ISO 8178-5:1997
(Main)Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 5: Test fuels
Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 5: Test fuels
Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des émissions de gaz d'échappement — Partie 5: Carburants d'essai
La présente partie de l'ISO 8178 prescrit les carburants dont l'utilisation est recommandée pour effectuer les cycles d'essai des émissions de gaz d'échappement prescrits dans l'ISO 8178-4. NOTE -- Étant donné que les propriétés des carburants diffèrent de manière importante d'un pays à l'autre, une grande variété de carburants différents, que ce soit des carburants de référence ou des carburants du commerce, est énumérée dans la présente partie de l'ISO 8178. La présente partie de l'ISO 8178 est applicable aux moteurs alternatifs à combustion interne pour installations mobile, transportable et/ou fixe, à l'exclusion des moteurs de véhicules conçus originellement pour des applications routières. Elle peut être appliquée aux moteurs utilisés, par exemple, dans les engins de terrassement, les groupes électrogènes et pour d'autres applications. Les carburants de référence sont généralement représentatifs des carburants du commerce, mais les prescriptions qui s'y rattachent sont beaucoup plus rigoureuses. Il est avant tout recommandé de les utiliser pour les mesurages au banc d'essai prescrits dans l'ISO 8178-1. En ce qui concerne les mesurages sur site permettant de déterminer les émissions de gaz d'échappement, que ces données soient incluses ou non dans la présente partie de l'ISO 8178, il est recommandé d'utiliser des feuilles de données analytiques uniformes (voir l'article 5) pour définir les propriétés des carburants en fonction des résultats d'émissions de gaz.
General Information
Relations
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Standards Content (Sample)
INTERNATIONAL IS0
STANDARD 8178-5
First edition
1997-08-o 1
Reciprocating internal combustion
engines - Exhaust emission
measurement -
Part 5:
Test fuels
Moteurs alternatifs 21 combustion interne - Mesurage des &missions de
gaz dkhappement -
Parfie 5: Carburants d’essai
Reference Number
IS0 8178-5:1997(E)
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IS0 8178=5:1997(E)
Foreword
IS0 (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national standards bodies (IS0 member bodies). The work of
preparing International Standards is normally carried out through IS0
technical committees. Each member body interested in a subject for which
a technical committee has been established has the right to be represented
on that committee. International organizations, governmental and non-
governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. IS0
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission
(IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting
a vote.
International Standard IS0 8178-5 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 70, internal combustion engines, Subcommittee SC 8, Exhaust gas
emission measurement.
IS0 8178 consists of the following parts, under the general title
Reciprocating internal combustion engines - Exhaust emission
measurement:
- Part 1: Test-bed measurement of gaseous and particulate exhaust
emissions
- Part 2: Measurement of gaseous and particulate exhaust emissions at
site
- Part 3: Definitions and methods of measurement of exhaust gas
smoke under steady-state conditions
- Part 4: Test cycles for different engine applications
- Part 5: Test fuels
- Part 6: Test report
0 IS0 1997
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced
or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and
microfilm, without permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case postale 56 l CH-1211 Geneve 20 l Switzerland
Internet central @ isocs.iso.ch
x.400 c=ch; a=400net; p=iso; o=isocs; s=central
Printed in Switzerland
ii
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IS0 8178-5: 1997(E)
@ IS0
- Par? 7: Engine family determination
Part 8: Engine group determination
-
- Part 9: Test-bed measurement of exhaust gas smoke emissions from
engines used in non-road mobile machinery
Annex A forms an integral part of this part of IS0 8178. Annexes B, C and
D are for information only.
. . .
III
---------------------- Page: 3 ----------------------
This page intentionally left blank
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IS0 8178-5: 1997(E)
INTERNATIONAL STANDARD @ IS0
Reciprocating internal combustion engines - Exhaust emission
measurement -
Part 5:
Test fuels
1 Scope
This part of IS0 8178 specifies fuels whose use is recommended for performing the exhaust emission test cycles
given in IS0 8178-4.
Since fuel properties vary widely from country to country a broad range of different fuels is listed in this part of
NOTE -
IS0 8178 - both reference fuels and commercial fuels.
This part of IS0 8178 is applicable to reciprocating internal combustion engines for mobile, transportable and
stationary installations excluding engines for motor vehicles primarily designed for road use. This part of IS0 8178
may be applied to engines used e.g. on earth-moving machines, generating sets and for other applications.
Reference fuels are usually representative of specific commercial fuels but with considerably tighter specifications.
Their use is primarily recommended for test bed measurements described in IS0 8178-1.
For measurements typically at site where emissions with commercial fuels, whether listed or not in this part of
IS0 8178 are to be determined, uniform analytical data sheets (see clause 5) are recommended for the
determination of the fuel properties to be declared with the exhaust emission results.
2 Normative references
The following standards contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of this part of
IS0 8178. At the time of publication, the editions indicated where valid. All standards are subject to revision, and
parties to agreements based on this part of IS0 8178 are encouraged to investigate the possibility of applying the
most recent editions of the standards indicated below. Members of IEC and IS0 maintain registers of currently valid
International Standards.
* IS0 2160:1985, Petroleum products - Corrosiveness to copper - Copper strip test.
IS0 2719:1988, Petroleum products and lubricants- Determination of flash point - Pensky-Martens closed cup
method.
IS0 3007:1986, Petroleum products - Determination of vapour pressure - Reid method.
IS0 3015: 1992, Petroleum products - Determination of cloud point.
IS0 3016:1995, Petroleum products - Determination of pour point.
IS0 3104:1994, Petroleum products - Transparent and opaque liquids - Determination of kinematic viscosity and
calculation of dynamic viscosity.
---------------------- Page: 5 ----------------------
@ IS0
IS0 8178=5:1997(E)
IS0 3105: 1994, Glass capillary kinematic viscometers - Specifications and operation instructions.
IS0 3405: 1988, Petroleum products - Determination of distillation characteristics,
IS0 3675: 1993, Crude petroleum and liquid petroleum products - Labora tory determination of density or relative
density - Hydrometer method.
IS0 3733:1976, Petroleum products and bituminous materials - Determination of water - Distillation method .
IS0 3735:1975, Crude petroleum and fuel oils - Determination of sediment - Extraction method.
IS0 3830: 1993, Petroleum products - Determination of lead content of gasoline - Iodine monochloride method.
IS0 383711993, Liquid petroleum products - Determination of hydrocarbon types - Fluorescent indica for
absorption method.
- Determination of density or relative density -
IS0 3993:1984, Liquefied petroleum gas and light hydrocarbons
Pressure hydrometer method.
IS0 4256: 1996, Liquefied petroleum gases - Determination of vapour pressure - LPG method.
Determination and application of precision data in relation to methods of
IS0 4259:1992, Petroleum products -
test.
IS0 4260: 1987, Petroleum products and hydrocarbons - Determination of sulfur content - Wickbold combustion
method.
IS0 4262: 1993, Petroleum products - Determination of carbon residue - Ramsbottom method.
Calculation of cetane index of middle-distillate fuels by the four-variable
IS0 4264:1995, Petroleum products -
equation.
- Determination of knock characteristics - Motor method.
IS0 5163: 1990, Motor and aviation-type fuels
- Determination of knock characteristics - Research method.
IS0 5164: 1990, Motor fuels
IS0 5165: 1992, Diesels fuels - Determination of ignition quality - Cetane method.
IS0 6245:1993, Petroleum products - Determination of ash.
IS0 6246:1995, Petroleum products - Gum content of light and middle distillate fuels - Jet evaporation method.
Determination of sulfur compounds - Part 5: Lingener combustion method.
IS0 6326.5:1989, Natural gas -
Determination of carbon residue - Conradson method.
IS0 6615:1993, Petroleum products -
IS0 6974:1984, Natural gas - Determination of hydrogen, inert gases and hydrocarbons up to C8 - Gas
chroma tographic method.
Determination of oxidation stability of gasoline - Induction period method.
IS0 7536:1994, Petroleum products -
- Analysis by gas chromatography.
IS0 7941: 1988, Commercial proprane and butane
IS0 8178-l :1996, Reciprocating internal combustion engines - Exhaust emission measurement - Part 1: Test-
bed measurement of gaseous and particulate exhaust emissions.
IS0 8216-l :1996, Petroleum products - Fuels (class F) - Classification - Part 1: Categories of marine fuels.
2
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@ IS0 IS0 8178=5:1997(E)
- Specifications of marine fuels.
IS0 821711996, Petroleum products - Fue/s (c/ass F)
Low levels of vanadium in liquid fuels - Determination by flameless atomic
IS0 8691 :1994, Petroleum products -
absorption spectrometric method after ashing.
Determination of sulfur content - Energy dispersive X-ray fluorescence
IS0 8754:1992, Petroleum products -
method.
IS0 8973: -11, Liquefied petroleum gases - Determination of density and vapour pressure by ca/cu/a tion.
IS0 10370: 1993, Petrofeum products - Determination of carbon residue - Micro method.
Determination of aluminium and silicon in fuel oils - Inductively coupled plasma
IS0 10478:1994, Fuel oils -
emission and atomic absorption spectroscopy methods.
ASTM D 1319.95a, Test Method for Hydrocarbon Types in Liquid Petroleum Products by Fluorescent Indicator
Adsorption.
ASTM D 3231-94, Test Method for Phosphorus in Gazoline.
ASTM D 3606-92, Test Method for the Determination of Benzene and Toluene in Finished Motor and Aviation
Gasoline by Gas Chromatography.
ASTM D 4420-94, Test Methods for Aromatics in Light Naphthas, and Aviation Gasolines by Gas Chromatography.
ASTM D 5186-91, Test Method for the Determination of Aromatic Content of Diesel Fuels by Supercritical Fluid
Chromatography.
DIN 51413 Teil 7, 1990, Priifung fliissiger MineraWKoh/enwasserstoffe - Gaschromatographische Analyse -
Teil7: Bestimmung sauerstoffhaltiger organischer Verbindungen und des organisch gebundenen Sauerstoffs -
Verfahren mittels eines sauerstoffspezifischen Detektors (O-ND). resting of liquid mineral oil hydrocarbons;
analysis by gas chromatography; determination of oxygenates and the oxygen content; procedure by oxygen-
specific detector (0-FID)].
Determination of cold filter plugging point.
EN 116:1981, Diesel and domestic heating fuels -
- Determination of benzene content-infrared spectrometric method.
EN 238: 1996, Liquid petroleum products
3 Definitions
For the purposes of this part of IS0 8178 the following definitions apply as well as any applicable definitions
contained in the standards listed in the tables of annex B.
31 . carbon residue: Residue formed by evaporation and thermal degradation of a carbon-containing material.
the cetane index (3.3) of distillate
3.2 calculated cetane index: Approximation of diesel fuel, which does not
the density and the distillation basis.
s contain a cetane improver additive, calculated from
(See also 3.6, diesel index.)
3.3 cetane index: Number which characterizes the ignition performance of diesel fuel obtained by comparing it to
reference fuels in a standardized test for engines.
(See also 5.5 and 5.6.)
1) To be published.
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IS0 8178=5:1997(E) @ IS0
3.4 crude oil: Naturally occurring hydrocarbon mixture, generally in a liquid state, which may also include
compounds of sulphur, nitrogen, oxygen, metals and other elements.
3.5 diesel fuel: Any petroleum liquid suitable for the generation of power by combustion in compression ignition
diesel engines.
3.6 diesel index: Number which characterizes the ignition performance of diesel fuel and residual oils, calculated
from the density and the aniline point.
No longer widely used for distillate fuels due to inaccuracy of this method, but applicable to some blended distillate
NOTE -
residual fuel oils. See also 3.2, calculated cetane index.
3.7 liquefied petroleum gas (LPG): Mixture of normally gaseous hydrocarbons, predominantly propane or
butane or both, that has been liquefied by compression or cooling or both, to facilitate storage, transport and
handling.
3.8 octane index: For fuels used in spark ignition engines, a number which expresses resistance to knock
obtained by comparison with reference fuels in a standardized engine.
3.9 oxygenate: Oxygen containing organic compound which may be used as a fuel or fuel supplement, such as
various alcohols and ethers.
4 Symbols and abbreviations
The symbols and abbreviations used in this part of IS0 8178 are identical with those given in IS0 8178-l :1996,
clause 4 and including annex A. Those which are essential for this part of IS0 8178 are repeated below in order to
facilitate comprehension.
Symbol
According to
Definition
Unit
SI’)
EEC-UN0
regulations
EAF E Excess air factor (in kilogrammes dry air per kilogramme of fuel)
Wkg
Fuel specific factor for exhaust flow calculation on dry basis 1
FFD Fd
Fuel specific factor used for calculating wet concentration from dry concentration
1
FFH Fh
Fuel specific factor for exhaust flow calculation on wet basis
1
h Fw
F Fuel specific factor for the carbon balance calculation 1
FFCB cb
Exhaust gas volume flow rate on dry basis*) m3/h
VEXHD qvxd
Intake air volume flow rate on dry basis*)
ma/h
VAIRD
qVad
Intake air volume flow rate on wet basis*)
m3/h
VAIRW Waw
Exhaust gas volume flow rate on wet basis*)
m3/h
VEXHW 4VxWi
Fuel mass flow rate kg/h
GFUEL 4mf
ALF Mass fraction of hydrogen in the fuel
%
WH2
BET Mass fraction of carbon in the fuel
%
wC
GAM
Mass fraction of sulfur in the fuel
%
wS
DEL Mass fraction of nitrogen in the fuel
%
WN2
EPS Mass fraction of oxygen in the fuel
%
wo2
Z
Fuel factor for calculation of ALF
5 1
1) According to IS0 31 on quantities and units,
2) At reference conditions (T = 273,15 K and p = lOI, kPa).
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@ IS0 IS0 8178-5: 1997(E)
5 Choice of fuel
As far as possible, reference fuels should be used for certification of engines.
Reference fuels reflect the characteristics of commercially available fuels in different countries and are therefore
different in their properties. Since fuel composition influences exhaust emissions, emission results with different
reference fuels are not usually comparable. For lab-to-lab comparison of emissions even the properties of the
specified reference fuel are recommended to be as near as possible to identical. This can theoretically best be
accomplished by using fuels from the same batch.
For all fuels (reference fuels and others) the analytical data shall be determined and reported with the results of the
exhaust measurement.
For non reference fuels the data to be determined are listed in the following tables:
table 1, Universal analytical data sheet - Natural gas
table 2, Universal analytical data sheet - Liquefied petroleum gas
- table 6, Universal analytical data sheet - Motor gasolines
table 11, Universal analytical data sheet - Diesel fuels
- table 13, Universal analytical data sheet - Distillate fuel oils
table 14, Universal analytical data sheet - Residual fuel oils
table 15, Universal analytical data sheet - Crude oil
An elemental analysis of the fuel shall be carried out when the possibility of an exhaust mass flow measurement or
combustion air flow measurement, in combination with the fuel consumption, is not possible. In such cases the
exhaust mass flow can be calculated using the concentration measurement results of the exhaust emission, and
using the calculation methods given in IS0 8178-1 :1996, annex A (see also annex A of this part of IS0 8178).
Hydrogen and carbon mass fractions can be obtained by calculation or nomogram. The recommended methods are
given in A.3.1, A.3.2 and A.3.3.
5.1 Natural gas
Gaseous fuels are not referenced as their use depends on the availability of the gas at site. Their properties,
including the fuel(s) analysis shall be known and reported with the results.
A universal data sheet containing the analytical properties to be reported is given in table 1.
5.2 Liquefied petroleum gas
Liquefied petroleum gas is not referenced as its use depends on the availability of the gas at site. The properties,
including the gas analysis, shall be known and reported with the results.
A universal data sheet containing the analytical properties to be reported is given in table 2.
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IS0 8178=5:1997(E)
5.3 Motor gasolines
5.3.1 Referenced motor gasolines
The referenced motor gasolines whose use is recommended for certification purposes are the following:
a) CEC*) reference fuels: see table 3;
b) USA certification test fuel: see table 4;
c) Japanese certification test fuels: see table 5.
5.3.2 Non referenced motor gasolines
If it is necessary to use non referenced motor gasolines, the properties of the individual fuel shall be reported with
the results of the test. Table 6 represents a universal analytical data sheet giving the properties which shall be
reported.
Standards or specification of commercial fuels may be obtained from the organizations listed in annex C.
5.4 Diesel fuels
5.4.1 Diesel reference fuels
The referenced diesel fuels whose use is recommended for certification purposes are the following:
a) CEC reference fuels: see table 7;
b) USA certification test fuels: see table 8;
c) Californian test fuel: see table 9;
d) Japanese certification test fuel: see table 10.
5.4.2 Non referenced diesel fuels
If it is necessary to use non referenced diesel fuels, the properties of the individual fuel shall be reported with the
results of the test. Table 11 represents a universal analytical data sheet giving the properties which shall be
reported.
Standards or specifications of commercial fuels may be obtained from the organizations listed in annex C.
5.5 Distillate fuel oils
accordance with IS0 8216-1 and IS0 8217 (see
As there are no existent reference fuels, the fuel used shall be in
table 12).
measured and reported with the results of the
The fuel’s properties, including the elemental analysis, shall be
emission measurement. Table 13 represents a universal analytical data sheet giving the properties which shall be
reported.
IS0 8216-1 and IS0 8217 do not specify ignition quality, as the CFR3) engine measurement procedure is not
applicable for fuels containing residues.
The effect of the ignition quality on exhaust gas emissions depends on the engine characteristics and engine speed
and load, but is in many cases not negligible. There is a generally recognized need for a standard measurement
procedure resulting in a characteristic fuel quality value comparable to the cetane index for pure distillate fuels. A
calculation based on the distillation characteristics is not suitable. For the time being the best approach is to
calculate CCAI (Calculated Carbon Aromaticity Index) or CII (Calculated Ignition Index) figures for general
indication. It is too early to specify a supplementary maximum ignition quality level in the fuel specification during
exhaust emission acceptance tests. Clause A.4 gives equations for CCAI and CII.
2) Coordinating European Council for the Development of Performance Tests for Transportation Fuels, Lubricants and Other
Fluids.
3) An engine standardized by the Co-operative Fuel Research Committee.
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@ IS0
IS0 8178-5: 1997(E)
5.6 Residual fuel oils
No existent referenced fuels.
In cases where it is necessary to run on heavy fuels, the properties of the fuel shall be according to IS0 8216-1 and
IS0 8217. The properties of the fuel, including the elementary analysis, shall be determined, and reported with the
results of the emission measurement. Table 14 represents a universal analytical data sheet giving the properties
which shall be reported.
IS0 8216-1 and IS0 8217 do not specify ignition quality, as the CFR engine measurement procedure is not
applicable for fuels containing residues.
The effect of the ignition quality on exhaust gas emissions, especially NO, depends on the engine characteristics
and engine speed and load, but is in many cases not negligible. There is a generally recognised need for a standard
measurement procedure resulting in a characteristic fuel quality value comparable to the cetane index for pure
distillate fuels. A calculation based on the distillation characteristics is not suitable. For the time being, the best
approach is to calculate CCAI (Calculated Carbon Aromaticity Index) or CII (Calculated Ignition Index) figures for
general indication. It is too early to specify a supplementary maximum ignition quality level in the fuel specification
during exhaust emission acceptance tests. Clause A.4 gives equations for CCAI and CII.
5.7 Crude oil
Crude oils are non referenced.
In cases where it is necessary to run the engine with crude oil, the properties of the fuel, including the analysis, shall
be measured and reported with the results of the emission measurement. Table 15 is given as a recommendation
for a data sheet, of the properties to be reported.
5.8 Alternative fuels
In those cases where alternative fuels are used, the analytical data specified by the producer of the fuel shall be
determined and reported together with the report on exhaust emissions.
6 Requirements and additional information
used where they exist. Annex B lists standards,
For the determination of fuel properties IS0 standards shall be
to IS0 standards.
established by the standardization organizations, in use in parallel
If supplementary additives are used during the test they shall be declared and noted in the test report.
If water addition is used it shall be declared and taken into account in the calculation.
Accuracy shall be determined according to IS0 4259.
It should be noted that distillates and residual fuel oil typically have a high ash and sulfur content and this will
normally result in high particulate levels. In the case of sulfur, this is due to the formation of sulfates and associated
water during the dilution.
It should be noted that nitrogen content of the fuel increases the NO, emission.
Related organisations capable of providing specifications for commercial fuels are given in annex C.
7 Calculation of the exhaust gas flow using fuel specific factors
The calculation of the exhaust gas flow is derived from IS0 8178-1 for the following different cases.
NOTE -
7
---------------------- Page: 11 ----------------------
@ IS0
IS0 8178-S: 1997(E)
7.1 Standard fuels
a) Known air volume flow and known fuel mass flow:
= VAIRD + FFD x GFUEL (for dry emissions)
VEXHD
or
= VAIRW + FM x GFUEL (for wet emissions)
VEXHW
See IS0 8178-1 :1996, 7.2.2.
b) Unknown air volume flow, known CO2 in exhaust and known fuel mass flow: Use calculation specified in
IS0 8178-1 :1996, clause A.1.
7.2 Other fuels with known composition
a) Known air volume flow and known fuel mass flow: use the equations given in 7.1 a) with the appropriate factor
(FFD or Fm), as specified in clause 8.
b) Unknown air volume flow, known CO2 or 02 in exhaust and known fuel mass flow: use derivation specified in
IS0 8178-l :1996, clause 8.2.
8 Calculation on the fuel specific factors
8.1 Fuel specific factors FFD and Fm
These factors are used for exhaust flow calculation (see clause 7).
The values of the fuel specific factors are calculated as follows, using the concentrations obtained by elementary
analysis:
- 0,055 64xALF - 0,000 11 xBET - 0,000 17xGAM + 0,008 005 5xDEL + 0,006 998xEPS
FFD =
0,006 998xEPS
FFW = 0,055 57xALF - 0,000 11xBET - 0,000 17xGAM +- 0,008 005 5xDEL +
NOTE - The method used to derive these equations is described in IS0 8178-1 :I 996, A.2.7.
8.2 Fuel specific factors FFH and FFCB
The derivation of these factors is given in annex A which also contains an additional table with values for some
different fuels.
Table 1 - Universal anaiyticall data sheet - Natural gas
Unit Test method 1 Result of measurements 1
Property
Molar fraction of each component IS0 6974
1 %
I I
1 Mass concentration of sulphur mg/m3 IS0 6326-5
I I I
8
---------------------- Page: 12 ----------------------
@ IS0
IS0 8178-5:1997(E)
Table 2 - Universal analytical data sheet - Liquefied petroleum gas
Density at 15 “C
1) Indicate the method used.
- Motor gasolines - CEC reference fuels
Table 3
[Source: CEC, Reference fuels manualj
RF-01 -A-80 RF-05-A-83 RF-08-A-85 RF-l 0-A-90
Property Unit Test method Premium Regular
Premium Premium
leaded unleaded unleaded unleaded
min. max. min. max. min. max.
min. max.
1 ASTM D 2699 98
Research octane number (RON) - 91 93 95 - 98 -
Motor octane number (MON) 1 ASTM D 2700 - - 82 - 85 - 88 -
Sensitivity (RON/MON) 1 ASTM D 2699 - - 7,5 11,o - - - -
ASTM D 2700
Density at 15 “C kg/l ASTM D 1298 0,741 0,755 - - 0,748 0,762 0,756 0,770
63 56 64 56 64
Reid vapour pressure kPa ASTM D 323 56 64 60
Distillation ASTM D86
Initial boiling point “C 24 40 25 35 24 40 24 40
10 % Vol. “C 42 58 49 57 42 58 38 54
50 % Vol. “C
90 110 94 110 90 110 90 110
90 % Vol. “C 150 170 149 162 155 180 150 175
Final boiling point
“C 185 205 - 210 190 215 180 205
Volume evaporated % - - 2 - - - 2 - 2
Hydrocarbon analysis ASTM D 1319
Volume fraction of olefins % 20
- 10 - 20 - 15
Volume fraction of aromatics % - - 45 - 35 - 45 - 50
Mass fraction of sulfur % ASTM D 1266 - 0,04 - 0,03 - 0,04
- 0,04
ASTM D 2622
ASTM D 2785
Mass concentration of lead g/l ASTM D 3341 0,l 0,4 - -
ASTM D 3237 - - - 0,005 - 0,005 - 0,005
g/l ASTM D 3231 - - 0,001 3
Mass concentration of - 0,001 3 - - 0,001 :
phosphorus
Induction period min ASTM D 525 480 - 480 - 480 - 480 -
Mass of existent gums per w ASTM D 381
- 4 - - - 4 - 4
100 ml
Copper strip corrosion at 50 “C - ASTMD130 - - - - - class 1 - class 1
9
---------------------- Page: 13 ----------------------
IS0 8178-5: 1997(E)
as0
Table 4 - Motor gasolines - USA certification test fuel
[Source: Federal Register, vol. 55/l 621
Value
Property Unit Test method
min. max.
Research octane number (RON) 1 ASTM D 2699 93
ASTM D 2699 75
Sensibility (RON/MON) I
ASTM D 2700
Reid kPa ASTM
D 323 60 63
vapour pressure
Distillation
ASTM D 86
Initial boiling point “C
23 35
“C
IO % Vol. 48,9 57,2
“C
50 % Vol. 93,3 1 IO,0
90 % Vol. “C
148,9 162,8
Final boiling point “C
212,8
Hydrocarbon analysis
ASTM D 1319
Volume fraction of olefins %
10
Volume fraction of aromatics %
35
Mass fraction of sulfur %
ASTM D 1266
OJ
ASTM D 2622
ASTM D 2785
Mass concentration of lead ASTM D 3341
0,013
s/l
ASTM 03237
Mass concentration of phosphorus
s/l ASTM D 3231
0,001 3
Oxidation stability min ASTM D 525 480
Mass of existent gums per 100 ml
ASTM D 381
4
w
I
Oxygenates
Generally prohibited
10
---------------------- Page: 14 ----------------------
@ IS0 IS0 8178=5:1997(E)
Table 5 - Motor gasolines - Japanese certification test fuels
[Source: standard JIS K 2202:1991]
Property Unit Test method Gasoline No. 1 Gasoline No. 2
min.
max. min. max.
Research octane number (RON) 1 ASTM D 2699 96 89
Density at 15 “C kg/l ASTM D 1298 - 0,783 0,783
vapour pressure
Reid kPa ASTM D 323 44 78 44 78
Distillation ASTM D 86
Initial boiling point “C
10 % Vol. “C 70 70
50 % Vol. “C 125 125
90 % Vol. “C 180 180
Final boiling point “C 220 220
Volume evaporated at 70 “C % 2 2
Induction period min ASTM D 525 240 240
gums per mg
Mass of existent 100 ml ASTM D 381 5 5
Copper strip corrosion at 50 “C - ASTM D 130 class 1 class 1
11
---------------------- Page: 15 ----------------------
IS0 8178-5: 1997(E)
Table 6 - Universal analytical data sheet - Motor gasolines
Unit Test method’) Result of measurements
Property
1
Research octane number (RON) IS0 5164
1 iSO 5163
Motor octane number (MON)
I IS0 5163
Sensitivity (RONIMON)
IS0 5164
IS0 3675
Density at 15 “C
WI
kPa IS0 3007
Reid vapour pressure
IS0 3405
Distillation
“C
Initial boiling point
“C
10 % Vol.
“C
50 % Vol.
“C
90 % Vol.
“C
Final boiling point
Volume evaporated
%
at 70 OC
at 100°C %
at 180 “C %
Hydrocarbon analysis IS0 3837
Volume fraction of olefins %
%
Volume fraction of aromatics
% ASTM D 3606
Volume fraction of benzene
ASTM D 4420
EN 238
IS0 4260
Mass fraction of sulfur %
IS0 8754
ASTM D 3231
Mass concentration of phosphorus
s/l
IS0 3830
Mass concentration of lead
9/l
min IS0 7536
Induction period
IS0 6246
Mass of existent gums per 100 ml
w
IS0 2160
Copper strip corrosion at 50 “C
DIN 51413
Oxygenates
Elemental analysis*)
%
Mass fraction of carbon
%
Mass fraction of hydrogen
%
Mass fraction of nitrogen
Mass fraction of oxygen %
1) Indicate the method used.
2) See the ultimate paragraph of clause 5.
12
---------------------- Page: 16 ----------------------
@ IS0
IS0 8178-5: 1997(E)
Diesels fuels - CEC reference fuels for European certification
Table 7 -
[Source: CEC, Reference fuels manualJ
RF-73-A-93
RF-03-A-64 RF-75-T-96
Property Unit Test methods (low sulfur)
min. max.
min. max. min. max.
Cetane number
1 IS0 5165 ASTM D 613 49 53 49 53
47 50
Density at 15 OC kg/l IS0 3675
ASTM D 1298 0,835 0,845 0,835 0,845 0,835 0,845
Distillation
IS0 3405 ASTM D 86
50 % Vol.
OC 245
- 245 - - -
90 % Vol.
“C 320 340 320 340
- -
Final boiling point “C
370 - 370 - 370
Flash point IS0 2719
“C ASTM D 93 55 - 55 - 55 -
Cold filter plulgging point OC EN 116
-5 - -5 - -5
Kinematic viscosity at 40 “C
mm2/s IS0 3104 ASTM D 445 2,5 3,5
2,5 3,5 2,5 3,5
Mass fraction of sulfur % IS0 8754 ASTM D 1266
013 0,03 0,05 0,l 0,3
IS0 4260 EN 4260 ASTM D 2622
ASTM D 2785 to be
Copper strip corrosion
IS0 2160 ASTM D 130 report- class 1 - class 1
- class 1
Mass fraction of Conradson % IS0 10370
ASTM D 189 ed 0,2 - 0,2 - 0,3
carbon residue (10 % DR)
Mass fraction of ash % ASTM D 482 0,Ol - 0,Ol - 0,Ol
Mass fraction of water % ASTM D 95
0,05 - 0,05 - 0,05
ASTM D 1744
Neutralisation number
mgKOH/g ASTM D 974 - 0,2
- 0,2 - 0,2
Oxydation stability mg/lOO ml ASTM D 2274
...
INTERNATIONAL ISO
STANDARD 8178-5
First edition
1997-08-01
Corrected and reprinted
1998-05-15
Reciprocating internal combustion
engines — Exhaust emission
measurement —
Part 5:
Test fuels
Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des émissions de
gaz d'échappement —
Partie 5: Carburants d'essai
A
Reference Number
ISO 8178-5:1997(E)
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ISO 8178-5:1997(E)
Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide
federation of national standards bodies (ISO member bodies). The work of
preparing International Standards is normally carried out through ISO
technical committees. Each member body interested in a subject for which
a technical committee has been established has the right to be represented
on that committee. International organizations, governmental and non-
governmental, in liaison with ISO, also take part in the work. ISO
collaborates closely with the International Electrotechnical Commission
(IEC) on all matters of electrotechnical standardization.
Draft International Standards adopted by the technical committees are
circulated to the member bodies for voting. Publication as an International
Standard requires approval by at least 75 % of the member bodies casting
a vote.
International Standard ISO 8178-5 was prepared by Technical Committee
ISO/TC 70, Internal combustion engines, Subcommittee SC 8, Exhaust gas
emission measurement.
ISO 8178 consists of the following parts, under the general title
Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission
measurement:
— Part 1: Test-bed measurement of gaseous and particulate exhaust
emissions
— Part 2: Measurement of gaseous and particulate exhaust emissions at
site
— Part 3: Definitions and methods of measurement of exhaust gas
smoke under steady-state conditions
— Part 4: Test cycles for different engine applications
— Part 5: Test fuels
— Part 6: Test report
— Part 7: Engine family determination
© ISO 1997
All rights reserved. Unless otherwise specified, no part of this publication may be reproduced
or utilized in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying and
microfilm, without permission in writing from the publisher.
International Organization for Standardization
Case postale 56 • CH-1211 Genève 20 • Switzerland
Internet iso@iso.ch
Printed in Switzerland
ii
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©
ISO ISO 8178-5:1997(E)
— Part 8: Engine group determination
— Part 9: Test-bed measurement of exhaust gas smoke emissions from
engines used in non-road mobile machinery
Annex A forms an integral part of this part of ISO 8178. Annexes B, C and
D are for information only.
iii
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©
INTERNATIONAL STANDARD ISO ISO 8178-5:1997(E)
Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission
measurement —
Part 5:
Test fuels
1 Scope
This part of ISO 8178 specifies fuels whose use is recommended for performing the exhaust emission test cycles
given in ISO 8178-4.
NOTE — Since fuel properties vary widely from country to country a broad range of different fuels is listed in this part of
ISO 8178 — both reference fuels and commercial fuels.
This part of ISO 8178 is applicable to reciprocating internal combustion engines for mobile, transportable and
stationary installations excluding engines for motor vehicles primarily designed for road use. This part of ISO 8178
may be applied to engines used e.g. on earth-moving machines, generating sets and for other applications.
Reference fuels are usually representative of specific commercial fuels but with considerably tighter specifications.
Their use is primarily recommended for test bed measurements described in ISO 8178-1.
For measurements typically at site where emissions with commercial fuels, whether listed or not in this part of
ISO 8178 are to be determined, uniform analytical data sheets (see clause 5) are recommended for the
determination of the fuel properties to be declared with the exhaust emission results.
2 Normative references
The following standards contain provisions which, through reference in this text, constitute provisions of this part of
ISO 8178. At the time of publication, the editions indicated where valid. All standards are subject to revision, and
parties to agreements based on this part of ISO 8178 are encouraged to investigate the possibility of applying the
most recent editions of the standards indicated below. Members of IEC and ISO maintain registers of currently valid
International Standards.
ISO 2160:1985, Petroleum products — Corrosiveness to copper — Copper strip test.
ISO 2719:1988,
Petroleum products and lubricants— Determination of flash point — Pensky-Martens closed cup
method.
ISO 3007:1986, Petroleum products — Determination of vapour pressure — Reid method.
ISO 3015:1992, Petroleum products — Determination of cloud point.
ISO 3016:1994, Petroleum products — Determination of pour point.
ISO 3104:1994, Petroleum products — Transparent and opaque liquids — Determination of kinematic viscosity and
calculation of dynamic viscosity.
1
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ISO
ISO 8178-5:1997(E)
ISO 3105:1994, Glass capillary kinematic viscometers — Specifications and operation instructions.
ISO 3405:1988, Petroleum products — Determination of distillation characteristics.
ISO 3675:1993, Crude petroleum and liquid petroleum products — Laboratory determination of density or relative
density — Hydrometer method.
ISO 3733:1976, Petroleum products and bituminous materials — Determination of water — Distillation method.
ISO 3735:1975, Crude petroleum and fuel oils — Determination of sediment — Extraction method.
ISO 3830:1993, Petroleum products — Determination of lead content of gasoline — Iodine monochloride method.
ISO 3837:1993, Liquid petroleum products — Determination of hydrocarbon types — Fluorescent indicator
absorption method.
ISO 3993:1984, Liquefied petroleum gas and light hydrocarbons — Determination of density or relative density —
Pressure hydrometer method.
ISO 4256:1996, Liquefied petroleum gases — Determination of vapour pressure — LPG method.
ISO 4260:1987, Petroleum products and hydrocarbons — Determination of sulfur content — Wickbold combustion
method.
ISO 4262:1993, Petroleum products — Determination of carbon residue — Ramsbottom method.
ISO 4264:1995, Petroleum products — Calculation of cetane index of middle-distillate fuels by the four-variable
equation.
ISO 5163:1990, Motor and aviation-type fuels — Determination of knock characteristics — Motor method.
ISO 5164:1990, Motor fuels — Determination of knock characteristics — Research method.
ISO 5165:1992, Diesels fuels — Determination of ignition quality — Cetane method.
ISO 6245:1993, Petroleum products — Determination of ash.
ISO 6246:1995, Petroleum products — Gum content of light and middle distillate fuels — Jet evaporation method.
ISO 6326-5:1989, Natural gas — Determination of sulfur compounds — Part 5: Lingener combustion method.
ISO 6615:1993, Petroleum products — Determination of carbon residue — Conradson method.
ISO 6974:1984, Natural gas — Determination of hydrogen, inert gases and hydrocarbons up to C8 — Gas
chromatographic method.
ISO 7536:1994, Petroleum products — Determination of oxidation stability of gasoline — Induction period method.
ISO 7941:1988, Commercial proprane and butane — Analysis by gas chromatography.
ISO 8178-1:1996, Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 1: Test-
bed measurement of gaseous and particulate exhaust emissions.
ISO 8216-1:1996, Petroleum products — Fuels (class F) — Classification — Part 1: Categories of marine fuels.
2
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ISO
ISO 8178-5:1997(E)
ISO 8217:1996, Petroleum products — Fuels (class F) — Specifications of marine fuels.
ISO 8691:1994, Petroleum products — Low levels of vanadium in liquid fuels — Determination by flameless atomic
absorption spectrometric method after ashing.
ISO 8754:1992, Petroleum products — Determination of sulfur content — Energy dispersive X-ray fluorescence
method.
ISO 8973:1997, Liquefied petroleum gases — Determination of density and vapour pressure by calculation.
ISO 10370:1993, Petroleum products — Determination of carbon residue — Micro method.
ISO 10478:1994, Fuel oils — Determination of aluminium and silicon in fuel oils — Inductively coupled plasma
emission and atomic absorption spectroscopy methods.
ASTM D 1319-95a, Test Method for Hydrocarbon Types in Liquid Petroleum Products by Fluorescent Indicator
Adsorption.
ASTM D 3231-94, Test Method for Phosphorus in Gazoline.
ASTM D 3606-92, Test Method for the Determination of Benzene and Toluene in Finished Motor and Aviation
Gasoline by Gas Chromatography.
ASTM D 4420-94, Test Methods for Aromatics in Light Naphthas, and Aviation Gasolines by Gas Chromatography.
ASTM D 5186-91, Test Method for the Determination of Aromatic Content of Diesel Fuels by Supercritical Fluid
Chromatography.
DIN 51413 Teil 7, 1990, Prüfung flüssiger Mineralöl-Kohlenwasserstoffe — Gaschromatographische Analyse —
Teil 7: Bestimmung sauerstoffhaltiger organischer Verbindungen und des organisch gebundenen Sauerstoffs —
Verfahren mittels eines sauerstoffspezifischen Detektors (O-FID). [Testing of liquid mineral oil hydrocarbons;
analysis by gas chromatography; determination of oxygenates and the oxygen content; procedure by oxygen-
specific detector (O-FID)].
EN 116:1981, Diesel and domestic heating fuels — Determination of cold filter plugging point.
EN 238:1996, Liquid petroleum products — Determination of benzene content-infrared spectrometric method.
3 Definitions
For the purposes of this part of ISO 8178 the following definitions apply as well as any applicable definitions
contained in the standards listed in the tables of annex B.
3.1 carbon residue: Residue formed by evaporation and thermal degradation of a carbon-containing material.
3.2 cetane index: Approximation of the ignition performance of distillate diesel fuel, which does not contain a
cetane improver additive, calculated from the density and the distillation basis.
(See also 3.6, diesel index.)
3.3 cetane number: Number which characterizes the ignition performance of diesel fuel obtained by comparing it
to reference fuels in a standardized test for engines.
(See also 5.5 and 5.6.)
3
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ISO
ISO 8178-5:1997(E)
3.4 crude oil: Naturally occurring hydrocarbon mixture, generally in a liquid state, which may also include
compounds of sulphur, nitrogen, oxygen, metals and other elements.
3.5 diesel fuel: Any petroleum liquid suitable for the generation of power by combustion in compression ignition
diesel engines.
3.6 diesel index: Number which characterizes the ignition performance of diesel fuel and residual oils, calculated
from the density and the aniline point.
NOTE — No longer widely used for distillate fuels due to inaccuracy of this method, but applicable to some blended distillate
residual fuel oils. See also 3.2, cetane index.
3.7 liquefied petroleum gas (LPG): Mixture of normally gaseous hydrocarbons, predominantly propane or
butane or both, that has been liquefied by compression or cooling or both, to facilitate storage, transport and
handling.
3.8 octane number: For fuels used in spark ignition engines, a number which expresses resistance to knock
obtained by comparison with reference fuels in a standardized engine.
3.9 oxygenate: Oxygen containing organic compound which may be used as a fuel or fuel supplement, such as
various alcohols and ethers.
4 Symbols and abbreviations
The symbols and abbreviations used in this part of ISO 8178 are identical with those given in ISO 8178-1:1996,
clause 4 and including annex A. Those which are essential for this part of ISO 8178 are repeated below in order to
facilitate comprehension.
Symbol
According to
1) Definition Unit
SI
EEC-UNO
regulations
EAF E Excess air factor (in kilogrammes dry air per kilogramme of fuel) kg/kg
F F Fuel specific factor for exhaust flow calculation on dry basis 1
FD d
F F Fuel specific factor used for calculating wet concentration from dry concentration 1
FH h
F F Fuel specific factor for exhaust flow calculation on wet basis 1
FW w
F F Fuel specific factor for the carbon balance calculation 1
FCB cb
2) 3
V q Exhaust gas volume flow rate on dry basis m /h
EXHD Vxd
2) 3
V q Intake air volume flow rate on dry basis m /h
AIRD Vad
2) 3
V q Intake air volume flow rate on wet basis m /h
AIRW Vaw
2) 3
V q Exhaust gas volume flow rate on wet basis m /h
EXHW Vxwi
G q Fuel mass flow rate kg/h
FUEL mf
ALF w Mass fraction of hydrogen in the fuel %
H2
BET w Mass fraction of carbon in the fuel %
C
GAM w Mass fraction of sulfur in the fuel %
s
DEL w Mass fraction of nitrogen in the fuel %
N2
EPS w Mass fraction of oxygen in the fuel %
O2
Z z Fuel factor for calculation of ALF 1
1) According to ISO 31 on quantities and units.
2) At reference conditions (T = 273,15 K and p = 101,3 kPa).
4
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ISO
ISO 8178-5:1997(E)
5 Choice of fuel
As far as possible, reference fuels should be used for certification of engines.
Reference fuels reflect the characteristics of commercially available fuels in different countries and are therefore
different in their properties. Since fuel composition influences exhaust emissions, emission results with different
reference fuels are not usually comparable. For lab-to-lab comparison of emissions even the properties of the
specified reference fuel are recommended to be as near as possible to identical. This can theoretically best be
accomplished by using fuels from the same batch.
For all fuels (reference fuels and others) the analytical data shall be determined and reported with the results of the
exhaust measurement.
For non reference fuels the data to be determined are listed in the following tables:
— table 1, Universal analytical data sheet — Natural gas
— table 2, Universal analytical data sheet — Liquefied petroleum gas
— table 6, Universal analytical data sheet — Motor gasolines
— table 11, Universal analytical data sheet — Diesel fuels
— table 13, Universal analytical data sheet — Distillate fuel oils
— table 14, Universal analytical data sheet — Residual fuel oils
— table 15, Universal analytical data sheet — Crude oil
An elemental analysis of the fuel shall be carried out when the possibility of an exhaust mass flow measurement or
combustion air flow measurement, in combination with the fuel consumption, is not possible. In such cases the
exhaust mass flow can be calculated using the concentration measurement results of the exhaust emission, and
using the calculation methods given in ISO 8178-1:1996, annex A (see also annex A of this part of ISO 8178).
Hydrogen and carbon mass fractions can be obtained by calculation or nomogram. The recommended methods are
given in A.3.1, A.3.2 and A.3.3.
NOTE — For non-ISO test methods equivalent to those of ISO standards mentioned in this part of ISO 8178, see annex B.
5.1 Natural gas
Gaseous fuels are not referenced as their use depends on the availability of the gas at site. Their properties,
including the fuel(s) analysis shall be known and reported with the results of the emissions test.
A universal data sheet containing the analytical properties to be reported is given in table 1.
5.2 Liquefied petroleum gas
Liquefied petroleum gas is not referenced as its use depends on the availability of the gas at site. The properties,
including the gas analysis, shall be known and reported with the results of the emissions test.
A universal data sheet containing the analytical properties to be reported is given in table 2.
5
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ISO
ISO 8178-5:1997(E)
5.3 Motor gasolines
5.3.1 Referenced motor gasolines
The referenced motor gasolines whose use is recommended for certification purposes are the following:
1)
a) CEC reference fuels: see table 3;
b) USA certification test fuel: see table 4;
c) Japanese certification test fuels: see table 5.
5.3.2 Non referenced motor gasolines
If it is necessary to use non referenced motor gasolines, the properties of the individual fuel shall be reported with
the results of the test. Table 6 represents a universal analytical data sheet giving the properties which shall be
reported.
Standards or specification of commercial fuels may be obtained from the organizations listed in annex C.
5.4 Diesel fuels
5.4.1 Diesel reference fuels
The referenced diesel fuels whose use is recommended for certification purposes are the following:
a) CEC reference fuels: see table 7;
b) USA certification test fuels: see table 8;
c) Californian test fuel: see table 9;
d) Japanese certification test fuel: see table 10.
5.4.2 Non referenced diesel fuels
If it is necessary to use non referenced diesel fuels, the properties of the individual fuel shall be reported with the
results of the test. Table 11 represents a universal analytical data sheet giving the properties which shall be
reported.
Standards or specifications of commercial fuels may be obtained from the organizations listed in annex C.
5.5 Distillate fuel oils
As there are no existent reference fuels, it is recommended that the fuel used be in accordance with ISO 8216-1
and ISO 8217 (see table 12).
The fuel's properties, including the elemental analysis, shall be measured and reported with the results of the
emission measurement. Table 13 represents a universal analytical data sheet giving the properties which shall be
reported.
2)
ISO 8216-1 and ISO 8217 do not specify ignition quality, as the CFR engine measurement procedure is not
applicable for fuels containing residues.
The effect of the ignition quality on exhaust gas emissions depends on the engine characteristics and engine speed
and load, and is in many cases not negligible. There is a generally recognized need for a standard measurement
procedure resulting in a characteristic fuel quality value comparable to the cetane number for pure distillate fuels. A
calculation based on the distillation characteristics is not suitable. For the time being the best approach is to
calculate CCAI (Calculated Carbon Aromaticity Index) or CII (Calculated Ignition Index) figures for general
indication. It is too early to specify a supplementary maximum ignition quality level in the fuel specification during
exhaust emission acceptance tests. Clause A.4 gives equations for CCAI and CII.
___________
1) Coordinating European Council for the Development of Performance Tests for Transportation Fuels, Lubricants and Other
Fluids.
2) An engine standardized by the Co-operative Fuel Research Committee.
6
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ISO
ISO 8178-5:1997(E)
5.6 Residual fuel oils
No existent referenced fuels.
In cases where it is necessary to run on heavy fuels, the properties of the fuel shall be according to ISO 8216-1 and
ISO 8217. The properties of the fuel, including the elementary analysis, shall be determined, and reported with the
results of the emission measurement. Table 14 represents a universal analytical data sheet giving the properties
which shall be reported.
ISO 8216-1 and ISO 8217 do not specify ignition quality, as the CFR engine measurement procedure is not
applicable for fuels containing residues.
The effect of the ignition quality on exhaust gas emissions, especially NO depends on the engine characteristics
x
and engine speed and load, and is in many cases not negligible. There is a generally recognised need for a
standard measurement procedure resulting in a characteristic fuel quality value comparable to the cetane index for
pure distillate fuels. A calculation based on the distillation characteristics is not suitable. For the time being, the best
approach is to calculate CCAI (Calculated Carbon Aromaticity Index) or CII (Calculated Ignition Index) figures for
general indication. It is too early to specify a supplementary maximum ignition quality level in the fuel specification
during exhaust emission acceptance tests. Clause A.4 gives equations for CCAI and CII.
5.7 Crude oil
Crude oils are non referenced.
In cases where it is necessary to run the engine with crude oil, the properties of the fuel, including the elemental
analysis, shall be measured and reported with the results of the emission measurement. Table 15 is given as a
recommendation for a data sheet, of the properties to be reported.
5.8 Alternative fuels
In those cases where alternative fuels are used, the analytical data specified by the producer of the fuel shall be
determined and reported together with the report on exhaust emissions.
6 Requirements and additional information
For the determination of fuel properties ISO standards shall be used where they exist. Annex B lists standards,
established by the standardization organizations, in use in parallel to ISO standards.
If supplementary additives are used during the test they shall be declared and noted in the test report.
If water addition is used it shall be declared and taken into account in the calculation of the emission results.
It should be noted that distillates and residual fuel oil typically have a high ash and sulfur content and this will
normally result in high particulate levels. In the case of sulfur, this is due to the formation of sulfates and associated
water during the dilution.
It should be noted that nitrogen content of the fuel increases the NO emission.
x
Related organisations capable of providing specifications for commercial fuels are given in annex C.
7 Calculation of the exhaust gas flow using fuel specific factors
NOTE — The calculation of the exhaust gas flow is derived from ISO 8178-1 for the following different cases.
7
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ISO
ISO 8178-5:1997(E)
7.1 Standard fuels
a) Known air volume flow and known fuel mass flow:
V = V + F · G (for dry emissions)
EXHD AIRD FD FUEL
or
V = V + F · G (for wet emissions)
EXHW AIRW FW FUEL
See ISO 8178-1:1996, 7.2.2.
b) Unknown air volume flow, known CO in exhaust and known fuel mass flow: Use calculation specified in
2
ISO 8178-1:1996, clause A.1.
7.2 Other fuels with known composition
a) Known air volume flow and known fuel mass flow: use the equations given in 7.1 a) with the appropriate factor
(F or F ), as specified in clause 8.
FD FW
b) Unknown air volume flow, known CO or O in exhaust and known fuel mass flow: use derivation specified in
2 2
ISO 8178-1:1996, clause A.2.
8 Calculation on the fuel specific factors
8.1 Fuel specific factors F and F
FD FW
These factors are used for exhaust flow calculation (see clause 7).
The values of the fuel specific factors are calculated as follows, using the concentrations obtained by elementary
analysis:
F = - 0,055 64·ALF - 0,000 11·BET - 0,000 17·GAM + 0,008 005 5·DEL + 0,006 998·EPS
FD
F = 0,055 57·ALF - 0,000 11·BET - 0,000 17·GAM + 0,008 005 5·DEL + 0,006 998·EPS
FW
NOTE — The method used to derive these equations is described in ISO 8178-1:1996, A.2.7.
8.2 Fuel specific factors F and F
FH FCB
The derivation of these factors is given in annex A which also contains an additional table with values for some
different fuels.
Table 1 — Universal analytical data sheet — Natural gas
Property Unit Test method Result of measurements
Molar fraction of each component % ISO 6974
3
Mass concentration of sulphur mg/m ISO 6326-5
8
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ISO
ISO 8178-5:1997(E)
Table 2 — Universal analytical data sheet — Liquefied petroleum gas
1)
Property Unit Test method Result of measurements
Molar fraction of each component % ISO 7941
Mass concentration of sulfur % ISO 4260
Vapour pressure at 40 °C kPa ISO 8973
ISO 4256
3
Density at 15 °C g/cm ISO 3993
ISO 8973
1) Indicate the method used.
Table 3 — Motor gasolines — CEC reference fuels
[Source: CEC, Reference fuels manual]
RF-01-A-84 RF-08-A-85
Property Unit Test method
Premium Premium
leaded unleaded
min. max. min. max.
Research octane number (RON) 1 ASTM D 2699 98 — 95 —
Motor octane number (MON) 1 ASTM D 2700 — — 85 —
Sensitivity (RON/MON) 1 ASTM D 2699 — ———
ASTM D 2700
Density at 15 °C kg/l ASTM D 1298 0,741 0,755 0,748 0,762
Reid vapour pressure kPa ASTM D 323 56 64 56 64
Distillation ASTM D86
Initial boiling point °C 24 40 24 40
10 % Vol. °C 42 58 42 58
50 % Vol. °C 90 110 90 110
90 % Vol. °C 150 170 155 180
Final boiling point °C 185 205 190 215
Residue % — — 2 — 2
Hydrocarbon analysis ASTM D 1319
Volume fraction of olefins % — 20 — 20
Volume fraction of aromatics % — — 45 — 45
Volume fraction of benzene % — — — — 5
Mass fraction of sulfur % ASTM D 1266 — 0,04 — 0,04
ASTM D 2622
ASTM D 2785
Mass concentration of lead g/l ASTM D 3341 0,1 0,4 —
ASTM D 3237 — —— 0,005
Mass concentration of phosphorus g/l ASTM D 3231 — — — 0,001 3
Oxidation stability
Induction period min ASTM D 525 480 — 480 —
Mass of existent gums per 100 ml mg ASTM D 381 — 4 — 4
Copper corrosion at 50 °C — ASTM D 130 — — — class 1
9
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©
ISO
ISO 8178-5:1997(E)
Table 4 — Motor gasolines — USA certification test fuel
[Source: Title 40, Code for Federal Regulations, 86.113-94]
Property Unit Test method
min. max.
Research octane number (RON) 1 ASTM D 2699 93 —
Sensitivity (RON/MON) 1 ASTM D 2699 7,5 —
ASTM D 2700
Reid vapour pressure kPa ASTM D 323 60.0 63.4
Distillation ASTM D 86
Initial boiling point °C 23.9 35.0
10 % Vol. °C 48,9 57,2
50 % Vol. °C 93,3 110,0
90 % Vol. °C 148,9 162,8
Final boiling point °C — 212,8
Hydrocarbon analysis ASTM D 1319
Volume fraction of olefins % — 10
Volume fraction of aromatics % — 35
— 0,1
Mass fraction of sulfur % ASTM D 1266
ASTM D 2622
ASTM D 2785
Mass concentration of lead g/l ASTM D 3341 — 0,013
ASTM D3237
Mass concentration of phosphorus g/l ASTM D 3231 — 0,001 3
Oxidation stability min ASTM D 525 480 —
Mass of existent gums per 100 ml mg ASTM D 381 — 4
10
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ISO
ISO 8178-5:1997(E)
Table 5 — Motor gasolines — Japanese certification test fuels
[Source: standard JIS K 2202:1991]
Property Unit Test method Gasoline No. 1 Gasoline No. 2
min. max. min. max.
Research octane number (RON) 1 ASTM D 2699 96 — 89 —
Density at 15 °C kg/l ASTM D 1298 — 0,783 — 0,783
Reid vapour pressure kPa ASTM D 323 44 78 44 78
Distillation ASTM D 86
Initial boiling point °C
10 % Vol. °C — 70 — 70
50 % Vol. °C — 125 — 125
90 % Vol. °C — 180 — 180
Final boiling point °C 220 220
Residue at 70 °C % — 2 — 2
Oxidation stability min ASTM D 525 240 — 240 —
Mass of existent gums per 100 ml mg ASTM D 381 — 5 — 5
Copper corrosion at 50 °C — ASTM D 130 — class 1 — class 1
11
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ISO
ISO 8178-5:1997(E)
Table 6 — Universal analytical data sheet — Motor gasolines
1)
Property Unit Test method Result of measurements
Research octane number (RON) 1 ISO 5164
Motor octane number (MON) 1 ISO 5163
Sensitivity (RON/MON) 1 ISO 5163
ISO 5164
Density at 15 °C kg/l ISO 3675
Reid vapour pressure kPa ISO 3007
Distillation ISO 3405
Initial boiling point °C
10 % Vol. °C
50 % Vol. °C
90 % Vol. °C
Final boiling point °C
Residue
at 70 °C %
at 100 °C %
at 180 °C %
Hydrocarbon analysis ISO 3837
Volume fraction of olefins %
Volume fraction of aromatics %
Volume fraction of benzene % ASTM D 3606
ASTM D 4420
EN 238
Mass fraction of sulfur % ISO 4260
ISO 8754
Mass concentration of phosphorus g/l ASTM D 3231
Mass concentration of lead g/l ISO 3830
Oxidation stability min ISO 7536
Mass of existent gums per 100 ml mg ISO 6246
Copper strip corrosion at 50 °C — ISO 2160
Oxygenates DIN 51413
2)
Elemental analysis
Mass fraction of carbon %
Mass fraction of hydrogen %
Mass fraction of nitrogen %
Mass fraction of oxygen %
1) Indicate the method used.
2) See the ultimate paragraph of clause 5.
12
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ISO
ISO 8178-5:1997(E)
Table 7 — Diesels fuels — CEC reference fuels for European certification
[Source: CEC, Reference fuels manual]
RF-73-A-93
RF-03-A-84 RF-75-T-96
(low sulfur)
Property Unit Test methods
min. max. min. max. min. max.
Cetane number 1 ISO 5165 ASTM D 613 49 53 49 53 47 50
Density at 15 °C kg/l ISO 3675 ASTM D 1298 0,835 0,845 0,835 0,845 0,835 0,845
Distillation ISO 3405 ASTM D 86
50 % Vol. °C 245 — 245 — — —
90 % Vol. °C 320 340 320 340 — —
Final boiling point °C — 370 — 370 — 370
Flash point °C ISO 2719 ASTM D 93 55 — 55 — 55 —
Cold filter plulgging point °C EN 116 — -5— -5— + 5
2
Kinematic viscosity at 40 °C mm /s ISO 3104 ASTM D 445 2,5 3,5 2,5 3,5 2,5 3,5
Mass fraction of sulfur % ISO 8754 ASTM D 1266 0,3 0,03 0,05 0,1 0,2
ISO 4260 EN 4260 ASTM D 2622
ASTM D 2785
to be
report-
Copper corrosion — ISO 2160 ASTM D 130 class 1 — class 1 — class 1
ed
Mass fraction of Conradson % ISO 10370 ASTM D 189 0,2 — 0,2 — 0,3
carbon residue (10 % DR)
Mass fraction of ash % ASTM D 482 0,01 — 0,01 — 0,01
Mass fraction of water % ASTM D 95 0,05 — 0,05 — 0,05
ASTM D 1744
Neutralisation number mgKOH/g ASTM D 974 — 0,2 — 0,2 — 0,2
Oxidation stability mg/100 ml ASTM D 2274 — 2,5 — 2,5 — 2,5
13
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ISO
ISO 8178-5:1997(E)
Table 8 — Diesel fuels — USA certification tests fuels
[Source: , 86.113-94]
Title 40, Code for Federal Regulations
Fuel 2-D
Unit Test method
Property
min. max.
Cetane number 1 ASTM D 613 42 50
Cetane index 1 ASTM D 976 42 50
Density at 15 °C kg/l ASTM D 1298 0,840 0,865
Distillation ASTM D 86
Initial boiling point °C 171,1 204,4
10 % Vol. °C 204,4 237,8
50 % Vol. °C 243,3 282,2
90 % Vol. °C 293,3 332,2
Final boiling point °C 321,1 365,6
Flash point °C ASTM D 93 54,4 —
2
Kinematic viscosity at 37,88 °C mm /s ASTM D 445 2 3,
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 8178-5
Première édition
1997-08-01
Corrigée et réimprimée
1998-05-15
Moteurs alternatifs à combustion interne —
Mesurage des émissions de gaz
d'échappement —
Partie 5:
Carburants d'essai
Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission
measurement —
Part 5: Test fuels
A Numéro de référence
ISO 8178-5:1997(F)
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ISO 8178-5:1997(F)
Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération
mondiale d'organismes nationaux de normalisation (comités membres de
l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est en général confiée aux
comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une
étude a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les
organisations internationales, gouvernementales et non gouvernementales,
en liaison avec l'ISO participent également aux travaux. L'ISO collabore
étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en
ce qui concerne la normalisation électrotechnique.
Les projets de Normes internationales adoptés par les comités techniques
sont soumis aux comités membres pour vote. Leur publication comme
Normes internationales requiert l'approbation de 75 % au moins des
comités membres votants.
La Norme internationale ISO 8178-5 a été élaborée par le comité technique
ISO/TC 70, Moteurs à combustion interne, sous-comité SC 8, Mesurage
des émissions de gaz d'échappement.
L'ISO 8178 comprend les parties suivantes, présentées sous le titre
général Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des
émissions de gaz d'échappement:
— Partie 1: Mesurage des émissions de gaz et de particules au banc
d'essai
— Partie 2: Mesurage des émissions de gaz et de particules sur site
— Partie 3: Définitions et méthodes de mesure de la fumée des gaz
d'échappement dans des conditions stabilisées
— Partie 4: Cycles d'essai pour différentes applications des moteurs
— Partie 5: Carburants d'essai
— Partie 6: Rapport d'essai
— Partie 7: Détermination des familles de moteurs
© ISO 1997
Droits de reproduction réservés. Sauf prescription différente, aucune partie de cette publi-
cation ne peut être reproduite ni utilisée sous quelque forme que ce soit et par aucun pro-
cédé, électronique ou mécanique, y compris la photocopie et les microfilms, sans l'accord
écrit de l'éditeur.
Organisation internationale de normalisation
Case postale 56 • CH-1211 Genève 20 • Suisse
Internet iso@iso.ch
Imprimé en Suisse
ii
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ISO ISO 8178-5:1997(F)
— Partie 8: Détermination des groupes de moteurs
— Partie 9: Mesurage au banc de la fumée des gaz d'échappement des
moteurs diesels des engins de génie civil
L'annexe A fait partie intégrante de la présente partie de l'ISO 8178. Les
annexes B, C et D sont données uniquement à titre d'information.
iii
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NORME INTERNATIONALE ISO ISO 8178-5:1997(F)
Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des
émissions de gaz d'échappement —
Partie 5:
Carburants d'essai
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 8178 prescrit les carburants dont l'utilisation est recommandée pour effectuer les cycles
d'essai des émissions de gaz d'échappement prescrits dans l'ISO 8178-4.
NOTE — Étant donné que les propriétés des carburants diffèrent de manière importante d'un pays à l'autre, une grande
variété de carburants différents, que ce soit des carburants de référence ou des carburants du commerce, est énumérée dans
la présente partie de l'ISO 8178.
La présente partie de l'ISO 8178 est applicable aux moteurs alternatifs à combustion interne pour installations
mobile, transportable et/ou fixe, à l'exclusion des moteurs de véhicules conçus originellement pour des applications
routières. Elle peut être appliquée aux moteurs utilisés, par exemple, dans les engins de terrassement, les groupes
électrogènes et pour d'autres applications.
Les carburants de référence sont généralement représentatifs des carburants du commerce, mais les prescriptions
qui s'y rattachent sont beaucoup plus rigoureuses. Il est avant tout recommandé de les utiliser pour les mesurages
au banc d'essai prescrits dans l'ISO 8178-1.
En ce qui concerne les mesurages sur site permettant de déterminer les émissions de gaz d'échappement, que ces
données soient incluses ou non dans la présente partie de l'ISO 8178, il est recommandé d'utiliser des feuilles de
données analytiques uniformes (voir l'article 5) pour définir les propriétés des carburants en fonction des résultats
d'émissions de gaz.
2 Références normatives
Les normes suivantes contiennent des dispositions qui, par suite de la référence qui en est faite, constituent des
dispositions valables pour la présente partie de l'ISO 8178. Au moment de la publication, les éditions indiquées
étaient en vigueur. Toute norme est sujette à révision et les parties prenantes des accords fondés sur la présente
partie de l'ISO 8178 sont invitées à rechercher la possibilité d'appliquer les éditions les plus récentes des normes
indiquées ci-après. Les membres de la CEI et de l'ISO possèdent le registre des Normes internationales en vigueur
à un moment donné.
ISO 2160:1985, Produits pétroliers — Action corrosive sur le cuivre — Essai à la lame de cuivre.
ISO 2719:1988, Produits pétroliers et lubrifiants — Détermination du point d'éclair — Méthode Pensky-Martens en
vase clos.
ISO 3007:1986, Produits pétroliers — Détermination de la pression de vapeur — Méthode Reid.
ISO 3015:1992, Produits pétroliers — Détermination du point de trouble.
1
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ISO
ISO 8178-5:1997(F)
ISO 3016:1994, Produits pétroliers — Détermination du point d'écoulement.
ISO 3104:1994, Produits pétroliers — Liquides opaques et transparents — Détermination de la viscosité
cinématique et calcul de la viscosité dynamique.
ISO 3105:1994, Viscosimètres à capillaires, en verre, pour viscosité cinématique — Spécifications et modes
d'emploi.
ISO 3405:1988, Produits pétroliers — Détermination des caractéristiques de distillation.
ISO 3675:1993, Pétroles bruts et produits pétroliers liquides — Détermination en laboratoire de la masse volumique
ou de la densité relative — Méthode à l'aréomètre.
ISO 3733:1976, Produits pétroliers et produits bitumeux — Détermination de la teneur en eau — Méthode par
distillation.
ISO 3735:1975, Pétroles bruts et fuels oils — Détermination de la teneur en sédiments — Méthode par extraction.
ISO 3830:1993, Produits pétroliers — Détermination de la teneur en plomb de l'essence — Méthode au
monochlorure d'iode.
ISO 3837:1993, Produits pétroliers liquides — Détermination des groupes d'hydrocarbures — Méthode par
adsorption en présence d'indicateurs fluorescents.
ISO 3993:1984, Gaz de pétrole liquéfiés et hydrocarbures légers — Détermination de la masse volumique ou de la
densité relative — Méthode de l'aréomètre sous pression.
ISO 4256:1996, Gaz de pétrole liquéfiés — Détermination de la pression de vapeur relative — Méthode GPL.
ISO 4260:1987, Produits pétroliers et hydrocarbures — Dosage du soufre — Méthode de combustion Wickbold.
ISO 4262:1993, Produits pétroliers — Détermination du résidu de carbone — Méthode Ramsbottom.
ISO 4264:1995, Produits pétroliers — Calcul de l'indice de cétane des distillats moyens par équation à quatre
variables.
ISO 5163:1990, Carburants pour moteur automobile et aviation — Détermination des caractéristiques
antidétonantes — Méthode «Moteur».
ISO 5164:1990, Carburants pour moteur automobile — Détermination des caractéristiques antidétonantes —
Méthode «Recherche».
ISO 5165:1992, Carburants pour moteurs diesel — Détermination de la qualité d'inflammabilité — Méthode cétane.
ISO 6245:1993, Produits pétroliers — Détermination des cendres.
ISO 6246:1995, Produits pétroliers — Teneur en gommes des distillats légers et moyens — Méthode d'évaporation
au jet.
ISO 6326-5:1989, Gaz naturel — Détermination des composés soufrés — Partie 5: Méthode de combustion
Lingener.
ISO 6615:1993, Produits pétroliers — Détermination du résidu de carbone — Méthode Conradson.
2
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ISO
ISO 8178-5:1997(F)
ISO 6974:1984, Gaz naturel — Détermination de l'hydrogène, des gaz inertes et des hydrocarbures jusqu'en C8 —
Méthode par chromatographie en phase gazeuse.
ISO 7536:1994, Produits pétroliers — Détermination de la stabilité à l'oxydation de l'essence — Méthode de la
période d'induction.
ISO 7941:1988, Propanes et butanes commerciaux — Analyse par chromatographie en phase gazeuse.
ISO 8178-1:1996, Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des émissions de gaz d'échappement —
Partie 1: Mesurage des émissions de gaz et de particules au banc d'essai.
ISO 8216-1:1996, Produits pétroliers — Combustibles (classe F) — Classification — Partie 1: Catégories des
combustibles pour la marine.
ISO 8217:1996, Produits pétroliers — Combustibles (classe F) — Spécifications des combustibles pour la marine.
ISO 8691:1994, Produits pétroliers — Détermination des basses teneurs en vanadium dans les combustibles
liquides — Méthode par spectrométrie d'absorption atomique sans flamme après calcination.
ISO 8754:1992, Produits pétroliers — Détermination de la teneur en soufre — Méthode par spectrométrie de
fluorescence X dispersive en énergie.
ISO 8973:1997, Gaz de pétrole liquéfiés — Méthode de calcul de la masse volumique et de la pression de vapeur.
ISO 10370:1993, Produits pétroliers — Détermination du résidu de carbone — Méthode micro.
ISO 10478:1994, Produits pétroliers — Détermination de l'aluminium et du silicium dans les combustibles —
Méthodes par spectroscopie d'émission à plasma induit et spectroscopie d'absorption atomique.
ASTM D 1319-95a, Test Method for Hydrocarbon Types in Liquid Petroleum Products by Fluorescent Indicator
Adsorption.
ASTM D 3231-94, Test Method for Phosphorus in Gazoline.
ASTM D 3606-92, Test Method for the Determination of Benzene and Toluene in Finished Motor and Aviation
Gasoline by Gas Chromatography.
ASTM D 4420-94, Test Method for the Determination of Aromatics in Finished Gasoline by Gas Chromatography.
ASTM D 5186-91, Test Method for the Determination of Aromatic Content of Diesel Fuels by Supercritical Fluid
Chromatography.
DIN 51413 Teil 7, 1990, Prüfung flüssiger Mineralöl-Kohlenwasserstoffe — Gaschromatographische Analyse —
Teil 7: Bestimmung sauerstoffhaltiger organischer Verbindungen und des organisch gebundenen Sauerstoffs —
Verfahren mittels eines sauerstoffspezifischen Detektors (O-FID). [Essais des hydrocarbures d'huiles minérales
liquides — Chromatographie en phase gazeuse — Partie 7: Détermination des composés oxygénés et de la teneur
en oxygène — Technique d'un détecteur spécifique pour oxygène (O-FID)].
EN 116:1981, Combustibles pour moteurs diesel et pour installations de chauffage domestique — Détermination de
la température limite de filtrabilité.
EN 238:1996, Produits pétroliers liquides — Essence — Détermination de la teneur en benzène par spectrométrie
infrarouge.
3
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ISO
ISO 8178-5:1997(F)
3 Définitions
Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 8178, les définitions suivantes s'appliquent, ainsi que les définitions
applicables figurant dans les normes citées dans les tableaux de l'annexe B.
3.1 résidu de carbone: Résidu formé par évaporation et dégradation thermique d'un matériau contenant du
carbone.
3.2 indice de cétane calculé: Approximation de la qualité d’allumage des carburants pour moteurs diesels de
type distillat ne contenant pas d'additif permettant d'améliorer la qualité d'inflammation, calculé à partir de la masse
volumique et du composant principal de la distillation.
(Voir également 3.6, indice diesel.)
3.3 indice de cétane: Nombre caractérisant la qualité d'allumage des carburants pour moteurs diesels, obtenu en
les comparant aux carburants de référence lors d'un essai avec moteur normalisé.
(Voir aussi 5.5 et 5.6.)
3.4 pétrole brut: Mélange naturel d'hydrocarbures, généralement à l'état liquide, pouvant également contenir des
composés de soufre, de l'azote, de l'oxygène, des métaux ainsi que d'autres éléments.
3.5 carburant pour moteurs diesels: Liquide dérivé du pétrole, adapté à la génération d'énergie par combustion
dans les moteurs diesels à allumage par compression.
3.6 indice diesel: Nombre caractérisant la qualité d'allumage des carburants pour moteurs diesels et des
carburants résiduels, calculé à partir de la masse volumique et du point d'aniline.
NOTE — Du fait de son imprécision, cet indice est généralement peu utilisé pour les carburants de type distillat, mais
s'applique à certains carburants issus de mélanges de résidus de raffinage. Voir également 3.2, .
indice de cétane calculé
3.7 gaz de pétrole liquéfiés, GPL: Mélange d'hydrocarbures normalement à l'état gazeux, principalement du
propane, du butane ou un mélange de ces deux gaz, liquéfié par compression, par refroidissement ou par ces deux
procédés, afin d'en faciliter le stockage, le transport et la manipulation.
3.8 indice d'octane: Pour les carburants utilisés pour les moteurs à allumage par étincelle, nombre exprimant la
résistance à la détonation d'un carburant, obtenu par comparaison avec des carburants de référence lors d'essais
avec un moteur normalisé.
3.9 oxydant: Composant organique contenant de l'oxygène et pouvant être utilisé comme carburant ou additif,
comme divers alcools et éthers.
4 Symboles et abréviations
Les symboles et abréviations utilisés dans la présente partie de l'ISO 8178 sont identiques à ceux indiqués dans
l'ISO 8178-1:1996, article 4 et annexe A. Ceux qui sont essentiels à la présente partie de l'ISO 8178 sont répétés
ci-après, afin d'en faciliter la compréhension.
4
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ISO
ISO 8178-5:1997(F)
Symbole
1)
conformément SI
Définition Unité
aux règlements
CEE-ONU
EAF E Facteur d'excès d'air (en kilogrammes d'air sec par kilogramme de carburant) kg/kg
F F Facteur spécifique du carburant pour le calcul de débit des gaz d'échappement 1
FD d
secs
F F Facteur spécifique du carburant pour le calcul des concentrations en gaz humides 1
FH h
à partir des concentrations en gaz secs
F F Facteur spécifique du carburant pour le calcul du débit des gaz d'échappement 1
FW w
humides
F F Facteur spécifique du carburant pour le calcul du bilan carbone 1
FCB cb
2) 3
V q Débit-volume des gaz d'échappement secs m /h
EXHD Vxd
2) 3
V q Débit-volume de l'air d'admission sec m /h
AIRD ad
V
2) 3
V q Débit-volume de l'air d'admission humide m /h
AIRW Vaw
2) 3
V q Débit-volume des gaz d'échappement humides m /h
EXHW Vxwi
G q Débit-masse du carburant kg/h
FUEL mf
ALF w Fraction massique d'hydrogène du carburant %
H2
BET w Fraction massique de carbone du carburant %
C
GAM w Fraction massique de soufre du carburant %
s
DEL w Fraction massique d'azote du carburant %
N2
EPS w Fraction massique d'oxygène du carburant %
O2
Z z Facteur du carburant pour le calcul de ALF 1
1) Conformément à l'ISO 31 traitant des grandeurs et unités.
2) Aux conditions de référence (T = 273,15 K et p = 101,3 kPa).
5 Choix du carburant
Lorsque cela s'avère possible, il convient d'utiliser des carburants de référence pour la certification des moteurs.
Les carburants de référence reflètent les caractéristiques des carburants disponibles dans le commerce dans
divers pays et qui ont donc des propriétés différentes. Étant donné que la composition du carburant a une influence
sur les émissions de gaz d'échappement, les émissions correspondant à des carburants de référence différents
sont généralement incomparables. Pour les comparaisons interlaboratoires, il est recommandé que les propriétés
des carburants de référence spécifiés soient aussi proches que possible. La meilleure manière d'y arriver est
d'utiliser des carburants de même lot.
Pour tous les carburants (les carburants de référence ou autres), les feuilles de données analytiques doivent être
définies et jointes au rapport de mesure des gaz d'échappement.
Pour les carburants qui ne sont pas de référence, les données à déterminer sont énumérées dans les tableaux
suivants:
— tableau 1, Gaz naturels — Fiche de données analytiques générales
— tableau 2, Gaz de pétrole liquéfiés — Fiche de données analytiques générales
— tableau 6, Essences pour automobiles — Fiche de données analytiques générales
— tableau 11, Carburants pour moteurs diesels — Fiche de données analytiques générales
— tableau 13, Carburants de type distillat — Fiche de données analytiques générales
— tableau 14, Carburants résiduels — Fiche de données analytiques générales
— tableau 15, Pétrole brut — Fiche de données analytiques générales
5
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ISO
ISO 8178-5:1997(F)
Une analyse élémentaire du carburant doit être effectuée lorsqu'il est impossible de procéder à des mesurages du
débit-masse des gaz d'échappement ou du débit de l'air de combustion en même temps que la consommation de
carburant. Dans ce cas, il est possible de calculer le débit-masse des gaz d'échappement à l'aide des résultats de
mesure de la concentration des gaz d'échappement et des méthodes de calcul prescrites dans l'ISO 8178-1:1996,
annexe A (voir également l'annexe A de la présente partie de l'ISO 8178). La fraction massique en hydrogène et en
carbone peut être obtenue par calcul ou à l'aide d'un abaque. Les méthodes recommandées sont spécifiées en
A.3.1, A.3.2 et A.3.3.
NOTE — L’annexe B donne les méthodes d’essai non ISO équivalentes aux normes ISO mentionnées dans la présente
partie de l’ISO 8178-5.
5.1 Gaz naturels
Les carburants gazeux ne sont pas référencés car leur utilisation dépend de la disponibilité de ces gaz sur le site.
Leurs propriétés, ainsi que l'analyse du (des) carburant(s), doivent être connues et jointes au résultat des essais
d’émission de gaz d’échappement.
Le tableau 1 constitue une fiche de données analytiques générales donnant les propriétés qui doivent être consignées.
5.2 Gaz de pétrole liquéfiés
Les gaz de pétrole liquéfiés ne sont pas référencés car leur utilisation dépend de la disponibilité de ces gaz sur le
site. Leurs propriétés, ainsi que l'analyse du (des) carburant(s), doivent être connues et jointes au résultat des
essais d’émission de gaz d’échappement.
Le tableau 2 constitue une fiche de données analytiques générales donnant les propriétés qui doivent être consignées.
5.3 Essences automobile
5.3.1 Essences automobile de référence
Les essences automobile de référence dont l'utilisation est recommandée pour les besoins de la certification sont
les suivantes:
1)
a) carburants de référence CEC : voir le tableau 3;
b) carburant d'essai américain pour la certification: voir le tableau 4;
c) carburants d'essai japonais pour la certification: voir le tableau 5.
5.3.2 Essences pour automobiles qui ne sont pas de référence
Lorsqu'il s'avère nécessaire d'utiliser des essences pour automobiles qui ne sont pas de référence, les propriétés
de chacun de ces carburants doivent être jointes aux résultats d'essai. Le tableau 6 constitue une fiche de données
analytiques générales donnant les propriétés qui doivent être consignées.
Les normes ou les spécifications des carburants du commerce peuvent être obtenues auprès des organismes listés
à l'annexe C.
5.4 Carburants pour moteurs diesels
5.4.1 Carburants de référence pour moteurs diesels
Les carburants de référence pour moteurs diesels dont l'utilisation est recommandée pour les besoins de la
certification sont les suivants:
a) carburants de référence CEC: voir le tableau 7;
b) carburants d'essai américains pour la certification: voir le tableau 8;
c) carburant d'essai californien: voir le tableau 9;
d) carburant d'essai japonais pour la certification: voir le tableau 10.
___________
1) Conseil européen de coordination pour le développement des essais de performance des lubrifiants et des combustibles
pour moteurs.
6
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ISO 8178-5:1997(F)
5.4.2 Carburants pour moteurs diesels qui ne sont pas de référence
Lorsqu'il s'avère nécessaire d'utiliser des carburants pour moteurs diesels qui ne sont pas de référence, les
propriétés de chacun de ces carburants doivent être jointes aux résultats d'essai. Le tableau 11 constitue une fiche
de données analytiques générales donnant les propriétés qui doivent être consignées.
Les normes ou les spécifications des carburants du commerce peuvent être obtenues auprès des organismes listés
à l'annexe C.
5.5 Carburants de type distillat
Comme il n'existe pas de carburant de référence, il est recommandé d’utiliser un carburant conforme à l'ISO 8216-1
et à l'ISO 8217 (voir tableau 12).
Les propriétés du carburant, y compris l'analyse élémentaire, doivent être jointes aux résultats de mesure d'essai
des émissions. Le tableau 13 constitue une fiche de données analytiques générales donnant les propriétés qui
doivent être consignées.
L'ISO 8216-1 et l'ISO 8217 ne donnent pas de prescriptions concernant la qualité d'inflammation car les modes
2)
opératoires de mesure avec moteur CFR ne sont pas applicables aux carburants comprenant des résidus.
Les effets de la qualité d'inflammation sur les émissions de gaz d'échappement dépendent des caractéristiques, de
la vitesse et de la charge du moteur et sont souvent non négligeables. En vue d'obtenir une valeur caractéristique
de la qualité du carburant, comparable à l'indice de cétane pour les carburants de type distillat pur, la nécessité d'un
mode opératoire de mesure normalisé est généralement reconnue. Une méthode de calcul fondée sur les
caractéristiques de distillation n'est pas valable. Pour l'instant, la meilleure approche consiste à calculer, pour
indication générale, l'indice d'aromatisation du carbone ou l'indice d'allumage. Il est pour l'instant prématuré d'exiger
un niveau de qualité supplémentaire d'inflammation maximale dans les prescriptions sur les carburants lors des
essais de validation de l'émission des gaz d'échappement. L'article A.4 donne les équations permettant de calculer
l'indice d'aromatisation du carbone, CCAI, et l'indice d'allumage, CII.
5.6 Carburants résiduels
Aucun carburant de référence n'existe.
Lorsqu'il est nécessaire d'utiliser des carburants lourds, les propriétés du carburant doivent être conformes à
l'ISO 8216-1 et à l'ISO 8217. Ces propriétés, y compris l'analyse élémentaire du carburant, doivent être jointes aux
résultats de mesure d'essai des émissions. Le tableau 14 constitue une fiche de données analytiques générales
donnant les propriétés qui doivent être consignées.
L'ISO 8216-1 et l'ISO 8217 ne donnent pas de prescriptions concernant les qualités d'inflammation car les modes
opératoires de mesure avec moteur CFR ne sont pas applicables aux carburants comprenant des résidus.
Les effets de la qualité d'inflammation sur les émissions de gaz d'échappement, tout particulièrement en ce qui
concerne le NO , dépendent des caractéristiques, de la vitesse et de la charge du moteur et sont souvent non
x
négligeables. En vue d'obtenir une valeur caractéristique de la qualité du carburant, comparable à l'indice de cétane
pour les carburants de type distillat pur, la nécessité d'un mode opératoire de mesure normalisé est généralement
reconnue. Une méthode de calcul fondée sur les caractéristiques de distillation n'est pas valable. Pour l'instant, la
meilleure approche consiste à calculer, pour indication générale, l'indice d'aromatisation du carbone ou l'indice
d'allumage. Il est pour l'instant prématuré d'exiger un niveau de qualité supplémentaire d'inflammation maximale
dans les prescriptions sur les carburants lors des essais de validation de l'émission des gaz d'échappement.
L'article A.4 donne les équations permettant de calculer l'indice d'aromatisation du carbone, CCAI, et l'indice
d'allumage, CII.
___________
2) Moteur normalisé par le Co-operative Fuel Research Committee.
7
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ISO 8178-5:1997(F)
5.7 Pétrole brut
Aucun pétrole brut de référence n'existe.
Lorsqu'il est nécessaire d'utiliser du pétrole brut, les propriétés du carburant, y compris son analyse élémentaire,
doivent être jointes aux résultats de mesure d’essai des émissions. Le tableau 15 constitue une recommandation
pour une feuille de données des propriétés à consigner.
5.8 Carburants de substitution
Lorsque des carburants de substitution sont utilisés, les données analytiques indiquées par le producteur doivent
être mesurées et jointes aux résultats de mesure d’essai des émissions.
6 Exigences et informations additionnelles
Pour définir les propriétés des carburants les normes ISO existantes doivent être utilisées. L'annexe B énumère la
liste des normes équivalentes établies par d'autres organismes de normalisation.
Si des additifs supplémentaires sont utilisés pendant les essais, ils doivent être déclarés et consignés dans le
rapport d'essai.
Si une addition d'eau est utilisée, elle doit être déclarée et prise en compte dans les calculs des résultats d’émission
de gaz d’échappement.
Il convient de remarquer que les carburants de type distillat et les carburants résiduels ont généralement une teneur
en cendres et en soufre élevée, ce qui conduit généralement à des taux de particules importants. Dans le cas du
soufre, cela résulte de la formation de sulfates, y compris durant la dilution.
Il convient de remarquer que la teneur en azote du carburant accroît l'émission de NO .
x
L'annexe C donne une liste d'organismes pouvant fournir les spécifications des carburants du commerce.
7 Calcul du débit des gaz d'échappement à l'aide des facteurs spécifiques du carburant
NOTE — Le calcul du débit des gaz d'échappement est déduit de l'ISO 8178-1 pour les différents cas suivants.
7.1 Carburants normalisés
a) Débit-volume de l'air et débit-masse du carburant connus:
V = V + F · G (pour le volume d'échappement sec)
EXHD AIRD FD FUEL
ou
V = V + F · G (pour le volume d'échappement humide)
EXHW AIRW FW FUEL
Voir l'ISO 8178-1:1996, paragraphe 7.2.2.
b) Débit-volume de l'air inconnu, teneur en CO des gaz d'échappement et débit-masse de carburant connus:
2
Utiliser la méthode de calcul prescrite dans l'ISO 8178-1:1996, article A.1.
7.2 Autres carburants dont la composition est connue
a) Débit volume de l'air et débit-masse du carburant connus: utiliser les formules de 7.1 a) avec le facteur
spécifique du carburant approprié (F ou F ), comme prescrit à l'article 8.
FD FW
8
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b) Débit volume de l'air inconnu, teneur en CO et en O des gaz d'échappement et débit-masse de carburant
2 2
connus: utiliser la méthode de calcul prescrite dans l'ISO 8178-1:1996, article A.2.
8 Calcul des facteurs spécifiques du carburant
8.1 Facteurs spécifiques du carburant F et F
FD FW
Ces facteurs sont utilisés pour le calcul du débit des gaz d'échappement (voir l'article 7).
Les valeurs des facteurs spécifiques du carburant sont calculées comme suit, en utilisant les concentrations
obtenues par analyse élémentaire:
F = - 0,055 64·ALF - 0,000 11·BET - 0,000 17·GAM + 0,008 005 5·DEL + 0,006 998·EPS
FD
F = 0,055 57·ALF - 0,000 11·BET - 0,000 17·GAM + 0,008 005 5·DEL + 0,006 998·EPS
FW
NOTE — La méthode d'obtention de ces formules est décrite dans l'ISO 8178-1:1996, paragraphe A.2.7.
8.2 Facteurs spécifiques du carburant F et F
FH FCB
Les méthodes de calcul de ces facteurs sont indiquées à l'annexe A, qui contient également des tableaux
supplémentaires de valeurs pour différents types de carburants.
Tableau 1 — Gaz naturels — Fiche de données analytiques générales
Propriété Unité Méthode d'essai Résultat des mesurages
Fraction molaire de chaque % ISO 6974
composant
3
Concentration en masse du mg/m ISO 6326-5
soufre
Tableau 2 — Gaz de pétrole liquéfiés — Fiche de données analytiques générales
1)
Propriété Unité Méthode d'essai Résultat des mesurages
Fraction molaire de chaque % ISO 7941
composant
Fraction massique de soufre % ISO 4260
Pression de vapeur à 40 °C kPa ISO 8973
ISO 4256
3
Masse volumique à 15 °C g/cm ISO 3993
ISO 8973
1) Indiquer la méthode utilisée.
9
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Tableau 3 — Essences pour automobiles — Carburants de référence CEC
[Source: CEC, Manuel des carburants de référence]
RF-01-A-84 RF-08-A-85
Propriété Unité Méthode d'essai
Super avec Super sans
plomb plomb
min. max. min. max.
Indice d'octane «recherche» (RON) 1 ASTM D 2699 98 — 95 —
Indice d'octane «moteur» (MON) 1 ASTM D 2700 — — 85 —
Sensibilité (RON/MON) 1 ASTM D 2699 —— ——
ASTM D 2700
Masse volumique à 15 °C kg/l ASTM D 1298 0,741 0,755 0,748 0,762
Pression de vapeur Reid kPa ASTM D 323 56 64 56 64
Distillation ASTM D86
Point d'ébullition initial °C 24 40 24 40
À 10 % du volume °C 42 58 42 58
À 50 % du volume °C 90 110 90 110
À 90 % du volume °C 150 170 155 180
Point d'ébullition final °C 185 205 190 215
Résidu % — — 2 — 2
Analyse des hydrocarbures ASTM D 1319
Fraction volumique des oléfines % — 20 — 20
Fraction volumique des aromatiques % — 45 — 45
Fraction volumique de benzène % — — — 5
— 0,04 — 0,04
Fraction massique de soufre % ASTM D 1266
ASTM D 2622
ASTM D 2785
Concentration en masse de plomb g/l ASTM D 3341 0,1 0,4 —
ASTM D 3237 — —— 0,005
Concentration en masse de phosphore g/l ASTM D 3231 — — — 0,001 3
Stabilité à l'oxydation
Période d’induction min ASTM D 525 480 — 480 —
Masse de gommes aux 100 ml mg ASTM D 381 — 4 — 4
Corrosion du cuivre à 50 °C — ASTM D 130 — — — classe 1
10
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ISO
ISO 8178-5:1997(F)
Tableau 4 — Essences pour automobiles — Carburant d'essai américain pour la certification
[Source: Title 40, Code for Federal Regulations, 86.113-94]
Propriété
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.