EN18854认证 | 游艇发动机RCD排放认证
EN18854认证标准概述
EN18854《小艇——往复式内燃机废气排放测量——试验台测量气态和颗粒态废气排放》是欧盟针对小艇用内燃机排放测试的核心技术标准。该标准等同采用ISO 18854:2015，由欧洲标准化委员会（CEN）批准为欧洲标准，支撑欧盟《游艇指令》（Directive 2013/53/EC）关于废气排放的测量和评估方法要求，是该指令下进行符合性验证的关键技术依据。该标准由国际标准化组织ISO/TC 188（小艇）技术委员会制定，英国标准协会（BSI）采纳为英国国家标准。
EN18854认证标准适用范围
本标准规定了在试验台稳态条件下，测定往复式内燃（RIC）发动机气态和颗粒态废气排放的测量与评估方法，以确定每种废气污染物的单一加权值。不同的发动机负荷和转速组合反映了不同的发动机应用场景。
适用范围：
拟安装于艇体长度不超过24米小艇上的往复式内燃机
适用于船用柴油机、汽油机及气体燃料发动机
覆盖压燃式（柴油）和点燃式（汽油/气体）发动机
不适用范围：
非稳态（瞬态）工况排放测量
非船舶用发动机
EN18854认证排放物种类与定义
气态排放物（Gaseous Emissions）
标准涵盖以下主要气态污染物：
一氧化碳（CO）： 采用非色散红外（NDIR）吸收型分析仪测定
二氧化碳（CO₂）： 采用NDIR分析仪测定
总碳氢化合物（HC）： 采用加热式火焰离子化检测器（HFID）测定，温度维持463 K ± 10 K（190°C ± 10°C）
非甲烷碳氢化合物（NMHC）： 通过气相色谱（GC）法或非甲烷切割器（NMC）法测定甲烷后，从总HC中扣除
氮氧化物（NOx）： 采用化学发光检测器（CLD）或加热式CLD（HCLD）测定，配备NO₂/NO转换器
氧气（O₂）： 采用顺磁检测器（PMD）、二氧化锆传感器（ZRDO）或电化学传感器（ECS）测定
氨（NH₃）： 采用双转换器CLD法或傅里叶变换红外（FTIR）分析仪测定
一氧化二氮（N₂O）： 采用FTIR或NDIR分析仪测定
甲醛（HCHO）： 采用DNPH衍生-高效液相色谱（HPLC）法或FTIR测定
甲醇（CH₃OH）： 采用气相色谱（GC）法、HFID法或FTIR测定
颗粒物（Particulates）
颗粒物定义为在稀释排气温度大于315 K（42°C）且≤325 K（52°C）条件下，收集在指定滤膜上的物质，主要包括碳、凝结的碳氢化合物、硫酸盐及其结合水。
颗粒物采样方法：
多滤膜法： 测试循环的每个工况点使用一对滤膜
单滤膜法： 所有工况点共用一对滤膜，需根据加权因子精确控制采样时间和流量
EN18854认证核心技术要求
1、、测试条件
发动机进气条件与测试有效性：
测量进气绝对温度（Ta）和大气干压（ps），计算大气因子（fa）
压燃式发动机（自然吸气/机械增压）：fa = (99/ps) × (Ta/298)^0.7
压燃式发动机（涡轮增压带或不带进气冷却）：fa = (99/ps)^0.7 × (Ta/298)^1.5
点燃式发动机：fa = (99/ps)^1.2 × (Ta/298)^0.6
测试有效条件：0.93 < fa < 1.07（优选0.96 ~ 1.06）
进气系统限制：
进气阻力应在制造商规定最大值的±300 Pa以内（额定功率转速、全负荷）
排气系统背压：
排气背压应控制在制造商规定最大值的80% ~ 100%范围内
对于带有后处理装置的发动机，排气管直径应与实际使用一致
功率测量：
依据ISO 14396测定曲轴或等效位置的未校正实测功率（制动功率）
测试时需拆除非必要辅助设备（动力转向、空调压缩机等），或扣除其吸收功率
2、测试燃料（第6条）
燃料特性直接影响排放结果，须记录燃料特性并与测试结果一同报告。
参考燃料应依据ISO 8178-5，提供参考代码和分析数据
燃料温度按制造商建议控制，并在燃油喷射泵入口处测量
3、测量设备与精度要求
分析仪性能要求：
测量范围：浓度应在满量程的15%~100%之间
精度：校准点偏差≤±2%读数或±0.3%满量程（取较大值）
精密度（10次重复响应）：≤±1%满量程（>100 ppm范围）或≤±2%满量程（<100 ppm范围）
噪声：≤2%满量程
零点漂移和量程漂移：1小时内≤±2%满量程
颗粒物采样滤膜要求：
氟碳涂层玻璃纤维滤膜或氟碳膜滤膜
0.3 μm DOP捕获效率≥95%（流速35 cm/s），≥99%（流速100 cm/s）
滤膜直径≥47 mm
面流速：35 ~ 100 cm/s
压降增量≤25 kPa
EN18854认证分析仪器校准
校准气体要求：
纯氮（污染≤1 ppmC，≤1 ppmCO，≤400 ppmCO₂，≤0.1 ppmNO）
纯氧（纯度>99.5%）
氢-氦混合气（40%±2%氢，其余氦）
校准气和量程气浓度偏差≤±2%标称值
NOx转换器效率测试（关键项）：
效率≥90%（强烈建议≥95%）
测试方法：通过臭氧发生器将NO部分转化为NO₂，在NO和NOx模式下比较读数
测试间隔：每次NOx分析仪校准前进行
FID优化与响应因子：
烃类响应因子：甲烷（1.00~1.15）、丙烯（0.90~1.1）、甲苯（0.90~1.11）
氧干扰检查：各浓度点干扰≤±3.0%
非甲烷切割器（NMC）效率：
甲烷效率（EM）：测试甲烷在切割器中的穿透率
乙烷效率（EE）：测试非甲烷烃的去除率
用于NMHC浓度计算修正
干扰效应检查：
CO分析仪：CO₂和水干扰≤1%满量程（≥300 ppm范围）或≤3 ppm（<300 ppm）
NOx分析仪：CO₂淬灭≤2%满量程；水淬灭≤3%满量程
稀释测量时CO₂+水总淬灭≤2%
EN18854认证测试循环
标准定义了5种测试循环，对应不同应用场景：
循环代号 适用发动机类型 工况点数 加权方式
E1 柴油机（艇长<24 m） 5个转速/扭矩点 额定转速下75/75/50/0%扭矩 + 怠速
E3 重型船用柴油机（螺旋桨特性） 4个工况点 100/75/50/25%功率（对应100/91/80/63%转速）
E4 点燃式汽油机（艇长<24 m） 4个工况点 额定转速100/71.6/46.5/25.3%扭矩
E5 柴油机（艇长<24 m，螺旋桨特性） 4个工况点 100/75/50/25%功率
D2 恒速船用发电机（电推） 5个工况点 额定转速下100/75/50/25/10%扭矩
测试运行要求：
每个工况点默认最短时长6分钟
气态排放测量需在工况稳定后至少记录3分钟，仅取最后60秒用于计算
颗粒物采样应在稳定后进行，单滤膜法需在气态测量结束±5秒内完成
工况顺序按编号升序执行
转速容差：±1%额定转速或±3 r/min（取较大值）
扭矩容差：≥50%最大扭矩时±2%；<50%时±10%
EN18854认证数据计算与评估
排气流量确定方法
直接测量法（流量喷嘴、超声波、涡街流量计）
空气+燃料测量法：qmew = qmaw + qmf
碳平衡法（基于燃料消耗和排气浓度）
示踪气体法（如氦气注入）
空燃比法（λ传感器）
干/湿校正：
若测量为干基，须转换为湿基浓度
考虑进气湿度、燃料含氢量和排水蒸气分压
NOx湿度/温度校正：
压燃式（柴油）：khd = 1/[1 - 0.0182×(Ha - 10.71) + 0.0045×(Ta - 298)]
点燃式（汽油）：khp = 0.6272 + 44.030×10⁻³×Ha - 0.862×10⁻³×Ha²
湿度范围：0 ~ 25 g水/kg干空气
质量排放流率计算（u值法）：
qmgas = u_gas × c_gas × qmew（原始排气）
或 qmgas = u_gas × c_gas,c × qmdew（稀释排气）
u值取决于燃料类型和组分（见表8和表9）
比排放计算（g/kWh）：
气态物：gas_x = Σ(qmgas_i × Wf_i) / Σ(P_i × Wf_i)
颗粒物：类似，但须考虑单/多滤膜法的不同加权方式
颗粒物湿度校正：
kp = 1/[1 + 0.0133×(Ha - 10.71)]
稀释比确定（部分流系统）：
等速采样系统：通过取样探针和排气管截面积比计算
浓度控制法：rd = (cEW - cAW) / (cDW - cAW)，使用CO₂或NOx作为示踪
碳平衡法：rd = kf × qmf / [qmew × (c(CO₂)D - c(CO₂)A)]
流量测量法：rd = qmdew / (qmdew - qmdw)
有效加权因子（单滤膜法）：
Wfei = (msep_i / qmedf_i) / Σ(msep_i / qmedf_i)
各工况有效加权因子与规定加权因子偏差须≤±0.005（绝对值）
EN18854认证测试流程
1. 测试准备
滤膜（对）在称重室稳定至少1小时，称量并记录皮重
安装测量设备和采样探头
启动稀释系统和发动机，在全负荷额定转速下暖机至稳定（按ISO 15550）
2. 调整稀释比
单滤膜法启动采样系统旁路
设定稀释空气使滤膜面温度≤325 K（52°C）
总稀释比≥4
背景浓度测量（CO₂/NOx）
3. 确定测试点
按标准调整进气和排气限制至上限
通过试验确定各测试转速的最大扭矩
计算测功机设定值：S = (Pm + Paux)×(M/100) - Paux
4. 执行测试循环
按顺序运行各工况，达到稳定后开始数据采集
气态排放：记录最后60秒平均值
颗粒物采样：单滤膜法每工况至少20秒，多滤膜法至少60秒
5. 测试后检查
重新检查零点/量程，偏差≤2%方可接受
滤膜返回称重室稳定至少1小时（不超过80小时），称量并计算净质量
6. 计算与报告
计算各工况排放质量流率、比排放（g/kWh）
按ISO 8178-6格式编写测试报告
EN18854认证质量管理与校准周期
分析仪校准：至少每3个月一次，或系统维修/变更后
颗粒物流量测量仪器：至少每年一次
NOx转换器效率：每次NOx校准前测试
NMC效率：引入新分析仪或重大维修后
氧干扰检查：引入新分析仪或重大维修后
碳流量核查：每次更换发动机或测试间重大变更时（部分流系统）
全流CVS系统校准：正排量泵（PDP）在启动、重大维护后及系统验证显示变化时
等效系统接受条件：
其他系统或分析仪可接受，但须提供7个以上样本对的相关性研究
相关性测试在同一实验室、同一测试间、同一发动机上进行
采用F检验和t检验确定等效性
EN18854认证标准的重要性
EN18854为小艇发动机排放测试提供了统一的、国际公认的测试方法，确保不同实验室、不同国家之间排放数据的可比性和可重复性。该标准不仅是满足欧盟游艇指令的技术手段，也是全球船用发动机制造商进行产品研发、型式认证和质量控制的基础工具。
通过该标准的测试，制造商可获得发动机在各种典型工况下的排放特性图谱（以g/kWh表示），为优化燃烧系统、后处理装置选型以及整船排放合规性评估提供关键数据支撑。
EN18854认证
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