ISO 8178-1:2006

Reciprocating internal combustion engines - Exhaust emission measurement - Part 1: Test-bed measurement of gaseous and particulate exhaust emissions

ISO 8178-1:2006 specifies the measurement and evaluation methods for gaseous and particulate exhaust emissions from reciprocating internal combustion (RIC) engines under steady-state conditions on a test bed, necessary for determining one weighted value for each exhaust gas pollutant. Various combinations of engine load and speed reflect different engine applications (see ISO 8178-4). ISO 8178-1:2006 is applicable to RIC engines for mobile, transportable and stationary use, excluding engines for motor vehicles primarily designed for road use. ISO 8178-1:2006 may be applied to engines used, for example, for earth-moving machines, generating sets and for other applications. In limited instances, the engine can be tested on the test bed in accordance with ISO 8178-2, the field test document. This can only occur with the agreement of the parties involved. It should be recognised that data obtained under these circumstances may not agree completely with previous or future data obtained under the auspices of ISO 8178-1:2006. Therefore, it is recommended that this option be exercised only with engines built in very limited quantities such as very large marine or generating set engines. 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. Where it is not possible to use a test bed or where information is required on the actual emissions produced by an in-service engine, the site test procedures and calculation methods specified in ISO 8178-2 are appropriate.

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

L'ISO 8178-1:2006 prescrit les méthodes de mesure et d'évaluation, au banc d'essai, des émissions de gaz et de particules des gaz d'échappement des moteurs alternatifs à combustion interne (RIC) en régime permanent, nécessaires pour déterminer une valeur pondérée pour chaque polluant des gaz d'échappement. Différentes combinaisons de charge et de vitesse du moteur reflètent différentes applications du moteur (voir l'ISO 8178-4). L'ISO 8178-1:2006 est applicable aux moteurs alternatifs à combustion interne pour installations mobiles, transportables ou fixes, à l'exclusion des moteurs de véhicules conçus originellement pour une utilisation sur route. L'ISO 8178-1:2006 peut être appliquée aux moteurs utilisés, par exemple, pour les engins de terrassement, pour les groupes électrogènes, et pour d'autres applications. Dans des cas limités, le moteur peut être testé au banc d'essai conformément à l'ISO 8178-2, qui est le document traitant des essais sur site. Cela ne peut se produire qu'avec accord des parties concernées. Il convient de reconnaître que les données obtenues dans ces conditions peuvent ne pas concorder complètement avec les données précédentes ou ultérieures, obtenues selon l'ISO 8178-1:2006. Par conséquent, il est recommandé que cette option ne soit appliquée que pour les moteurs construits en quantités très limitées comme les très gros moteurs marins ou les moteurs pour groupes électrogènes. 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. Lorsqu'il n'est pas possible d'utiliser un banc d'essai ou lorsque des informations relatives aux émissions réelles du moteur en service sont requises, les méthodes d'essai sur site et d'étalonnage prescrites dans l'ISO 8178-2 sont appropriées.

General Information

• Status: Withdrawn
• Publication Date: 13-Sep-2006
• Withdrawal Date: 13-Sep-2006
• ICS: 13.040.50 - Transport exhaust emissions
• ICS: 27.020 - Internal combustion engines
• Technical Committee: ISO/TC 70/SC 8 - Exhaust gas emission measurement
• Drafting Committee: ISO/TC 70/SC 8/WG 6 - Test bed measurement
• Current Stage: 9599 - Withdrawal of International Standard
• Start Date: 20-Apr-2017
• Completion Date: 13-Dec-2025

Relations

• Revised: ISO 8178-1:2017 - Reciprocating internal combustion engines - Exhaust emission measurement - Part 1: Test-bed measurement systems of gaseous and particulate emissions
• Effective Date: 03-Aug-2013
• Revises: ISO 8178-1:1996 - Reciprocating internal combustion engines - Exhaust emission measurement - Part 1: Test-bed measurement of gaseous and particulate exhaust emissions
• Effective Date: 15-Apr-2008

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 8178-1
Second edition
2006-09-15
Reciprocating internal combustion
engines — Exhaust emission
measurement —
Part 1:
Test-bed measurement of gaseous and
particulate exhaust emissions
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
Reference number
©
ISO 2006
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Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword. v
Introduction . vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions. 2
4 Symbols and abbreviations . 4
4.1 General symbols. 4
4.2 Symbols for fuel composition . 5
4.3 Symbols and abbreviations for the chemical components. 6
4.4 Abbreviations . 7
5 Test conditions . 7
5.1 Engine test conditions . 7
5.2 Engines with charge air cooling. 8
5.3 Power . 8
5.4 Specific test conditions. 9
6 Test fuels . 10
7 Measurement equipment and data to be measured. 10
7.1 General. 10
7.2 Dynamometer specification. 11
7.3 Exhaust gas flow. 11
7.4 Accuracy. 13
7.5 Determination of the gaseous components. 14
7.6 Particulate determination. 18
8 Calibration of the analytical instruments . 21
8.1 General requirements. 21
8.2 Calibration gases. 21
8.3 Operating procedure for analysers and sampling system. 22
8.4 Leakage test . 22
8.5 Calibration procedure. 22
8.6 Calibration of tracer gas analyser for exhaust flow measurement . 24
8.7 Efficiency test of the NO converter . 24
x
8.8 Adjustment of the FID. 26
8.9 Interference effects with CO, CO , NO , O , NH and N O analysers. 29

2 x 2 3 2
8.10 Calibration intervals . 33
9 Calibration of the particulate measuring system . 33
9.1 General. 33
9.2 Calibration procedure. 33
9.3 Checking the partial-flow conditions. 33
9.4 Calibration intervals . 34
10 Calibration of the CVS full-flow dilution system . 34
10.1 General. 34
10.2 Calibration of the Positive Displacement Pump (PDP). 34
10.3 Calibration of the Critical-Flow Venturi (CFV) . 35
10.4 Calibration of the Subsonic Venturi (SSV).36
10.5 Total system verification. 38
11 Running conditions (test cycles) . 38
12 Test run . 38
12.1 Preparation of the sampling filters. 38
12.2 Installation of the measuring equipment. 38
12.3 Starting the dilution system and the engine . 39
12.4 Adjustment of the dilution ratio. 39
12.5 Determination of test points . 39
12.6 Checking of the analysers. 39
12.7 Test cycles. 40
12.8 Re-checking the analysers. 41
12.9 Test report. 41
13 Data evaluation for gaseous and particulate emissions. 41
13.1 Gaseous emissions . 41
13.2 Particulate emissions . 41
14 Calculation of the gaseous emissions. 42
14.1 General . 42
14.2 Determination of the exhaust gas flow . 42
14.3 Dry/wet correction. 43
14.4 NO correction for humidity and temperature . 44
x
14.5 Calculation of the emission mass flow rates . 45
14.6 Calculation of the specific emission. 49
15 Calculation of the particulate emission . 50
15.1 Particulate correction factor for humidity . 50
15.2 Partial-flow dilution system . 50
15.3 Full-flow dilution system . 51
15.4 Calculation of the particulate mass flow rate.52
15.5 Calculation of the specific emissions. 53
15.6 Effective weighting factor . 53
16 Determination of the gaseous emissions. 53
16.1 General . 53
16.2 Main exhaust components CO, CO , HC, NO , O . 54
2 x 2
16.3 Ammonia analysis. 58
16.4 Methane analysis . 60
16.5 Methanol analysis . 63
16.6 Formaldehyde analysis . 63
17 Determination of the particulates. 65
17.1 General . 65
17.2 Dilution system . 65
17.3 Particulate sampling system. 82
Annex A (normative) Calculation of the exhaust gas mass flow and/or of the combustion air mass
flow . 86
Annex B (informative) Example program for calculation of exhaust mass flows. 106
Annex C (informative) Heat calculation (transfer tube) . 110
Annex D (informative) Determination of system equivalence. 114
Annex E (informative) Fuel specific parameters . 116
Annex F (normative) Carbon flow check. 120
Bibliography . 122

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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 8178-1 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 8178-1:1996), 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 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: 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 conditions
Introduction
This part of ISO 8178 is intended for use as a measurement procedure to determine the gaseous and
particulate emission levels of reciprocating internal combustion (RIC) engines for non-automotive use. Its
purpose is to provide a map of an engine’s emissions characteristics which, through use of the proper
weighting factors, can be used as an indication of that engine’s emission levels under various applications.
The emission results are expressed in units of grams per kilowatt-hour and represent the mass rate of
emissions per unit of work accomplished.
Although this part of ISO 8178 is designed for non-automotive engines, it shares many principles with
particulate and gaseous emission measurements that have been in use for many years for on-road engines.
One test procedure that shares many of these principles is the full-flow dilution method as currently specified
for certification of 1985 and later heavy-duty truck engines in the USA. Another is the procedure for direct
measurement of the gaseous emissions in the undiluted exhaust gas, as currently specified for the
certification of heavy-duty truck engines in Japan and Europe.
Many of the procedures described in this part of ISO 8178 are detailed accounts of laboratory methods, since
determining an emissions value requires performing a complex set of individual measurements, rather than
obtaining a single measured value. Thus, the results obtained depend as much on the process of performing
the measurements as they depend on the engine and test method.
Evaluating emissions from off-road engines is more complicated than the same task for on-road engines due
to the diversity of off-road applications. For example, on-road applications primarily consist of moving a load
from one point to another on a paved roadway. The constraints of the paved roadways, maximum acceptable
pavement loads and maximum allowable grades of fuel, narrow the scope of on-road vehicle and engine sizes.
Off-road engines and vehicles include a wider range of size, including the engines that power the equipment.
Many of the engines are large enough to preclude the application of test equipment and methods that were
acceptable for on-road purposes. In cases where the application of dynamometers is not possible, the tests
must be made at site or under appropriate conditions.

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INTERNATIONAL STANDARD ISO 8178-1:2006(E)

Reciprocating internal combustion engines — Exhaust
emission measurement —
Part 1:
Test-bed measurement of gaseous and particulate exhaust
emissions
1 Scope
This part of ISO 8178 specifies the measurement and evaluation methods for gaseous and particulate exhaust
emissions from reciprocating internal combustion (RIC) engines under steady-state conditions on a test bed,
necessary for determining one weighted value for each exhaust gas pollutant. Various combinations of engine
load and speed reflect different engine applications (see ISO 8178-4).
This part of ISO 8178 is applicable to RIC engines for mobile, transportable and stationary use, excluding
engines for motor vehicles primarily designed for road use. This part of ISO 8178 may be applied to engines
used, for example, for earth-moving machines, generating sets and for other applications.
In limited instances, the engine can be tested on the test bed in accordance with ISO 8178-2, the field test
document. This can only occur with the agreement of the parties involved. It should be recognized that data
obtained under these circumstances may not agree completely with previous or future data obtained under the
auspices of this part of ISO 8178. Therefore, it is recommended that this option be exercised only with
engines built in very limited quantities such as very large marine or generating set engines.
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.
Where it is not possible to use a test bed or where information is required on the actual emissions produced
by an in-service engine, the site test procedures and calculation methods specified in ISO 8178-2 are
appropriate.
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 31-0:1992, Quantities and units — Part 0: General principles
ISO 3046-1:2002, Reciprocating internal combustion engines — Performance — Part 1: Declarations of power,
fuel and lubricating oil consumptions, and test methods — Additional requirements for engines for general use
ISO 5167-1:2003, Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular
cross-section conduits running full — Part 1: General principles and requirements
ISO 5725-1, Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 1: General
principles and definitions
ISO 5725-2:1994, Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results — Part 2: Basic
method for the determination of repeatability and reproducibility of a standard measurement method
ISO 8178-4:1996, Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 4:
Test cycles for different engine applications
ISO 8178-5:1997, Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 5:
Test fuels
ISO 8178-6:2000, Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 6:
Report of measuring results and test
ISO 9000:2005, Quality management systems — Fundamentals and vocabulary
ISO 9096:2003, Stationary source emissions — Manual determination of mass concentration of particulate
matter
ISO 14396:2002, 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
ISO 16183:2002, Heavy duty engines — Measurement of gaseous emissions from raw exhaust gas and of
particulate emissions using partial flow dilution systems under transient test conditions
SAE J 1088:1993, Test procedure for the measurement of gaseous exhaust emissions from small utility
engines
SAE J 1151:1991, Methane measurement using gas chromatography
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 exhaust gases with clean, filtered air to a
temperature of 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
NOTE 1 Particulates consist primarily of carbon, condensed hydrocarbons, and sulfates and associated water.
NOTE 2 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). Particulates
measurement as described in this part of ISO 8178 is conclusively proven to be effective for fuel sulphur levels up to 0,8 %.
NOTE 3 The filter temperature requirement has been changed compared to ISO 8178-1:1996 to reflect the latest legal
requirements in the USA and European Union. Existing systems built in compliance with the requirements of
ISO 8178-1:1996 may still be used.
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3.2
partial-flow dilution method
process of separating a part of the raw exhaust from the total exhaust flow, then mixing with an appropriate
amount of dilution air prior to passing through the particulate sampling filter
NOTE See 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 It is common in many full-flow dilution systems to dilute this fraction of pre-diluted exhaust a second time to
obtain appropriate sample temperatures at the particulate filter (see 17.2.2, Figure 19).
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 independently of the exhaust stream velocity
3.6
multiple-filter method
process of using one pair of filters for each of the individual test cycle modes
NOTE The modal weighting factors are accounted for after sampling during the data evaluation phase of the test.
3.7
single-filter method
process of using one pair of filters for all test cycle modes
NOTE Modal weighting factors must be accounted for during the particulate sampling phase of the test cycle by
adjusting sample flow rate and/or sampling time. This method dictates that particular attention be given to sampling
duration and flow rates.
3.8
specific emissions
mass emissions expressed in grams per kilowatt-hour
NOTE 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.
When it is not appropriate to test the engine in the conditions as 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 5.3 and 12.5. The auxiliary losses should not exceed 5 % of the
maximum observed power. Losses exceeding 5 % must be approved by the parties involved prior to the test.
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 5.3 and ISO 14396.
3.10
auxiliaries
equipment and devices listed in ISO 14396
4 Symbols and abbreviations
4.1 General symbols
Symbol Term Unit
A/F Stoichiometric air-to-fuel ratio 1
st
A Cross-sectional area of the isokinetic sampling probe m
p
A Atomic mass g
r
A Cross-sectional area of the exhaust pipe m
x
c Background corrected concentration ppm % (V/V)
c
c Concentration in the dilution air ppm % (V/V)
d
c Concentration in the exhaust (with suffix of the component nominating) ppm % (V/V)
x
D Dilution factor 1
E CO quench of NO analyser %
CO2 2 x
E Ethane efficiency %
E
E Water quench of NO analyser %
H2O x
E Methane efficiency %
M
E Efficiency of NO converter %
NOx x
e Particulate emission g/kW⋅h
PT
e Gas emission (with subscript denoting compound) g/kW⋅h
x
λ Excess air factor ([kg dry air] / ([kg fuel] * [A/F ]))
st
λ
Excess air factor at reference conditions 1
Ref
f
Laboratory atmospheric factor 1
a
f
Carbon factor 1
c
f Fuel specific factor for exhaust flow calculation on dry basis 1
fd
f Fuel specific factor used for the calculations of wet concentrations from dry concentrations 1
fh
f Fuel specific factor for exhaust flow calculation on wet basis 1
fw
H Absolute humidity of the intake air (g water / kg dry air) g/kg
a
H Absolute humidity of the dilution air (g water / kg dry air) g/kg
d
i Subscript denoting an individual mode 1
k Fuel specific factor for the carbon balance calculation 1
f
k Humidity correction factor for NO for diesel engines 1
hd x
k Humidity correction factor for NO for gasoline (petrol) engines 1
hp x
k Humidity correction factor for particulates 1
p
k Dry to wet correction factor for the intake air 1
wa
k Dry to wet correction factor for the dilution air 1
wd
k Dry to wet correction factor for the diluted exhaust gas 1
we
k Dry to wet correction factor for the raw exhaust gas 1
wr
M Percent torque related to the maximum torque for the test engine speed %
M Molecular mass g
r
m Mass of the dilution air sample passed through the particulate sampling filters kg
d
m Particulate sample mass of the dilution air collected mg
f,d
m Particulate sample mass collected mg
f
m Mass of the diluted exhaust sample passed through the particulate sampling filters kg
sep
P Absolute outlet pressure at pump outlet kPa
A
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Symbol Term Unit
p Saturation vapour pressure of the engine intake air kPa
a
p Total barometric pressure kPa
b
p Saturation vapour pressure of the dilution air kPa
d
p Water vapour pressure after cooler kPa
r
p Dry atmospheric pressure kPa
s
P Uncorrected brake power kW
P Declared total power absorbed by auxiliaries fitted for the test and not required by ISO 14396 kW
aux
P Maximum measured or declared power at the test engine speed under test conditions kW
m
(see 12.5)
q Intake air mass flow rate on dry basis kg/h
mad
q Intake air mass flow rate on wet basis kg/h
maw
q Dilution air mass flow rate on wet basis kg/h
mdw
q Equivalent diluted exhaust gas mass flow rate on wet basis kg/h
medf
q Exhaust gas mass flow rate on wet basis kg/h
mew
q Fuel mass flow rate kg/h
mf
q Diluted exhaust gas mass flow rate on wet basis kg/h
mdew
q Emission mass flow rate of individual gas g/h
mgas
q Particle mass flow rate g/h
mPT
r Dilution ratio 1
d
r Ratio of cross-sectional areas of isokinetic probe and exhaust pipe 1
a
R Relative humidity of the intake air %
a
R Relative humidity of the dilution air %
d
r FID response factor 1
h
r FID response factor for methanol 1
m
r Ratio of the SSV throat to inlet absolute, static pressure 1
x
r Ratio of the SSV throat diameter, d, to the inlet pipe inner diameter 1
y
ρ
Density kg/m
S Dynamometer setting kW
T Absolute temperature of the intake air K
a
T Absolute dewpoint temperature K
d
T Absolute reference temperature (of combustion air: 298 K) K
ref
T Absolute temperature of the intercooled air K
c
T Absolute intercooled air reference temperature K
cref
V Molar volume l
m
W Weighting factor 1
f
W Effective weighting factor 1
fe
4.2 Symbols for fuel composition
w H content of fuel, % mass
ALF
w C content of fuel, % mass
BET
w S content of fuel, % mass
GAM
w N content of fuel, % mass
DEL
w O content of fuel, % mass
EPS
α molar ratio (H/C)
β molar ratio (C/C)
γ molar ratio (S/C)
δ molar ratio (N/C)
ε molar ratio (O/C)
NOTE The conversion between mass content and molar ratio is given in Equations A.3 to A.12 of Annex A.
4.3 Symbols and abbreviations for the chemical components
ACN acetonitrile
C1 carbon 1 equivalent hydrocarbon
methane
CH
C H ethane
2 6
C H propane
3 8
CHOH methanol
CO carbon monoxide
CO carbon dioxide
DNPH dinitrophenyl hydrazine
DOP dioctyl phthalate
HC hydrocarbons
HCHO formaldehyde
HO water
NH ammonia
NMHC non-methane hydrocarbons
NO nitric oxide
NO nitrogen dioxide
NO oxides of nitrogen
x
NO dinitrogen oxide
O oxygen
RME rapeseed oil methylester
SO sulphur dioxide
SO sulphur trioxide
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4.4 Abbreviations
CFV critical flow venturi
CLD chemiluminescent detector
CVS constant volume sample
ECS electrochemical sensor
FID flame ionization detector
FTIR Fourier transform infrared analyser
GC gas chromatograph
HCLD heated chemiluminescent detector
HFID heated flame ionization detector
HPLC high-pressure liquid chromatograph
NDIR non-dispersive infrared analyser
NMC non-methane cutter
PDP positive displacement pump
PMD paramagnetic detector
PT particulates
UVD ultraviolet detector
ZRDO zirconium dioxide sensor
5 Test conditions
5.1 Engine test conditions
5.1.1 Test condition parameter
The absolute temperature T of the engine intake air expressed in Kelvin and the dry atmospheric pressure p
a s
expressed in kilopascals shall be measured, and the parameter f shall be determined according to the
a
following provisions.
a) Compression-ignition engines
Naturally aspirated and mechanically pressure-charged engines:
0,7
⎛⎞
99 ⎛⎞
T
a
f=× (1)
⎜⎟
a ⎜⎟
p ⎝⎠298
⎝⎠
s
Turbocharged engines with or without cooling of the intake air:
0,7
1,5
⎛⎞
99 ⎛⎞
T
a
f=× (2)
⎜⎟
⎜⎟
a
⎜⎟
p
⎝⎠
s
⎝⎠
b) Spark-ignition engines
1,2
0,6
⎛⎞
99 ⎛⎞
T
a
f=× (3)
⎜⎟
⎜⎟
a
⎜⎟
p 298
⎝⎠
s
⎝⎠
NOTE Formulae (1) to (3) are identical with the exhaust emissions legislation from ECE, EEC and EPA, but different
from the ISO power correction formulae.
5.1.2 Test validity
For a test to be recognized as valid, the parameter f shall be such that
a
0,93uuf 1,07 (4)
a
Tests should be conducted with the parameter f between 0,96 and 1,06.
a
5.2 Engines with charge air cooling
The charge air temperature shall be recorded and shall be, at the speed of the declared rated power and full
load, within ± 5 K of the maximum charge air temperature specified by the manufacturer. The temperature of
the cooling medium shall be at least 293 K (20 °C).
If a test shop system or external blower is used, the charge air temperature shall be set to within ± 5 K of the
maximum charge air temperature specified by the manufacturer at the speed of the declared rated power and
full load. Coolant temperature and coolant flow rate of the charge air cooler at the above set point shall not be
changed for the whole test cycle. The charge air cooler volume shall be based upon good engineering
practice and typical vehicle/machinery applications.
5.3 Power
The basis of specific emissions measurement is uncorrected brake power as defined in ISO 14396. The
engine shall be submitted with auxiliaries needed for operating the engine (e.g. fan, water pump). If it is
impossible or inappropriate to install the auxiliaries on the test bench, the power absorbed by them shall be
determined and subtracted from the measured engine power.
Certain auxiliaries necessary only for the operation of the machine and which may be mounted on the engine
should be removed for the test. The following incomplete list is given as an example:
⎯ air compressor for brakes,
⎯ power steering compressor,
⎯ air conditioning compressor,
⎯ pumps for hydraulic actuators.
For further details, see 3.9 and ISO 14396.
Where auxiliaries have not been removed, the power absorbed by them at the test speeds shall be
determined in order to calculate the dynamometer settings in accordance with 12.5, except for engines where
such auxiliaries form an integral part of the engine (e.g. cooling fans for air-cooled engines).
8 © ISO 2006 – All rights reserved

5.4 Specific test conditions
5.4.1 Engine air inlet system
An engine air intake system or a test shop system shall be used, presenting an air intake restriction within
± 300 Pa of the maximum value specified by the manufacturer for a clean air cleaner at the speed of rated
power and full load.
If the engine is equipped with an integral air inlet system, it shall be used for testing.
NOTE The restrictions are to be set at rated speed and full load.
5.4.2 Engine exhaust system
An engine exhaust system or a test shop system shall be used, presenting an exhaust backpressure within
± 650 Pa of the maximum value specified by the manufacturer at the speed of rated power and full load. The
exhaust system shall conform to the requirements for exhaust gas sampling, as set out in 7.5.5, 17.2.1, EP
and 17.2.2, EP.
If the engine is equipped with an integral exhaust system, it shall be used for testing.
If the engine is equipped with an exhaust aftertreatment device, the exhaust pipe shall have the same
diameter as found in use for at least four pipe diameters upstream to the inlet of the beginning of the
expansion section containing the aftertreatment device. The distance from the exhaust manifold flange or
turbocharger outlet to the exhaust aftertreatment device shall be the same as in the vehicle configuration or
within the distance specifications of the manufacturer. The exhaust backpressure or restriction shall follow the
same criteria as above, and may be set with a valve. The aftertreatment container may be removed during
dummy tests and during engine mapping, and replaced with an equivalent container having an inactive
catalyst support.
NOTE The restrictions are to be set at rated speed and full load.
5.4.3 Cooling system
An engine cooling system with sufficient capacity to maintain the engine at normal operating temperatures
prescribed by the manufacturer shall be used.
5.4.4 Lubricating oil
Specifications of the lubricating oil used for the test shall be recorded and presented with the results of the test.
5.4.5 Adjustable carburettors
For engines with limited adjustable carburettors, test of the engines shall be performed at both extremes of the
adjustment.
5.4.6 Crankcase breather
When it is required to measure the crankcase emissions of an open crankcase system as part of the total
emissions from the engine, they shall be introduced into the exhaust system downstream of any
aftertreatment system, if used, and upstream of the sampling point. Sufficient distance shall be allowed to
ensure mixing of the crankcase emissions with the exhaust gas.
6 Test fuels
Fuel characteristics influence the engine exhaust gas emission. Therefore, the characteristics of the fuel used
for the test should be determined, recorded and presented with the results of the test. Where fuels designated
in ISO 8178-5 as reference fuels are used, the reference code and the analysis of the fuel shall be provided;
for all other fuels, the characteristics to be recorded are those listed in the appropriate universal data sheets in
ISO 8178-5.
The fuel temperature shall be in accordance with the manufacturer’s recommendations.The fuel temperature
shall be measured at the inlet to the fuel injection pump or as specified by the manufacturer, and the location
of measurement recorded.
The selection of the fuel for the test depends on the purpose of the test. Unless otherwise agreed by the
parties involved, the fuel shall be selected in accordance with Table 1. When a suitable reference fuel is not
available, a fuel with properties very close to the reference fuel may be used. The characteristics of the fuel
shall be declared.
Table 1 — Selection of fuel
Test purpose Interested parties Fuel selection
Type approval 1. Certification body Reference fuel, if one is defined
(Certification)
2. Manufacturer or supplier Commercial fuel if no reference fuel is defined
Acceptance test 1. Manufacturer or supplier Commercial fuel as specified by the
a
manufacturer
2. Customer or inspector
Research/development One or more of the following: To suit the purpose of the test.
manufacturer, research organization,
fuel and lubricant supplier, etc.
a
Customers and inspectors should note that the emission tests carried out using commercial fuel will not necessarily comply with
limits specified when using reference fuels.
7 Measurement equipment and data to be measured
7.1 General
The emission of gaseous and particulate components by the engine submitted for testing shall be measured
by the methods described in Clauses 16 and 17. These clauses describe the recommended analytical
systems for the gaseous emissions (Clause 16) and the recommended particulate dilution and sampling
systems (Clause 17).
Other systems or analysers may be accepted if they yield equivalent results. The determination of system
equivalency shall be based on a seven-sample pair (or larger) correlation study between the system under
consideration and one of the accepted systems of this part of ISO 8178. “Results” refers to the specific cycle
weighted emissions value. The correlation testing is to be performed at the same laboratory, test cell, and on
the same engine. The tests should be run concurrently. The test cycle to be used shall be the appropriate
cycle as found in ISO 8178-4, or the C1 cycle as found in ISO 8178-4. The equivalency of the sample pair
averages shall be determined by F-test and t-test statistics (see Annex D), with outliers excluded, obtained
under the laboratory cell and the engine conditions described above. The systems to be used for correlation
testing shall be declared prior to the test and shall be agreed upon by the parties involved.
For introduction of a new system into the standard, the determination of equivalency shall be based upon the
calculation of repeatability and reproducibility, as described in ISO 5725-1 and ISO 5725-2.
The following equipment shall be used for emissions tests of engines on engine dynamometers. This part of
ISO 8178 does not contain details of flow, pressure, and temperature measuring equipment. Instead, only the
accuracy requirements of such equipment necessary for conducting an emissions test are given in 7.4.
10 © ISO 2006 – All rights reserved

7.2 Dynamometer specification
An engine dynamometer with adequate characteristics to perform the appropriate test cycle described in
ISO 8178-4 shall be used.
The instrumentation for torque and speed measurement shall allow the measurement accuracy of the shaft
power within the given limits. Additional calculations may be necessary. The a
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 8178-1
Deuxième édition
2006-09-15
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
Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission
measurement —
Part 1: Test-bed measurement of gaseous and particulate exhaust
emissions
Numéro de référence
©
ISO 2006
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Sommaire Page
Avant-propos. v
Introduction . vi
1 Domaine d'application. 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions. 2
4 Symboles et abréviations . 4
4.1 Symboles généraux. 4
4.2 Symboles pour la composition du carburant . 6
4.3 Symboles et abréviations pour les composés chimiques. 6
4.4 Abréviations . 7
5 Conditions d’essai. 7
5.1 Conditions d’essai des moteurs . 7
5.2 Moteurs avec refroidissement de l’air d’alimentation. 8
5.3 Puissance . 8
5.4 Conditions d’essai spécifiques . 9
6 Carburants d’essai. 10
7 Équipement de mesure et données à mesurer. 10
7.1 Généralités . 10
7.2 Spécifications du dynamomètre . 11
7.3 Débit des gaz d’échappement . 11
7.4 Exactitude. 14
7.5 Détermination des composants gazeux. 15
7.6 Détermination des particules . 19
8 Étalonnage des instruments analytiques. 22
8.1 Exigences générales . 22
8.2 Gaz d’étalonnage . 22
8.3 Mode opératoire des analyseurs et du système d’échantillonnage. 23
8.4 Essai de fuite. 24
8.5 Mode opératoire d’étalonnage. 24
8.6 Étalonnage de l’analyseur de gaz traceur pour la mesure du débit des gaz d’échappement. 25
8.7 Essai de rendement du convertisseur de NO . 25
x
8.8 Réglage du détecteur à ionisation de flamme (FID) . 27
8.9 Effets des interférences avec les analyseurs de CO, CO , NO , O , NH et N O. 31

2 X 2 3 2
8.10 Intervalles d’étalonnage. 35
9 Étalonnage du système de mesure des particules . 35
9.1 Généralités . 35
9.2 Mode opératoire d’étalonnage. 35
9.3 Contrôle des conditions de débit partiel. 36
9.4 Intervalles d’étalonnage. 36
10 Étalonnage du système de dilution à débit complet du CVS. 36
10.1 Généralités . 36
10.2 Étalonnage de la pompe volumétrique (PDP). 36
10.3 Étalonnage du venturi à écoulement critique (CFV) . 38
10.4 Étalonnage du venturi subsonique (SSV) . 38
10.5 Vérification du système complet. 40
11 Conditions de fonctionnement (cycles d’essai) . 41
12 Conduite de l'essai. 41
12.1 Préparation des filtres d’échantillonnage . 41
12.2 Installation de l’équipement de mesure. 41
12.3 Démarrage du système de dilution et du moteur . 41
12.4 Réglage du rapport de dilution. 41
12.5 Détermination des points d’essai. 42
12.6 Contrôle des analyseurs . 42
12.7 Cycles d’essai . 42
12.8 Nouveau contrôle des analyseurs. 43
12.9 Rapport d’essai . 44
13 Évaluation des données relatives aux émissions gazeuses et de particules . 44
13.1 Émissions gazeuses . 44
13.2 Émissions de particules . 44
14 Calcul des émissions gazeuses . 45
14.1 Généralités. 45
14.2 Détermination du débit de gaz d’échappement . 45
14.3 Correction sec/humide . 46
14.4 Correction du NO , en fonction de l’humidité et de la température. 47
x
14.5 Calcul des débits-masses des émissions . 48
14.6 Calcul de l'émission spécifique. 52
15 Calcul des émissions de particules . 53
15.1 Facteur de correction pour les particules en fonction de l'humidité . 53
15.2 Système de dilution à débit partiel. 53
15.3 Système de dilution à débit complet. 54
15.4 Calcul du débit-masse des particules. 55
15.5 Calcul des émissions spécifiques. 56
15.6 Coefficient de pondération effectif. 56
16 Détermination des émissions gazeuses. 56
16.1 Généralités. 56
16.2 Composants principaux des gaz d’échappement CO, CO , HC, NO , O . 57
2 x 2
16.3 Analyse de l’ammoniac . 61
16.4 Analyse du méthane . 63
16.5 Analyse du méthanol . 66
16.6 Analyse du formaldéhyde . 67
17 Détermination des particules. 69
17.1 Généralités. 69
17.2 Système de dilution . 69
17.3 Système d’échantillonnage des particules . 86
Annexe A (normative) Calcul du débit-masse des gaz d’échappement et/ou du débit-masse de
l’air comburant . 90
Annexe B (informative) Exemple de programme de calcul des débit-masses des gaz
d'échappement . 110
Annexe C (informative) Calcul thermique (tube de transfert) . 114
Annexe D (informative) Détermination de l'équivalence des systèmes. 118
Annexe E (informative) Paramètres spécifiques au carburant . 120
Annexe F (normative) Contrôle du flux de carbone. 124
Bibliographie . 126

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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 8178-1 a été élaborée par le comité technique ISO/TC 70, Moteurs à combustion interne, sous-comité
SC 8, Mesurage des émission de gaz d'échappement.
Cette deuxième édition annule et remplace la première édition (ISO 8178-1:1996), 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 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 des
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
Introduction
La présente partie de l’ISO 8178 est prévue pour être utilisée comme méthode de mesure pour déterminer les
niveaux d’émissions de gaz et de particules des moteurs alternatifs à combustion interne (RIC) pour toute
utilisation autre que sur les automobiles. Son but est de fournir un dossier des caractéristiques des émissions
des moteurs qui, par l’application de coefficients de pondération appropriés, peuvent être utilisées comme
indication des niveaux d’émission des moteurs dans différentes applications. Ces résultats d’émission sont
exprimés en grammes par kilowatt-heure et représentent le débit-masse des émissions par unité de travail
accompli.
Bien que la présente partie de l’ISO 8178 soit conçue pour les moteurs non destinés aux automobiles, elle
partage de nombreux principes avec des méthodes de mesure des émissions de gaz et de particules qui ont
été utilisées pendant de nombreuses années pour les moteurs des véhicules routiers. L’une des méthodes
d’essai qui partage plusieurs de ces principes est la méthode de dilution complète, présentement spécifiée
pour l’homologation des moteurs de camions aux USA depuis 1985. Une autre des méthodes d’essai est la
méthode de mesure directe des émissions gazeuses dans les gaz d’échappement non dilués, actuellement
spécifiée pour l’homologation des moteurs de camions au Japon et en Europe.
Plusieurs méthodes décrites dans la présente partie de l’ISO 8178 sont des rapports détaillés de méthodes de
laboratoire, puisque la détermination d’une valeur des émissions nécessite l’exécution d’un ensemble
complexe de mesurages individuels plutôt que l’obtention d’une valeur unique mesurée. Ainsi, les résultats
obtenus dépendent aussi bien de l’exécution des mesurages que du moteur et de la méthode d’essai.
L’évaluation des émissions des moteurs pour applications non routières est plus compliquée que celle pour
les moteurs utilisés sur route, du fait de la diversité des applications. Par exemple, les applications routières
consistent essentiellement à déplacer une charge d’un point à un autre, sur une chaussée pavée. Les
contraintes des chaussées pavées, les charges maximales acceptables par le revêtement, et les qualités
maximales admissibles du carburant réduisent l’étendue des applications des véhicules routiers et la taille des
moteurs. Les moteurs et véhicules non routiers comprennent une plage plus étendue de dimensions, y
compris les moteurs actionnant l’équipement. De nombreux moteurs sont suffisamment gros pour empêcher
l’application des méthodes d'essai et l’utilisation de l’équipement d’essai qui étaient acceptables pour les
moteurs à utilisation routière. Dans les cas où l’utilisation de dynamomètres est impossible, il faut réaliser des
essais sur site ou dans des conditions appropriées.

vi © ISO 2006 – Tous droits réservés

NORME INTERNATIONALE ISO 8178-1:2006(F)

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 Domaine d'application
La présente partie de l’ISO 8178 prescrit les méthodes de mesure et d’évaluation, au banc d’essai, des
émissions de gaz et de particules des gaz d’échappement des moteurs alternatifs à combustion interne (RIC)
en régime permanent, nécessaires pour déterminer une valeur pondérée pour chaque polluant des gaz
d’échappement. Différentes combinaisons de charge et de vitesse du moteur reflètent différentes applications
du moteur (voir l’ISO 8178-4).
La présente partie de l’ISO 8178 est applicable aux moteurs alternatifs à combustion interne pour installations
mobiles, transportables ou fixes, à l’exclusion des moteurs de véhicules conçus originellement pour une
utilisation sur route. La présente partie de l’ISO 8178 peut être appliquée aux moteurs utilisés, par exemple,
pour les engins de terrassement, pour les groupes électrogènes, et pour d’autres applications.
Dans des cas limités, le moteur peut être testé au banc d’essai conformément à l’ISO 8178-2, qui est le
document traitant des essais sur site. Cela ne peut se produire qu’avec accord des parties concernées. Il
convient de reconnaître que les données obtenues dans ces conditions peuvent ne pas concorder
complètement avec les données précédentes ou ultérieures, obtenues selon la présente partie de l’ISO 8178.
Par conséquent, il est recommandé que cette option ne soit appliquée que pour les moteurs construits en
quantités très limitées comme les très gros moteurs marins ou les moteurs pour groupes électrogènes.
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.
Lorsqu’il n’est pas possible d’utiliser un banc d’essai ou lorsque des informations relatives aux émissions
réelles du moteur en service sont requises, les méthodes d’essai sur site et d’étalonnage prescrites dans
l’ISO 8178-2 sont appropriées.
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 31-0:1992, Grandeurs et unités — Partie 0: Principes généraux
ISO 3046-1:2002, Moteurs alternatifs à combustion interne — Performances — Partie 1: Déclaration de la
puissance et de la consommation de carburant et d'huile de lubrification, et méthodes d'essai — Exigences
supplémentaires pour les moteurs d'usage général
ISO 5167-1:2003, Mesure de débit des fluides au moyen d'appareils déprimogènes insérés dans des
conduites en charge de section circulaire — Partie 1: Principes généraux et exigences générales
ISO 5725-1, Exactitude (justesse et fidélité) des résultats et méthodes de mesure — Partie 1: Principes
généraux et définitions
ISO 5725-2:1994, Exactitude (justesse et fidélité) des résultats et méthodes de mesure — Partie 2: Méthode
de base pour la détermination de la répétabilité et de la reproductibilité d'une méthode de mesure normalisée
ISO 8178-4:1996, Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des émissions de gaz
d'échappement — Partie 4: Cycles d'essai pour différentes applications des moteurs
ISO 8178-5:1997, Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des émissions de gaz
d'échappement — Partie 5: Carburants d'essai
ISO 8178-6:2000, Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des émissions de gaz
d'échappement — Partie 6: Rapport de mesure et d'essai
ISO 9000:2005, Systèmes de management de la qualité — Principes essentiels et vocabulaire
ISO 9096:2003, Émissions de sources fixes — Détermination manuelle de la concentration en masse de
poussières
ISO 14396:2002, 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
ISO 16183:2002, Moteurs de poids lourds — Détermination, sur cycle transitoire, des émissions de polluants
gazeux par mesure des concentrations dans les gaz d'échappement bruts et des émissions de particules en
utilisant un système de dilution partielle.
SAE J 1088:1993, Test procedure for the measurement of gaseous exhaust emissions from small utility
engines
SAE J 1151:1991, Methane measurement using gas chromatography
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 avec un air filtré
propre à une température supérieure à 315 K (42 °C) et inférieure ou égale à 325 K (52 °C), mesurée à un
point immédiatement en amont du filtre primaire
NOTE 1 Les particules sont essentiellement du carbone, des hydrocarbures condensés et des sulfates plus de l'eau.
NOTE 2 Les particules définies dans la présente partie de l’ISO 8178 sont considérablement différentes, en
composition et en masse, des particules ou poussières prélevées directement sur des gaz d’échappement non dilués, en
utilisant la méthode du filtre chaud (par exemple l'ISO 9096). Il est définitivement prouvé que le mesurage des particules
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 %.
2 © ISO 2006 – Tous droits réservés

NOTE 3 L’exigence relative à la température du filtre a été modifiée par rapport à celle spécifiée dans
l'ISO 8178-1:1996, afin de refléter les dispositions légales les plus récentes tant aux États-Unis que dans l'Union
Européenne. Les systèmes existants élaborés conformément aux exigences de l'ISO 8178-1:1996 peuvent toujours être
utilisés.
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
mélange de cette partie avec une quantité appropriée d’air de dilution en amont du filtre d’échantillonnage
NOTE Voir 17.2.1, Figures 10 à 18.
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 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 17.2.2, Figure 19).
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 indépendamment de la vitesse
d’écoulement des gaz d’échappement
3.6
méthode à filtres multiples
procédé consistant à utiliser une paire de filtres pour chacun des modes du cycle d’essai
NOTE Les coefficients de pondération modaux sont pris en compte après l'échantillonnage pendant la phase
d'évaluation des données de l’essai.
3.7
méthode à filtre unique
procédé consistant à utiliser une paire de filtres pour l’ensemble des modes du cycle d’essai
NOTE Il faut que les coefficients de pondération modaux soient pris en compte par réglage du débit et/ou de la durée
d’échantillonnage, pendant la phase d’échantillonnage des particules du cycle d’essai. Cette méthode impose d'accorder
une attention particulière à la durée d’échantillonnage et aux débits.
3.8
émissions spécifiques
émissions massiques exprimées en grammes par kilowatt-heure
NOTE Pour de nombreux types de moteurs relevant du domaine d’application de la présente partie de l’ISO 8178,
les auxiliaires qui seront montés sur le moteur en service ne seront pas connus au moment de la fabrication ou de la
certification.
Lorsqu'il n’est pas approprié de soumettre à essai le moteur dans les conditions définies dans l’ISO 14396 (par exemple si
le moteur et la transmission constituent un ensemble complet), le moteur peut uniquement être soumis à essai équipé
d’autres auxiliaires. Dans ce cas, il convient de déterminer les réglages du dynamomètre conformément à 5.3 et 12.5 . Il
convient que les pertes dues aux auxiliaires ne dépassent pas 5 % de la puissance maximale observée. Les pertes
dépassant 5 % doivent être approuvées par les parties concernées avant l’essai.
3.9
puissance au frein
puissance observée 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 5.3 et l’ISO 14396.
3.10
auxiliaires
équipements et dispositifs dont la liste est donnée dans l'ISO 14396
4 Symboles et abréviations
4.1 Symboles généraux
Symbole Terme Unité
A/F Rapport stœchiométrique air/carburant 1
st
A Aire de la section transversale de la sonde d’échantillonnage isocinétique m
p
A Masse atomique g
r
A Aire de la section transversale de la tubulure d’échappement m
x
c Concentration corrigée du bruit de fond ppm % (V/V)
c
c Concentration de l’air de dilution ppm % (V/V)
d
c Concentration de l’échappement (avec suffixe de dénomination du composant) ppm % (V/V)
x
D Facteur de dilution 1
E Affaiblissement par le CO de l’analyseur NO %
CO2 2 x
E Rendement de l’éthane %
E
E Affaiblissement par l’eau de l’analyseur NO %
H2O x
E Rendement du méthane %
M
E Rendement du convertisseur NO %
NOx x
e Émissions de particules g/kW⋅h
PT
e Émissions de gaz (avec suffixe de dénomination du composant) g/kW⋅h
x
λ
Facteur d’excès d’air ([kg air sec] / ([kg combustible] * [A/F])) 1
st
λ
Facteur d’excès d’air aux conditions de référence 1
Ref
f
Facteur atmosphérique du laboratoire 1
a
f
Facteur de carbone 1
c
f Facteur spécifique au carburant pour le calcul du débit des gaz d’échappement secs 1
fd
f Facteur spécifique au carburant pour le calcul des concentrations en gaz humides à partir 1
fh
des concentrations en gaz secs
f Facteur spécifique au carburant pour le calcul du débit des gaz d’échappement humides 1
fw
H Humidité absolue de l’air d’admission (g eau/kg air sec) g/kg
a
H Humidité absolue de l’air de dilution (g eau/kg air sec) g/kg
d
i Indice indiquant un mode particulier 1
k Facteur spécifique au carburant pour le calcul du bilan carbone 1
f
k Facteur de correction d’humidité pour le NO pour les moteurs diesel 1
hd
x
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Symbole Terme Unité
k Facteur de correction d’humidité pour le NO pour les moteurs à essence 1
hp
x
k Facteur de correction d’humidité pour les particules 1
p
k Facteur de correction de l’état sec à l’état humide pour l’air d’admission 1
wa
k Facteur de correction de l’état sec à l’état humide pour l’air de dilution 1
wd
k Facteur de correction de l’état sec à l’état humide pour les gaz d’échappement dilués 1
we
k Facteur de correction de l’état sec à l’état humide pour les gaz d’échappement bruts 1
wr
M Valeur du couple exprimée en pourcentage du couple maximal pour la vitesse du moteur %
d’essai
M Masse moléculaire g
r
m Masse de l’échantillon d’air de dilution passant à travers les filtres d’échantillonnage des kg
d
particules
m Masse des échantillons de particules de l’air de dilution collecté mg
f,d
m Masse de l’échantillon de particules collectées mg
f
m Masse de l’échantillon des gaz d’échappement dilués passant à travers les filtres kg
sep
d’échantillonnage des particules
P Pression de sortie absolue à la sortie de la pompe kPa
A
p Pression de vapeur saturante de l’air d’admission du moteur kPa
a
p Pression atmosphérique totale kPa
b
p Pression de vapeur saturante de l’air de dilution kPa
d
p Pression de vapeur d’eau après refroidissement kPa
r
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 prescrits kW
aux
par l’ISO 14396
P Puissance maximale mesurée ou déclarée à la vitesse d’essai du moteur dans les conditions kW
m
d’essai (voir 12.5)
q Débit-masse de l’air d’admission sec kg/h
mad
q Débit-masse de l’air d’admission humide kg/h
maw
q Débit-masse de l’air de dilution humide kg/h
mdw
q Débit-masse équivalent des gaz d’échappement dilués humides kg/h
medf
q Débit-masse des gaz d’échappement humides kg/h
mew
q Débit-masse du carburant kg/h
mf
q Débit-masse des gaz d’échappement dilués humides kg/h
mdew
q Débit-masse des émissions de gaz individuel g/h
mgas
q Débit-masse des particules g/h
mPT
r Rapport de dilution 1
d
r Rapport des aires des sections transversales de la sonde isocinétique et de la tubulure 1
a
d’échappement
R Humidité relative de l’air d’admission %
a
R Humidité relative de l’air de dilution %
d
r Coefficient de réponse du détecteur à ionisation de flamme 1
h
r Coefficient de réponse du détecteur à ionisation de flamme pour le méthanol 1
m
r Rapport de la gorge du venturi subsonique à la pression statique absolue à l’entrée 1
x
r Rapport du diamètre de la gorge du venturi subsonique, d, au diamètre intérieur de la 1
y
tubulure d’admission
Symbole Terme Unité
ρ
Masse volumique kg/m
S Réglage du dynamomètre kW
T Température absolue de l’air d’admission K
a
T Température absolue du point de rosée K
d
T Température absolue de référence (de l’air de combustion: 298 K) K
ref
T Température absolue de l’air refroidi K
c
T Température absolue de référence de l’air refroidi K
cref
V Volume molaire l
m
W Coefficient de pondération 1
f
W Coefficient de pondération effectif 1
fe
4.2 Symboles pour la composition du carburant
w Concentration H de carburant, % en masse
ALF
w Concentration C de carburant, % en masse
BET
w Concentration S de carburant, % en masse
GAM
w Concentration N de carburant, % en masse
DEL
w Concentration O de carburant, % en masse
EPS
α Rapport molaire (H/C)
β Rapport molaire (C/C)
γ Rapport molaire (S/C)
δ Rapport molaire (N/C)
ε Rapport molaire (O/C)
NOTE La conversion de la concentration massique en rapport molaire est fournie dans les Équations (A.3) à (A.12) de
l'Annexe A.
4.3 Symboles et abréviations pour les composés chimiques
ACN Acétonitrile
C1 Hydrocarbures exprimés en équivalent carbone 1
CH Méthane
C H Éthane
2 6
C H Propane
3 8
CHOH Méthanol
CO Monoxyde de carbone
CO Dioxyde de carbone
DNPH Dinitrophénylhydrazine
DOP Dioctylphtalate
HC Hydrocarbures
HCHO Formaldéhyde
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HO Eau
NH Ammoniac
NMHC Hydrocarbures non méthane
NO Monoxyde d’azote
NO Dioxyde d’azote
NO Oxydes d’azote
x
NO Protoxyde d’azote
O Oxygène
RME Ester méthylique de colza
SO Dioxyde de soufre
SO Trioxyde de soufre
4.4 Abréviations
CFV Venturi à écoulement critique
CLD Détecteur à chimiluminescence
CVS Échantillon à volume constant
ECS Détecteur électrochimique
FID Détecteur à ionisation de flamme
FTIR Analyseur à infrarouges à transformée de Fourier
GC Chromatographe en phase gazeuse
HCLD Détecteur à chimiluminescence chauffé
HFID Détecteur à ionisation de flamme chauffé
HPLC Chromatographe en phase liquide à haute pression
NDIR Analyseur à infrarouges non dispersif
NMC Séparateur de méthane
PDP Pompe volumétrique
PMD Détecteur paramagnétique
PT Particules
UVD Détecteur à ultraviolets
ZRDO Détecteur à dioxyde de zirconium
5 Conditions d’essai
5.1 Conditions d’essai des moteurs
5.1.1 Paramètres des conditions d’essai
La température absolue de l’air d’admission du moteur, T , exprimée en kelvins, et la pression atmosphérique
a
de l’air sec, p , exprimée en kilopascals, doivent être mesurées, et le paramètre f doit être déterminé comme
s a
suit.
a) Pour les moteurs à allumage par compression
Moteurs atmosphériques et moteurs suralimentés par motocompresseur:
0,7
⎛⎞
⎛⎞
99 T
a
f=×⎜⎟ (1)
⎜⎟
a
⎜⎟
p 298
⎝⎠
⎝⎠s
Moteurs suralimentés par turbocompresseur avec ou sans refroidissement de l’air d’admission:
0,7
1,5
⎛⎞
99 ⎛⎞
T
a
f=× (2)
⎜⎟
⎜⎟
a
⎜⎟
p
⎝⎠
s
⎝⎠
b) Pour les moteurs à allumage par étincelle
1,2
0,6
⎛⎞
99 ⎛⎞
T
a
f=×⎜⎟ (3)
⎜⎟
a
⎜⎟
p 298
⎝⎠
⎝⎠s
NOTE Les Équations (1) à (3) sont identiques à la législation des émissions de gaz d'échappement de l'ECE, de la
CEE et de l'EPA, mais sont différentes des formules de correction de la puissance de l'ISO.
5.1.2 Validité des essais
Pour qu’un essai soit reconnu valable, le paramètre f doit être tel que
a
0,93uuf 1,07 (4)
a
Il est recommandé de réaliser les essais avec des valeurs du paramètre f comprises entre 0,96 et 1,06.
a
5.2 Moteurs avec refroidissement de l’air d’alimentation
La température de l’air d’alimentation doit être consignée et doit, en régime de puissance nominale déclarée
et à pleine charge, être égale à ± 5 K de la température maximale de l’air d’alimentation spécifiée par le
constructeur. La température du fluide de refroidissement doit être d’au moins 293 K (20 °C).
Si un dispositif d’essai en atelier ou un ventilateur extérieur est utilisé, la température de l’air d’alimentation
doit être réglée à ± 5 K de la température maximale de l’air d’alimentation spécifiée par le constructeur en
régime de puissance nominale déclarée et à pleine charge. La température et le débit du fluide de
refroidissement dans le refroidisseur d'air d’alimentation à la valeur de consigne susmentionnée ne doivent
pas varier pendant tout le cycle d’essai. Le volume d’air d’alimentation dans le refroidisseur doit être réglé
selon les bonnes pratiques techniques et en fonction des applications types pour les véhicules/machines.
5.3 Puissance
La base de mesurage des émissions spécifiques est la puissance au frein non corrigée, définie dans
l’ISO 14396. Le moteur doit être soumis à essai avec les auxiliaires nécessaires au fonctionnement du moteur.
S'il est impossible ou inapproprié d'installer les auxiliaires sur le banc d'essai, la puissance absorbée par ces
auxiliaires doit être déterminée et soustraite de la puissance mesurée du moteur.
Pour l’essai, il convient de retirer certains auxiliaires nécessaires uniquement pour le fonctionnement de la
machine et pouvant être montés sur le moteur. La liste non exhaustive suivante est donnée à titre d’exemple:
⎯ compresseur d’air pour les freins;
⎯ compresseur pour direction assistée;
⎯ compresseur d’air conditionné;
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⎯ pompes pour les commandes hydrauliques.
Pour plus de détails, voir 3.9 et l'ISO 14396.
Lorsque les auxiliaires n’ont pas été retirés, la puissance qu’ils absorbent à la vitesse d’essai doit être
déterminée pour calculer les réglages du dynamomètre, conformément à 12.5, à l’exception des cas où ce
type d’auxiliaires fait partie intégrante du moteur (par exemple avec les ventilateurs des moteurs à
refroidissement par air).
5.4 Conditions d’essai spécifiques
5.4.1 Système d’admission d’air du moteur
Le moteur doit être équipé d'un système d'admission d'air ou d'un dispositif d'essai en atelier présentant un
étranglement à l’admission d’air, réglé à ± 300 Pa de la valeur maximale spécifiée par le constructeur pour un
filtre à air propre en régime de puissance nominale et à pleine charge.
Si le moteur est équipé d’un système d’admission d’air intégral, il doit être utilisé pour les essais.
NOTE Les restrictions sont à établir à la vitesse nominale et à pleine charge.
5.4.2 Système d’échappement du moteur
Le moteur doit être équipé d’un système d’échappement ou d’un dispositif d’essai en atelier présentant une
contre-pression à l’échappement, réglée à ± 650 Pa de la valeur maximale spécifiée par le constructeur en
régime de puissance nominale et à pleine charge. Le système d’échappement doit être conforme aux
exigences relatives à l’échantillonnage des gaz d’échappement, définies en 7.5.5, 17.2.1, EP et 17.2.2, EP.
Si le moteur est équipé d’un système d’échappement intégral, le système doit être utilisé pour les essais.
Si le moteur est équipé d'un dispositif de post-traitement des gaz d’échappement, le diamètre de la tubulure
d'échappement doit correspondre à au moins 4 diamètres de tubulure en amont de l'admission au début de la
section d'extension comprenant le dispositif de post-traitement. La distance entre la bride du collecteur
d'échappement ou la sortie du turbocompresseur et le dispositif de post-traitement des gaz d’échappement
doit être identique à la distance prévue dans la configuration du moteur, ou doit être comprise dans les
spécifications de distances fournies par le constructeur. Le système de contre-pression de l'échappement ou
l'étranglement doit respecter les critères susmentionnés, et peut être équipé d'une vanne. Le conteneur
destiné au post-traitement peut être retiré pendant les essais factices et la cartographie du moteur, et être
remplacé par un conteneur équivalent au support catalytique inactif.
NOTE Les restrictions sont à établir à la vitesse nominale et à pleine charge.
5.4.3 Système de refroidissement
Un système de refroidissement du moteur d’une capacité suffisante pour maintenir le moteur aux
températures de fonctionnement normales prescrites par le constructeur doit être utilisé.
5.4.4 Huile de lubrification
Les spécifications de l’huile de lubrification utilisée pour l’essai doivent être consignées et jointes aux résultats
d’essai.
5.4.5 Carburateurs réglables
Pour les moteurs équipés de carburateurs réglables, l’essai doit être réalisé aux deux extrémités du réglage.
5.4.6 Reniflard
Lorsqu'il se révèle nécessaire de mesurer les émissions du reniflard d'un système à carter ouvert comme
partie intégrante des émissions totales du moteur, ces émissions doivent être dirigées vers le système
d'échappem
...