ISO 8178-2:2008
(Main)Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 2: Measurement of gaseous and particulate exhaust emissions under field conditions
Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 2: Measurement of gaseous and particulate exhaust emissions under field conditions
ISO 8178-2:2008, together with ISO 8178-1 and ISO 8178-11, specifies the measurement and evaluation methods for gaseous and particulate exhaust emission from reciprocating internal combustion engines (RIC engines) under steady-state and transient conditions for field testing. ISO 8178-2:2008 is applied when RIC engines used in off-road vehicles, marine installations, generating sets, diesel rail traction or similar applications must be measured under field conditions or at site in order to determine the in-use compliance or when it is not possible to take the measurements under test-bed conditions or to use the test-bed measurement results.
Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des émissions de gaz d'échappement — Partie 2: Mesurage des émissions de gaz et de particules sur site
L'ISO 8178-2:2008, conjointement avec l'ISO 8178-1 et l'ISO 8178-11, spécifie les méthodes de mesure et d'évaluation sur site des émissions de gaz et de particules des gaz d'échappement des moteurs alternatifs à combustion interne dans des conditions stabilisées et en régime transitoire. L'ISO 8178-2:2008 est applicable lorsque les moteurs utilisés dans des véhicules non routiers, des installations marines, des groupes électrogènes, des applications à la traction ferroviaire diesel-électrique ou similaires font l'objet de mesurages sur site afin de déterminer la conformité à l'usage, ou s'il n'est pas possible d'effectuer des mesurages dans les conditions du banc d'essai ou d'utiliser les résultats de mesure sur banc d'essai.
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INTERNATIONAL ISO
STANDARD 8178-2
Second edition
2008-04-15
Reciprocating internal combustion
engines — Exhaust emission
measurement —
Part 2:
Measurement of gaseous and particulate
exhaust emissions under field conditions
Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des émissions de
gaz d'échappement —
Partie 2: Mesurages des émissions de gaz et de particules sur site
Reference number
ISO 8178-2:2008(E)
©
ISO 2008
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ISO 8178-2:2008(E)
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Published in Switzerland
ii © ISO 2008 – All rights reserved
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ISO 8178-2:2008(E)
Contents Page
Foreword. iv
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 2
4 Symbols and abbreviations . 4
4.1 Symbols . 4
4.2 Measured chemical components . 5
4.3 Abbreviations . 5
5 Test conditions . 6
5.1 General requirements. 6
5.2 Engine test conditions . 7
5.3 Power . 8
5.4 Engine air intake system. 8
5.5 Engine exhaust system. 8
5.6 Cooling system . 8
5.7 Lubricating oil . 8
5.8 Installation of sampling probes and equipment. 8
6 Test fuels . 9
7 Measurement equipment and data to be measured. 9
7.1 General. 9
7.2 Torque and speed. 10
7.3 Exhaust gas flow. 11
7.4 Accuracy of the data to be measured. 11
7.5 Determination of the gaseous components. 12
7.6 Determination of the particulates. 13
8 Calibration of the analytical instruments . 13
9 Calibration of the particulate sampling system. 13
10 Running conditions . 13
10.1 Test cycles. 13
10.2 Preparation of the engine . 14
11 Test run. 14
11.1 Preparation of the sampling filters (if needed) . 14
11.2 Installation of the measuring equipment .14
11.3 Starting the dilution system and engine . 14
11.4 Adjustment of the dilution ratio . 14
11.5 Determination of test points (steady-state testing only) . 14
11.6 Checking the analysers. 15
11.7 Test sequence . 15
11.8 Re-checking the analysers . 16
11.9 Test report . 16
12 Emissions evaluation and calculation. 17
12.1 General guidelines. 17
12.2 Specific requirements for in-use compliance testing of off-road vehicles. 17
Bibliography . 18
© ISO 2008 – All rights reserved iii
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ISO 8178-2:2008(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.
International Standards are drafted in accordance with the rules given in the ISO/IEC Directives, Part 2.
The main task of technical committees is to prepare International Standards. 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.
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of patent
rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights.
ISO 8178-2 was prepared by Technical Committee ISO/TC 70, Internal combustion engines, Subcommittee
SC 8, Exhaust gas emission measurement.
This second edition cancels and replaces the first edition (ISO 8178-2:1996), which has been technically
revised.
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 under field conditions
⎯ Part 3: Definitions and methods of measurement of exhaust gas smoke under steady-state conditions
⎯ Part 4: Steady-state test cycles for different engine applications
⎯ Part 5: Test fuels
⎯ Part 6: Report of measuring results and test
⎯ Part 7: Engine family determination
⎯ Part 8: Engine group determination
⎯ Part 9: Test cycles and test procedures for test bed measurement of exhaust gas smoke emissions from
compression ignition engines operating under transient conditions
⎯ Part 10: Test cycles and test procedures for field measurement of exhaust gas smoke emissions from
compression ignition engines operating under transient conditions
⎯ Part 11: Test-bed measurement of gaseous and particulate exhaust emissions from engines used in
nonroad mobile machinery under transient test condition
iv © ISO 2008 – All rights reserved
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 8178-2:2008(E)
Reciprocating internal combustion engines — Exhaust
emission measurement —
Part 2:
Measurement of gaseous and particulate exhaust emissions
under field conditions
1 Scope
This part of ISO 8178, together with ISO 8178-1 and ISO 8178-11, specifies the measurement and evaluation
methods for gaseous and particulate exhaust emissions from reciprocating internal combustion engines (RIC
engines) under steady-state and transient conditions for field testing.
This part of ISO 8178 is applied when RIC engines used in off-road vehicles, marine installations, generating
sets, diesel rail traction or similar applications need to be measured under field conditions or at site in order to
determine the in-use compliance, or when it is not possible to take the measurements under test-bed
conditions or to use the test-bed measurement results.
Re-checking or re-certification of engines for off-road vehicles after rebuild should preferably be tested outside
the vehicle on a suitable load application and measurement device such as a dynamometer or load bank, but
in-use compliance testing may be done on the vehicle.
This method can be used for determining conformity or certification of new, used or rebuilt engines at site or
for in-use compliance testing of off-road vehicles. Confirmation of test-bed results with respect to ISO 8178-4
can also be performed within this part of ISO 8178. However, allowances need to be made for differences in
engine operating parameters from laboratory conditions and for the accuracy of emission measurement
equipment used under field conditions.
For engines used in machinery covered by additional requirements (e.g. occupational health and safety
regulations, regulations for powerplants), additional test conditions and special evaluation methods may apply.
NOTE This part of ISO 8178 is intended to specify special requirements for the measurement of gaseous and
particulate emissions at site or under field operating conditions. In many cases, the test cycles specified in ISO 8178-4 and
ISO 8178-11 cannot be reproduced at site due to constraints of load. For in-use compliance testing, actual in-use
operation might be required.
2 Normative references
The following referenced documents are indispensable for the application of this document. For dated
references, only the edition cited applies. For undated references, the latest edition of the referenced
document (including any amendments) applies.
ISO 3046-3:2006, Reciprocating internal combustion engines — Performance — Part 3: Test measurements
ISO 8178-1:2006, Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 1:
Test-bed measurement of gaseous and particulate exhaust emissions
© ISO 2008 – All rights reserved 1
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ISO 8178-2:2008(E)
1)
ISO 8178-4 , Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 4:
Steady-state test cycles for different engine applications
ISO 8178-5, Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 5: Test
fuels
ISO 8178-6, Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 6: Report
of measuring results and test
ISO 8178-11:2006, Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 11:
Test-bed measurement of gaseous and particulate exhaust emissions from engines used in nonroad mobile
machinery under transient test conditions
ISO 14396, Reciprocating internal combustion engines — Determination and method for the measurement of
engine power — Additional requirements for exhaust emission tests in accordance with ISO 8178
ISO 15550:2002, Internal combustion engines — Determination and method for the measurement of engine
power — General requirements
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
particulates
material collected on a specified filter medium after diluting diesel exhaust with clean filtered air to a
temperature greater than 315 K (42 °C) and less than or equal to 325 K (52 °C) as measured at a point
immediately upstream of the primary filter
EXAMPLE This is primarily carbon, condensed hydrocarbons and sulphates and associated water.
NOTE 1 Particulates defined in this part of ISO 8178 are substantially different in composition and weight from
particulates or dust sampled directly from the undiluted exhaust gas using a hot filter method (e.g. ISO 9096). Particulate
measurement as described in this part of ISO 8178 is conclusively proven to be effective for fuel sulfur levels up to 0,8 %.
NOTE 2 The filter temperature requirement has been changed compared to ISO 8178-1 to reflect the latest
U.S. environmental protection agency (EPA) and EC legal requirements. Existing systems built in compliance with the
requirements of ISO 8178-1 can still be used with the agreement of the parties involved.
3.2
partial-flow dilution method
process of separating a part of the raw exhaust from total exhaust flow, then mixing in an appropriate amount
of dilution air to this sample prior to the sample filter
NOTE See ISO 8178-1:2006, 17.2.1, Figures 10 to 18.
3.3
full-flow dilution method
process of mixing dilution air with the total exhaust flow prior to separating a fraction of the diluted exhaust
stream for analysis
NOTE 1 See ISO 8178-1:2006, 17.2.2, Figure 19.
NOTE 2 It is common in many full-flow dilution systems to dilute this fraction of pre-diluted exhaust a second time to
obtain appropriate filter sample temperatures at the particulate filter. (See ISO 8178-1:2006, 17.3, Figures 20 and 21.)
1) To be published. (Revision of ISO 8178-4:1996)
2 © ISO 2008 – All rights reserved
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ISO 8178-2:2008(E)
3.4
isokinetic sampling
process of controlling the flow of the exhaust sample by maintaining the mean sample velocity at the probe
equal to the exhaust stream mean velocity
3.5
non-isokinetic sampling
process of controlling the flow of the exhaust sample independent of the exhaust stream velocity
3.6
multiple-filter method
process of using one (pair of) filter(s) for each individual test mode or operating point
3.7
single-filter method
process of using one (pair of) filter(s) for all test modes or the whole in-use test sequence
3.8
specific emission
mass emissions expressed in g/kWh
3.9
brake power
observed power measured at the crankshaft or its equivalent, the engine being equipped only with the
standard auxiliaries necessary for its operation on the test bed
NOTE See ISO 8178-1:2006, 5.3, and ISO 14396.
3.10
auxiliaries
equipment and devices listed in ISO 14396
NOTE 1 For many engine types within the scope of this part of ISO 8178, the auxiliaries which will be fitted to the
engine in service will not be known at the time of manufacture or certification.
NOTE 2 When it is not appropriate to test the engine in the conditions defined in ISO 14396, e.g. if the engine and
transmission form a single integral unit, the engine can only be tested with other auxiliaries fitted. In this case the
dynamometer settings should be determined in accordance with ISO 8178-1. Where auxillary losses exceed 5 % of the
maximum observed power, approval between the parties is needed prior to the test.
3.11
field conditions
conditions under which the engine under test is installed in, and coupled with, the actual equipment or vehicle,
which is driven by the engine, and conditions under which the equipment or vehicle is allowed to function in
normal use
© ISO 2008 – All rights reserved 3
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ISO 8178-2:2008(E)
4 Symbols and abbreviations
4.1 Symbols
See Table 1.
Table 1 — Symbols
Symbol Term Unit
α Correction factor for brake power of spark ignition engines —
a
b Specific fuel consumption kg/kWh
x
f Laboratory atmospheric factor —
a
H Absolute humidity of the intake air g/kg
a
F Per cent torque related to the maximum torque %
−1
v Engine speed min
d
−1
v Turbo charger speed min
t
p Total barometric pressure kPa
b
p Air pressure after the charge air cooler kPa
be
p Dry atmospheric pressure kPa
S
P Uncorrected brake power kW
Declared total power absorbed by auxiliaries fitted for the test and not required by Annex B of
P kW
aux
ISO 8178-1:2006
P Maximum measured or declared power at the test engine speed under test conditions (see 11.5) kW
max
r NO response factor of zirconium dioxide analyser —
NO x
x
r NO response factor of zirconium dioxide analyser —
NO 2
2
r Maximum NO /NO concentration ratio —
NO ,max 2 x
2
s Fuel rack position (of each cylinder, if applicable) —
S Dynamometer setting kW
T Absolute temperature of the intake air K
a
T Air temperature after the charge air cooler K
ba
T Coolant temperature, inlet K
ci
T Coolant temperature, outlet K
co
T Lubricating oil temperature K
oil
4 © ISO 2008 – All rights reserved
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ISO 8178-2:2008(E)
4.2 Measured chemical components
The symbols for the measured chemical components are identical with those given in ISO 8178-1:2006,
Clause 4. They are repeated in Table 2 of this part of ISO 8178 in order to facilitate comprehension.
Table 2 — Measured chemical components
Symbol Definition
CH Methane
4
CH OH Methanol
3
CO Carbon monoxide
CO Carbon dioxide
2
(T)HC (Total) Hydrocarbons
HCHO Formaldehyde
H O Water
2
NH Ammonia
3
NMHC Non-methane hydrocarbons
NO Nitric Oxide
NO Nitrogen Dioxide
2
NO Oxides of nitrogen
x
N O Dinitrogen Oxide
2
O Oxygen
2
PT Particulates
4.3 Abbreviations
See Table 3.
Table 3 — Abbreviations
EC European Commission
ECE United Nations Economic Commission for Europe
ECM Electronic Control Module
EPA United States Environmental Protection Agency
NTE Not-To-Exceed
ZRDO Zirconium dioxide (analyser)
PEMS Portable Emissions Measurement System
© ISO 2008 – All rights reserved 5
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ISO 8178-2:2008(E)
5 Test conditions
5.1 General requirements
Field measurements shall be conducted only when one or more of the following requirements and conditions
exist.
a) When test-bed measurement for type approval is not appropriate because site conditions cannot be
duplicated.
This test is a substitution of test-bed measurement, therefore the test should be conducted using the test
cycle in ISO 8178-4.
EXAMPLE 1 When the actual fuel used at site cannot be used because of availability or environmental restriction
at test-bed location.
EXAMPLE 2 When the ambient conditions of the test bed are not representative of the site conditions because of
difference in altitude, humidity or air temperature.
In this case, this part of ISO 8178 is only applicable to those engines which can reproduce at site
measuring points specified in ISO 8178-4, such as marine engines at sea trials, initial installation of
engines for driving generators and diesel electric locomotives.
b) When measurement at site is necessary to evaluate actual and local pollution.
This should be made under actual or simulated operating conditions. Engine operation under a test cycle
defined in ISO 8178-4 is not always possible, but the test procedure should be as close as possible to
that procedure. Therefore, values measured in this case may not be directly comparable with test-bed
results because measured values are very much dependent on test cycles.
c) When site measurement is agreed between the parties involved.
Values obtained represent only a specific engine under specific site conditions and do not necessarily
represent average or typical values. Measured values cannot be compared with test-bed results in most
cases because measured values are very much dependent on test cycles.
d) When measurement at site is necessary to check the conformity of used or rebuilt engines to a standard.
e) When in-use compliance testing is required for off-road vehicles covered in ISO 8178-4:1996, 8.3
(mobile C cycle applications).
This should be made under actual operating conditions of the vehicle. Engine operation under a test cycle
defined in ISO 8178-4 or ISO 8178-11 is not possible under those conditions. Exhaust measurement shall
be conducted with a portable emissions measurement system (PEMS) that shall meet the requirements
of Clause 7 and be in accordance with the general provisions of ISO 8178-1 or ISO 8178-11. Values
measured under those conditions are not comparable with test-bed results, and therefore other means for
determining compliance of the vehicle or engine are needed, e.g. NTE.
If field measurement cannot reproduce exactly the same operating conditions as the test-bed conditions, the
emission values will not be identical to the values obtained on the test bed. Therefore, specific methods shall
be available for the determination of compliance. Such methods are not covered by this part of ISO 8178, but
are subject to the respective legislation or to agreement between the parties involved.
6 © ISO 2008 – All rights reserved
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ISO 8178-2:2008(E)
5.2 Engine test conditions
5.2.1 Ambient conditions
The absolute temperature, T , of the engine intake air, expressed in kelvin, and the dry atmospheric pressure,
a
p , expressed in kilopascal, shall be measured and recorded, and the parameter, f , shall be determined
s a
according to the following provisions:
⎯ naturally aspirated and mechanically pressure-charged compression ignition engines:
0,7
⎛⎞
99⎛⎞T
a
f=× (1)
⎜⎟
a ⎜⎟
p 298
⎝⎠
s
⎝⎠
⎯ turbocharged compression ignition engines with or without cooling of the intake air:
0,7
1,5
⎛⎞
99 ⎛⎞T
a
f=× (2)
⎜⎟
a ⎜⎟
p 298
s ⎝⎠
⎝⎠
Formulae (1) and (2) are identical with the exhaust emission legislation from ECE and EC.
For naturally aspirated and pressure-charged spark ignition engines the parameter α shall be determined
a
according to the following formula:
1,2
0,6
⎛⎞ T
99 ⎛⎞
a
α=× (3)
⎜⎟
a ⎜⎟
p 298
⎝⎠
⎝⎠s
The f and α values shall be stated with the results of the tests.
a a
The following ambient parameters should be measured and recorded in the units given in Table 1.
a) absolute humidity of the intake air (H );
a
b) total barometric pressure (p );
b
5.2.2 Engines with charge air cooling
The temperature of the cooling medium and the temperature of the charge air shall be recorded (see 5.2.3).
5.2.3 Engine parameters
The following engine parameters should be measured and recorded in the units given in Table 1.
a) specific fuel consumption (b );
x
b) engine speed during the test (v );
d
c) turbo charger speed (v ), if applicable;
t
d) air pressure after the charge air cooler (p );
be
e) uncorrected brake power during the test (P);
f) fuel rack position of each cylinder (s), if applicable;
© ISO 2008 – All rights reserved 7
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ISO 8178-2:2008(E)
g) air temperature after the charge air cooler (T ), if applicable;
ba
h) coolant temperature, inlet (T );
ci
i) coolant temperature, outlet (T );
co
j) lubricating oil temperature (T ).
oil
5.3 Power
Terms of power are defined in ISO 14396. The basis of specific emission measurement is uncorrected brake
power when g/kWh is used. Power, engine speed and torque values may differ at field compared to the test-
bed conditions. Therefore, the emission values expressed in g/kWh differ at field compared to those under
test-bed conditions. If the 100 % load of the test-bed measurement cannot be reached, the maximum power
output to be measured is limited by maximum allowed engine speed and maximum allowed torque.
In cases where a direct measurement of torque is not possible, the power output shall be calculated based on
other available data including signals from the engine ECM. The method of calculation and estimation shall be
agreed between parties involved.
The appropriate engine power output, as measured with provisions existing at field, shall be recorded for each
operating condition.
5.4 Engine air intake system
The engine shall be equipped with an air intake system presenting an air inlet restriction within the limit
specified by the manufacturer for the engine operating conditions which results in maximum full load air flow.
5.5 Engine exhaust system
The test engine shall be equipped with an exhaust system presenting an exhaust back pressure within the
limit specified by the manufacturer for the engine operating conditions which results in maximum full load air
flow.
5.6 Cooling system
An engine cooling system with sufficient capacity to maintain the engine at normal operating temperatures
prescribed by the manufacturer, in order to meet the range of ambient conditions and site load requirements,
shall be used.
5.7 Lubricating oil
Specifications of the lubricating oil used for the test shall be recorded and presented with the results of the test.
5.8 Installation of sampling probes and equipment
Provisions to be taken for the proper installation of the sampling probes and measuring equipment are
described in ISO 8178-1:2006, 7.5 and 7.6. Modifications to suit field installation conditions are permitted
under the following conditions:
a) The space available for the necessary instrumentation shall be large enough to meet the requirements for
safety and working ambient conditions.
b) The engine exhaust shall be routed using short connectors, preferably flexible, at the end of the engine's
exhaust pipe downstream of any aftertreatment device, if used.
8 © ISO 2008 – All rights reserved
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ISO 8178-2:2008(E)
c) Flexible connectors that do not exceed a length of three times their largest inside diameter may be used
to enlarge or reduce the exhaust-pipe diameter to match that of the test equipment.
d) Rigid stainless steel raw exhaust tubing shall be used to connect between flexible connectors. The tubing
may be straight or bent to accommodate equipment geometry. “T” or “Y” stainless steel fittings may be
used to join exhaust from multiple tailpipes.
e) Connectors and tubing shall no
...
NORME ISO
INTERNATIONALE 8178-2
Deuxième édition
2008-04-15
Moteurs alternatifs à combustion
interne — Mesurage des émissions de
gaz d'échappement —
Partie 2:
Mesurage des émissions de gaz et de
particules sur site
Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission
measurement —
Part 2: Measurement of gaseous and particulate exhaust emissions
under field conditions
Numéro de référence
ISO 8178-2:2008(F)
©
ISO 2008
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ISO 8178-2:2008(F)
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ii © ISO 2008 – Tous droits réservés
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ISO 8178-2:2008(F)
Sommaire Page
Avant-propos. iv
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions. 2
4 Symboles et abréviations . 4
4.1 Symboles . 4
4.2 Composés chimiques mesurés. 5
4.3 Abréviations . 5
5 Conditions d'essai . 6
5.1 Exigences générales . 6
5.2 Conditions d'essai des moteurs. 7
5.3 Puissance . 8
5.4 Système d'admission d'air du moteur . 8
5.5 Système d'échappement du moteur . 8
5.6 Système de refroidissement. 8
5.7 Huile de lubrification . 8
5.8 Installation des sondes et de l'équipement d'échantillonnage. 8
6 Carburants d'essai. 9
7 Équipement de mesure et données à mesurer. 9
7.1 Généralités . 9
7.2 Couple et vitesse . 10
7.3 Débit des gaz d'échappement . 11
7.4 Exactitude des données à mesurer . 11
7.5 Détermination des composants gazeux. 13
7.6 Détermination des particules . 13
8 Étalonnage des instruments analytiques. 13
9 Étalonnage du système d'échantillonnage des particules. 13
10 Conditions de fonctionnement. 14
10.1 Cycles d'essai . 14
10.2 Préparation du moteur . 14
11 Mode opératoire d'essai. 14
11.1 Préparation des filtres d'échantillonnage (si nécessaire) . 14
11.2 Installation de l'équipement de mesure . 15
11.3 Démarrage du système de dilution et du moteur . 15
11.4 Réglage du rapport de dilution. 15
11.5 Détermination des points d'essai (essai en régime permanent uniquement). 15
11.6 Contrôle des analyseurs . 15
11.7 Séquence d'essai. 15
11.8 Nouveau contrôle des analyseurs . 17
11.9 Rapport d'essai . 17
12 Évaluation et calcul des émissions gazeuses . 18
12.1 Lignes directrices générales . 18
12.2 Exigences spécifiques relatives à l'essai de conformité à l'usage des véhicules non
routiers. 18
Bibliographie . 19
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ISO 8178-2:2008(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 Normes internationales sont rédigées conformément aux règles données dans les Directives ISO/CEI,
Partie 2.
La tâche principale des comités techniques est d'élaborer les Normes internationales. 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.
L'attention est appelée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable de ne
pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence.
L'ISO 8178-2 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.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 8178-2:1996), qui a fait l'objet d'une
révision technique.
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 en régime permanent pour différentes applications des moteurs
⎯ Partie 5: Carburants d'essai
⎯ Partie 6: Rapport de mesure et d'essai
⎯ Partie 7: Détermination des familles de moteurs
⎯ Partie 8: Détermination des groupes de moteurs
⎯ Partie 9: Cycles et procédures d'essai pour le mesurage au banc d'essai des émissions de fumées de
gaz d'échappement des moteurs alternatifs à combustion interne à allumage par compression
fonctionnant en régime transitoire
⎯ Partie 10: Cycles et procédures d'essai pour le mesurage sur site des émissions de fumées de gaz
d'échappement des moteurs à allumage par compression fonctionnant en régime transitoire
⎯ Partie 11: Mesurage au banc d'essai des émissions de gaz et de particules des gaz d'échappement de
moteurs d'engins mobiles non routiers en régime transitoire
iv © ISO 2008 – Tous droits réservés
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NORME INTERNATIONALE ISO 8178-2:2008(F)
Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des
émissions de gaz d'échappement —
Partie 2:
Mesurage des émissions de gaz et de particules sur site
1 Domaine d'application
La présente partie de l'ISO 8178, conjointement avec l'ISO 8178-1 et l'ISO 8178-11, spécifie les méthodes de
mesure et d'évaluation sur site des émissions de gaz et de particules des gaz d'échappement des moteurs
alternatifs à combustion interne dans des conditions stabilisées et en régime transitoire.
La présente partie de l'ISO 8178 est applicable lorsque les moteurs utilisés dans des véhicules non routiers,
des installations marines, des groupes électrogènes, des applications à la traction ferroviaire diesel-électrique
ou similaires font l'objet de mesurages sur site afin de déterminer la conformité à l'usage, ou s'il n'est pas
possible d'effectuer des mesurages dans les conditions du banc d'essai ou d'utiliser les résultats de mesure
sur banc d'essai.
Si un nouveau contrôle ou une nouvelle certification des moteurs pour véhicules non routiers est nécessaire
après reconstruction, il convient de les soumettre à essai, de préférence, à l'extérieur du véhicule avec
l'application d'une charge appropriée et un dispositif de mesure comme un dynamomètre ou un banc de
charge, mais un essai de conformité à l'usage peut être réalisé sur le véhicule.
Cette méthode peut être utilisée pour déterminer la conformité ou la certification de moteurs sur site neufs,
usagés ou reconstruits ou pour l'essai de conformité à l'usage de véhicules non routiers. La confirmation des
résultats du banc d'essai conformément à l'ISO 8178-4 peut également être exécutée dans les limites de la
présente partie de l'ISO 8178. Cependant, des tolérances sont admises pour les différences entre les
paramètres de fonctionnement du moteur par rapport aux conditions de laboratoire et pour l'exactitude du
dispositif de mesure des émissions utilisé sur site.
Pour les moteurs utilisés dans des machines couvertes par des exigences supplémentaires (par exemple les
réglementations relatives à l'hygiène et à la sécurité du travail ou celles relatives aux installations de
production d'énergie), des conditions d'essai supplémentaires et des méthodes d'évaluation spéciales
peuvent s'appliquer.
NOTE La présente partie de l'ISO 8178 a pour but de spécifier les exigences particulières relatives au mesurage des
émissions de gaz et particules sur site ou dans des conditions de fonctionnement sur site. Dans de nombreux cas, les
cycles d'essai spécifiés dans l'ISO 8178-4 et dans l'ISO 8178-11 ne peuvent pas être reproduits sur site en raison des
contraintes dues à la charge. Pour un essai de conformité à l'usage, une utilisation dans des conditions de fonctionnement
réel peut être requise.
2 Références normatives
Les documents de référence suivants sont indispensables pour l'application du présent document. Pour les
références datées, seule l'édition citée s'applique. Pour les références non datées, la dernière édition du
document de référence s'applique (y compris les éventuels amendements).
ISO 3046-3:2006, Moteurs alternatifs à combustion interne — Performances — Partie 3: Mesurages pour les
essais
© ISO 2008 – Tous droits réservés 1
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ISO 8178-2:2008(F)
ISO 8178-1:2006, 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
1)
ISO 8178-4 , Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des émissions de gaz d'échappement —
Partie 4: Cycles d'essai en régime permanent pour différentes applications des moteurs
ISO 8178-5, Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des émissions de gaz d'échappement —
Partie 5: Carburants d'essai
ISO 8178-6, Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des émissions de gaz d'échappement —
Partie 6: Rapport de mesure et d'essai
ISO 8178-11:2006, Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des émissions de gaz
d'échappement — Partie 11: Mesurage au banc d'essai des émissions de gaz et de particules des gaz
d'échappement de moteurs d'engins mobiles non routiers en régime transitoire
ISO 14396, Moteurs alternatifs à combustion interne — Détermination et méthode de mesurage de la
puissance — Exigences supplémentaires pour les essais d'émissions de gaz d'échappement suivant
l'ISO 8178
ISO 15550:2002, Moteurs à combustion interne — Détermination et méthode de mesure de la puissance du
moteur — Exigences générales
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
3.1
particules
toute matière collectée sur un milieu filtrant spécifié après dilution des gaz d'échappement diesels avec un air
filtré propre à une température supérieure à 315 K (42 °C) et inférieure ou égale à 325 K (52 °C), mesurée en
un point immédiatement en amont du filtre primaire
EXEMPLE Il s'agit essentiellement de carbone, d'hydrocarbures et de sulfates condensés et d'eau associée.
NOTE 1 Les particules définies dans la présente partie de l'ISO 8178 sont considérablement différentes, en
composition et en poids, des particules ou des poussières prélevées directement sur des gaz d'échappement non dilués,
en utilisant la méthode du filtre chaud (voir l'ISO 9096). Il est définitivement prouvé que le mesurage des particules tel que
décrit dans la présente partie de l'ISO 8178 est efficace pour les carburants dont la teneur en soufre est inférieure ou
égale à 0,8 %.
NOTE 2 L'exigence relative à la température du filtre à été modifiée par rapport à l'ISO 8178-1 pour appliquer les
dernières exigences réglementaires de l'EPA (Agence de protection de l'environnement) et de la CE. Des systèmes
existants fabriqués conformément aux exigences de l'ISO 8178-1 peuvent toujours être utilisés avec l'accord des parties
concernées.
3.2
dilution à débit partiel
procédé de séparation d'une partie des gaz d'échappement bruts de la totalité des gaz d'échappement, puis
de son mélange avec une quantité appropriée d'air de dilution en amont du filtre d'échantillonnage
NOTE Voir l'ISO 8178-1:2006, 17.2.1, Figures 10 à 18.
1) À publier. (Révision de l’ISO 8178-4:1996)
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ISO 8178-2:2008(F)
3.3
dilution à débit complet
procédé de mélange de l'air de dilution avec la totalité des gaz d'échappement avant la séparation d'une
fraction des gaz d'échappement dilués pour analyse
NOTE 1 Voir l'ISO 8178-1:2006, 17.2.2, Figure 19.
NOTE 2 Il est habituel, dans de nombreux systèmes de dilution à débit complet, de diluer une seconde fois cette
fraction des gaz d'échappement prédilués, pour obtenir des températures d'échantillon appropriées au niveau du filtre de
particules (voir l'ISO 8178-1:2006, 17.3, Figures 20 et 21).
3.4
échantillonnage isocinétique
procédé de contrôle du débit de l'échantillon de gaz d'échappement, en maintenant la vitesse moyenne de
l'échantillon au niveau de la sonde égale à la vitesse moyenne d'écoulement des gaz d'échappement
3.5
échantillonnage non isocinétique
procédé de contrôle du débit de l'échantillon de gaz d'échappement, indépendant de la vitesse d'écoulement
des gaz d'échappement
3.6
méthode à filtres multiples
procédé consistant à utiliser un filtre (une paire de filtres) pour chacun des modes d'essai individuel ou points
de fonctionnement
3.7
méthode à filtre unique
procédé consistant à utiliser un filtre (une paire de filtres) pour tous les modes d'essai ou pour l'ensemble de
la séquence d'essai de fonctionnement
3.8
émissions spécifiques
émissions de masse exprimées en g/kWh
3.9
puissance au frein
puissance mesurée au vilebrequin ou son équivalent, le moteur étant équipé seulement des auxiliaires de
série nécessaires pour son fonctionnement sur le banc d'essai
NOTE Voir l'ISO 8178-1:2006, 5.3, et l'ISO 14396.
3.10
auxiliaires
équipements et dispositifs dont la liste est donnée dans l'ISO 14396
NOTE 1 Pour la plupart des moteurs couverts par le domaine d'application de la présente partie de l'ISO 8178, les
auxiliaires destinés à être fixés au moteur en service ne seront pas connus au moment de la construction ou de la
certification.
NOTE 2 S'il n'est pas approprié d'effectuer les essais sur le moteur dans les conditions définies dans l'ISO 14396, par
exemple si le moteur et la transmission constituent un ensemble intégré, les essais sur le moteur ne peuvent être
effectués qu'avec tous les auxiliaires. Dans ce cas, il est préférable que les réglages du dynamomètre soient déterminés
conformément à l'ISO 8178-1. Si les pertes d'auxiliaires dépassent 5 % de l'énergie maximale observée, une entente
entre les parties concernées avant de procéder aux essais est nécessaire.
3.11
conditions du site
conditions dans lesquelles le moteur soumis à essai est installé et accouplé avec l'équipement ou le véhicule
réel qui l'entraîne, et permettant le fonctionnement normal de l'équipement ou du véhicule dans les conditions
normales de fonctionnement
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ISO 8178-2:2008(F)
4 Symboles et abréviations
4.1 Symboles
Voir Tableau 1.
Tableau 1 — Symboles
Symbole Définition Unité
α Facteur de correction de la puissance au frein des moteurs à allumage par étincelle —
a
b Consommation spécifique de carburant kg/kWh
x
f Facteur atmosphérique du laboratoire —
a
H Humidité absolue de l'air d'admission g/kg
a
F Valeur du couple exprimée en pourcentage par rapport au couple maximal %
−1
v Vitesse moteur min
d
−1
v Vitesse du turbocompresseur min
t
p Pression atmosphérique barométrique kPa
b
p Pression de l'air après le refroidisseur d'air kPa
be
p Pression atmosphérique de l'air sec kPa
s
P Puissance au frein non corrigée kW
P Puissance totale déclarée, absorbée par les auxiliaires montés pour l'essai et non spécifiée dans kW
aux
l'ISO 8178-1:2006, Annexe B
P Puissance maximale mesurée ou déclarée à la vitesse d'essai du moteur dans les conditions kW
max
d'essai (voir 11.5)
r Coefficient de réponse au NO de l'analyseur de dioxyde de zirconium
—
NO x
x
r Coefficient de réponse au NO de l'analyseur de dioxyde de zirconium —
NO 2
2
r Rapport de concentration NO /NO maximal —
NO ,max 2 x
2
s Position de la crémaillère de carburant (de chaque cylindre, le cas échéant) —
S Réglage du dynamomètre kW
T Température absolue de l'air d'admission K
a
T Température de l'air après le refroidisseur d'air K
ba
T Température du fluide de refroidissement à l'entrée K
ci
T Température du fluide de refroidissement à la sortie K
co
T Température de l'huile de lubrification K
lub
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ISO 8178-2:2008(F)
4.2 Composés chimiques mesurés
Les composés chimiques mesurés sont ceux fournis dans l'ISO 8178-1:2006, Article 4. Ils sont répétés dans
le Tableau 2, afin de faciliter la compréhension de la présente partie de l'ISO 8178.
Tableau 2 — Composés chimiques mesurés
Symbole Définition
CH Méthane
4
CHOH Méthanol
3
CO Monoxyde de carbone
CO Dioxyde de carbone
2
(T)HC Hydrocarbures (Total)
HCHO Formaldéhyde
HO Eau
2
NH Ammoniac
3
NMHC Hydrocarbures non méthane
NO Monoxyde d'azote
NO Dioxyde d'azote
2
NO Oxydes d'azote
x
NO Protoxyde d'azote
2
O Oxygène
2
PT Particules
4.3 Abréviations
Voir Tableau 3.
Tableau 3 — Abréviations
CE Commission européenne
ECE Commission économique des Nations Unies pour l'Europe
ECM Module de commande électronique
EPA Agence de protection de l'environnement américaine
NTE «À ne pas dépasser»
ZRDO Dioxyde de zirconium (analyseur)
PEMS Système de mesure des émissions de type portable
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ISO 8178-2:2008(F)
5 Conditions d'essai
5.1 Exigences générales
Le mesurage sur site ne doit être effectué que si une ou plusieurs des exigences et conditions suivantes
existent.
a) Quand le mesurage au banc d'essai pour l'homologation de type ne convient pas car les conditions de
site ne peuvent pas être reproduites.
Cet essai est une substitution du mesurage au banc d'essai. Par conséquent, il convient que l'essai soit
réalisé en utilisant le cycle d'essai spécifié dans l'ISO 8178-4.
EXEMPLE 1 Quand le carburant réel utilisé sur site ne peut pas être utilisé en raison de son indisponibilité ou de
restrictions dues à l'environnement de l'emplacement du banc d'essai.
EXEMPLE 2 Quand les conditions ambiantes du banc d'essai ne sont pas représentatives des conditions de site
en raison de différences d'altitude, d'humidité ou de température de l'air.
Dans ce cas, la présente partie de l'ISO 8178 n'est applicable qu'aux moteurs pouvant reproduire sur site
les points de mesure spécifiés dans l'ISO 8178-4, tels que les moteurs marins en essai en mer,
l'installation initiale de moteurs entraînant des génératrices et les locomotives diesels-électriques.
b) Quand le mesurage sur site est nécessaire pour évaluer la pollution réelle et locale.
Il convient que cela soit fait dans les conditions de fonctionnement réelles ou simulées. Le
fonctionnement du moteur pendant le cycle d'essai défini dans l'ISO 8178-4 n'est pas toujours possible,
mais il convient que le mode opératoire d'essai soit aussi proche que possible de celui défini dans
l'ISO 8178-4. Par conséquent, les valeurs mesurées dans ce cas ne peuvent pas être directement
comparées avec les résultats du banc d'essai parce que les valeurs mesurées dépendent beaucoup des
cycles d'essai.
c) Quand le mesurage sur site est convenu entre les parties concernées.
Les valeurs obtenues caractérisent uniquement un moteur donné, dans des conditions d'emplacement
spécifiques, mais pas nécessairement des valeurs moyennes ou types. Dans la plupart des cas, les
valeurs mesurées ne peuvent pas être comparées avec les résultats du banc d'essai, car les valeurs
mesurées dépendent beaucoup des cycles d'essai.
d) Quand le mesurage sur site est nécessaire pour contrôler la conformité à une norme relative aux moteurs
usagés ou reconstruits.
e) Quand un essai de conformité à l'usage est requis pour les véhicules non routiers couverts par
l'ISO 8178-4:2006, 8.3 (applications de cycle C mobile).
Il convient de réaliser cet essai dans les conditions de fonctionnement réelles du véhicule. Le
fonctionnement du moteur soumis à un essai de cycle défini dans l'ISO 8178-4 ou dans l'ISO 8178-11
n'est pas possible dans ces conditions. Le mesurage des gaz d'échappement doit être effectué à l'aide
d'un système de mesure des émissions de type portable (PEMS) qui doit satisfaire aux exigences de
l'Article 7 et être en conformité avec les dispositions générales de l'ISO 8178-1 ou de l'ISO 8178-11. Les
valeurs mesurées dans ces conditions ne sont pas comparables aux résultats obtenus sur le banc d'essai.
Par conséquent, d'autres moyens pour déterminer la conformité du véhicule ou du moteur sont
nécessaires, par exemple la limite NTE.
Si le mesurage sur site ne peut pas reproduire exactement les mêmes conditions de fonctionnement que les
conditions du banc d'essai, les valeurs des émissions ne seront pas identiques aux valeurs obtenues sur le
banc d'essai. Par conséquent, des méthodes spécifiques doivent être disponibles pour la détermination de la
conformité. Ces méthodes ne sont pas couvertes par la présente partie de l'ISO 8178, mais elles sont
soumises aux législations respectives ou à l'accord entre les parties concernées.
6 © ISO 2008 – Tous droits réservés
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ISO 8178-2:2008(F)
5.2 Conditions d'essai des moteurs
5.2.1 Conditions ambiantes
La température absolue, T , de l'air d'admission du moteur, exprimée en kelvins, et la pression atmosphérique
a
sèche, p , exprimée en kilopascals, doivent être mesurées et enregistrées, et le paramètre f doit être
s a
déterminé selon les dispositions suivantes:
⎯ moteurs atmosphériques et moteurs à allumage par compression suralimentés:
0,7
⎛⎞
99⎛⎞T
a
f=× (1)
⎜⎟
a ⎜⎟
p 298
s⎝⎠
⎝⎠
⎯ moteurs à allumage par compression turbocompressés avec ou sans refroidissement de l'air d'admission:
0,7
1,5
⎛⎞
99 ⎛⎞T
a
f=× (2)
⎜⎟
⎜⎟
a
p 298
s ⎝⎠
⎝⎠
Les Équations (1) et (2) sont identiques à la législation des émissions de gaz d'échappement de l'ECE et de la
CE.
Pour les moteurs à allumage par étincelle suralimentés à alimentation naturelle, le facteur α doit être
a
déterminé comme suit:
1,2
0,6
⎛⎞
99 ⎛⎞T
a
α=× (3)
⎜⎟
⎜⎟
a
p 298
s ⎝⎠
⎝⎠
Les valeurs de f et de α doivent être données avec les résultats des essais.
a a
Il convient de mesurer et de consigner les paramètres ambiants suivants conformément aux unités données
dans le Tableau 1:
a) l'humidité absolue de l'air d'admission, H ;
a
b) la pression atmosphérique barométrique, p .
b
5.2.2 Moteurs avec refroidissement d'air d'alimentation
La température du fluide de refroidissement et la température de l'air d'alimentation doivent être consignées
(voir 5.2.3).
5.2.3 Paramètres du moteur
Il convient de mesurer et de consigner les paramètres du moteur suivants conformément aux unités données
dans le Tableau 1:
a) la consommation spécifique de carburant, b ;
x
b) la vitesse du moteur pendant l'essai, v ;
d
c) la vitesse du turbocompresseur, v , s'il y a lieu;
t
d) la pression de l'air après le refroidisseur d'air, p ;
be
e) la puissance au frein non corrigée pendant l'essai, P;
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ISO 8178-2:2008(F)
f) la position de la crémaill
...
Questions, Comments and Discussion
Ask us and Technical Secretary will try to provide an answer. You can facilitate discussion about the standard in here.