Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 4: Steady-state test cycles for different engine applications

ISO 8178-4:2007 specifies the test cycles for the measurement and the evaluation of gaseous and particulate exhaust emissions from reciprocating internal combustion (RIC) engines coupled to a dynamometer. With certain restrictions, this part of ISO 8178 can also be used for measurements at site. The tests are carried out under steady-state operation using test cycles which are representative of given applications. ISO 8178-4:2007 is applicable to RIC engines for mobile, transportable and stationary use, excluding engines for motor vehicles primarily designed for road use. It may be applied to engines used, e.g. for earth-moving machines, generating sets and for other applications.

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

L'ISO 8178-4:2007 prescrit les cycles d'essai pour le mesurage et l'évaluation des émissions de gaz et de particules provenant des moteurs alternatifs à combustion interne (RIC) couplés à un dynamomètre. Avec certaines restrictions, la présente partie de l'ISO 8178 peut également être utilisée pour le mesurage sur site. Les essais sont à effectuer avec le moteur en régime permanent, en utilisant les cycles d'essai représentatifs des applications données. L'ISO 8178-4:2007 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. Elle peut être appliquée aux moteurs utilisés, à titre d'exemple, dans les engins de terrassement, les groupes électrogènes et pour d'autres applications.

General Information

Status
Withdrawn
Publication Date
05-Dec-2007
Withdrawal Date
05-Dec-2007
Current Stage
9599 - Withdrawal of International Standard
Start Date
20-Apr-2017
Completion Date
20-Apr-2017
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ISO 8178-4:2007 - Reciprocating internal combustion engines -- Exhaust emission measurement
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Standards Content (sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 8178-4
Second edition
2007-12-15
Corrected version
2008-07-01
Reciprocating internal combustion
engines — Exhaust emission
measurement —
Part 4:
Steady-state test cycles for different
engine applications
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
Reference number
ISO 8178-4:2007(E)
ISO 2007
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 8178-4:2007(E)
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Web www.iso.org
Published in Switzerland
ii © ISO 2007 – All rights reserved
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ISO 8178-4:2007(E)
Contents Page

Foreword............................................................................................................................................................ iv

Introduction ........................................................................................................................................................ v

1 Scope ..................................................................................................................................................... 1

2 Normative references ........................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions........................................................................................................................... 2

4 Symbols and abbreviations ................................................................................................................. 3

5 Torque.................................................................................................................................................... 3

6 Test speeds ........................................................................................................................................... 4

6.1 Rated speed........................................................................................................................................... 4

6.2 Intermediate speed ............................................................................................................................... 5

7 Information regarding preparation of the test ...................................................................................6

8 Modes and weighting factors for test cycles.....................................................................................6

8.1 General remarks.................................................................................................................................... 6

8.2 Requirements ........................................................................................................................................ 7

8.3 Test cycles type C "Off-road vehicles and industrial equipment" .................................................. 8

8.4 Test cycles type D "Constant speed"................................................................................................. 9

8.5 Test cycles type E "Marine applications" ........................................................................................11

8.6 Test cycles type F "Rail traction"...................................................................................................... 12

8.7 Test cycles type G "Utility, lawn and garden"; typically < 20 kW .................................................. 13

8.8 Test cycle type H "Snowmobile"....................................................................................................... 16

9 Engine control area ............................................................................................................................ 16

9.1 General remarks.................................................................................................................................. 16

9.2 Multiple speed engines ...................................................................................................................... 16

9.3 Constant speed engines .................................................................................................................... 18

9.4 Engines operated on a propeller curve ............................................................................................ 18

Annex A (informative) Combined table of the weighting factors ................................................................ 22

Annex B (normative) Universal test cycle ..................................................................................................... 23

Bibliography ..................................................................................................................................................... 24

© ISO 2007 – All rights reserved iii
---------------------- Page: 3 ----------------------
ISO 8178-4:2007(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 8178-4 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 8178-4:1996) 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 conditions

In this corrected version of ISO 8178-4:2007, in Table 7, the weighting factors for mode numbers 1 and 2 have

been changed to 0,15 and 0,25, respectively.
iv © ISO 2007 – All rights reserved
---------------------- Page: 4 ----------------------
ISO 8178-4:2007(E)
Introduction

In comparison with engines for on-road applications, engines for off-road use are made in a much wider range

of power output and configuration and are used in a great number of different applications.

The objective of this part of ISO 8178 is to rationalize the test procedures for off-road engines in order to

simplify and make more cost effective the drafting of legislation, the development of engine specifications and

the certification of engines to control gaseous and particulate emissions.

This part of ISO 8178 embraces three concepts in order to achieve the objectives.

The first principle is to group applications with similar engine operating characteristics in order to reduce the

number of test cycles to a minimum, but ensure that the test cycles are representative of actual engine

operation.

The second principle is to express the emissions results on the basis of brake power as defined in

ISO 8178-1:2006, 3.9. This ensures that alternative engine applications do not result in a multiplicity of tests.

The third principle is the incorporation of an engine family concept in which engines with similar emission

characteristics and of similar design may be represented by the highest emitting engine within the group.

© ISO 2007 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 8178-4:2007(E)
Reciprocating internal combustion engines — Exhaust
emission measurement —
Part 4:
Steady-state test cycles for different engine applications
1 Scope

This part of ISO 8178 specifies the test cycles for the measurement and the evaluation of gaseous and

particulate exhaust emissions from reciprocating internal combustion (RIC) engines coupled to a

dynamometer. With certain restrictions, this part of ISO 8178 can also be used for measurements at site. The

tests are carried out under steady-state operation using test cycles which are representative of given

applications.

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. It may be applied to engines used, e.g. for earth-

moving machines, generating sets and for other applications.

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.

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 8178-1:2006, Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 1:

Test-bed measurement of gaseous and particulate exhaust emissions

ISO 8178-2:1996, Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 2:

Measurement of gaseous and particulate exhaust emissions at site

ISO 8178-3:1994, Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 3:

Definitions and methods of measurement of exhaust gas smoke under steady-state conditions

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 measuremen — Part 6:

Report of measuring results and test

ISO 8178-7:1996, Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 7:

Engine family determination

ISO 8178-8:1996, Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 8:

Engine group determination

ISO 8528-1:2005, Reciprocating internal combustion engine driven alternating current generating sets —

Part 1: Application, ratings and performance
© ISO 2007 – All rights reserved 1
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ISO 8178-4:2007(E)

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

3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
test cycle

sequence of engine test modes each with defined speed, torque and weighting factor where the weighting

factors only apply if the test results are expressed in grams per kilowatt hour
3.2
preconditioning of the engine

warming up of the engine under load conditions higher than 80 %, to stabilize the engine parameters

according to the recommendations of the manufacturer

NOTE A preconditioning phase also protects the actual measurement against the influence of deposits in the exhaust

system from a former test. There is also a period of stabilization in the test modes which has been included to minimize

point-to-point influences.
3.3
mode
engine operating point characterized by a speed and a torque (or a power output)
3.4
mode length

time between leaving the speed and/or torque of the previous mode or the preconditioning phase and the

beginning of the following mode

NOTE It includes the time during which speed and/or torque is being changed and the stabilization at the beginning

of each mode.
3.5
rated speed

speed at which, according to the statement of the engine manufacturer, the rated power is delivered

NOTE For details see ISO 14396.
3.6
intermediate speed

speed declared by the manufacturer, taking into account the requirements governed by the torque curve

NOTE See 6.2.
3.7
low speed
lowest engine speed where 50 % of the rated or prime power is delivered
3.8
high speed
highest engine speed where 70 % of the rated or prime power is delivered
3.9
engine family

manufacturer's grouping of engines which, through their design, are expected to have similar exhaust

emission characteristics where members of the family must comply with the applicable emission limit values

[ISO 8178-7:1996, definition 2.1]
2 © ISO 2007 – All rights reserved
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ISO 8178-4:2007(E)
4 Symbols and abbreviations

For the use of this part of ISO 8178 the symbols and abbreviations defined in ISO 8178-1, ISO 8178-2,

ISO 8178-3, ISO 8178-5, ISO 8178-6, ISO 8178-7 and ISO 8178-8 shall be used.
In addition, see Table 1:
Table 1 — Essential units for this part of ISO 8178
Symbol Term Unit
n Engine speed r/min
M Torque
N m
P Power kW
W Weighting factor 1
5 Torque

5.1 The torque figures given in the test cycles are percentage values that represent, for a given test mode,

the ratio of the required torque to the maximum possible torque (C1, C2, E1, E2, F, G1, G2, G3 and H) or of

the torque corresponding to the continuous power or prime power rating as defined in ISO 8528-1 (D1, D2) at

this given speed (see ISO 8178-1:2006, 12.5). Figure 1 shows torque scales for engines operating on a non-

propeller curve.
Key
1 full-load torque curve
2 low idle
3 intermediate speed
4 rated speed
Figure 1 — Torque scales: percentage of full-load torque at each engine speed
© ISO 2007 – All rights reserved 3
---------------------- Page: 8 ----------------------
ISO 8178-4:2007(E)

5.2 For the test cycle E3 the power figures are percentage values of the maximum rated power at the rated

speed as this cycle is based on a theoretical propeller characteristic curve for vessels driven by heavy duty

engines without limitation of length.

For the test cycle E4 the torque figures are percentage values of the torque at rated power. This cycle is

based on the theoretical propeller characteristic curve representing typical pleasure craft spark ignition engine

operation.

For the test cycle E5 the power figures are percentage values of the maximum rated power at the rated speed

as this cycle is based on a theoretical propeller characteristic curve for vessels of less than 24 m in length

driven by diesel engines.
NOTE Other propeller characteristic curves exist.
Figure 2 shows the two representative curves chosen by ISO/TC 70/SC 8.
Key
1 torque E4
2 power E3
3 idling

NOTE The values of n, M and P are expressed in percent of rated speed, maximum torque and maximum power

respectively.
Figure 2 — Examples of torque and power scales for propeller curves
6 Test speeds
6.1 Rated speed

For the purposes of this part of ISO 8178, the rated speed is defined in 3.5. With the prior agreement of the

parties involved, the following reference speed may replace the rated speed for running the test cycles listed

in Clause 8.
Reference speed = low speed + 0,95 × (high speed − low speed)
4 © ISO 2007 – All rights reserved
---------------------- Page: 9 ----------------------
ISO 8178-4:2007(E)
where

low speed = lowest engine speed where 50 % of the rated or prime power is delivered;

high speed = highest engine speed where 70 % of the rated or prime power is delivered.

If the measured reference speed is within ± 3 % of the reference speed declared by the manufacturer, the

declared reference speed shall be used. If the tolerance is exceeded, the measured reference speed shall be

used.
6.2 Intermediate speed

6.2.1 For engines that are designed to operate over a speed range on a full-load torque curve, the

intermediate speed shall be the declared maximum torque speed if it occurs between 60 % and 75 % of the

rated speed, on condition that the torque observed on the test engine at the declared intermediate engine

speed is not less than 96 % of the maximum torque observed between 60 % and 75 % of the rated speed.

If the declared maximum torque speed is less than 60 % of the declared rated speed, then the declared

intermediate speed shall be 60 % of the rated speed.

If the declared maximum torque speed is greater than 75 % of the rated speed then the declared intermediate

speed shall be 75 % of the rated speed.

If the torque observed at the declared intermediate engine speed is less than 96 % of the maximum torque

observed between 60 % and 75 % of the rated speed then the observed maximum torque speed shall be the

intermediate speed.

6.2.2 For engines which are not designed to operate over a speed range on a full-load torque curve at steady

state conditions, the intermediate speed will typically be between 60 % and 70 % of the rated speed.

6.2.3 For marine application engines to be used to propel vessels with a fixed propeller, as specified in 8.5,

the intermediate speeds are defined in Clause 8.

6.2.4 For engines to be tested on cycle G1, the intermediate speed shall be 85 % of the rated speed.

© ISO 2007 – All rights reserved 5
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ISO 8178-4:2007(E)
7 Information regarding preparation of the test
See Table 2.
Table 2 — Parameters
ISO 8178-1:2006, ISO 8178-2:1996,
No. Parameter
clause/subclause clause/subclause
7.1 Test conditions 5 5.2
7.2 Power; brake power 3.9, 5.3 3.9, 5.3
7.3 Engine air inlet system 5.4.1 5.4
7.4 Engine exhaust system 5.4.2 5.5
7.5 Test fuels; reference fuels (ISO 8178-5) 6 6
7.6 Measurement equipment and data to be measured 7 7
7.7 Accuracy of the measuring instruments 7.4 7.3
7.8 Determination of exhaust gas flow 7.3 7.2
7.9 Determination of the gaseous components 7.5, 12.4
7.4, 15
7.10 Determination of the particulates 7.6, 17 7.5, 16
7.11 Calibration of the analytical instruments 8 8
7.11.1 Calibration procedure 8.5
7.11.2 Verification of the calibration 8.5.7
Efficiency test of the NO converter
7.12 8.7
7.13 Checking of HFID hydrocarbon response 8.8.2
7.14 Calibration intervals 8.10, 9.4
7.15 Calibration of the particulate measuring system 9 9
7.17 Test run 12 11
7.18 Data evaluation for gaseous and particulate emissions 13
7.19 Calculation of the gaseous emissions 14
7.20 Calculation of particulate emissions 15 14
7.21 Analytical and sampling systems 16 15

For parameters 7.9 to 7.21 the operative clause of ISO 8178-2 contains references to the applicable clause(s) of

ISO 8178-1. In some cases the necessary differences for the site conditions are described in ISO 8178-2.

8 Modes and weighting factors for test cycles
8.1 General remarks

The exhaust emission measurement and evaluation shall be carried out using the appropriate test cycle for

the application as described in general in 8.3 to 8.8. With the prior agreement of the parties involved, the

universal test cycle described in Annex B may be used and the emissions values for the respective application

calculated using the appropriate weighting factors. For special cases not shown, an adequate choice shall be

made and agreed upon by the parties concerned. Most of the following test cycles have been derived from

[17]

and follow the same principles as the UN-ECE R49 13-mode steady-state test cycle.

6 © ISO 2007 – All rights reserved
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ISO 8178-4:2007(E)

The particulate emission may be measured by either the multiple filter or the single filter method according to

13.3 of ISO 8178-1:2006. To evaluate the particulate emission by the multiple filter method, it is necessary to

measure the particulate concentration and the particulate mass emission of each test mode at stabilized

engine operation. The time needed for stabilization of the engine depends on engine size and ambient

conditions.

The test equipment and test cycles of ISO 8178-1 and this part of ISO 8178 may also be used for the

measurement of particulate emissions from spark ignition engines.
8.2 Requirements

Each test shall be performed in the given sequence of the test modes for a particular test cycle. The minimum

test mode length is 10 min which is the standard, except for cycles “G” (see 8.7.3). If necessary the mode

length may be extended e.g. to collect sufficient particulate sample mass or to achieve stabilization with large

engines.
The mode length shall be recorded and reported.

Except for test cycles “G” (see 8.7.3), the gaseous exhaust emission concentration values shall be measured

and recorded for at least 3 min anywhere in the mode if the engine is stabilized and meets the speed and

torque requirements of the respective mode. Only the last 60 s of the 3 min period shall be used for emission

calculation in accordance with 13.2 of ISO 8178-1:2006.

Particulate sampling shall not commence before engine stabilization, as defined by the manufacturer, has

been achieved, and shall preferably be conducted at the same time as gaseous emissions are measured. For

the single filter method, the completion of particulate sampling shall be within ± 5 s of the completion of the

gaseous emission measurement.

For the multiple filter method only, particulate sampling and gaseous emissions measurement may be

repeated during the mode until a valid sample is obtained as long as the speed and torque requirements are

met.

Test modes may be repeated, as long as the engine is preconditioned by running the previous mode. In case

of the first mode of any cycle, the engine shall be preconditioned according to 12.3 of ISO 8178-1:2006. If a

delay of more than 20 min, but less than 4 h, occurs between the end of one mode and the beginning of

another mode, the engine shall be preconditioned by running the previous mode. If the delay exceeds 4 h, the

engine shall be preconditioned according to 12.3 of ISO 8178-1:2006.

If at any time during a test mode, the test equipment malfunctions or the engine speed and load do not meet

the requirements of 12.7.1 of ISO 8178-1:2006, the test mode is void and may be aborted. The test mode may

be restarted by preconditioning with the previous mode.
© ISO 2007 – All rights reserved 7
---------------------- Page: 12 ----------------------
ISO 8178-4:2007(E)
8.3 Test cycles type C “Off-road vehicles and industrial equipment”

8.3.1 Cycle type C1 “Off-road vehicles, diesel-powered off-road industrial equipment”

8.3.1.1 Test modes and weighting factors
See Table 3.
Table 3 — Cycle C1 test modes and weighting factors
Mode number 1 2 3 4 5 6 7 8
Low-idle
Speed Rated speed Intermediate speed
speed
Torque , % 100 75 50 10 100 75 50 0
Weighting factor 0,15 0,15 0,15 0,1 0,1 0,1 0,1 0,15
See ISO 8178-1:2006, 12.5 and 3.5, 3.6, 5 and 6 of this part of ISO 8178.
8.3.1.2 Performing the test
The test shall be performed in ascending order of mode numbers of cycle C1.
The provisions of 8.2 shall be taken into account.
8.3.1.3 Criteria for the application of this test
Typical examples are:
⎯ industrial drilling rigs, compressors etc.;

⎯ construction equipment including wheel loaders, bulldozers, crawler tractors, crawler loaders, truck-type

loaders, dumpers, hydraulic excavators etc.;
⎯ agricultural equipment, rotary tillers;
⎯ forestry equipment;
⎯ self-propelled agricultural vehicles (including tractors);
⎯ material handling equipment;
⎯ fork-lift trucks;
⎯ road maintenance equipment (graders, road rollers, asphalt finishers);
⎯ snow plough equipment;
⎯ snow tractors;
⎯ airport supporting equipment;
⎯ aerial lifts;
⎯ mobile cranes.
This list is not exhaustive.
8 © ISO 2007 – All rights reserved
---------------------- Page: 13 ----------------------
ISO 8178-4:2007(E)

NOTE 1 Diesel engines with rated power typically below 20 kW intended for applications listed under 8.7.4 (test

cycles G), can be tested according to the test cycles given in 8.3 (test cycles C).

NOTE 2 Diesel engines with hydrostatic or hydraulic transmission which operate within ± 15 % of the rated speed and

spend less than 15 % of their time at low idle speed can be tested according to test cycle D2 (see 8.4).

8.3.2 Cycle C2 “Off-road vehicles, spark ignition powered off-road industrial equipment”, > 20 kW

8.3.2.1 Test modes and weighting factors
See Table 4.
Table 4 — Cycle C2 test modes and weighting factors
Mode number 1 2 3 4 5 6 7
Rated Low-idle
Speed Intermediate speed
speed speed
Torque , % 25 100 75 50 25 10 0
Weighting factor 0,06 0,02 0,05 0,32 0,30 0,10 0,15
See ISO 8178-1:2006, 11.5 and 3.5, 3.6, 5 and 6 of this part of ISO 8178.
8.3.2.2 Performing the test
The test shall be performed in ascending order of mode numbers of cycle C2.
The provisions of 8.2 shall be taken into account.
8.3.2.3 Criteria for the application of this test
Typical examples are:
⎯ fork-lift trucks;
⎯ airport supporting equipment;
⎯ material handling equipment;
⎯ road maintenance equipment;
⎯ agricultural equipment.
This list is not exhaustive.
8.4 Test cycles type D “Constant speed”
8.4.1 Applications
⎯ cycle D1: power plants;
⎯ cycle D2: generating sets with intermittent load.
© ISO 2007 – All rights reserved 9
---------------------- Page: 14 ----------------------
ISO 8178-4:2007(E)
8.4.2 Test modes and weighting factors
See Table 5.
Table 5 — Cycles type D test modes and weighting factors
Mode
number 1 2 3
(cycle D1)
Low-idle
Speed Rated speed Intermediate speed
speed
Torque, % 100 75 50
Weighting
0,3 0,5 0,2
factor
Mode
number 1 2 3 4 5
(cycle D2)
Low-idle
Speed Rated speed Intermediate speed
speed
Torque, % 100 75 50 25 10
Weighting
0,05 0,25 0,3 0,3 0,1
factor
See ISO 8178-1:2006, 12.5 and 3.5, 3.6, 5 and 6 of this part of ISO 8178
8.4.3 Performing the test

Test cycles D1 and D2 shall be performed in ascending order of mode numbers of cycle D1 and of cycle D2.

The provisions of 8.2 shall be taken into account.

For test cycle D1 the torque figures are percentage values of the torque corresponding to the continuous

power rating as defined in ISO 8528-1.

For the test cycle D2 the torque figures are percentage values of the torque corresponding to the prime power

rating as defined in ISO 8528-1.
8.4.4 Criteria for the application of these tests
Typical examples are:
cycle D1:
⎯ power plants;
cycle D2:
⎯ gas compressors;
⎯ irrigation pumps;

⎯ generating sets with intermittent load including generating sets on board of ships and trains (not for

propulsion), refrigerating units, welding sets;
⎯ turf care, chippers, snow removal equipment, sweepers.
10 © ISO 2007 – All rights reserved
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ISO 8178-4:2007(E)
This list is not exhaustive.
NOTE 1 Diesel engines with rated power typically below 20 kW intended for applic
...

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 8178-4
Second edition
2007-12-15
Reciprocating internal combustion
engines — Exhaust emission
measurement —
Part 4:
Steady-state test cycles for different
engine applications
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
Reference number
ISO 8178-4:2007(E)
ISO 2007
---------------------- Page: 1 ----------------------
ISO 8178-4:2007(E)
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Published in Switzerland
ii © ISO 2007 – All rights reserved
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ISO 8178-4:2007(E)
Contents Page

Foreword............................................................................................................................................................ iv

Introduction ........................................................................................................................................................ v

1 Scope ..................................................................................................................................................... 1

2 Normative references ........................................................................................................................... 1

3 Terms and definitions........................................................................................................................... 2

4 Symbols and abbreviations ................................................................................................................. 3

5 Torque.................................................................................................................................................... 3

6 Test speeds ........................................................................................................................................... 4

6.1 Rated speed........................................................................................................................................... 4

6.2 Intermediate speed ............................................................................................................................... 5

7 Information regarding preparation of the test ...................................................................................6

8 Modes and weighting factors for test cycles.....................................................................................6

8.1 General remarks.................................................................................................................................... 6

8.2 Requirements ........................................................................................................................................ 7

8.3 Test cycles type C "Off-road vehicles and industrial equipment" .................................................. 8

8.4 Test cycles type D "Constant speed"................................................................................................. 9

8.5 Test cycles type E "Marine applications" ........................................................................................11

8.6 Test cycles type F "Rail traction"...................................................................................................... 12

8.7 Test cycles type G "Utility, lawn and garden"; typically < 20 kW .................................................. 13

8.8 Test cycle type H "Snowmobile"....................................................................................................... 16

9 Engine control area ............................................................................................................................ 16

9.1 General remarks.................................................................................................................................. 16

9.2 Multiple speed engines ...................................................................................................................... 16

9.3 Constant speed engines .................................................................................................................... 18

9.4 Engines operated on a propeller curve ............................................................................................ 18

Annex A (informative) Combined table of the weighting factors ................................................................ 22

Annex B (normative) Universal test cycle ..................................................................................................... 23

Bibliography ..................................................................................................................................................... 24

© ISO 2007 – All rights reserved iii
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ISO 8178-4:2007(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 8178-4 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 8178-4:1996) 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 conditions
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ISO 8178-4:2007(E)
Introduction

In comparison with engines for on-road applications, engines for off-road use are made in a much wider range

of power output and configuration and are used in a great number of different applications.

The objective of this part of ISO 8178 is to rationalize the test procedures for off-road engines in order to

simplify and make more cost effective the drafting of legislation, the development of engine specifications and

the certification of engines to control gaseous and particulate emissions.

This part of ISO 8178 embraces three concepts in order to achieve the objectives.

The first principle is to group applications with similar engine operating characteristics in order to reduce the

number of test cycles to a minimum, but ensure that the test cycles are representative of actual engine

operation.

The second principle is to express the emissions results on the basis of brake power as defined in

ISO 8178-1:2006, 3.9. This ensures that alternative engine applications do not result in a multiplicity of tests.

The third principle is the incorporation of an engine family concept in which engines with similar emission

characteristics and of similar design may be represented by the highest emitting engine within the group.

© ISO 2007 – All rights reserved v
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INTERNATIONAL STANDARD ISO 8178-4:2007(E)
Reciprocating internal combustion engines — Exhaust
emission measurement —
Part 4:
Steady-state test cycles for different engine applications
1 Scope

This part of ISO 8178 specifies the test cycles for the measurement and the evaluation of gaseous and

particulate exhaust emissions from reciprocating internal combustion (RIC) engines coupled to a

dynamometer. With certain restrictions, this part of ISO 8178 can also be used for measurements at site. The

tests are carried out under steady-state operation using test cycles which are representative of given

applications.

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. It may be applied to engines used, e.g. for earth-

moving machines, generating sets and for other applications.

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.

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 8178-1:2006, Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 1:

Test-bed measurement of gaseous and particulate exhaust emissions

ISO 8178-2:1996, Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 2:

Measurement of gaseous and particulate exhaust emissions at site

ISO 8178-3:1994, Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 3:

Definitions and methods of measurement of exhaust gas smoke under steady-state conditions

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 measuremen — Part 6:

Report of measuring results and test

ISO 8178-7:1996, Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 7:

Engine family determination

ISO 8178-8:1996, Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 8:

Engine group determination

ISO 8528-1:2005, Reciprocating internal combustion engine driven alternating current generating sets —

Part 1: Application, ratings and performance
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ISO 8178-4:2007(E)

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

3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
3.1
test cycle

sequence of engine test modes each with defined speed, torque and weighting factor where the weighting

factors only apply if the test results are expressed in grams per kilowatt hour
3.2
preconditioning of the engine

warming up of the engine under load conditions higher than 80 %, to stabilize the engine parameters

according to the recommendations of the manufacturer

NOTE A preconditioning phase also protects the actual measurement against the influence of deposits in the exhaust

system from a former test. There is also a period of stabilization in the test modes which has been included to minimize

point-to-point influences.
3.3
mode
engine operating point characterized by a speed and a torque (or a power output)
3.4
mode length

time between leaving the speed and/or torque of the previous mode or the preconditioning phase and the

beginning of the following mode

NOTE It includes the time during which speed and/or torque is being changed and the stabilization at the beginning

of each mode.
3.5
rated speed

speed at which, according to the statement of the engine manufacturer, the rated power is delivered

NOTE For details see ISO 14396.
3.6
intermediate speed

speed declared by the manufacturer, taking into account the requirements governed by the torque curve

NOTE See 6.2.
3.7
low speed
lowest engine speed where 50 % of the rated or prime power is delivered
3.8
high speed
highest engine speed where 70 % of the rated or prime power is delivered
3.9
engine family

manufacturer's grouping of engines which, through their design, are expected to have similar exhaust

emission characteristics where members of the family must comply with the applicable emission limit values

[ISO 8178-7:1996, definition 2.1]
2 © ISO 2007 – All rights reserved
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ISO 8178-4:2007(E)
4 Symbols and abbreviations

For the use of this part of ISO 8178 the symbols and abbreviations defined in ISO 8178-1, ISO 8178-2,

ISO 8178-3, ISO 8178-5, ISO 8178-6, ISO 8178-7 and ISO 8178-8 shall be used.
In addition, see Table 1:
Table 1 — Essential units for this part of ISO 8178
Symbol Term Unit
n Engine speed r/min
M Torque
N m
P Power kW
W Weighting factor 1
5 Torque

5.1 The torque figures given in the test cycles are percentage values that represent, for a given test mode,

the ratio of the required torque to the maximum possible torque (C1, C2, E1, E2, F, G1, G2, G3 and H) or of

the torque corresponding to the continuous power or prime power rating as defined in ISO 8528-1 (D1, D2) at

this given speed (see ISO 8178-1:2006, 12.5). Figure 1 shows torque scales for engines operating on a non-

propeller curve.
Key
1 full-load torque curve
2 low idle
3 intermediate speed
4 rated speed
Figure 1 — Torque scales: percentage of full-load torque at each engine speed
© ISO 2007 – All rights reserved 3
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ISO 8178-4:2007(E)

5.2 For the test cycle E3 the power figures are percentage values of the maximum rated power at the rated

speed as this cycle is based on a theoretical propeller characteristic curve for vessels driven by heavy duty

engines without limitation of length.

For the test cycle E4 the torque figures are percentage values of the torque at rated power. This cycle is

based on the theoretical propeller characteristic curve representing typical pleasure craft spark ignition engine

operation.

For the test cycle E5 the power figures are percentage values of the maximum rated power at the rated speed

as this cycle is based on a theoretical propeller characteristic curve for vessels of less than 24 m in length

driven by diesel engines.
NOTE Other propeller characteristic curves exist.
Figure 2 shows the two representative curves chosen by ISO/TC 70/SC 8.
Key
1 torque E4
2 power E3
3 idling

NOTE The values of n, M and P are expressed in percent of rated speed, maximum torque and maximum power

respectively.
Figure 2 — Examples of torque and power scales for propeller curves
6 Test speeds
6.1 Rated speed

For the purposes of this part of ISO 8178, the rated speed is defined in 3.5. With the prior agreement of the

parties involved, the following reference speed may replace the rated speed for running the test cycles listed

in Clause 8.
Reference speed = low speed + 0,95 × (high speed − low speed)
4 © ISO 2007 – All rights reserved
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ISO 8178-4:2007(E)
where

low speed = lowest engine speed where 50 % of the rated or prime power is delivered;

high speed = highest engine speed where 70 % of the rated or prime power is delivered.

If the measured reference speed is within ± 3 % of the reference speed declared by the manufacturer, the

declared reference speed shall be used. If the tolerance is exceeded, the measured reference speed shall be

used.
6.2 Intermediate speed

6.2.1 For engines that are designed to operate over a speed range on a full-load torque curve, the

intermediate speed shall be the declared maximum torque speed if it occurs between 60 % and 75 % of the

rated speed, on condition that the torque observed on the test engine at the declared intermediate engine

speed is not less than 96 % of the maximum torque observed between 60 % and 75 % of the rated speed.

If the declared maximum torque speed is less than 60 % of the declared rated speed, then the declared

intermediate speed shall be 60 % of the rated speed.

If the declared maximum torque speed is greater than 75 % of the rated speed then the declared intermediate

speed shall be 75 % of the rated speed.

If the torque observed at the declared intermediate engine speed is less than 96 % of the maximum torque

observed between 60 % and 75 % of the rated speed then the observed maximum torque speed shall be the

intermediate speed.

6.2.2 For engines which are not designed to operate over a speed range on a full-load torque curve at steady

state conditions, the intermediate speed will typically be between 60 % and 70 % of the rated speed.

6.2.3 For marine application engines to be used to propel vessels with a fixed propeller, as specified in 8.5,

the intermediate speeds are defined in Clause 8.

6.2.4 For engines to be tested on cycle G1, the intermediate speed shall be 85 % of the rated speed.

© ISO 2007 – All rights reserved 5
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ISO 8178-4:2007(E)
7 Information regarding preparation of the test
See Table 2.
Table 2 — Parameters
ISO 8178-1:2006, ISO 8178-2:1996,
No. Parameter
clause/subclause clause/subclause
7.1 Test conditions 5 5.2
7.2 Power; brake power 3.9, 5.3 3.9, 5.3
7.3 Engine air inlet system 5.4.1 5.4
7.4 Engine exhaust system 5.4.2 5.5
7.5 Test fuels; reference fuels (ISO 8178-5) 6 6
7.6 Measurement equipment and data to be measured 7 7
7.7 Accuracy of the measuring instruments 7.4 7.3
7.8 Determination of exhaust gas flow 7.3 7.2
7.9 Determination of the gaseous components 7.5, 12.4
7.4, 15
7.10 Determination of the particulates 7.6, 17 7.5, 16
7.11 Calibration of the analytical instruments 8 8
7.11.1 Calibration procedure 8.5
7.11.2 Verification of the calibration 8.5.7
Efficiency test of the NO converter
7.12 8.7
7.13 Checking of HFID hydrocarbon response 8.8.2
7.14 Calibration intervals 8.10, 9.4
7.15 Calibration of the particulate measuring system 9 9
7.17 Test run 12 11
7.18 Data evaluation for gaseous and particulate emissions 13
7.19 Calculation of the gaseous emissions 14
7.20 Calculation of particulate emissions 15 14
7.21 Analytical and sampling systems 16 15

For parameters 7.9 to 7.21 the operative clause of ISO 8178-2 contains references to the applicable clause(s) of

ISO 8178-1. In some cases the necessary differences for the site conditions are described in ISO 8178-2.

8 Modes and weighting factors for test cycles
8.1 General remarks

The exhaust emission measurement and evaluation shall be carried out using the appropriate test cycle for

the application as described in general in 8.3 to 8.8. With the prior agreement of the parties involved, the

universal test cycle described in Annex B may be used and the emissions values for the respective application

calculated using the appropriate weighting factors. For special cases not shown, an adequate choice shall be

made and agreed upon by the parties concerned. Most of the following test cycles have been derived from

[17]

and follow the same principles as the UN-ECE R49 13-mode steady-state test cycle.

6 © ISO 2007 – All rights reserved
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ISO 8178-4:2007(E)

The particulate emission may be measured by either the multiple filter or the single filter method according to

13.3 of ISO 8178-1:2006. To evaluate the particulate emission by the multiple filter method, it is necessary to

measure the particulate concentration and the particulate mass emission of each test mode at stabilized

engine operation. The time needed for stabilization of the engine depends on engine size and ambient

conditions.

The test equipment and test cycles of ISO 8178-1 and this part of ISO 8178 may also be used for the

measurement of particulate emissions from spark ignition engines.
8.2 Requirements

Each test shall be performed in the given sequence of the test modes for a particular test cycle. The minimum

test mode length is 10 min which is the standard, except for cycles “G” (see 8.7.3). If necessary the mode

length may be extended e.g. to collect sufficient particulate sample mass or to achieve stabilization with large

engines.
The mode length shall be recorded and reported.

Except for test cycles “G” (see 8.7.3), the gaseous exhaust emission concentration values shall be measured

and recorded for at least 3 min anywhere in the mode if the engine is stabilized and meets the speed and

torque requirements of the respective mode. Only the last 60 s of the 3 min period shall be used for emission

calculation in accordance with 13.2 of ISO 8178-1:2006.

Particulate sampling shall not commence before engine stabilization, as defined by the manufacturer, has

been achieved, and shall preferably be conducted at the same time as gaseous emissions are measured. For

the single filter method, the completion of particulate sampling shall be within ± 5 s of the completion of the

gaseous emission measurement.

For the multiple filter method only, particulate sampling and gaseous emissions measurement may be

repeated during the mode until a valid sample is obtained as long as the speed and torque requirements are

met.

Test modes may be repeated, as long as the engine is preconditioned by running the previous mode. In case

of the first mode of any cycle, the engine shall be preconditioned according to 12.3 of ISO 8178-1:2006. If a

delay of more than 20 min, but less than 4 h, occurs between the end of one mode and the beginning of

another mode, the engine shall be preconditioned by running the previous mode. If the delay exceeds 4 h, the

engine shall be preconditioned according to 12.3 of ISO 8178-1:2006.

If at any time during a test mode, the test equipment malfunctions or the engine speed and load do not meet

the requirements of 12.7.1 of ISO 8178-1:2006, the test mode is void and may be aborted. The test mode may

be restarted by preconditioning with the previous mode.
© ISO 2007 – All rights reserved 7
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ISO 8178-4:2007(E)
8.3 Test cycles type C “Off-road vehicles and industrial equipment”

8.3.1 Cycle type C1 “Off-road vehicles, diesel-powered off-road industrial equipment”

8.3.1.1 Test modes and weighting factors
See Table 3.
Table 3 — Cycle C1 test modes and weighting factors
Mode number 1 2 3 4 5 6 7 8
Low-idle
Speed Rated speed Intermediate speed
speed
Torque , % 100 75 50 10 100 75 50 0
Weighting factor 0,15 0,15 0,15 0,1 0,1 0,1 0,1 0,15
See ISO 8178-1:2006, 12.5 and 3.5, 3.6, 5 and 6 of this part of ISO 8178.
8.3.1.2 Performing the test
The test shall be performed in ascending order of mode numbers of cycle C1.
The provisions of 8.2 shall be taken into account.
8.3.1.3 Criteria for the application of this test
Typical examples are:
⎯ industrial drilling rigs, compressors etc.;

⎯ construction equipment including wheel loaders, bulldozers, crawler tractors, crawler loaders, truck-type

loaders, dumpers, hydraulic excavators etc.;
⎯ agricultural equipment, rotary tillers;
⎯ forestry equipment;
⎯ self-propelled agricultural vehicles (including tractors);
⎯ material handling equipment;
⎯ fork-lift trucks;
⎯ road maintenance equipment (graders, road rollers, asphalt finishers);
⎯ snow plough equipment;
⎯ snow tractors;
⎯ airport supporting equipment;
⎯ aerial lifts;
⎯ mobile cranes.
This list is not exhaustive.
8 © ISO 2007 – All rights reserved
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ISO 8178-4:2007(E)

NOTE 1 Diesel engines with rated power typically below 20 kW intended for applications listed under 8.7.4 (test

cycles G), can be tested according to the test cycles given in 8.3 (test cycles C).

NOTE 2 Diesel engines with hydrostatic or hydraulic transmission which operate within ± 15 % of the rated speed and

spend less than 15 % of their time at low idle speed can be tested according to test cycle D2 (see 8.4).

8.3.2 Cycle C2 “Off-road vehicles, spark ignition powered off-road industrial equipment”, > 20 kW

8.3.2.1 Test modes and weighting factors
See Table 4.
Table 4 — Cycle C2 test modes and weighting factors
Mode number 1 2 3 4 5 6 7
Rated Low-idle
Speed Intermediate speed
speed speed
Torque , % 25 100 75 50 25 10 0
Weighting factor 0,06 0,02 0,05 0,32 0,30 0,10 0,15
See ISO 8178-1:2006, 11.5 and 3.5, 3.6, 5 and 6 of this part of ISO 8178.
8.3.2.2 Performing the test
The test shall be performed in ascending order of mode numbers of cycle C2.
The provisions of 8.2 shall be taken into account.
8.3.2.3 Criteria for the application of this test
Typical examples are:
⎯ fork-lift trucks;
⎯ airport supporting equipment;
⎯ material handling equipment;
⎯ road maintenance equipment;
⎯ agricultural equipment.
This list is not exhaustive.
8.4 Test cycles type D “Constant speed”
8.4.1 Applications
⎯ cycle D1: power plants;
⎯ cycle D2: generating sets with intermittent load.
© ISO 2007 – All rights reserved 9
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ISO 8178-4:2007(E)
8.4.2 Test modes and weighting factors
See Table 5.
Table 5 — Cycles type D test modes and weighting factors
Mode
number 1 2 3
(cycle D1)
Low-idle
Speed Rated speed Intermediate speed
speed
Torque, % 100 75 50
Weighting
0,3 0,5 0,2
factor
Mode
number 1 2 3 4 5
(cycle D2)
Low-idle
Speed Rated speed Intermediate speed
speed
Torque, % 100 75 50 25 10
Weighting
0,05 0,25 0,3 0,3 0,1
factor
See ISO 8178-1:2006, 12.5 and 3.5, 3.6, 5 and 6 of this part of ISO 8178
8.4.3 Performing the test

Test cycles D1 and D2 shall be performed in ascending order of mode numbers of cycle D1 and of cycle D2.

The provisions of 8.2 shall be taken into account.

For test cycle D1 the torque figures are percentage values of the torque corresponding to the continuous

power rating as defined in ISO 8528-1.

For the test cycle D2 the torque figures are percentage values of the torque corresponding to the prime power

rating as defined in ISO 8528-1.
8.4.4 Criteria for the application of these tests
Typical examples are:
cycle D1:
⎯ power plants;
cycle D2:
⎯ gas compressors;
⎯ irrigation pumps;

⎯ generating sets with intermittent load including generating sets on board of ships and trains (not for

propulsion), refrigerating units, welding sets;
⎯ turf care, chippers, snow removal equipment, sweepers.
10 © ISO 2007 – All rights reserved
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ISO 8178-4:2007(E)
This list is not exhaustive.

NOTE 1 Diesel engines with rated power typically below 20 kW intended for application listed under 8.7.4 (test

cycles G) can be tested according to the test cycles given in 8.4 (test cycles D).

NOTE 2 Diesel engines with hydrostatic or hydraulic transmission with
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 8178-4
Deuxième édition
2007-12-15
Version corrigée
2008-07-01
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
Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission
measurement —
Part 4: Steady-state test cycles for different engine applications
Numéro de référence
ISO 8178-4:2007(F)
ISO 2007
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ISO 8178-4:2007(F)
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ISO 8178-4:2007(F)
Sommaire Page

Avant-propos..................................................................................................................................................... iv

Introduction ....................................................................................................................................................... vi

1 Domaine d'application.......................................................................................................................... 1

2 Références normatives ........................................................................................................................ 1

3 Termes et définitions............................................................................................................................ 2

4 Symboles et abréviations .................................................................................................................... 3

5 Couple.................................................................................................................................................... 3

6 Vitesses d'essai .................................................................................................................................... 5

6.1 Vitesse nominale................................................................................................................................... 5

6.2 Vitesse intermédiaire............................................................................................................................ 6

7 Information sur la préparation de l'essai ........................................................................................... 7

8 Modes et coefficients de pondération pour les cycles d'essai........................................................ 7

8.1 Remarques générales........................................................................................................................... 7

8.2 Exigences .............................................................................................................................................. 8

8.3 Cycles d’essai de type C «Véhicules et équipement industriel pour applications non

routières»............................................................................................................................................... 9

8.4 Cycles d’essai de type D «Vitesse constante» ................................................................................ 11

8.5 Cycles d’essai de type E «Applications marines» .......................................................................... 12

8.6 Cycle d’essai de type F «Traction ferroviaire» ................................................................................ 14

8.7 Cycles d’essai de type G «Matériel de bricolage et pour pelouses et jardins» de

puissance généralement inférieure à 20 kW.................................................................................... 15

8.8 Cycle d’essai de type H «Motoneiges»............................................................................................. 18

9 Zone de contrôle du moteur .............................................................................................................. 18

9.1 Remarques générales......................................................................................................................... 18

9.2 Moteurs à vitesses multiples............................................................................................................. 18

9.3 Moteurs à vitesse constante.............................................................................................................. 20

9.4 Moteurs fonctionnant sur une courbe d'hélice................................................................................ 20

Annexe A (informative) Tableau combiné des coefficients de pondération .............................................. 24

Annexe B (normative) Cycle d’essai universel ............................................................................................. 25

Bibliographie .................................................................................................................................................... 26

© ISO 2007 – Tous droits réservés iii
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ISO 8178-4:2007(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 8178-4 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 8178-4:1996), 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
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ISO 8178-4:2007(F)

La présente version corrigée de l'ISO 8178-4:2007 inclut les corrections suivantes:

«— Figure 2, page 5: la note a été modifiée;

— Figure 4, page 21, Figure 5, page 22 et Figure 6, page 23: le terme «vitesse» a été remplacé par «n»

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ISO 8178-4:2007(F)
Introduction

Par comparaison avec les moteurs pour applications routières, les moteurs pour applications non routières

sont réalisés en une gamme beaucoup plus large de puissances de sortie et de configurations et sont utilisés

dans un grand nombre d’applications différentes.

La présente partie de l’ISO 8178 a pour objectif de rationaliser les modes opératoires d’essai pour les moteurs

pour applications non routières, afin de simplifier et de rendre plus rentables la préparation de la

réglementation, le développement des spécifications des moteurs et la certification des moteurs en ce qui

concerne le contrôle des émissions de gaz et de particules.

La présente partie de l'ISO 8178 englobe trois concepts permettant d’atteindre ces objectifs.

Le premier principe consiste à grouper les applications ayant des caractéristiques de fonctionnement des

moteurs similaires, afin de réduire le nombre de cycles d’essai à un minimum, mais en garantissant que les

cycles d’essai sont représentatifs du fonctionnement réel du moteur.

Le deuxième principe consiste à exprimer les résultats des émissions en fonction de la puissance au frein

définie dans l’ISO 8178-1:2006, 3.9. Cela garantit que les variantes d’application des moteurs ne conduisent

pas à une multiplicité d’essais.

Le troisième principe consiste à incorporer, dans une même famille de moteurs, des moteurs qui, ayant des

caractéristiques d’émission et de conception similaires, sont à même d’être représentés par le moteur ayant

les plus fortes émissions à l’intérieur du groupe.
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NORME INTERNATIONALE ISO 8178-4:2007(F)
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
1 Domaine d'application

La présente partie de l’ISO 8178 prescrit les cycles d’essai pour le mesurage et l’évaluation des émissions de

gaz et de particules provenant des moteurs alternatifs à combustion interne (RIC) couplés à un dynamomètre.

Avec certaines restrictions, la présente partie de l’ISO 8178 peut également être utilisée pour le mesurage sur

site. Les essais sont à effectuer avec le moteur en régime permanent, en utilisant les cycles d’essai

représentatifs des applications données.

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. Elle peut être appliquée aux moteurs utilisés, à titre d’exemple, dans les engins de

terrassement, les groupes électrogènes et pour d’autres applications.

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 les réglementations relatives aux

installations de production d’énergie), des conditions d’essai supplémentaires et des méthodes d’évaluation

spéciales peuvent s’appliquer.
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 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

ISO 8178-2:1996, Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des émissions de gaz

d'échappement — Partie 2: Mesurage des émissions de gaz et de particules sur site

ISO 8178-3:1994, Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des émissions de gaz

d'échappement — Partie 3: Définitions et méthodes de mesure de la fumée des gaz d'échappement dans des

conditions stabilisées

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
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ISO 8178-4:2007(F)

ISO 8178-7:1996, Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des émissions de gaz

d'échappement — Partie 7: Détermination des familles de moteurs

ISO 8178-8:1996, Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des émissions de gaz

d'échappement — Partie 8: Détermination des groupes de moteurs

ISO 8528-1:2005, Groupes électrogènes à courant alternatif entraînés par moteurs alternatifs à combustion

interne — Partie 1: Application, caractéristiques et performances

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
3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.

3.1
cycle d’essai

séquence des modes d’essai du moteur, chacun avec une vitesse, un couple et un coefficient de pondération

définis, où les coefficients de pondération ne s’appliquent que si les résultats de l'essai sont exprimés en

grammes par kilowatt-heure
3.2
préconditionnement du moteur

préchauffage du moteur dans des conditions de charge supérieures à 80 %, pour stabiliser les paramètres du

moteur selon les recommandations du constructeur

NOTE La phase de préconditionnement protège également le mesurage réel contre l’influence des dépôts dans le

système d’échappement, provenant de l’essai précédent. Il y a également une période de stabilisation dans les modes

d’essai, qui a été incluse pour réduire au minimum les influences entre les points.

3.3
mode

point de fonctionnement du moteur caractérisé par une vitesse et un couple (ou une puissance de sortie)

3.4
durée de mode

durée entre l’abandon de la vitesse et/ou du couple du mode précédent ou de la phase de

préconditionnement et le début du mode suivant

NOTE Elle comprend la durée pendant laquelle la vitesse et/ou le couple sont modifiés et la stabilisation au début de

chaque mode.
3.5
vitesse nominale

vitesse à laquelle, selon la déclaration du constructeur du moteur, la puissance nominale est délivrée

NOTE Pour de plus amples détails, voir l'ISO 14396.
3.6
vitesse intermédiaire

vitesse déclarée par le constructeur, en tenant compte des exigences basées sur la courbe du couple

NOTE Voir 6.2.
3.7
vitesse basse

vitesse du moteur la plus faible lorsque la puissance nominale ou principale est fournie à 50 %

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3.8
vitesse haute

vitesse du moteur la plus élevée lorsque la puissance nominale ou principale est fournie à 70 %

3.9
famille de moteurs

classification, par les constructeurs, des moteurs susceptibles d’avoir, de par leur conception, des

caractéristiques d’émission de gaz d’échappement semblables, tous les constituants de la famille devant être

conformes aux valeurs limites d’émissions applicables
[ISO 8178-7:1996, définition 2.1].
4 Symboles et abréviations

Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 8178, les symboles et abréviations définis dans l'ISO 8178-1,

l'ISO 8178-2, l'ISO 8178-3, l'ISO 8178-5, l'ISO 8178-6, l'ISO 8178-7 et l'ISO 8178-8 doivent être utilisés.

Voir en outre le Tableau 1.
Tableau 1 — Unités essentielles pour la présente partie de l'ISO 8178
Symbole Terme Unité
n tr/min
Vitesse du moteur
M Couple N m
P Puissance kW
W Coefficient de pondération 1
5 Couple

5.1 Les valeurs de couple données dans les cycles d’essai sont des valeurs en pourcentage qui

représentent, pour un mode d’essai donné, le rapport entre le couple requis et le couple maximal possible (C1,

C2, E1, E2, F, G1, G2, G3 et H) ou le couple correspondant à la puissance continue ou à la puissance

principale, tel que défini dans l’ISO 8528-1 (D1, D2), pour une vitesse donnée (voir l’ISO 8178-1:2006, 12.5).

La Figure 1 représente les échelles de couple pour des moteurs fonctionnant sur une courbe qui n’est pas

d’hélice.
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ISO 8178-4:2007(F)
Légende
1 courbe du couple à pleine charge
2 ralenti lent
3 vitesse intermédiaire
4 vitesse nominale

Figure 1 — Échelles de couple: pourcentage du couple à pleine charge à chaque vitesse du moteur

5.2 Pour le cycle d’essai E3, les valeurs de la puissance sont les valeurs exprimées en pourcentage de la

puissance nominale maximale à la vitesse nominale, puisque ce cycle est fondé sur une courbe

caractéristique d’hélice théorique pour les navires, sans limitation de longueur, entraînés par des moteurs à

puissance soutenue.

Pour le cycle d’essai E4, les valeurs du couple sont des valeurs exprimées en pourcentage du couple à la

puissance nominale. Ce cycle est fondé sur la courbe caractéristique d’hélice théorique, représentant le

fonctionnement typique d’un moteur allumé par étincelle pour navires de plaisance.

Pour le cycle d’essai E5, les valeurs de la puissance sont les valeurs exprimées en pourcentage de la

puissance nominale maximale à la vitesse nominale, puisque ce cycle est fondé sur une courbe

caractéristique d’hélice théorique pour les navires, de longueur inférieure à 24 m, entraînés par des moteurs

diesel.
La Figure 2 montre deux courbes représentatives choisies par l’ISO/TC 70/SC 8.
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ISO 8178-4:2007(F)
Légende
1 couple E4
2 puissance E3
3 ralenti

NOTE Les valeurs de n, M et P sont exprimées en pourcentages de la vitesse nominale, du couple maximal et de la

puissance maximale, respectifs.
Figure 2 — Exemples d'échelles de couple et de puissance pour courbes d’hélice
6 Vitesses d'essai
6.1 Vitesse nominale

Pour les besoins de la présente partie de l’ISO 8178, la vitesse nominale est définie en 3.5. Avec l'accord

préalable des parties concernées, la vitesse du moteur suivante peut remplacer la vitesse nominale pour

l'exécution des cycles d’essai énumérés à l'Article 8:
Vitesse de référence = vitesse basse + 0,95 × (vitesse haute − vitesse basse)

vitesse basse = vitesse du moteur la plus faible lorsque 50 % de la puissance nominale ou principale

est fournie;

vitesse haute = vitesse du moteur la plus élevée lorsque 70 % de la puissance nominale ou principale

est fournie.

Si la vitesse de référence mesurée est dans un intervalle de ± 3 % de la vitesse de référence déclarée par le

fabricant, la vitesse de référence déclarée doit être utilisée. Si la tolérance n’est pas respectée, la vitesse de

référence mesurée doit être utilisée.
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6.2 Vitesse intermédiaire

6.2.1 Pour les moteurs conçus pour fonctionner dans une plage de vitesses sur une courbe de couple à

pleine charge, la vitesse intermédiaire doit être la vitesse déclarée au couple maximal si elle est comprise

entre 60 % et 75 % de la vitesse nominale, à condition que le couple observé sur le moteur d’essai à la

vitesse intermédiaire déclarée du moteur ne soit pas inférieur à 96 % du couple maximal observé entre 60 %

et 75% de la vitesse nominale.

Si la vitesse déclarée au couple maximal est inférieure à 60 % de la vitesse nominale déclarée, la vitesse

intermédiaire déclarée doit être égale à 60 % de la vitesse nominale.

Si la vitesse déclarée au couple maximal est supérieure à 75 % de la vitesse nominale, la vitesse

intermédiaire déclarée doit être égale à 75 % de la vitesse nominale.

Si le couple observé à la vitesse intermédiaire déclarée du moteur est inférieur à 96 % du couple maximal

observé entre 60 % et 75 % de la vitesse nominale, la vitesse au couple maximal observé doit être la vitesse

intermédiaire.

6.2.2 Pour les moteurs qui ne sont pas conçus pour fonctionner dans une plage de vitesses sur la courbe

de couple à pleine charge, dans des conditions de régime permanent, la vitesse intermédiaire sera

généralement comprise entre 60 % et 70 % de la vitesse nominale.

6.2.3 Pour les moteurs qui seront utilisés pour propulser des navires à hélice fixe spécifiés en 8.5, les

vitesses intermédiaires sont définies à l’Article 8.

6.2.4 Pour les moteurs à soumettre à essai selon le cycle G1, la vitesse intermédiaire doit être égale à

85 % de la vitesse nominale.
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ISO 8178-4:2007(F)
7 Information sur la préparation de l'essai
Voir Tableau 2.
Tableau 2 — Paramètres
Voir ISO 8178-1:2006, Voir ISO 8178-2:1996,
N° Paramètre
Article/Paragraphe Article/Paragraphe
7.1 Conditions d’essai 5 5.2
7.2 Puissance; puissance de freinage 3.9, 5.3 3.9, 5.3
7.3 Système d’admission d’air du moteur 5.4.1 5.4
7.4 Système d’échappement du moteur 5.4.2 5.5
7.5 Carburants d'essai, carburants de référence (ISO 8178-5 ) 6 6
7.6 Équipement de mesure et données à mesurer 7 7
7.7 Exactitude des instruments de mesure 7.4 7.3
7.8 Détermination du débit de gaz d’échappement 7.3 7.2
7.9 Détermination des composants gazeux 7.5, 12.4 7.4, 15
7.10 Détermination des particules 7.6, 17 7.5, 16
7.11 Étalonnage des instruments analytiques 8 8
7.11.1 Mode opératoire d’étalonnage 8.5 8
7.11.2 Vérification de l’étalonnage 8.5.7 8
7.12 Essai de rendement du convertisseur de NO 8.7 8
Contrôle de la réponse aux hydrocarbures du détecteur
7.13 8.8.2 8
à ionisation de flamme chauffé
7.14 Intervalles d’étalonnage 8.10, 9.4 8
7.15 Étalonnage du système de mesure des particules 9 9
7.17 Mode opératoire d’essai 12 11
Évaluation des données relatives aux émissions gazeuses
7.18 13 12
et de particules
7.19 Calcul des émissions gazeuses 14 13
7.20 Calcul des émissions de particules 15 14
7.21 Systèmes analytiques et d'échantillonnage 16 15

Pour ce paramètre, l'article de l'ISO 8178-2 contient des références à un ou à plusieurs articles applicables de l'ISO 8178-1. Dans

certains cas, des différences rendues nécessaires par les conditions de site sont décrites dans l'ISO 8178-2.

8 Modes et coefficients de pondération pour les cycles d'essai
8.1 Remarques générales

Le mesurage et l’évaluation des émissions de gaz d’échappement doivent être effectués en utilisant le cycle

d’essai approprié pour l’application et décrit en 8.3 à 8.8 pour les cas généraux. Avec l'accord préalable des

parties concernées, le cycle d’essai universel décrit à l'Annexe B peut être utilisé et les valeurs d'émission

pour l'application respectives peuvent être calculées en utilisant les coefficients de pondération appropriés.

Pour les cas particuliers non indiqués, un choix approprié doit être fait et faire l’objet d’un accord entre les

parties concernées. La plupart des cycles d’essai suivants proviennent des modes d’essai du Règlement

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ISO 8178-4:2007(F)
[17]

CEE-ONU R49 , fondé sur un cycle d’essai en régime permanent à 13 modes, et suivent les mêmes

principes.

L'émission de particules peut être mesurée soit par la méthode à filtres multiples, soit par la méthode à filtre

unique conformément à l'ISO 8178-1:2006, 13.3. Pour évaluer l’émission de particules par la méthode à filtres

multiples, il est nécessaire de mesurer la teneur en particules et l’émission massique de particules de chaque

mode d’essai en fonctionnement stabilisé du moteur. La durée nécessaire pour la stabilisation du moteur

dépend de la taille du moteur et des conditions ambiantes.

L’équipement d’essai et les cycles d’essai indiqués dans l’ISO 8178-1 et dans la présente partie de l’ISO 8178

peuvent également être utilisés pour le mesurage des émissions de particules des moteurs allumés par

étincelle.
8.2 Exigences

Chaque essai doit être effectué suivant la séquence donnée des modes d’essai pour le cycle d’essai

particulier. La durée minimale du mode d’essai est de 10 min, ce qui est la valeur normale, sauf pour les

cycles «G» (voir 8.7.3). Si nécessaire, la durée du mode peut être prolongée, par exemple pour recueillir une

masse d’échantillon de particules suffisante ou pour obtenir la stabilisation des gros moteurs.

La durée du mode doit être consignée et rapportée.

À l'exception des cycles d’essai «G» (voir 8.7.3), les valeurs de concentration des émissions gazeuses des

gaz d’échappement doivent être mesurées et consignées pendant au moins 3 min à tout moment pendant la

durée du mode, si le moteur est stabilisé et satisfait aux exigences de vitesse et de couple du mode respectif.

Seules les soixante dernières secondes de la période de 3 min doivent être utilisées pour le calcul des

émissions conformément à l'ISO 8178-1:2006, 13.2.

L'échantillonnage de particules ne doit pas commencer avant que la stabilisation du moteur définie par le

constructeur ne soit atteinte, et doit de préférence être réalisé en même temps que le mesurage des

émissions gazeuses. Pour la méthode à filtre unique, l'achèvement de l'échantillonnage de particules doit

coïncider à ± 5 s près avec l'achèvement du mesurage des émissions gazeuses.

Pour la méthode à filtres multiples uniquement, l'échantillonnage de particules et le mesurage des émissions

gazeuses peuvent être répétés pendant la durée du mode jusqu'à l'obtention d'un échantillon valable, du

moment que les exigences de vitesse et de couple sont satisfaites.

Les modes d’essai peuvent être répétés, tant que le moteur est préconditionné en exécutant le mode

précédent. Au cas où il s'agit du premier mode d'un cycle quelconque, le moteur doit être préconditionné

conformément à l'ISO 8178-1:2006, 12.3. Si un retard, supérieur à 20 min et inférieur à 4 h, se produit entre

la fin d'un mode et le début d'un autre, le moteur doit être préconditionné en exécutant le mode précédent. Si

le retard excède 4 h, le moteur doit être préconditionné conformément à l'ISO 8178-1:2006, 12.3.

Si, à n'importe quel moment au cours d'un mode d’essai, le matériel d'essai présente un dysfonctionnement,

ou si la vitesse ou la charge du moteur ne satisfait plus aux exigences de l'ISO 8178-1:2006, 12.7.1, le mode

d’essai est nul et peut être abandonné. Le mode d’essai peut être recommencé après un préconditionnement

avec le mode précédent.
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ISO 8178-4:2007(F)

8.3 Cycles d’essai de type C «Véhicules et équipement industriel pour applications

non routières»

8.3.1 Cycle de type C1 «Véhicules pour applications non routières, équipement industriel pour

applications non routières entraîné par un moteur diesel»
8.3.1.1 Modes d'essai et coefficients de pondération
Voir Tableau 3.
Tableau 3 — Modes d’essai et coefficients de pondération du cycle C.1
Numéro de mode 1 2 3 4 5 6 7 8
Vitesse de
Vitesse nominale Vitesse intermédiaire
Vitesse
ralenti lente
Couple , % 100 75 50 10 100 75 50 0
Coefficient de
0,15 0,15 0,15 0,1 0,1 0,1 0,1 0,15
pondération

Voir l’ISO 8178-1:2006, 12.5, ainsi que la présente partie de l’ISO 8178, 3.5, 3.6, Articles 5 et 6.

8.3.1.2 Exécution de l'essai

L’essai doit être effectué dans l’ordre croissant des numéros des modes d’essai du cycle C1.

Les dispositions d
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NORME ISO
INTERNATIONALE 8178-4
Deuxième édition
2007-12-15
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
Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission
measurement —
Part 4: Steady-state test cycles for different engine applications
Numéro de référence
ISO 8178-4:2007(F)
ISO 2007
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ISO 8178-4:2007(F)
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Publié en Suisse
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ISO 8178-4:2007(F)
Sommaire Page

Avant-propos..................................................................................................................................................... iv

Introduction ........................................................................................................................................................ v

1 Domaine d'application.......................................................................................................................... 1

2 Références normatives ........................................................................................................................ 1

3 Termes et définitions............................................................................................................................ 2

4 Symboles et abréviations .................................................................................................................... 3

5 Couple.................................................................................................................................................... 3

6 Vitesses d'essai .................................................................................................................................... 5

6.1 Vitesse nominale................................................................................................................................... 5

6.2 Vitesse intermédiaire............................................................................................................................ 6

7 Information sur la préparation de l'essai ........................................................................................... 7

8 Modes et coefficients de pondération pour les cycles d'essai........................................................ 7

8.1 Remarques générales........................................................................................................................... 7

8.2 Exigences .............................................................................................................................................. 8

8.3 Cycles d’essai de type C «Véhicules et équipement industriel pour applications non

routières»............................................................................................................................................... 9

8.4 Cycles d’essai de type D «Vitesse constante» ................................................................................ 11

8.5 Cycles d’essai de type E «Applications marines» .......................................................................... 12

8.6 Cycle d’essai de type F «Traction ferroviaire» ................................................................................ 14

8.7 Cycles d’essai de type G «Matériel de bricolage et pour pelouses et jardins» de

puissance généralement inférieure à 20 kW.................................................................................... 15

8.8 Cycle d’essai de type H «Motoneiges»............................................................................................. 18

9 Zone de contrôle du moteur .............................................................................................................. 18

9.1 Remarques générales......................................................................................................................... 18

9.2 Moteurs à vitesses multiples............................................................................................................. 18

9.3 Moteurs à vitesse constante.............................................................................................................. 20

9.4 Moteurs fonctionnant sur une courbe d'hélice................................................................................ 20

Annexe A (informative) Tableau combiné des coefficients de pondération .............................................. 24

Annexe B (normative) Cycle d’essai universel ............................................................................................. 25

Bibliographie .................................................................................................................................................... 26

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ISO 8178-4:2007(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 8178-4 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 8178-4:1996), 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
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ISO 8178-4:2007(F)
Introduction

Par comparaison avec les moteurs pour applications routières, les moteurs pour applications non routières

sont réalisés en une gamme beaucoup plus large de puissances de sortie et de configurations et sont utilisés

dans un grand nombre d’applications différentes.

La présente partie de l’ISO 8178 a pour objectif de rationaliser les modes opératoires d’essai pour les moteurs

pour applications non routières, afin de simplifier et de rendre plus rentables la préparation de la

réglementation, le développement des spécifications des moteurs et la certification des moteurs en ce qui

concerne le contrôle des émissions de gaz et de particules.

La présente partie de l'ISO 8178 englobe trois concepts permettant d’atteindre ces objectifs.

Le premier principe consiste à grouper les applications ayant des caractéristiques de fonctionnement des

moteurs similaires, afin de réduire le nombre de cycles d’essai à un minimum, mais en garantissant que les

cycles d’essai sont représentatifs du fonctionnement réel du moteur.

Le deuxième principe consiste à exprimer les résultats des émissions en fonction de la puissance au frein

définie dans l’ISO 8178-1:2006, 3.9. Cela garantit que les variantes d’application des moteurs ne conduisent

pas à une multiplicité d’essais.

Le troisième principe consiste à incorporer, dans une même famille de moteurs, des moteurs qui, ayant des

caractéristiques d’émission et de conception similaires, sont à même d’être représentés par le moteur ayant

les plus fortes émissions à l’intérieur du groupe.
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NORME INTERNATIONALE ISO 8178-4:2007(F)
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
1 Domaine d'application

La présente partie de l’ISO 8178 prescrit les cycles d’essai pour le mesurage et l’évaluation des émissions de

gaz et de particules provenant des moteurs alternatifs à combustion interne (RIC) couplés à un dynamomètre.

Avec certaines restrictions, la présente partie de l’ISO 8178 peut également être utilisée pour le mesurage sur

site. Les essais sont à effectuer avec le moteur en régime permanent, en utilisant les cycles d’essai

représentatifs des applications données.

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. Elle peut être appliquée aux moteurs utilisés, à titre d’exemple, dans les engins de

terrassement, les groupes électrogènes et pour d’autres applications.

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 les réglementations relatives aux

installations de production d’énergie), des conditions d’essai supplémentaires et des méthodes d’évaluation

spéciales peuvent s’appliquer.
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 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

ISO 8178-2:1996, Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des émissions de gaz

d'échappement — Partie 2: Mesurage des émissions de gaz et de particules sur site

ISO 8178-3:1994, Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des émissions de gaz

d'échappement — Partie 3: Définitions et méthodes de mesure de la fumée des gaz d'échappement dans des

conditions stabilisées

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
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ISO 8178-4:2007(F)

ISO 8178-7:1996, Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des émissions de gaz

d'échappement — Partie 7: Détermination des familles de moteurs

ISO 8178-8:1996, Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des émissions de gaz

d'échappement — Partie 8: Détermination des groupes de moteurs

ISO 8528-1:2005, Groupes électrogènes à courant alternatif entraînés par moteurs alternatifs à combustion

interne — Partie 1: Application, caractéristiques et performances

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
3 Termes et définitions

Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.

3.1
cycle d’essai

séquence des modes d’essai du moteur, chacun avec une vitesse, un couple et un coefficient de pondération

définis, où les coefficients de pondération ne s’appliquent que si les résultats de l'essai sont exprimés en

grammes par kilowatt-heure
3.2
préconditionnement du moteur

préchauffage du moteur dans des conditions de charge supérieures à 80 %, pour stabiliser les paramètres du

moteur selon les recommandations du constructeur

NOTE La phase de préconditionnement protège également le mesurage réel contre l’influence des dépôts dans le

système d’échappement, provenant de l’essai précédent. Il y a également une période de stabilisation dans les modes

d’essai, qui a été incluse pour réduire au minimum les influences entre les points.

3.3
mode

point de fonctionnement du moteur caractérisé par une vitesse et un couple (ou une puissance de sortie)

3.4
durée de mode

durée entre l’abandon de la vitesse et/ou du couple du mode précédent ou de la phase de

préconditionnement et le début du mode suivant

NOTE Elle comprend la durée pendant laquelle la vitesse et/ou le couple sont modifiés et la stabilisation au début de

chaque mode.
3.5
vitesse nominale

vitesse à laquelle, selon la déclaration du constructeur du moteur, la puissance nominale est délivrée

NOTE Pour de plus amples détails, voir l'ISO 14396.
3.6
vitesse intermédiaire

vitesse déclarée par le constructeur, en tenant compte des exigences basées sur la courbe du couple

NOTE Voir 6.2.
3.7
vitesse basse

vitesse du moteur la plus faible lorsque la puissance nominale ou principale est fournie à 50 %

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3.8
vitesse haute

vitesse du moteur la plus élevée lorsque la puissance nominale ou principale est fournie à 70 %

3.9
famille de moteurs

classification, par les constructeurs, des moteurs susceptibles d’avoir, de par leur conception, des

caractéristiques d’émission de gaz d’échappement semblables, tous les constituants de la famille devant être

conformes aux valeurs limites d’émissions applicables
[ISO 8178-7:1996, définition 2.1].
4 Symboles et abréviations

Pour les besoins de la présente partie de l'ISO 8178, les symboles et abréviations définis dans l'ISO 8178-1,

l'ISO 8178-2, l'ISO 8178-3, l'ISO 8178-5, l'ISO 8178-6, l'ISO 8178-7 et l'ISO 8178-8 doivent être utilisés.

Voir en outre le Tableau 1.
Tableau 1 — Unités essentielles pour la présente partie de l'ISO 8178
Symbole Terme Unité
n tr/min
Vitesse du moteur
M Couple N m
P Puissance kW
W Coefficient de pondération 1
5 Couple

5.1 Les valeurs de couple données dans les cycles d’essai sont des valeurs en pourcentage qui

représentent, pour un mode d’essai donné, le rapport entre le couple requis et le couple maximal possible (C1,

C2, E1, E2, F, G1, G2, G3 et H) ou le couple correspondant à la puissance continue ou à la puissance

principale, tel que défini dans l’ISO 8528-1 (D1, D2), pour une vitesse donnée (voir l’ISO 8178-1:2006, 12.5).

La Figure 1 représente les échelles de couple pour des moteurs fonctionnant sur une courbe qui n’est pas

d’hélice.
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ISO 8178-4:2007(F)
Légende
1 courbe du couple à pleine charge
2 ralenti lent
3 vitesse intermédiaire
4 vitesse nominale

Figure 1 — Échelles de couple: pourcentage du couple à pleine charge à chaque vitesse du moteur

5.2 Pour le cycle d’essai E3, les valeurs de la puissance sont les valeurs exprimées en pourcentage de la

puissance nominale maximale à la vitesse nominale, puisque ce cycle est fondé sur une courbe

caractéristique d’hélice théorique pour les navires, sans limitation de longueur, entraînés par des moteurs à

puissance soutenue.

Pour le cycle d’essai E4, les valeurs du couple sont des valeurs exprimées en pourcentage du couple à la

puissance nominale. Ce cycle est fondé sur la courbe caractéristique d’hélice théorique, représentant le

fonctionnement typique d’un moteur allumé par étincelle pour navires de plaisance.

Pour le cycle d’essai E5, les valeurs de la puissance sont les valeurs exprimées en pourcentage de la

puissance nominale maximale à la vitesse nominale, puisque ce cycle est fondé sur une courbe

caractéristique d’hélice théorique pour les navires, de longueur inférieure à 24 m, entraînés par des moteurs

diesel.
La Figure 2 montre deux courbes représentatives choisies par l’ISO/TC 70/SC 8.
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ISO 8178-4:2007(F)
Légende
1 couple E4
2 puissance E3
3 ralenti
NOTE Les valeurs de n, M et P sont exprimées en pourcentage.
Figure 2 — Exemples d'échelles de couple et de puissance pour courbes d’hélice
6 Vitesses d'essai
6.1 Vitesse nominale

Pour les besoins de la présente partie de l’ISO 8178, la vitesse nominale est définie en 3.5. Avec l'accord

préalable des parties concernées, la vitesse du moteur suivante peut remplacer la vitesse nominale pour

l'exécution des cycles d’essai énumérés à l'Article 8:
Vitesse de référence = vitesse basse + 0,95 × (vitesse haute − vitesse basse)

vitesse basse = vitesse du moteur la plus faible lorsque 50 % de la puissance nominale ou principale

est fournie;

vitesse haute = vitesse du moteur la plus élevée lorsque 70 % de la puissance nominale ou principale

est fournie.

Si la vitesse de référence mesurée est dans un intervalle de ± 3 % de la vitesse de référence déclarée par le

fabricant, la vitesse de référence déclarée doit être utilisée. Si la tolérance n’est pas respectée, la vitesse de

référence mesurée doit être utilisée.
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ISO 8178-4:2007(F)
6.2 Vitesse intermédiaire

6.2.1 Pour les moteurs conçus pour fonctionner dans une plage de vitesses sur une courbe de couple à

pleine charge, la vitesse intermédiaire doit être la vitesse déclarée au couple maximal si elle est comprise

entre 60 % et 75 % de la vitesse nominale, à condition que le couple observé sur le moteur d’essai à la

vitesse intermédiaire déclarée du moteur ne soit pas inférieur à 96 % du couple maximal observé entre 60 %

et 75% de la vitesse nominale.

Si la vitesse déclarée au couple maximal est inférieure à 60 % de la vitesse nominale déclarée, la vitesse

intermédiaire déclarée doit être égale à 60 % de la vitesse nominale.

Si la vitesse déclarée au couple maximal est supérieure à 75 % de la vitesse nominale, la vitesse

intermédiaire déclarée doit être égale à 75 % de la vitesse nominale.

Si le couple observé à la vitesse intermédiaire déclarée du moteur est inférieur à 96 % du couple maximal

observé entre 60 % et 75 % de la vitesse nominale, la vitesse au couple maximal observé doit être la vitesse

intermédiaire.

6.2.2 Pour les moteurs qui ne sont pas conçus pour fonctionner dans une plage de vitesses sur la courbe

de couple à pleine charge, dans des conditions de régime permanent, la vitesse intermédiaire sera

généralement comprise entre 60 % et 70 % de la vitesse nominale.

6.2.3 Pour les moteurs qui seront utilisés pour propulser des navires à hélice fixe spécifiés en 8.5, les

vitesses intermédiaires sont définies à l’Article 8.

6.2.4 Pour les moteurs à soumettre à essai selon le cycle G1, la vitesse intermédiaire doit être égale à

85 % de la vitesse nominale.
6 © ISO 2007 – Tous droits réservés
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ISO 8178-4:2007(F)
7 Information sur la préparation de l'essai
Voir Tableau 2.
Tableau 2 — Paramètres
Voir ISO 8178-1:2006, Voir ISO 8178-2:1996,
N° Paramètre
Article/Paragraphe Article/Paragraphe
7.1 Conditions d’essai 5 5.2
7.2 Puissance; puissance de freinage 3.9, 5.3 3.9, 5.3
7.3 Système d’admission d’air du moteur 5.4.1 5.4
7.4 Système d’échappement du moteur 5.4.2 5.5
7.5 Carburants d'essai, carburants de référence (ISO 8178-5 ) 6 6
7.6 Équipement de mesure et données à mesurer 7 7
7.7 Exactitude des instruments de mesure 7.4 7.3
7.8 Détermination du débit de gaz d’échappement 7.3 7.2
7.9 Détermination des composants gazeux 7.5, 12.4 7.4, 15
7.10 Détermination des particules 7.6, 17 7.5, 16
7.11 Étalonnage des instruments analytiques 8 8
7.11.1 Mode opératoire d’étalonnage 8.5 8
7.11.2 Vérification de l’étalonnage 8.5.7 8
7.12 Essai de rendement du convertisseur de NO 8.7 8
Contrôle de la réponse aux hydrocarbures du détecteur
7.13 8.8.2 8
à ionisation de flamme chauffé
7.14 Intervalles d’étalonnage 8.10, 9.4 8
7.15 Étalonnage du système de mesure des particules 9 9
7.17 Mode opératoire d’essai 12 11
Évaluation des données relatives aux émissions gazeuses
7.18 13 12
et de particules
7.19 Calcul des émissions gazeuses 14 13
7.20 Calcul des émissions de particules 15 14
7.21 Systèmes analytiques et d'échantillonnage 16 15

Pour ce paramètre, l'article de l'ISO 8178-2 contient des références à un ou à plusieurs articles applicables de l'ISO 8178-1. Dans

certains cas, des différences rendues nécessaires par les conditions de site sont décrites dans l'ISO 8178-2.

8 Modes et coefficients de pondération pour les cycles d'essai
8.1 Remarques générales

Le mesurage et l’évaluation des émissions de gaz d’échappement doivent être effectués en utilisant le cycle

d’essai approprié pour l’application et décrit en 8.3 à 8.8 pour les cas généraux. Avec l'accord préalable des

parties concernées, le cycle d’essai universel décrit à l'Annexe B peut être utilisé et les valeurs d'émission

pour l'application respectives peuvent être calculées en utilisant les coefficients de pondération appropriés.

Pour les cas particuliers non indiqués, un choix approprié doit être fait et faire l’objet d’un accord entre les

parties concernées. La plupart des cycles d’essai suivants proviennent des modes d’essai du Règlement

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ISO 8178-4:2007(F)
[17]

CEE-ONU R49 , fondé sur un cycle d’essai en régime permanent à 13 modes, et suivent les mêmes

principes.

L'émission de particules peut être mesurée soit par la méthode à filtres multiples, soit par la méthode à filtre

unique conformément à l'ISO 8178-1:2006, 13.3. Pour évaluer l’émission de particules par la méthode à filtres

multiples, il est nécessaire de mesurer la teneur en particules et l’émission massique de particules de chaque

mode d’essai en fonctionnement stabilisé du moteur. La durée nécessaire pour la stabilisation du moteur

dépend de la taille du moteur et des conditions ambiantes.

L’équipement d’essai et les cycles d’essai indiqués dans l’ISO 8178-1 et dans la présente partie de l’ISO 8178

peuvent également être utilisés pour le mesurage des émissions de particules des moteurs allumés par

étincelle.
8.2 Exigences

Chaque essai doit être effectué suivant la séquence donnée des modes d’essai pour le cycle d’essai

particulier. La durée minimale du mode d’essai est de 10 min, ce qui est la valeur normale, sauf pour les

cycles «G» (voir 8.7.3). Si nécessaire, la durée du mode peut être prolongée, par exemple pour recueillir une

masse d’échantillon de particules suffisante ou pour obtenir la stabilisation des gros moteurs.

La durée du mode doit être consignée et rapportée.

À l'exception des cycles d’essai «G» (voir 8.7.3), les valeurs de concentration des émissions gazeuses des

gaz d’échappement doivent être mesurées et consignées pendant au moins 3 min à tout moment pendant la

durée du mode, si le moteur est stabilisé et satisfait aux exigences de vitesse et de couple du mode respectif.

Seules les soixante dernières secondes de la période de 3 min doivent être utilisées pour le calcul des

émissions conformément à l'ISO 8178-1:2006, 13.2.

L'échantillonnage de particules ne doit pas commencer avant que la stabilisation du moteur définie par le

constructeur ne soit atteinte, et doit de préférence être réalisé en même temps que le mesurage des

émissions gazeuses. Pour la méthode à filtre unique, l'achèvement de l'échantillonnage de particules doit

coïncider à ± 5 s près avec l'achèvement du mesurage des émissions gazeuses.

Pour la méthode à filtres multiples uniquement, l'échantillonnage de particules et le mesurage des émissions

gazeuses peuvent être répétés pendant la durée du mode jusqu'à l'obtention d'un échantillon valable, du

moment que les exigences de vitesse et de couple sont satisfaites.

Les modes d’essai peuvent être répétés, tant que le moteur est préconditionné en exécutant le mode

précédent. Au cas où il s'agit du premier mode d'un cycle quelconque, le moteur doit être préconditionné

conformément à l'ISO 8178-1:2006, 12.3. Si un retard, supérieur à 20 min et inférieur à 4 h, se produit entre

la fin d'un mode et le début d'un autre, le moteur doit être préconditionné en exécutant le mode précédent. Si

le retard excède 4 h, le moteur doit être préconditionné conformément à l'ISO 8178-1:2006, 12.3.

Si, à n'importe quel moment au cours d'un mode d’essai, le matériel d'essai présente un dysfonctionnement,

ou si la vitesse ou la charge du moteur ne satisfait plus aux exigences de l'ISO 8178-1:2006, 12.7.1, le mode

d’essai est nul et peut être abandonné. Le mode d’essai peut être recommencé après un préconditionnement

avec le mode précédent.
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ISO 8178-4:2007(F)

8.3 Cycles d’essai de type C «Véhicules et équipement industriel pour applications

non routières»

8.3.1 Cycle de type C1 «Véhicules pour applications non routières, équipement industriel pour

applications non routières entraîné par un moteur diesel»
8.3.1.1 Modes d'essai et coefficients de pondération
Voir Tableau 3.
Tableau 3 — Modes d’essai et coefficients de pondération du cycle C.1
Numéro de mode 1 2 3 4 5 6 7 8
Vitesse de
Vitesse nominale Vitesse intermédiaire
Vitesse
ralenti lente
Couple , % 100 75 50 10 100 75 50 0
Coefficient de
0,15 0,15 0,15 0,1 0,1 0,1 0,1 0,15
pondération

Voir l’ISO 8178-1:2006, 12.5, ainsi que la présente partie de l’ISO 8178, 3.5, 3.6, Articles 5 et 6.

8.3.1.2 Exécution de l'essai

L’essai doit être effectué dans l’ordre croissant des numéros des modes d’essai du cycle C1.

Les dispositions de 8.2 doivent être prises en compte.
8.3.1.3 Critères pour l'application de cet essai
Voici des exemples types.
⎯ Derricks de forage industriel, compresseurs, etc.;

⎯ engins de chantier comprenant des chargeuses sur roues, bouteurs, tracteurs à chenilles, chargeuses à

chenilles, chargeurs de type camion, camions tout terrain, pelles hydrauliques, etc.;

⎯ matériel agricole, motoculteurs;
⎯ matériel forestier;
⎯ véhicules agricoles automoteurs (y compri
...

Questions, Comments and Discussion

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