局如美国的“职业安全和健康管理局（Occupation Safety and Health Administration-OSHA）”和“矿井安全和健康管理局（Mine Safety and Health Administration-MSHA）”来制定和实施。遵守的责任在引擎使用者（仓库、矿机操作员）。，他们要确保使用的排放控制措施适用于污染源的种类和数量。大多数情况下，引擎或设备制造商对职业健康和安全的空气质量标准无直接义务。 柴油机排放中的CO,NO,NO2,SO2和其他的化合物都有对应的职业健康和安全当局设定的PELs值。从90年代开始，全球范围内也对柴油机的颗粒物质设定暴露限值。在美国，对地下采矿（非煤炭）给柴油机颗粒物质（Diesel Particulate Matter-DPM）设定了职业暴露限值，但这不是通行的职业环境要求。 排放控制改装项目是日渐流行的降低在用车排放的措施，特别是空气质量问题很严重的大都市地区。这些项目给在用的重型柴油机加装例如催化转化器或柴油机颗粒捕集器等排放控制装置。一些改装项目是强制的，其他的则是自愿的。自愿的项目中，有激励的措施，如税收优惠和拨款，来鼓励改装。规则是，排放控制装置必需被正式认可，以确保实际使用中排放确实改善。认可通过引擎排放实验室检测排放性能来做出。一些改装项目还规定满足排放耐久/质保要求，其他则仅要求新装置的性能。 重型柴油机改装项目包括如下实例：(2008-08-10)
10.4.2 美国 10.4.2.1 重型车高速引擎 如下的排放标准适用于重型高速路车新引擎的认证。目前联邦关于压燃（柴油机）引擎的定义基于引擎工作循环，而不是用节流阀作为区分Diesel和Otto循环指示的点火机理。（rather than the ignition mechanism,with presence of a throttle being used as an indicator to distinguish between Diesel cycle and Otto cycle operation.-----此句的原文，不知译文是否达意）。通过节流阀控制燃油供给来调节功率，对应于稀燃和Diesel循环。（这样一个火花塞的天然气引擎也可能被认定为压燃）。 重型车的定义是车辆总重（Gross Vehicle Weight Rating-GVWR）超过8500磅（联邦法律）或超过14000磅（加州法律，1995及以后的新车型）。根据联邦第二类轻型车法规（从2004开始实施），车辆总重达到10000磅用于个人运输的重新被定为“中型乘用车”（Medium-Duty Passenger Vehicles:MDPV;主要是大型的SUV和厢式乘用车），按轻型车立法执行。因此，同样用于8500-10000磅车辆的柴油机可能会被归为轻型或重型，取决于具体应用。 目前联邦法律要求认证重型车引擎，而不是车辆认证。因而，标准的要求表达为g/bhp-hr，在发动机测功台上进行FTP瞬态循环。1998年引入的附加测试，包括1：补充排放测试（Supplemental Emission Test-SET）和2：不得超过限值（Not-to-Exceed:NTE limits）。这些标准用于1998-2004期间大多数和EPA签署了“同意判决”的引擎制造商。联邦法律要求从2007年开始所有引擎制造商应完成附加测试，而加州从2005年就开始。 SET这个稳态测试的导入是为了确保例如高速路上的长途重型货车的稳态驾驶过程中，排放有所控制。此测试与欧盟的13模式的ESC循环一样，在美国也通称为“欧三”循环。 NTE限值的引入是为了确保重型车引擎经常经历的各种转速和负载组合下的排放有所控制。NTE的方法是在引擎扭矩曲线下方的区域（“NTE区”），各种污染物排放不得超过相应限值。NTE测试方法不涉及任何长度（距离或时间）的工况循环，也不涉及任何可能在NTE区域边界，包括稳态或瞬态和不同环境条件下的驾驶。排放按最小30秒来平均，并与相应限值比较。(2008-08-24)
月光旅行 (05/18/2008)
柴油机的排放及其控制
第二章 发动机基础和设计参数
2.3.3.4 传递系数 Delivery Ratio
传递系数是在排气阶段输送的新鲜空气的质量与填充扫略体积所需的周围空气的质量的比值。填充扫略体积所需的周围空气的质量作为参考，通常根据周围环境的压力和温度来计算。
传递系数定义了发动机将周围空气填充入汽缸的能力。显然，汽缸导入的空气越多，就有越多的氧气可供燃烧过程。尽管导入汽缸的大部分空气在燃烧过程中不会被用到，但反之，柴油机如供气不足，将导致在燃烧效率方面的灾难后果。证据就是经常看到的黑烟。
2.3.3.5 排气系数 Scavenge Ratio
排气系数是自然吸气发动机在排气阶段供应的新鲜空气质量与填充整个汽缸所需的周围空气质量的比值。填充整个汽缸所需的周围空气的质量作为参考，通常根据周围环境的压力和温度来计算。不应将排气系数与传递系数混淆，两者的差别是选取的参考不一样，排气系数参考的是填充整个汽缸所需的体积，而传递系数以扫略体积为参考。
自然，在汽缸吸入最大量的空气之前，一个成功的排气是必需的。因此，良好的排气是好的传递、排气系数的前提。
2.3.3.6 排气效率 Scavenge Efficiency
月光旅行 (07/26/2008)
第六章 柴油机中排放物的形成
6.1柴油机中排放物的形成
不同于点燃式发动机的可燃混合物绝大部分为同相的，柴油机燃烧在本质上是异相的。柴油喷入充满高温压缩空气的气缸中。排放物作为这种不均匀的空气/燃油混合物燃烧的结果，不仅取决于燃烧时的条件，还受膨胀特别是排气阀打开前条件的影响。在点火推迟期的混合物预备，点火质量，在不同燃烧温度下保持的时间，膨胀期，和发动机总体设计特征都是影响排放物形成的重要因素。从本质上来说，排放物中各不同成分的含量来自于它们在排气系统中的形成和降解。燃烧早期生成的不完全燃烧产物可能在膨胀冲程中被氧化。将未燃烧碳氢与氧化性气体混合，高的燃烧室温度，氧化过程的充分的停留时间都会导致更完全的燃烧。大多数情况下，一旦NO形成就不会降解，特别是在稀焰区（Lean Flame Region）,在燃烧的剩余过程中如果保持高温或温度进一步升高，它的浓度还会增高。但在富油区（fuel-rich）NO会被降解，除非有进一步的氧化。
由于燃烧是一系列复杂的化学反应，反应速度和热量传递的过程，产生的排放物需要进一步的分析和理解。在第五章的图5.1介绍了一个简化的异相燃烧模型。更完善的版本如图6.1所示，该模型表明了直喷柴油机中未燃HC和NO的来源。该图还详细描述了预混和调制混合燃烧阶段产生的成分。
6.2 柴油机中碳氢的形成
柴油机尾气中的HC由降解的燃油分子或重新组合的中间化合物组成。另外一个HC的来源是润滑油。直喷柴油机中的HC主要来自于过混或欠混的燃油和空气，以及喷油末期大的油滴。总体说来，未燃HC与：稀无焰区（Lean Flame-Out Region）、喷射核、喷到燃烧室壁的燃油、喷射尾和后喷射有关。显然，发动机设计和运行参数是影响HC分子形成和氧化的重要因素。下面将分几个部分来讨论。
月光旅行 (07/27/2008)
6.2.1 空燃比
如果忽略自然进气柴油机的体积效率变化，则每循环的空气质量几乎不变。通过控制燃油喷射量来改变输出功率。各喷嘴的差异导致了燃油分布的变化、沉积到燃烧壁的燃油、气缸气体压力和温度以及喷射期。另外，点火推迟期（预混部分）的喷油会与空气混合并导致更大范围的均匀比例。一些比例可能太稀而无法支持稳定的燃烧，另外的可能接近理想比例（stoichiometric）而易于燃烧，其他的可能太浓而来不及蒸发、混合及参加燃烧。达到自燃点时，最可能燃烧的混合物是那些接近理想比例的。燃烧会持续直到当地的空燃比由于跟周围空气过混合而快速下降（*译注：似乎应该上升才对）或火焰被热边界层熄灭。对于很稀的混合气，如果它遇到并混合了额外的蒸发燃油，最后也会参加燃烧。
反对喷射末期喷射的大滴燃油是有道理的。这些油滴需要额外的空气或稀混气及高温来蒸发、混合以及燃烧。蒸发、混合及燃烧速度必须足够快，以赶在扩张冲程中的扩张和冷却期前消耗大部分喷射的燃油；否则尾气中就会产生大量未燃HC。图6.2描绘了前述3种空燃比及它们对未燃HC形成的影响。该图适用于点火推迟期喷射的燃油。
对于燃烧开始后喷射的燃油，高温降解或快速被空气氧化都导致了完全燃烧。降低高温降解和氧化速度会导致当地富燃混合气及延迟完全燃烧。如果这些条件占优，则尾气中的未燃HC含量更高。图6.3描绘了点火后推迟燃油喷射导致的未燃HC形成。
6.2.2 发动机负载的影响
评估了异相混合气的典型燃烧过程后，接下来调查运行状态对HC排放形成的影响也许有必要。在怠速和轻载状态下，空间燃烧可能更大，意味着燃油未到达燃烧碗壁，而是在从喷嘴头到燃烧碗壁的空间内燃烧。另外，在喷射核中油含量很低。在此状态下，未燃HC主要来自于稀无焰区（LFOR:Lean Flame-Out Region）。随着燃烧继续，当地温升很小且氧化反应随度放慢。由于油分子散布空气中带来的低含量，反应速度会进一步降低。在怠速时，此区域生成的未燃HC对喷油总量的比例最高。
随着发动机负载增加，降低的空燃比（A/F）导致了更多燃油沉积在燃烧室壁和喷射核中更高的浓度。此情况下，未燃HC增高；但是，由于有足够的氧气，随着温度升高，氧化反应速度提高，HC排放降低。图6.4显示了负载对未燃HC的影响。
在满负载和过负载时，进一步降低的空燃比（A/F）导致了更多HC分子在燃烧碗壁附近和在喷射核中。在此情况下，稀无焰区（LFOR:Lean Flame-Out Region）对整个未燃HC排放的贡献很小。氧化反应由于在当地的富燃区缺氧而受限，尽管有高温且整体看来是稀燃的混合气。
值得一提的是，HC排放的分子结构随空燃比不同而变化。在怠速和轻载状态下，直喷柴油机排放的HC与稀无焰区有关，主要由原始燃油分子构成。在高负载时，排放的HC来自于燃烧碗壁和喷射核，在高温下，原始油分子发生降解。由于燃烧碗壁附近和喷射核中总体的空燃比低（富燃油），HC根和中间化合物发生重组反应的可能很大。这导致了重HC的高浓度。HC化合物与HC根的重组也导致产生的化合物结构异于原始油分子。
6.2.3 后喷和二次喷射的影响
后喷和二次喷射等喷射系统的设计问题会提高未燃HC的排放。未燃HC形成的机理是慢蒸发率（由于未控制的喷射发生在扩张冲程而此时气温降低）和混合气太浓而无法燃烧。装备了需要外部加热的排放控制设备的现代引擎会有一个燃油后喷射脉冲。除非精心设计后喷燃油的时机和量，否则会产生多余的未燃HC，一氧化碳和颗粒物质。必须精心设计喷油系统的线性动力特性和重量-弹簧系统（喷油针和回复弹簧）匹配发动机的速度和负载区间以避免此问题。
6.2.4 冷启动和缺火的影响
在冷机环境下，缺火会导致白烟。这是来不及蒸发就和空气混合的燃油部分蒸发的征兆。缺乏来自气缸壁、活塞顶及任何临近发动机部件的热量导致燃油难于蒸发。除非有设计增高压缩比或控制可变压缩比，缺火难以避免。白烟这种未燃HC直到发动机暖机才会消失。空空增压冷却、低压缩比、喷射滞后及冷却液温度低于华氏77到85度都会导致此问题恶化。这是发动机缺火的唯一工作状态。一旦暖机，柴油机不会再发生缺火。一些发动机采用预先几秒对进气预加热以防止或减少此问题。其他的例如Navistar(Internation Truck and Engine) 7.3升直喷柴油机，装备了一个背压阀以在暖机阶段对发动机施加轻载。此措施通常和提高怠速时转速以提升背压和负载的方法一起使用。它也增加了摩擦热。两种方法给燃油蒸发提供了热量，减少了白烟的产生。
6.2.5涡轮增压的影响
涡轮增压提高了进气的量，同时相应提高了喷油量，因而导致更高的发动机输出功率。涡轮增压发动机进气口的空气速度比自然进气发动机的更快。进气口中空气的涡流运动或静燃烧系统会提高混合。总体来说，更好的混合导致更高的反应和氧化速度，带来更高的燃烧温度，从而降低HC排放。涡轮增压降低HC排放由Henein and Patterson 的 Perez 和 Landen观察到。直喷和非直喷发动机中不同空燃比对HC排放的影响见图6.5。(2008-07-27)
月光旅行 (07/28/2008)
6.2.6. 喷嘴开启压力的影响
喷嘴开启压力对性能和排放的影响通过研究一台单缸实验机【1，3-16】。盖引擎装备了一个螺旋管形燃烧系统，图6.6显示了未燃HC的排放。图6.6的数据显示的是满载在额定转速（2500rpm）和最大扭矩转速（1600rpm）时的情况。很明显，在两种情况下，提高喷嘴开启压力，HC排放增高。绝大多数增加的HC，对应着开启压力小于240bar的区间。普遍认为提高喷嘴开启压力提高了雾化，扩大了稀无焰区，因而，如前所述，是主要的未燃HC来源。
6.2.7 喷油时机的影响
前面用来研究喷嘴开启压力的实验单缸机也被同时用来研究喷油时机对性能和排放的影响。图6.7显示了同6.2.6节一样的两个发动机工况下的结果。提前喷油在两个工况下似乎都提高了未燃HC排放。这与Khan和Grigg的研究结果吻合【12】。解释此现象的机理可能是更长的点火推迟，导致更多燃油蒸汽和小油滴被涡流带走，导致更大的稀无焰区。Khan和Grigg指出的另一个因素是油冲击燃烧碗壁的增多【12】。
6.2.8 进气涡流的影响
第13章讨论了直喷柴油机中涡流的影响。在本节中，我们可以通过术语“涡流比”来定义涡流，其含义是：进入气缸时的空气圆周速度与引起速度的比值。我们仍认为在直喷发动机中提高涡流总体上改善了混合及HC的氧化过程。但是，过大的涡流会导致增大的前述的稀无焰区，或喷射的重合，从而导致未燃HC排放增加。如前讨论，可通过调整燃烧碗直径对深度的比值，即外形比（aspect ratio）来改变涡流。Watts 和Scott【17】发现改变外形比对油耗影响不大，但会影响污染物的生成。由于燃烧碗的尺寸和形状各式各样，关于燃烧碗对涡流影响造成的HC排放变化难以总结。(2008-07-28)
月光旅行 (08/01/2008)
6.2.9 HC对燃油系统的敏感度总结
燃油系统不仅是引擎性能，也是排放形成的重要影响因素。燃油系统中最接近燃烧过程的点是喷嘴孔。因此喷嘴孔的设计很关键，特别是从它对HC的形成和排放的影响来看。喷嘴孔的直径、长度、表面质量以及机加工过程（机械钻孔或放电加工）以及上游入口和下游出口侧的形状及表面处理，这些都影响HC的排放。这些设计参数都直接影响燃油的喷射和雾化，以及喷油渗透入燃烧碗。参考【12】研究了液囊的体积对HC排放的影响。液囊的体积指阀座和阀孔间的空间。
Watt 和 Scott【17】声称减小液囊体积可以降低未燃HC排放。图6.8b所示的圆锥形液囊体积比6.8a所示的圆柱液囊体积小。在膨胀冲程，累积在液囊的燃油会漏出（术语“喷嘴滴出”nozzle dribble）。这些燃油既不雾化，也不与氧化剂混合，直接通过排气阀进入排气系统。
在部分负载情况下，二次喷射和后喷射（见第5章）导致未燃HC排放。精心设计阀针重量和弹簧系统的动力学一般能解决这个问题。另外，在pump-line-nozzle系统中为了防止二次喷射和后喷射而需要维持喷射Line残余压力在一定水平，因而需要使用传输阀。
6.3 柴油机中一氧化碳的形成
一氧化碳（CO）是一种会置换血液中的氧气而致命的有毒气体。它是HC燃烧的中间产物。它由于不完全燃烧而形成，缺乏氧化剂、温度和停留时间会恶化这种状况。燃烧快结束时，CO和不同氧化剂间的重组反应可使CO氧化为二氧化碳。如果重组反应由于缺乏氧化剂或温度太低而不完全，CO就不会被氧化。
富燃的混合气通常会导致CO高排放，但由于柴油是稀燃且氧气足够，柴油机燃烧产生的CO通常很少。实际上，由于它是如此少以致John Heywood教授在他的题为《内燃机基础》书中断定：“柴油机中CO排放太低而不重要，因此不会再进一步讨论它。”
直喷柴油机在喷射燃烧的不同阶段，高燃烧温度、高氧气含量和高混合速度都会使CO氧化为二氧化碳。但，影响其产生的主要参数是低的空燃比：燃油对空气的比例（A/F）。图6.9显示了涡轮增压直喷和自然进气非直喷引擎中，空燃比的倒数：燃空比（燃油对空气的比例F/A）与CO排放的关系。(2008-08-01)
月光旅行 (08/02/2008)
6.4 柴油机中氮氧化物的形成
术语“氮氧化物”指内燃机排气中的一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）。在直喷柴油机中，NO占氮氧化物总量的70-90%。不像CO是中间态化合物，NO是燃烧的副产品。以体积计，氮气占进气大于75%。通过与进气中的氧气，以及HC燃油燃烧放热产生了氮氧化物，直到通过排气阀排除。由于燃油产生的氮可忽略不计，因此在化学反应过程中不考虑。NO生成的机理现在已经很明白，都接受NO形成于扩展的（或变种的）Zeldovich原理：
在高温和N2环境中，氧气分子基本上会反应生成NO和不稳定的活跃N原子（式6.1）。通过结合气缸中的氧分子，N原子达到稳态，而燃烧过程提供了热量形式的能量。这个反应再一次产生了更多的NO以及不稳定的O原子（式6.2）。在变种Zeldovich机理中，科学家推断，生成的自由基（radical），例如OH根，如式6.3那样与N原子反应，生成NO和氢原子。三式显示了NO的生成，以及在此反应停留时间越长，氮氧浓度越高。根据此机理，由于燃烧过程中氮原子的平衡浓度低于氧原子的平衡浓度，氮原子不开始链式反应【1，2】。因此，柴油燃烧喷射当地的NO生成取决于当地氧原子浓度和当地温度。NO与过量氧气反应生成NO2,气缸中的过量氧气quenching可保持NO浓度高于平衡浓度。在扩张冲程中温度会降低，但NO浓度不会降到平衡浓度，因为NO在此情况下稳定。参考【19】和【20】报道在往复式引擎中，扩张冲程中NO减少很慢，因而在扩张冲程中NO浓度几乎不变，特别是在稀燃混合物时。
预混那部分的燃油（点火延迟期间混合的）在气缸压力顶峰前燃烧，并对NO的形成很重要。燃烧后，被压缩到高温和高压，并达到气缸内混合气的最高温度。由于此原因，氮氧化物排放控制技术瞄准燃烧的早期阶段。不幸的是，这些技术借助于降低燃烧温度，而这样会导致HC、颗粒物质（PM）排放和燃油经济性的恶化。
对于柴油机，有一个氮氧化物/PM的或氮氧化物/燃油消耗的权衡曲线。这些曲线部分认同了降低氮氧化物的方法会不可避免的导致PM排放和油耗增加，反之亦然。影响热量释放初始速率的因素会同向影响氮氧化物的生成速度【21。许多技术试图降低在预混燃烧阶段烧掉的燃油。这些方法包括：喷射早期阶段降低喷射速度，然后在燃烧开始后迅速提升喷射速度。另外还有试喷射，即在燃烧开始时喷最少的油，然后在燃烧开始后主喷油。
探讨了氮氧化物的形成后，可以讨论一些发动机参数和其他参数对氮氧化物形成的影响了。(2008-08-02)
月光旅行 (08/03/2008)
6.4.1 油-空比
在自然进气的柴油机中提高负载意味着燃油随空气以定速增加同样的质量。随着更多燃油的燃烧，更多热量被释放，燃烧温度也升高。只要氮气和氧气存在，高温会促成Zeldovich原理和变种Zeldovich原理描述的化学反应。Henei和Patterson【1】推断将油空比降低到小于0.02会降低氮氧化物生成，因为空气稀释造成燃烧温度降低。图6.10显示了最高燃烧压力（Pmax）上升，排气温度（Texh），制动有效平均压力（BMEP）和观察到的NO随油空比的变化。值得一提的是，随油空比增加，冒烟也更厉害。但NO，校正到平衡比1时，在测量范围内随油空比增加而降低。观察到的NO并不随油空比同比例增加，表明有其他影响NO生成的因素存在。
6.4.2 喷嘴开启压力的影响
提高喷嘴开启压力会改善雾化，因而燃油分子更小，燃烧效率提高，释放更多热量并提高燃烧温度。总体来说，提高燃烧温度会增加NO的生成。
6.4.3 喷油时机的影响
喷油提前会加大点火延迟。原因是燃油喷入一个低温低压的介质。点火延迟越长，此期间喷油越多，混合效果越好。换句话说，喷油越早，则点火延迟越长，点火前混合的部分越多。预混的燃油通常与更多的NO生成联系在一起。
喷油延迟则会有反效果。点火延迟变得更短，最终降低了预混的燃油，并导致了NO产生更少，如图6.11所示。由于喷油延迟对控制NO的生成有满意的效果，因而成为一种有效手段，但其重要的副作用是增加燃油消耗，如图6.11所示，除非有其他方法来避免燃油耗费。
6.4.4 十六烷值的影响
高十六烷值的燃油更易挥发从而点燃更快。因此，其点火延迟期更短。因而，相对低十六烷值的燃油，对同样的制动有效平均压力（BMEP），他们的预混更少，NO排放更低【20】。低十六烷值的燃油点火延迟更长，燃烧开始时更多的燃油在稀焰区（LFR）。这部分更大的预混燃油在循环早期的燃烧产生更高的其他温度，因而在稀焰区产生更多的NO。
6.4.5 涡流的影响
气缸内空气的运动影响着燃油和空气的混合。尽管总体来说希望高涡流，或者高的空气运动程度，但有时会过头，迹象就是HC,CO和PM排放的增加和油耗增加。总体来说，空气涡流的增加改善混合并提高燃烧效率和NO生成，原因是更高的早期放热速度。
6.4.6 进气稀释的影响
通过氮气、水蒸气和排气再循环（EGR）可以稀释进气，其效果通常视作NO降低。通常有两个机理来解释这个现象。第一个是简单的氧气替代，即新鲜空气中的普通氧气被惰性的或含氧更低的稀释气体取代。降低气缸中氧气浓度导致燃烧缓慢，因而更低的峰值压力和温度，和NO排放。第二种解释是稀释气体作为燃烧过程中的吸热剂。高比热的稀释其他如水蒸气、氮气或二氧化碳，对降低NO生成最有效。他们的高比热和低温（相对于燃烧温度）使他们从燃烧中吸热，因而降低燃烧温度和NO排放。第16章会专门讨论此课题，特别是排气再循环（EGR）在柴油机中的应用。(2008-08-03)
tsaizb (08/05/2008)
嗯...ha
师北宸 (08/05/2008)
呵呵，好专业啊
月光旅行 (08/08/2008)
6.5柴油机中颗粒物质（PM）的生成
6.5.1 PM的成分和来源
可能是最受争议的排放限制物，颗粒物质定义为内燃机排气中任何能在不高于52度时被过滤介质收集的物质。由于此，柴油机颗粒物质是一种未被清晰定义的物理种类。而且，它是一种包括许多成分的复杂排放物，第7章会详细讨论。
前述的PM定义用了包罗万象的术语“任何物质”来描述可能构成PM排放的部分。总体来说，PM来自于跟随燃油和空气而进入引擎的有机和无机物质。PM的一个主要成分碳来自于柴油机中的异相燃烧。扩散和预混火焰（预混火焰无论稀燃还是富燃）形成了小颗粒或燃烧核。关于这些颗粒物质在燃烧何时生成和他们的化学成分仍在进行中。空气中的灰尘或燃油和机油添加剂中的无机物可能变成排气中的颗粒物质（灰烬，氧化物等）。引擎部件磨损产生的金属屑会随着机油最终进入排气并被滤纸捕集。
燃油和润滑油中的硫会导致硫酸盐这种颗粒。额外的问题是它们会吸水，从而使其重量翻倍还多。
最后，PM还包括高沸点的HC及其衍生物。这种称作可溶有机片段（Soluble Organic Fraction-SOF）的物质，主要由润滑油衍生的HC组成。气缸空珩磨不好或活塞环磨损导致的机油损耗会造成PM中的未燃机油成分。其他的SOF包括未燃的燃油，尽管柴油机燃烧效率高。
6.5.2 碳颗粒的释放和氧化
图6.12总结了碳颗粒释放和氧化的机理。图最上的一条线显示不完全混合的燃油及其等同比例是净碳颗粒排放的一个原因。说明不完全燃烧的一个生动的例子是烟灰形式的部分燃烧的碳。换句话说，碳颗粒来自于扩散燃烧，而不是接近或等同理想比例的充分混合的燃油和空气混合物的燃烧。点火开始后多喷油会明显增加扩散燃烧的倾向。另一个增加此倾向的可能是在点火延迟期多喷未混合的燃油。所以，影响扩散燃烧的因素是，点火延迟期和在此期间发生的物理、化学事件以及喷油的持续期和速度。更高的初始喷油速度会提高燃油的预混部分并降低碳颗粒。更长的喷射持续期会增加点火后喷射的燃油，从而改善散布燃烧。柴油机燃烧系统的设计者有不少工具可用以避免过度的散布燃烧和碳颗粒释放。提高十六烷值改善了蒸发和混合过程，从而依次降低了散布燃烧和颗粒生成。另一个起作用的设计参数是压缩比，因为提高它可以比散布燃烧给喷射燃油的蒸发、与空气混合及预混燃烧提供更多的热量。
另一个控制颗粒的方法是生成后对其氧化。图6.12下半部分展示了一些在碳颗粒燃烧释放后提高氧化的方法。增加燃烧过程的时间可以给不完全燃烧的产物更多机会找到稀燃气来混合。气缸内的高温也会提高氧化从而降低碳颗粒排放。通过降低引擎转速可以给燃烧和氧化过程更多时间。
6.5.3 颗粒物质潜在来源的小结
图6.13总结了柴油机中颗粒物质的来源。列出的顺序是随机而不是按照对PM的贡献的高低。PM的来源包括：机油失控、燃烧质量、冷启动冒白烟、未燃燃油和油品问题。
机油失控可能来源于内燃机的许多部分。气缸线性研磨不佳、缺乏活塞环包装密封、机油从阀导轨和阀杆间过大间隙漏出、涡轮增压润滑和轴承工作不正常、过长引擎怠速以及活塞和衬垫间隙过大都造成机油消耗高。在重型柴油机中机油喷嘴通常是集成件。这些喷嘴对着燃烧碗的下部以冷却整个活塞顶。喷嘴流量过大造成了机油消耗高。另外，突然加速或从低负载变到高负载也易于造成更多未燃机油，原因是密封圈密封不够。在低负载时，燃烧压力低从而降低了施加在密封圈背后的密封力。密封里越低，密封越差而机油消耗越高。图6.14说明了此情况。
除了燃烧相关的来源，发动机运行的原因也会导致PM产生。例如，急加速通过瞬间多喷油来实现。通常来说，此时空气不能跟上。在自然进气引擎中，快速进气的能力被降低的体积效率妨碍，而涡轮增压发动机中的涡轮延迟会造成瞬时进气下降。在两种引擎中，都会有暂时的进气缺乏，而导致碳颗粒排放增加。
在环境寒冷时，大多压缩比在17：1到18：1间的直喷引擎无法提高压缩空气的温度到足够帮助燃油蒸发、与空气混合及燃烧的程度。因此，燃油部分蒸发并以白烟的形式排除系统。缺火导致的喷射延迟和进气过度冷却会加重这个问题。
前面讨论过未燃HC对PM演化的贡献。喷嘴油滴、后喷和二次喷射是主要的HC颗粒来源【25】。然而，除了机油，如果成分不能恰当支持燃烧或不正确使用，燃油本身也会成为颗粒物质的主要来源。高硫和芳香物质及低十六烷值会造成颗粒高排放。(2008-08-06)
月光旅行 (08/09/2008)
6.6 柴油机冒烟
柴油机冒烟显示了过度富燃（overrich A/F ratio）或冷启动【30-33】时燃油部分蒸发导致的燃烧不佳。冒烟，特别是冒黑烟，是柴油机最大的敌人，因为它直接展现在公众面前，给人柴油机很“脏”的印象。社会和环境的压力要求柴油机制造商设计和生产几乎不冒烟的引擎。大多数发达国家都引入不同复杂程度的立法来控制道路车辆的冒烟排放。这些法规除了包括工厂冒烟这种简单可见的排放，还包括检测方法和设备的进步。
烟可能以固体或液体（烟雾）形式的颗粒，悬浮在排气中【34-39】。它阻碍、反射或折射光线，造成结构污染并妨碍可视。柴油机冒烟可以作如下分类：
1. 直射下的白烟，由未燃或部分燃烧的燃油和机油混合物构成，有时也称作“液态”烟或“雾”（见图6.15）。
2. 黑烟主要由固态碳颗粒构成，通常也被称为“热”或“固态”烟。
当机油消耗突增时，会冒蓝或灰烟。蓝或灰烟因此也表明引擎需要保养了。但是，如果液滴尺寸约0.5微米时，未燃燃油也会成为蓝烟。白烟，则是燃油喷射时燃烧室温度太低的结果。它的液滴尺寸约1.3微米。在高海拔或环境温度低时，冷启动经常会发生此现象。随着发动机暖机，此现象消失。图6.16显示了一辆实验货车在冷启动时冒白烟【40-44】。
燃烧循环中喷油太迟，压缩比太低或运行状态组合不恰当这样的设计失误，也会导致白烟。一些制造商选择进气管处电加热。它们一般在引擎冷启动前30秒启动。它们也交替开关直到水箱温度达到77-80华氏度。最近对NOX排放的限制，要求喷射推迟和空-空中冷。这两个措施都增加了白烟的可能。尽管白烟很明显且当货车在寒带停车时经常发生，但没有法规限制它。
黑烟的主要原因是空滤或燃油喷嘴保养不好，燃油喷射泵/系统设置不当。这种烟主要由微粒或平均直径在0.02-0.12微米的凝结碳构成【42】。尺寸的分布在某种程度上取决于燃烧系统的类型，这也影响当给油增加时的初始烟排放。图6.17显示了加速状态下冒黑烟。(2008-08-07)
月光旅行 (08/09/2008)
Part2:柴油机排放（含7-10章）
第十章 排放法规
10.1 历史背景
排放来自于广泛的自然和人工活动。当某地区某污染物浓度太高时，就会损害环境和人类健康。意识到这个现实，特别是工业化国家面对污染物浓度显著升高，一些关注团体提出了清洁环境的理念。美国、欧洲和日本汽车排放的显著上升导致了汽车污染物潜在危害的意识。地方和中央政府授权立法机构来从几个源头控制已知的有害排放。
从历史的角度，英国伦敦的汽车尾气的气味和多雾的天气是每个观光者都知道的。固定源、巴士和出租车排除的烟（smoke）跟雾（fog）混合，形成独有的烟雾（smog）这个单词。多数人都认为烟雾对人体有害，特别是伦敦交通行业的工人。
起初任务加州洛杉矶县的污染问题类似伦敦。深入的研究显示事实并非如此。加州的症状包括植物枯萎、眼睛和喉咙过敏和视力下降。问题是如此严重以致一些民间组织在媒体的帮助下要求加州立法机构在1947年通过立法来限制洛杉矶县的排放。起初的立法并没有和将汽车排放和环境退化联系在一起。因此，法律限制的是例如炼钢厂和炼油厂这样的固定源。但与1940年代对比，仍然从视觉和灰尘方面感到了改善。眼睛和喉咙过敏仍未解决，因而更多的研究着眼于洛杉矶污染对健康的影响。
加州理工学院的A.J.Häagen-Smit教授的研究显示，HC化合物在周围阳光和二氧化氮帮助下，可反应生成氧化物，包括对健康有害的臭氧。面对着研究成果、公众觉醒和立法行动，汽车制造商协会（Aotomotive Manufacturers Association）于1953年成立了车辆燃烧产物委员会（Vehicle Combustion Product Committee）来进一步定义污染问题和提出解决方案。同时，加州也加强了对固定源HC排放的控制。这些努力的最重要成果是如表10.1所示的第一个空气质量标准。
第一个排放管理机构：加州机动车污染控制委员会（California Motor Vehicle Pollution Control Board-CMVPCB）成立于1960年。它被授权来为今后在本州销售的机动车设定排放限值并保证执行。1963年加州机动车污染控制委员会规定了曲轴箱的污染，汽车工业界从1961年开始在加州的曲轴箱使用主动通风系统。1963年全国的新车型都用此方案。
联邦政府通常都在环保方面落后于加州。1955年，健康、教育和福利部被授权来帮助控制大气污染的活动。这导致了1963年的清洁空气法（Clean Air Act）,从而鼓励了联邦和地方机构的相关立法。到1965年，清洁空气法定义了机动车污染控制的国家标准。此行动也导致在1968年以前对全国范围内销售的机动车加装污染控制装置。通过把车放到底盘测功机上并按最早被加州采用的测试工况循环运行，来检查车辆是否达标。这个工况循环后来也被联邦政府采用，通常被称作联邦测试循环（Federal Test Procedure-FTP），如图10.1【3】。(2008-08-08)
月光旅行 (08/09/2008)
加州第一个采用的大气质量标准定了如表10.1所示三个限值。第一级称为“有害”，表明在此程度植物枯萎，人类感官过敏。第二级称为“严重”， 表明在此程度人体功能改变，慢性病传播。第三级是“紧急”，脆弱人群可能患急性病或死亡。
测量排放物的重量不容易。因此，通过污染物体积和浓度测量来判断车辆是否满足1970和1971年标准。这意味着污染物浓度乘以公式算出的体积来计算相当于排入大气的重量。对1972-1974年的新车型，采用了新的工况循环、测试程序和排放测量系统。定容采样（Constant Volume Sampling-CVS）系统将排气样品收集到一个塑料袋中，然后袋中的气体释放到仪器中以分析污染物浓度。
如表10.2所示，，从1968-1970开始限制HC和CO。直到1971年意识到光化学雾反应的严重健康危害，才开始对氮氧化物限制。对蒸发污染的控制在加州和全国分别从1971和1972年开始【1】。
对柴油机来说，颗粒物质（PM）是最后才开始限制的。尽管早在13年前就提出，针对重型柴油机的0.6g/bhp-hr限值到1988年才实施【1】。原因是健康和美观。在实施的早期，许多人认为柴油机需要催化剂来控制和降低排放。但是，发动机设计者通过开发燃烧系统来显著降低颗粒从而不需要额外的排气控制装置。
蒸发限制实施于70年代早期。尽管它们不是柴油车的一个严重问题，但也代表了汽车排放的一个方面。从最松的开始，美国、欧洲和日本的立法机构设定了逐渐严格的标准，例如对公路重型柴油机的2007标准。
从50年代中期到晚期，工业化国家都建立了重要的空气质量政策。许多新引擎和机动车类型都被纳入排放的法律框架中。满足法规的要求同时保持性能和燃油经济推动了研究和进步。现代柴油机不仅满足严格的排放法规，还在响应和燃油经济性上胜过前辈。
10.2 排放法规的类型
经过数十年的演化，引擎排放标准和法规成为一个不同政府分支和级别建立的复杂立法系统。除了新引擎和车型的标准，还有为控制在用车排放而开发的项目。在限定空间，如建筑物或矿井，使用的柴油机也会直接或间接被职业健康法律管制。大体来说，柴油机相关的排放法规和项目可作如下分类：
针对新引擎/车型的排放标准（“尾管”排放标准）
职业健康法规
在用车的排放控制改装项目
检查和维护项目（Inspection and Maintenance-I & M）
针对新引擎/车型的“尾管”排放标准规定了柴油机排气管排除污染物的最大允许值。尾管排放标准通常由政府中负责环保的部门采纳和实施，例如美国的环保署（EPA）。遵守的责任在设备（引擎）制造商。通常，设备在投放市场前应先被排放认证。标准还排放耐久/质保，通常表达为引擎满足标准的最少里程/时间。
大多数国家的排放法规都包含如下内容：
重量分析法测量的柴油机PM排放。有时柴油机烟的不透明度也作为辅助标准。
NO和NO2构成的氮氧化物(NOX)。排气中其他的氮氧化物，例如N2O(笑气)，不被监管。
HC，以全体HC(THC)或非甲烷HC（NMHCs）计算。有时也有对HC+NOX总和而不是单独限制的。
CO
某些柴油机排放标准还限制了甲醛（HCHO）。(2008-08-09)
月光旅行 (08/11/2008)
引擎或机动车测试的工况循环是排放标准很重要的一部分。法规中的测试程序对对于验证和确保满足各种标准来说是必需的。这些工况循环应能创造可重复的排放测试工作条件，同时也能模拟某种应用的真实驾驶模式。测量的方法同样在法规中定义。
职业健康法规规定了工作场所空气的质量标准。通常，职业空气质量标准规定了空气污染物的最大允许浓度，叫做“允许暴露限值”（Permissible Exposure Limits-PELs）。如果引擎在室内工作，排放会在空气中累积，从而超过PELs，因此，需要有相应的排放控制措施。有时，除了PELs，职业健康法规还引入尾管排放标准，引擎认证项目和其他引擎相关的控制措施。
职业健康法规由职业健康和安全当局如美国的“职业安全和健康管理局（Occupation Safety and Health Administration-OSHA）”和“矿井安全和健康管理局（Mine Safety and Health Administration-MSHA）”来制定和实施。遵守的责任在引擎使用者（仓库、矿机操作员）。，他们要确保使用的排放控制措施适用于污染源的种类和数量。大多数情况下，引擎或设备制造商对职业健康和安全的空气质量标准无直接义务。
柴油机排放中的CO,NO,NO2,SO2和其他的化合物都有对应的职业健康和安全当局设定的PELs值。从90年代开始，全球范围内也对柴油机的颗粒物质设定暴露限值。在美国，对地下采矿（非煤炭）给柴油机颗粒物质（Diesel Particulate Matter-DPM）设定了职业暴露限值，但这不是通行的职业环境要求。
排放控制改装项目是日渐流行的降低在用车排放的措施，特别是空气质量问题很严重的大都市地区。这些项目给在用的重型柴油机加装例如催化转化器或柴油机颗粒捕集器等排放控制装置。一些改装项目是强制的，其他的则是自愿的。自愿的项目中，有激励的措施，如税收优惠和拨款，来鼓励改装。规则是，排放控制装置必需被正式认可，以确保实际使用中排放确实改善。认可通过引擎排放实验室检测排放性能来做出。一些改装项目还规定满足排放耐久/质保要求，其他则仅要求新装置的性能。
重型柴油机改装项目包括如下实例：(2008-08-10)
月光旅行 (08/11/2008)
从1995年开始的EPA的“城市巴士改造/改装”项目（Urban Bus Rebuild/Retrofit-UBRR），为了降低城市区域的PM，并限于运行在1980就超过75万人口大都市的1993年及更早的车型，它们的发动机从1995年1月1日开始被改造或改装（40 CFR,85 部分，O子部）。一旦巴士引擎被改造，它们的PM排放就会依排放控制装置而降到不同的水平。大多数装置是柴油机氧化催化剂和引擎包。大概由于难以达到15万英里耐久要求和7940美元的成本，没有柴油机颗粒捕集器通过UBRR项目认证。
“瑞典环境圈”项目：始于1996年，为行驶在瑞典最大城市：斯德哥尔摩、哥德堡、MalmÖ和Lund的重型柴油车设定了最大寿命（一般8年）。旧车必需加装排放控制装置才能进入特定的“圈”。现在允许的排放控制装置包括：颗粒捕集器/氧化催化系统，它们必需使PM下降80%$$还有35%效率的NOX控制装置。项目头3年，估计有3000辆车加装了排放控制系统。到了1999年，项目扩展到了非道路车辆，并要求降低80%的PM(颗粒捕集器)或80%的HC排放（氧化催化剂）。
“加州柴油改装项目”：源于加州大气资源局（California Air Resource Board-CARB）在2000年【5】采取的全面降低柴油机颗粒排放风险计划。除了别的措施，计划提倡为加州使用的9成的移动或固定源的柴油机加装柴油机颗粒捕集器。此计划预计2008年完成，由一些针对不同车辆种类的条款监管。
EPA的“柴油机改装自愿项目”（Voluntary Diesel Retrofit Program-VDRP）：鼓励重型柴油机改装EPA认证的排放控制技术以交换州的“州实施计划（State Implementation Plan-SIP）”排放积分【6】。项目定义的改装范围很广，包括：给引擎加装催化转化器或柴油机颗粒捕集器，引擎升级、替换，和使用清洁燃油/燃油添加剂。
“检查和维护项目（I & M）”涉及到对在用车的定期排放检查。I & M由低一级的政府实施，如美国的州和加拿大的省。这些项目针对高排放，保养差的车辆。大多数I & M项目影响轿车，有一些也扩展到重型柴油车。
I & M项目依赖的排放测试方法和限值与新引擎排放标准无关。测试通常很简单，如测量稳态下选定几种污染物的浓度。对柴油车，通常仅测不透明度。
如果I & M检查不通过，车辆操作者通常被要求作必需的保养和维修以达标。I & M项目通过于车辆登记挂钩来实施，即必需通过排放测试才能继续登记。(2008-08-11)
月光旅行 (08/11/2008)
10.3 排放测试工况循环
引擎和车辆测试工况循环是标准的引擎转速和负载工作状态序列，为了判断某些发动机参数，如排放或燃油经济性，而设计的模拟某些真实运行的状态。工况循环可分为：1 稳态循环和2 瞬态循环。稳态循环中，引擎顺序工作在一系列稳定的转速和负载模式下。在每个模式下测量排放并平均，通常不同模式有不同的权重系数。在瞬态循环中，车辆（引擎）按定义的包括加速，减速，变换速度和负载驾驶类型工作。排放通过对实时排放测量的积分或收集在取样袋中的气体样品分析来计算。
引擎测试工况循环在引擎测功机上进行。排放结果通常按相对于引擎作的机械功，以克每千瓦时（g/kw-hr）或g/bhp-hr的单位表达。车辆测试工况循环在转鼓台上进行，排放结果表达为每单位里程排放的污染物克的数量（g/km或g/mil）。
为了法规和研究开发了许多工况循环。接下来的部分简介了在美国和欧盟对新引擎和车型法规认证时最重要的循环。更多的关于工况循环的信息见参考【7】和因特网。
10.3.1 美国重型FTP瞬态循环
重型FTP瞬态循环适用美国重型道路用引擎排放检测（CFR 40章,86.1333部分）。瞬态循环考虑了美国重型货车和城市公交巴士，包括市内和周围的普通道路及高速路交通。循环还有“起动机”的部分，因而需要能吸收和释放电力的直流或交流的电力测功机。
瞬态循环由4部分构成：第一部分是代表频繁停止和启动的城市交通的纽约非高速路（New York NonFreeway-NYNF）；第二部分洛杉矶非高速路（Los Angeles NonFreeway-LANF）,代表了很少停止的城市拥挤交通；第三部分洛杉矶高速路（Los Angeles FreewaY-LAFY）模拟了洛杉矶拥挤的高速路；第四部分重复了第一部分的NYNF。它先是过夜停放后的冷启动，然后怠速、加速和减速，不同的转速和负载序列以模拟引擎对应的车辆的运行。几乎没有稳态的工况，给定转速时的负载一般为此时最大负载的20-25%。
循环执行两次，其中第二次是在完成第一次后停1200秒（20分钟）热启动开始。等效的平均速度是30km/h，等效的里程是1200秒行驶10.3km。图10.2显示了转速和扭矩随时间的变化。
按FTP循环测试的重型柴油机产生的排气温度（以下简称“排温”）中到高。大体上，温度在250-350度的中档区间，也有一些高达450度的片段。
10.3.2 美国FTP-75循环
FTP-75循环适用于轻型车排放认证的底盘转鼓的瞬态循环（见图10.3）。FTP-75循环由如下部分构成：
冷启动阶段
瞬态循环
热启动阶段
以下是循环的基本参数：
里程：11.04英里（17.77公里）
时间：1874秒
平均速度：21.2mil/h（34.1km/h）
每阶段的排放分别收集到一个特氟龙袋中，分析，转化为g/km或g/mil。冷启动，瞬态循环，热启动阶段的权重系数分别为：0.43，1，0.57。
10.3.3 欧洲稳态循环（ESC）
欧洲稳态循环（European Stationary Cycle-ESC,也作OICA/ACEA循环）是欧盟在2000年【8】，与欧洲瞬态循环（European Transient Cycle-ETC）和欧洲负载响应（European Load Response-ELR）一同引入，用于重型柴油机排放认证。ESC循环是由13个模式构成的稳态循环，用以取代以前的R-49测试。从1998年10月开始，美国在测试某些重型引擎时也使用此循环作为FTP瞬态循环的补充。
引擎在发动机测功台上运行一系列稳态模式（见表10.3和图10.4）。引擎在每个模式须按制定的时间，在最初20秒完成转速和负载变化。转速公差±50rpm，扭矩公差保持在此转速下最大扭矩的±2%。每个模式下都测排放，并用不同权重系数取平均。13个模式下的PM排放收集在滤纸上。最终的结果转化为g/kw-hr。
在排放认证测试中，认证人员可能可能还会随机增加循环控制区（图10.4）中的模式。这些模式的最大排放通过临近模式结果的插值得出。
引擎速度按如下规定：
1. 高速nhi等于最大净功率时声称值的70%。即，在功率曲线图上此功率值（高于额定转速）对应的最高转速，为nhi。
2. 低速nlo等于最大净功率时声称值的50%。即，在功率曲线图上此功率值（低于额定转速）对应的最低转速，为nlo。
3. 测试中使用的引擎转速A,B和C，按如下公式计算得出：
A=nlo+0.25(nhi-nlo)
B=nlo+0.50(nhi-nlo)
C=nlo+0.75(nhi-nlo)
ESC循环的特点是平均负载系数高，排温也高。
10.3.4 欧洲瞬态循环(ETC)
欧洲瞬态循环（European Transient Cycle-ETC,也作FIGE瞬态循环）是欧盟在2000年【8】，与欧洲稳态循环（ESC）和欧洲负载响应（European Load Response-ELR）一同引入，用于重型柴油机排放认证。ETC循环由德国亚琛（Aachen）的FIGE研究所根据重型车实际道路工况开发的【9】。最终的ETC循环是比FIGE原始版本要略微缩短并微调。(2008-08-12)
月光旅行 (08/11/2008)
亲爱的朋友们，由于接下来一周有公司的旅游，所以会暂停，回来以后我会争取补上！
月光旅行 (08/24/2008)
ETC的三个循环代表了不同的驾驶工况，包括：城市、郊区和高速公路。整个循环持续1800秒，每个部分600秒。第一部分代表了城市驾驶：最高速度50km/h，频繁启动和停止及怠速。第二部分的郊区循环以一个急加速开始，平均速度约72km/h。第三部分高速路平均速度88km/h。
FIGE研究所开发的循环有两个版本，分别用于底盘测功机和发动机转毂。如果用于引擎认证，就在发动机转毂上进行ETC循环。图10.5显示了引擎的速度和扭矩曲线。
图10.5 ETC循环（重印被DieselNet许可）
10.3.5 ECE15+EUDC
ECE+EUDC循环在底盘测功机上进行。该循环用于欧洲轻型车排放认证（型式认证），也称作MVEG-A循环。参考【10】可找到其具体定义。循环由四个无间歇重复的ECE循环（图10.6所示）加一个EUDC循环（图10.7）构成。实验前，车辆可停放在温度20-30度的环境中至少6小时，然后启动，怠速40秒。从2000年开始，怠速期被取消，因而引擎一启动就开始排放测试。这个修改后的冷启动程序有时也被称作“新欧洲循环（new European driving cycle）”。排放通过定容采样（Constant Volume Sampling-CVS）技术取样、分析，最终每种污染物以g/km的形式表达。
ECE是城市循环，也作UDC（Urban Driving Cycle）。它是设计用来表现如巴黎、罗马的驾驶工况的。特点是低速、低负载和低排温。
跟在后面的EUDC循环（Extra Urban Driving Cycle）代表了高速模式，最高速度可达120km/h。小功率车的EUDC循环定义的最高速度是90km/h。
表10.4概括了ECE和EUDC循环的参数。
10.3.6 ISO 8178
ISO 8178是在包括美国和欧盟在内的全球范围内应用于非道路引擎排放测试和引擎认证的标准。ISO 8178实际上是许多稳态循环（类别C1,C2,D1等）的集合。每种循环代表某稳态模式序列并有不同的权重。表10.5显示了类型B（11个模式）的引擎模式和权重系数。
10.4 代表性的柴油机排放标准
10.4.1 概述
从90年代早期，由于日益高涨的健康和环保意识，全球范围针对柴油机制定了越来越严格的排放标准。今天，排放成为新机型开发的驱动因素和重要技术挑战。美国和欧盟的法规最严格。
图10.8和10.9显示了美国和欧盟重型车柴油引擎PM和NOX排放标准的演化。美国标准中的单位g/bhp-hr转化为g/kWh以便与欧盟法规比较。不同国家的当局的排放测试程序并未统一，有许多工况循环在使用。由于排放与引擎速度和负载相关，不同工况下的排放结果即使转化为同样的单位也不能比较。在比较不同国家的排放标准时要谨记这点。
即将实施的最重要排放标准包括U.S.2007(NOX=0.2g/bhp-hr，PM=0.01g/bhp-hr)和欧四/欧五标准（NOX =3.5/2.0g/kWh ,PM=0.02g/ kWh)。早期的重型车引擎排放标准，如U.S.2004和欧三，可以通过先进的引擎技术，绝大多数不加排气后处理即可满足。欧四/五（2005/2008）和U.S.2007标准制定者则要求在新机型上广泛使用例如DPF，NOX催化剂等先进排气后处理技术。
接下来的部分会概述重要的美国和欧盟标准。这是截至2002年中的法规状况概述。由于排放法规的不断更新，这个概述不久就会过时。更全面和及时的柴油机排放标准的信息可在相应的立法当局找到。概述的信息也可在因特网找到。【11】(2008-08-23)
月光旅行 (08/24/2008)
10.4.2 美国
10.4.2.1 重型车高速引擎
如下的排放标准适用于重型高速路车新引擎的认证。目前联邦关于压燃（柴油机）引擎的定义基于引擎工作循环，而不是用节流阀作为区分Diesel和Otto循环指示的点火机理。（rather than the ignition mechanism,with presence of a throttle being used as an indicator to distinguish between Diesel cycle and Otto cycle operation.-----此句的原文，不知译文是否达意）。通过节流阀控制燃油供给来调节功率，对应于稀燃和Diesel循环。（这样一个火花塞的天然气引擎也可能被认定为压燃）。
重型车的定义是车辆总重（Gross Vehicle Weight Rating-GVWR）超过8500磅（联邦法律）或超过14000磅（加州法律，1995及以后的新车型）。根据联邦第二类轻型车法规（从2004开始实施），车辆总重达到10000磅用于个人运输的重新被定为“中型乘用车”（Medium-Duty Passenger Vehicles:MDPV;主要是大型的SUV和厢式乘用车），按轻型车立法执行。因此，同样用于8500-10000磅车辆的柴油机可能会被归为轻型或重型，取决于具体应用。
目前联邦法律要求认证重型车引擎，而不是车辆认证。因而，标准的要求表达为g/bhp-hr，在发动机测功台上进行FTP瞬态循环。1998年引入的附加测试，包括1：补充排放测试（Supplemental Emission Test-SET）和2：不得超过限值（Not-to-Exceed:NTE limits）。这些标准用于1998-2004期间大多数和EPA签署了“同意判决”的引擎制造商。联邦法律要求从2007年开始所有引擎制造商应完成附加测试，而加州从2005年就开始。
SET这个稳态测试的导入是为了确保例如高速路上的长途重型货车的稳态驾驶过程中，排放有所控制。此测试与欧盟的13模式的ESC循环一样，在美国也通称为“欧三”循环。
NTE限值的引入是为了确保重型车引擎经常经历的各种转速和负载组合下的排放有所控制。NTE的方法是在引擎扭矩曲线下方的区域（“NTE区”），各种污染物排放不得超过相应限值。NTE测试方法不涉及任何长度（距离或时间）的工况循环，也不涉及任何可能在NTE区域边界，包括稳态或瞬态和不同环境条件下的驾驶。排放按最小30秒来平均，并与相应限值比较。(2008-08-24)
师北宸 (08/25/2008)
这是译文吗？
月光旅行 (08/25/2008)
1987-2003 期间车型
表10.6和10.7归纳了美国联邦（EPA）和加州（大气资源局）对于重型客车和货车的柴油机标准。从1994年开始，燃油含硫量降到了500ppm(按重量)。
2004年及以后的车型
1997年10月，EPA建立了2004年及以后的重型车柴油机排放标准。这些标准反映了1995年EPA，加州大气资源局和重型柴油机制造商签署的“原则声明”。目标是从2004年初开始降低NOx排放到2.0g/bhp-hr的水平。制造商可按表10.8定义的选择验证方式。1998年定义的除NMHC(非甲烷HC)和Nox外的污染物排放限值保持不变。
联邦2004高速路货车标准与加州标准协调，以便制造商能在两个市场用一种引擎/机器。但是，加州对2005-2007年的车型认证需要额外的SET和相当于1.25倍FTP限值的NTE限值。对于城市巴士引擎，加州与联邦的标准也不同。
1998一致判决
1998年10月，EPA，司法部，加州大气资源局和引擎制造商（Caterpillar,Cummins,Detroit Diesel,Volvo,Mack Truck/Renault,Navistar）关于某些模式下重型车引擎Nox排放过高的问题达成法庭协议。从1990年代开始，制造商使用的引擎控制软件在高速巡航时切换到一种省油模式导致NOx高排放。EPA认为这种引擎控制策略为非法的“排放缺陷装置”。
一致判决包含如下的条款：
对引擎制造商的民事罚款和拨款用于污染研究的要求
现存引擎的升级以降低NOx排放
等于FTP标准的稳态SET值和相当于1.25倍FTP限值的NTE限值（Navistar除外）
提前10个月，即在2002年10月达到2004排放标准（Navistar有一些例外）
2007及以后的车型
2000年12月21号，EPA签署了2007重型高速引擎排放标准（加州大气资源局在2001年10月采用了几乎同样的标准）。规定包含两部分：1 排放标准；2 柴油标准。第一部分引入新的，更严格的排放标准，如下：
PM:0.01g/bhp-hr
NOx:0.20g/bhp-hr
NMHC:0.14g/bhp-hr(2008-08-25)
月光旅行 (08/25/2008)
师北宸:
是的！
月光旅行 (08/27/2008)
重型车引擎的PM的排放标准在2007年生效。而NOx和NMHC的标准有一个从2007到2010的过渡期。过渡期基于销售量的百分比：2007-2009占50%，2010年占100%。排放认证的要求还包括SET测试，其限值等于FTP标准；以及相当于1.5倍FTP限值的NTE限值。
从2007年的机型开始，法规取消了早期对涡轮增压重型车柴油机曲轴箱排放控制的豁免。这些引擎曲轴箱的排放与尾气排放一样对待。希望制造商能将曲轴箱排放导入引擎进气歧管或尾气排放控制装置的上游。
对高速路用柴油含硫量的限值从以前的500ppm(按重量)降到15ppm。要求炼油企业从2006年6月1日开始供应15ppm的柴油。他们有一个放宽：总产量20%可生产500ppm的柴油，直到2009年12月31日。
为了满足2007排放标准，一些先进的但对硫敏感的尾气排放控制技术，如带催化的柴油颗粒捕集器（CDPF）和NOx催化剂，需要超低硫含量的柴油。
EPA估计为降低柴油含量会导致价格每加仑上涨4.5-5美分，同时也估计满足新排放标准给车辆带来的成本增加约1200-1900美元（为比较，一般新的重型货车成本为15万美元，新的巴士为25万美元）。
10.4.2.2 移动的非道路柴油机
这些标准覆盖了用于建筑，农业，工业设备和一些航行用的各种尺寸的非道路用柴油机。例如：农用拖拉机，开凿机，柴油草坪修理机，推土机，伐木设备，便携式发电机，road graders，叉车和帆船的辅助推荐装置。不包括火车用的引擎和地下采矿设备，以及航行船只用的超过37kW(50马力)的引擎。(2008-08-26)
milkyiris (09/01/2008)
EPA是美国国家环境保护局，通常翻译成美国环保署
我已经开始翻译了，不过还是发现自己对汽车专业的词汇不太精通，希望楼主多指教～
月光旅行 (09/03/2008)
哪里，共同进步吧，sharing最重要！
月光旅行 (09/20/2008)
EPA的非道路引擎法规按3级划分，逐步降低排放。每一级有一个导入的时间（按马力划分）。 第一级在1996到2000年导入，更严格的适用所有引擎的第二级从2001到2006年导入。更加严格的适用于功率大于37kW(50马力)的第三级将于2006到2008年导入。第三级预计会导致采用类似高速重型引擎为满足2004高速引擎标准而采取的排放控制技术。
排放标准如表10.9所示。法规采用了公制单位。即用每千瓦时排放的污染物克数表示。通过一个名义上等同于ISO 8178 C1，八模式稳态测试循环的工况来测量。其他的ISO 8178循环允许用于选定的应用，例如定速引擎（D2循环），额定功率低于19kW的变速引擎（G2循环），和航行用引擎（E3循环）。
EPA在考虑引入要求非道路引擎使用排气后处理，并且导入一个新的瞬态循环的第四级标准。该标准可能在2009到2010年导入。
10.4.3 欧盟
10.4.3.1 重型车高速引擎
欧盟对新重型柴油引擎的法规通常称作欧一到欧五。针对中型和重型柴油引擎的欧一标准在1992年导入。1996年欧二标准导入。这些标准应用于重型高速引擎和城市巴士。但城市巴士的标准是自愿的。
1999年，欧洲议会和环境部长委员会采纳了欧三标准（1999年12月13日的1999/96/EC指令，修订了关于重型柴油引擎排放的88/77/EEC指令），并采纳了欧四（2005）和欧五（2008）标准。考虑他们对降低城市大气污染的贡献，这些标准为“超低排放车”（Extra-low-emission vehicles,也作“增强环境友好型车”-Enhanced Environmentally friendly Vehicles:EEVs）设定了具体和更严格的限值。
预计2005和2008的限值将要求新重型车柴油引擎安装诸如颗粒捕集器和DeNOx催化器这样的排气后处理装置。表10.10总结了排放标准和他们的实施日期。
欧三标准（2000年）改变了引擎测试循环。老的稳态循环ECE R-49将被两个循环取代：ESC和欧洲瞬态循环（ETC）。通过欧洲负载响应（European Load Response-ELR）循环测量烟度。新柴油车欧三的型式认证可选择任意循环。欧四（2005年）和EEV的型式认证，则必须通过ETC和ESC/ELR排放测试。
表10.11归纳了采用ETC循环的柴油车和重型气体引擎的排放标准。
(2008-09-20)
月光旅行 (09/20/2008)
不好意思，9月初出长差，拉下一阵子，抱歉！
月光旅行 (09/21/2008)
10.4.3.2 非道路引擎
欧洲第一次对非道路引擎排放立法公布于1998年2月27日，指令97/68/EC。非道路引擎的法规分为两个阶段：阶段1在1999年实施，阶段2从2001到2004，取决于引擎的输出功率。法规涵盖的设备包括：工业钻孔设备，压缩机，建筑用wheel loader,推土机，非道路货车，高速开凿机，铲车，道路维护设备，扫雪机，机场的地面支撑设备，航空叉车和移动起重机。农业和林业用拖拉机适用同样的标准，但实施日期不同，见2000年5月22日的指令2000/25/EC。【12】标准不包括轮船，铁路火车，航空和发电机组用的引擎，因而目前也不受监管。
阶段1和2的排放不能超过表10.12设定的限值。阶段1的排放是引擎原排，即后处理装置前必须达到。排放测量基于ISO 8178 C1 8模式工况，表达为g/kW-hr。
10.5代表性的柴油机相关的职业健康法规
10.5.1 美国
职业健康和安全立法在美国是联邦级别的两个机构负责：劳工部：OSHA，负责一般的职业环境；以及MSHA，负责采矿业。
每年美国政府工业卫生大会（American Conference of Governmental Industrial Hygienists-ACGIH）会发布工作环境中化学和物理物质的限值（Threshold Limit Values-TLV）。ACGIH设定的TLV在工业卫生实践中作为推荐或指导方针，来限定工作环境中有害化学物质含量的最高值。形式上，他们不是法律标准。但立法当局会在立法中采用他们。某些州的职业健康或采矿业当局会额外针对柴油机排放或柴油机的使用来监管。(2008-09-21)
月光旅行 (09/22/2008)
10.5.1.1 气体暴露的限值
表10.13描述了柴油机排放中气体污染物暴露的限值。OSHA设定的限值称作“允许暴露限值”（Permissible Exposure Limits-PELs）。OSHA的PELs和MSHA的TLVs都有法律效力。“OSHA88”一栏是1988年最终采用的，但后来又被法院修订，因而没有法律重要性了。ACGIH设定的TLVs是工业卫生推荐值。除非表明ceiling value,所有的限值都是8小时按时间权重的平均值（Time-Weighted Averages:TWAs）。
10.5.1.2 颗粒物暴露的限值
MSHA针对地下金属/非金属矿业设定了DPM暴露限值。目前，在美国一般的职业健康领域还没有针对DPM暴露设定限值。提出的DPM暴露限值还未被ACGIH采纳。
10.5.1.3 非矿业环境
在2001年的变更通知中，ACGIH针对柴油排放中以元素碳衡量的颗粒物质建议了0.02mg/m3的TLV限值，该物质在致癌危害方面归类为A2“可疑的人类致癌物”。元素碳部分通常占全部柴油机颗粒物质的4成，所以这个基于元素碳的TLV限值实际上等于以前建议的0.05mg/m3的。在1995到1996年的变更通知中，ACGIH首次提出了0.15mg/m3的DPM暴露限值。从那时开始，DPM就一直是变更通知涵盖的项目，但限值一直未固定。
10.5.1.4 地下矿业
2001年1月19日，MSHA发布了最终的地下金属/非金属矿业柴油机法规。法规采用了柴油机颗粒物质的暴露限值。由于缺乏在煤尘环境中合适的测量DPM的方法，MSHA没有定义对采煤业的暴露限值。
地下金属/非金属矿业的法规建立了DPM浓度的限值，并要求矿业运营商采用设备或工作实践的方法来控制DPM在限值以内。最终的限值有一个5年的过渡期。从2002年7月19日开始，矿业采用“临时”的400µg/m3的限值，从2006年1月19日开始，限值降低到160µg/m3。为了环境采样（按NIOSH 5040），DPM定义为全部碳（Total Carbon）。这个定义包括元素和有机态的碳（例如，HC衍生出的碳），不含无机灰烬和TLV中的硫酸盐。（注意此处职业健康定义的DPM不同于引擎排放法规中DPM的定义）。(2008-09-22)
月光旅行 (09/23/2008)
10.5.1.5矿业柴油引擎法规
除了设定空气污染物暴露限值，MSHA还针对地下使用的柴油引擎设定了保护健康的措施。
地下矿业用的柴油引擎需要MSHA的正式认证。认证流程涉及根据ISO 8178 C1测试工况在引擎转鼓上测量排放（矿业引擎免于EPA非道路排放标准和认证）。基于测试结果，每种认证的引擎都要计算其通风率。通风率是矿点需要额外导入的空气量，以稀释原始排放而达到相应的TLV水平（见表10.13中的MSHA数据）。这个机制保证了矿业运营商在地下增加引擎时也同时增加通风量。颗粒物指数（Particulate Index-PI）根据DPM稀释到制定的环境水平：1mg/m3而计算。由于PI仅是建议性质，因而基于PI的通风率不是强制的。
10.5.1.6煤矿业法规
MSHA在2001年1月19日发布了煤矿业柴油引擎法规，为允许和非允许设备引擎DPM排放设定了2.5g/h的限值。这个限值有48个月的过渡期。煤矿运营商可采取组合的控制手段来满足排放限值。
据估计，多数情况下，要满足限值需要使用颗粒过滤器。只有一小部分引擎可以不要后处理而达到2.5g/h的限值。装备热交换器的允许的车辆，能采用用可回收纸作的过滤器筒；而不允许的设备将采用带涂层（催化剂）的颗粒过滤器。
10.5.1.7柴油的要求
1997年生效的煤矿业法规引入了对柴油的要求：
硫最大含量（重量）500ppm
闪点大于100ºF
燃油添加剂经EPA认证
2001年1月的金属/非金属矿业法规引入了同样的对柴油含硫（500ppm）和添加剂（EPA注册）的要求。EPA“低硫”燃油（500ppm）也用于引擎认证测试。(2008-09-23)
月光旅行 (09/24/2008)
10.5.2 德国
历史上，德国是第一个针对职业健康设定柴油引擎颗粒物质设定严格暴露限值的国家。所谓“严格”，指需要严格的排放控制措施，例如在建筑或隧道中建筑机械操作者参与，并使用柴油机颗粒过滤器，才能达到要求。应该感谢加拿大地下采矿业的立法者，他们在许多年前就第一个针对DPM设定暴露限值。但是，1.5mg/m3的限值以当今的工业卫生角度看来，相当宽松，因而是不足的。
德国有两种职业暴露限值：
MAK(Maximale Arbeitsplatzkonzentration)是工作环境中某种物质对工人健康无害的最大浓度。
TRK(Technische Richtknzentration)是工作环境下通过现有技术手段可达到的某种物质的浓度。
实施后，两种限值法律上关联并在工作场所监测。表10.14总结了主要柴油排放污染物的暴露限值。
柴油机颗粒排放（DME-Dieselmotoren-emission）定义为元素碳，并在尺寸上限值为约5µm（EN481）。关于在职业健康环境中使用柴油机的具体规定在1993年4月30日第一次导入【13】。这些法规对柴油颗粒物导入了0.2mg/m3的TRK暴露限值，对地下非煤矿和隧道设定了0.6mg/m3的限值。颗粒物定义为总体碳（EC+OC），通过库仑法来测定。
法规在1996年被修订。工作场合和矿业/隧道的柴油颗粒TRK限值被分别降低到0.1和0.3mg/m3（见表10.14）。颗粒的定义改为元素碳。煤矿业不受限值影响，原因是无法区分颗粒和煤尘。(2008-09-24)
月光旅行 (09/30/2008)
以上的部分，含：第二章部分，和第六章，第十章的中文翻译，包括图表，我已经上传了，4.48MB,http://www.91files.com/?J01IHUEFOU62D5Q7TXYI
Moon.Wong (10/01/2008)
强烈建议楼主将自己的译作联通疑问发布出来了。
不会发布？
看这里。
http://www.yeeyan.com/main/user_guide
Moon.Wong (10/01/2008)
”强烈建议楼主将自己的译作连同译文发布出来了“
上句中有错字，改正下。