allgosts.ru27.020 Двигатели внутреннего сгорания27 ЭНЕРГЕТИКА И ТЕПЛОТЕХНИКА

ГОСТ ISO 8178-11-2015 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 11. Стендовые измерения выбросов газов и частиц из двигателей внедорожных транспортных средств на переходных режимах

Обозначение:
ГОСТ ISO 8178-11-2015
Наименование:
Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 11. Стендовые измерения выбросов газов и частиц из двигателей внедорожных транспортных средств на переходных режимах
Статус:
Действует
Дата введения:
01.04.2017
Дата отмены:
-
Заменен на:
-
Код ОКС:
27.020

Текст ГОСТ ISO 8178-11-2015 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 11. Стендовые измерения выбросов газов и частиц из двигателей внедорожных транспортных средств на переходных режимах


ГОСТ ISO 8178-11-2015



МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ПОРШНЕВЫЕ

Измерение выброса продуктов сгорания

Часть 11

Стендовые измерения выбросов газов и частиц из двигателей внедорожных транспортных средств на переходных режимах

Reciprocating internal combustion engines. Exhaust emission measurement. Part 11. Testbed measurement of gaseous and particulate exhaust emissions from engines used in nonroad mobile machinery under transient test conditions

МКС 27.020

Дата введения 2017-04-01



Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 "Межгосударственная система стандартизации. Основные положения" и ГОСТ 1.2-2009 "Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные, правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Обществом с ограниченной ответственностью "Центральный научно-исследовательский дизельный институт" (ООО "ЦНИДИ") на основе собственного перевода на русский язык англоязычной версии стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Межгосударственным техническим комитетом по стандартизации МТК 235 "Двигатели внутреннего сгорания поршневые"

3 ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 12 ноября 2015 г. N 82-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование страны по МК (ISO 3166) 004-97

Код страны по
МК (ISO 3166) 004-97

Сокращенное наименование национального органа по стандартизации

Армения

AM

Минэкономики Республики Армения

Беларусь

BY

Госстандарт Республики Беларусь

Казахстан

KZ

Госстандарт Республики Казахстан

Киргизия

KG

Кыргызстандарт

Россия

RU

Росстандарт

Таджикистан

TJ

Таджикстандарт

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 23 июня 2016 г. N 672-ст межгосударственный стандарт ГОСТ ISO 8178-11-2015 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 апреля 2017 г.

5 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ISO 8178-11:2006* "Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 11. Стендовые измерения выбросов газов и частиц из двигателей внедорожных транспортных средств на переходных режимах" ("Reciprocating internal combustion engines. Exhaust emission measurement. Part 11. Test bed measurement of gaseous and particulate exhaust emissions from engines used in non road mobile machinery under transient test conditions", IDT).

________________
* Доступ к международным и зарубежным документам, упомянутым в тексте, можно получить, обратившись в Службу поддержки пользователей. - .

Международный стандарт ISO 8178-11:2006 разработан техническим комитетом ISO/TC 70 "Двигатели внутреннего сгорания поршневые", подкомитетом SC 8, "Измерение выбросов вредных веществ с отработавшими газами" Международной организации по стандартизации (ISO).

Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов межгосударственным стандартам приведены в дополнительном приложении ДА

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодном информационном указателе "Национальные стандарты" (по состоянию на 1 января текущего года), а текст изменений и поправок - в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячном информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет (www.gost.ru)

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на поршневые двигатели внутреннего сгорания с самовоспламенением от сжатия и устанавливает методы измерения и оценки содержания газообразных вредных веществ и частиц в отработавших газах при стендовых испытаниях на переходных режимах.

Специальный цикл переменного нагружения, регламентируемый настоящим стандартом, распространяется на двигатели с самовоспламенением от сжатия мощностью от 37 до 560 кВт за исключением двигателей, используемых на дорожных транспортных средствах. Положения настоящего стандарта могут применяться к двигателям внедорожных транспортных средств и промышленного оборудования, согласно 8.3.1.3 ISO 8178-4. К их числу относятся, в частности, двигатели строительных машин, включая автопогрузчики, бульдозеры и гусеничные тракторы, а также двигатели гусеничных и колесных погрузчиков, грузовиков высокой проходимости, гидравлических экскаваторов, сельскохозяйственного оборудования, самодвижущихся сельскохозяйственных машин (в том числе тракторов), лесозаготовительного оборудования, вилочных погрузчиков, дорожных машин и мобильных кранов.

Многие методики испытаний, описанные в настоящем стандарте, представляют собой подробное изложение соответствующих лабораторных методов, так как определение вредных выбросов требует не только измерения какой-то одной величины, но и выполнения достаточно сложного комплекса измерений. Это значит, что получаемые результаты будут зависеть не только от типа двигателя и вида испытаний, но и от метода измерений.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты*:

_______________

* Таблицу соответствия национальных стандартов международным см. по ссылке. - .

ISO 5167-1:2003 Measurement of fluid flow by means of pressure differential devices inserted in circular cross section conduits running full - Part 1: General principles and requirements (Измерение расходов с помощью датчиков перепада давления, встроенных в полнопоточные трубопроводы кольцевого сечения. Часть 1. Общие принципы и требования)

ISO 5725-2:1994 Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results - Part 2: Basic method for the determination of repeatability and reproducibility of a standard measurement method [Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 2. Основной метод определения повторяемости и воспроизводимости стандартного метода измерения]

ISO 8178-1:2006 Reciprocating internal combustion engines - Exhaust emission measurement - Part 1: Testbed measurement of gaseous and particulate exhaust emissions (Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 1. Измерение выбросов газов и частиц на испытательных стендах)

ISO 8178-5:2008 Reciprocating internal combustion engines - Exhaust emission measurement - Part 5: Test fuels (Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 5. Топливо для испытаний)

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 (Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Определение и метод измерения мощности двигателя. Дополнительные требования при измерении выброса продуктов сгорания согласно ISO 8178)

ISO 15550:2002 Internal combustion engines - Determination and method for the measurement of engine power - General requirements (Двигатели внутреннего сгорания. Определение и метод измерения мощности двигателя. Общие требования)

ISO 16183:2002 Heavy duty engines - Measurement of gaseous emissions from raw exhaust gas and of particulate emissions using partial flow dilution systems under transient test conditions (Двигатели большой мощности. Измерение газообразных выбросов из неочищенных отработавших газов и выбросов твердых частиц с помощью систем частичного разбавления потока в неустановившемся режиме)

SAE J 1937:1995 Engine testing with low-temperature charge air-cooler systems in a dynamometer test cell (Стендовые испытания двигателей с низкотемпературными системами охлаждения надувочного воздуха)

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями.

3.1 частицы (particulate matter): Материал, собранный на поверхности фильтра (фильтров) с заданными свойствами после пропускания через него отработавших газов, разбавленных чистым отфильтрованным воздухом до температуры потока газов в пределах (315-325) К [(42-52)°C] (температура измеряется непосредственно перед первым фильтром).

Примечание - В число этих материалов входят главным образом углерод, конденсат углеводородов, сульфаты и связанная вода.

3.2 газообразные продукты (gaseous pollutants): Оксид углерода, углеводороды и/или неметановые углеводороды, оксиды азота [выраженные в эквиваленте диокисида азота (NO)], формальдегид и метанол.

3.3 частичнопоточный метод разбавления (partial flow dilution method): Метод, при котором часть потока неразбавленных отработавших газов отделяется и смешивается с необходимым количеством разбавляющего воздуха перед его пропусканием через фильтр пробоотбора частиц.

3.4 полнопоточный метод разбавления (full flow dilution method): Метод, при котором весь поток отработавших газов из двигателя смешивается с необходимым количеством разбавляющего воздуха перед отбором части разбавленных отработавших газов для анализа.

Примечание - Во многих полнопоточных системах разбавления эта отобранная часть разбавленных отработавших газов подвергается вторичному разбавлению с тем, чтобы обеспечить нужное значение температуры на фильтре пробоотбора частиц.

3.5 удельные значения выбросов (specific emissions): Массовые значения выбросов, выраженные в г/(кВт·ч).

3.6 испытательный цикл для установившихся режимов (steady-state test cycle): Последовательность испытательных режимов двигателя, в каждом из которых двигателю дается достаточно времени для достижения установившихся величин параметров режима, в том числе частоты вращения и крутящего момента.

3.7 испытательный цикл для переходных режимов (transient test cycle): Последовательность установленных значений частоты вращения и крутящего момента, быстро меняющихся во времени.

3.8 объявленная (номинальная) частота вращения (rated speed): Частота вращения, при которой, согласно заявлению изготовителя двигателя, достигается объявленная (номинальная или полная) мощность.

Примечание - Подробнее об этом см. ISO 14396.

3.9 низкая частота вращения (low speed): Наименьшая частота вращения двигателя, при которой достигается 50% объявленной (номинальной или полной) мощности.

3.10 высокая частота вращения (high speed): Наибольшая частота вращения двигателя, при которой достигается 70% объявленной (номинальной или полной) мощности двигателя.

3.11 эталонная частота вращения (reference speed): Принятое за 100% значение частоты вращения, которое используется для денормализации относительных значений частоты вращения в соответствии NRTC согласно 6.4.2.

3.12 время отклика (response time): Время между быстрым изменением измеряемого компонента в контрольной точке и изменением соответствующего сигнала измерительной системы, при которых изменение содержания измеряемого компонента составляет не менее 60% полной шкалы и происходит за время не более 0,1 с.

Примечания

1 Время отклика системы (t) складывается из времени чистого запаздывания и времени изменения сигнала системы.

2 Время отклика сильно зависит от местонахождения контрольной точки, то есть от того, где происходит измерение - на пробоотборнике или непосредственно на входе анализатора. В настоящем стандарте контрольной точкой считается пробоотборник.

3.13 время запаздывания (delay time): Время между изменением измеряемого компонента в контрольной точке и изменением соответствующего сигнала измерительной системы на 10% от конечного значения (t).

Примечания

1 Для газообразных компонентов время запаздывания складывается в основном из времени перемещения измеряемого компонента от пробоотборника к детектору.

2 При определении времени запаздывания контрольной точкой считается пробоотборник.

3.14 время нарастания (rise time): Время нарастания сигнала от 10 до 90% конечного показания прибора (t- t).

Примечания

1 Это время определяет быстродействие прибора, то есть его реакцию после того, как измеряемый компонент достиг прибора.

2 При определении времени нарастания сигнала контрольной точкой считается пробоотборник.

3.15 время преобразования (transformation time): Время между изменением измеряемого компонента в контрольной точке и изменением соответствующего сигнала измерительной системы на 50% конечного значения (t).

Примечания

1 При определении времени преобразования контрольной точкой считается пробоотборник.

2 Время преобразования используется для сравнения сигналов различных измерительных приборов.

3 Пункты 3.12-3.15 не относятся к полнопоточным системам разбавления, требования к которым изложены в разделе 10.


Рисунок 1 - Параметры сигнала анализатора

4 Обозначения и сокращения

4.1 Общие обозначения

Таблица 1 - Список общих обозначений

Обозначение

Единица измерения

Наименование показателя

отн. ед.

Стехиометрическое соотношение "воздух/топливо"

с

ppm / % об.

Концентрация

С

-

Коэффициент скольжения

d

м

Диаметр выпускной трубы

d

м

Диаметр пробоотборника

d

м

Диаметр частицы

f

Гц

Частота пробоотбора

-

Атмосферный фактор

E

%

Поправка на влияние CO для анализатора NO

E

%

Эффективность по этану

E

%

Поправка на влияние воды для анализатора NO

E

%

Эффективность по метану

E

%

Эффективность каталитического нейтрализатора NO

Pa*s

Динамическая вязкость отработавших газов

H

г/кг

Абсолютная влажность воздуха на впуске

i

-

Нижний индекс, означающий текущее значение (например, 1 Гц)

k

-

Коэффициент, зависящий от типа топлива

k

-

Коэффициент поправки на влажность при расчетах выбросов NO в двигателях типа CI (с самовоспламенением от сжатия)

k

-

Коэффициент поправки при пересчете с сухого на влажное состояние для неразбавленных отработавших газов

отн. ед.

Коэффициент избытка воздуха

m

кг

Масса эквивалентных разбавленных отработавших газов за цикл

m

мг

Масса собранной пробы частиц

m

г

Масса газообразных выбросов (за цикл испытаний)

m

г

Масса выбросов частиц (за цикл испытаний)

m

кг

Масса пробы отработавших газов за цикл

m

кг

Масса разбавленных отработавших газов, проходящих через смесительный туннель

m

кг

Масса разбавленных отработавших газов, проходящих через фильтры сбора частиц

M

г/кВт·ч

Удельные выбросы газообразных продуктов

M

г/кВт·ч

Удельные выбросы частиц

n

-

Число измерений

p

кПа

Давление насыщения пара, содержащегося в воздухе на впуске

p

кПа

Полное атмосферное давление

p

кПа

Давление водяных паров после воздухоохладителя

p

кПа

Атмосферное давление для сухого состояния

p

-

Проницаемость частиц

q

кг/с

Массовый расход воздуха на впуске по сухому весу

q

кг/с

Массовый расход воздуха на впуске по влажному весу

q

кг/с

Массовый расход углерода в составе неразбавленных отработавших газов

q

кг/с

Массовый расход углерода на входе в двигатель

q

кг/с

Массовый расход углерода в частичнопоточной системе разбавления

q

кг/с

Массовый расход разбавленных отработавших газов по влажному весу

q

кг/с

Массовый расход разбавляющего воздуха по влажному весу

q

кг/с

Эквивалентный массовый расход разбавленных отработавших газов по влажному весу

q

кг/с

Массовый расход отработавших газов по влажному весу

q

кг/с

Массовый расход газовой пробы, получаемой из смесительного туннеля

q

кг/с

Массовый расход топлива

q

л/мин

Расход отработавших газов через анализатор

q

см/мин

Массовый расход индикаторного газа

-

Степень разбавления

-

Коэффициент реакции плазменно-ионизационного детектора (FID) на углеводороды

-

Коэффициент реакции плазменно-ионизационного детектора (FID) на метанол

-

Усредненное значение выборки

кг/м

Плотность

кг/м

Плотность отработавших газов

кг/м

Плотность частиц

Среднее отклонение

T

K

Абсолютная температура

T

K

Абсолютная температура воздуха на впуске

t

с

Промежуток времени между появлением входного сигнала и моментом достижения выходного сигнала, равного 10% от конечного показания прибора

t

с

Промежуток времени между появлением входного сигнала и моментом достижения выходного сигнала, равного 50% от конечного показания прибора

t

с

Промежуток времени между появлением входного сигнала и моментом достижения выходного сигнала, равного 90% от конечного показания прибора

r

с

Время релаксации частиц

u

-

Соотношение плотностей данного компонента и отработавших газов

V

л

Полный объем системы анализатора отработавших газов

W

кВт·ч

Фактическая цикловая работа соответствующего испытательного цикла

м/с

Скорость газа в выпускной трубе

м/с

Скорость газа в пробоотборнике

4.2 Обозначения и сокращения для состава топлива

W - массовое содержание водорода в топливе, %;

W - массовое содержание углерода в топливе, %;

W - массовое содержание серы в топливе, %;

W - массовое содержание азота в топливе, %;

W - массовое содержание кислорода в топливе, %;

- молярная концентрация водорода (H/C);

- молярная концентрация углерода (C/C);

- молярная концентрация серы (S/C);

- молярная концентрация азота (N/C);

- молярная концентрация кислорода (O/C) применительно к топливу, состав которого выражается обобщенной формулой CHONS.

4.3 Обозначения и сокращения для химических веществ

ACN - ацетонитрил;

C1 - углеродный (carbon 1) эквивалент углеводорода;

CH - метан;

CHOH - метанол;

CH - этан;

CH - пропан;

CO - оксид углерода;

CO - диоксид углерода;

DNPH - динитрофенилгидразин;

DOP - диоктилфталат;

HC - углеводороды;

HCHO - формальдегид;

HO - вода;

NMHC - неметановые углеводороды;

NO - оксиды азота;

NO - оксид азота;

NO - диоксид азота;

PM - частицы;

RME - метиловый эфир рапсового масла.

4.4 Сокращения

CLD - хемилюминесцентный детектор;

FID - плазменно-ионизационный детектор;

FTIR - инфракрасный спектроанализатор с преобразованием Фурье;

GC - газовый хроматограф;

HCLD - хемилюминесцентный детектор с подогревом;

HFID - плазменно-ионизационный детектор с подогревом;

HPLC - жидкостный хроматограф высокого давления;

MW- молекулярная масса;

NDIR - недисперсионный инфракрасный спектроанализатор;

NMC - отделитель фракций, не содержащих метан;

NRTC - испытательный цикл для двигателей внедорожной техники на переходных режимах (Non Road Transient Cycle);

% FS - проценты полной шкалы (full scale);

SIMS - масс-спектрометр с мягкой ионизацией;

Stk - число Стокса.

5 Условия проведения испытаний

5.1 Условия испытаний двигателей

5.1.1 Параметры атмосферных условий при испытаниях

Абсолютная температура воздуха на впуске в двигатель T и атмосферное давление для сухого воздуха p должны измеряться, а атмосферный фактор f должен вычисляться. В многоцилиндровых двигателях, в которых воздушные ресиверы на впуске сгруппированы определенным образом (например, в V-образных двигателях), должна определяться средняя температура для каждой группы.

Для двигателей без наддува и с механическим наддувом:

. (1)

Для двигателей с турбонаддувом, с охлаждением или без охлаждения наддувочного воздуха:

. (2)

Примечание - Формулы (1) и (2) соответствуют экологическим нормативам ЕЭК, ЕЭС и ЕРА, но отличаются от формул ISO для корректировки мощности.

5.1.2 Критерий достоверности испытаний

Для того чтобы испытания были достоверными, необходимо, чтобы параметр f находился в диапазоне 0,931,07.

Примечание - При испытаниях рекомендуется поддерживать значение параметра f в диапазоне от 0,96 до 1,06.

5.2 Двигатели с охлаждением наддувочного воздуха

Температура наддувочного воздуха при испытаниях должна фиксироваться. При частоте вращения, соответствующей объявленной мощности и полной нагрузке, эта температура должна быть равна максимальной температуре наддувочного воздуха, объявленной изготовителем, с точностью до ±5 K (±5°C). Температура охлаждающей среды должна быть не более 293 K (20°C).

Если в качестве источника воздуха для двигателя используется технологическая система стенда или внешний нагнетатель, температура воздуха на впуске должна поддерживаться с точностью до ±5 (±5°C) K, равной объявленной изготовителем максимальной температуре наддувочного воздуха при частоте вращения, соответствующей объявленной мощности и полной нагрузке. При этом температура и расход охлаждающей среды через охладитель наддувочного воздуха в указанном выше режиме не должны меняться на протяжении всего цикла испытаний. Объем охладителя наддувочного воздуха должен выбираться в соответствии с общепринятой инженерной практикой и соответствовать требованиям типичных промышленных и транспортных применений.

Допускается также устанавливать параметры охладителя наддувочного воздуха в соответствии с нормами SAE J 1937.

5.3 Мощность

Измерения удельных значений вредных выбросов должны производиться при работе двигателя под нагрузкой, соответствующей некорректированной тормозной мощности, определенной в ISO 14396. Двигатель должен быть предъявлен для испытаний с теми вспомогательными устройствами, которые необходимы для его работы.

Если установка вспомогательных устройств на испытательный стенд невозможна или затруднена, следует определить мощность, затрачиваемую на их привод, и вычесть ее из измеренной мощности двигателя во всем рабочем диапазоне испытательного цикла.

Те вспомогательные устройства, которые необходимы только для работы приводимого механизма, перед испытаниями двигателя должны быть сняты. Примерами подобных устройств являются:

- воздушный компрессор для тормозной системы,

- насос гидроусилителя руля,

- компрессор кондиционера,

- насосы гидроусилителей.

Подробнее об этом см. ISO 14396 и ISO 15550, таблица 1.

Если вспомогательные устройства не были сняты, то потребляемая ими мощность должна быть определена и добавлена к мощности двигателя во всем рабочем диапазоне испытательного цикла, за исключением случаев, когда такие устройства являются неотъемлемой частью двигателя (например, вентилятор двигателя с воздушным охлаждением).

Формула для вычисления поправки к измеренной мощности или к измеренной работе в цикле, добавляемой к некорректированной тормозной мощности или некорректированной работе в цикле согласно 6.6.2, должна быть представлена изготовителем двигателя для всего диапазона испытательного цикла и согласована всеми заинтересованными сторонами.

5.4 Система впуска

Для подачи воздуха может использоваться штатный впускной коллектор двигателя или впускная система испытательного стенда при условии, что потеря давления на впуске с точностью до ±300 Па равна максимальному значению этого параметра, указанному изготовителем двигателя для чистого воздухоочистителя, при частоте вращения двигателя, соответствующей номинальной мощности и полной нагрузке.

Если двигатель имеет встроенную систему подачи воздуха, то при испытаниях должна использоваться эта система.

5.5 Система выпуска

Для выпуска может использоваться штатный выпускной коллектор двигателя или соответствующая система испытательного стенда при условии, что при частоте вращения, соответствующей номинальной мощности и полной нагрузке, эта система создает противодавление, равное максимальному значению данного параметра, заданному изготовителем двигателя, с точностью до ±650 Па. Выпускная система должна удовлетворять требованиям к отбору проб отработавших газов, установленных в 9.4.2 и 16.2 ISO 8178-1.

Если двигатель оборудован устройством очистки отработавших газов, диаметр выпускной трубы перед входом в расширение выпускного тракта, где установлено это устройство, должен быть постоянным на расстоянии вверх по ходу потока от этого расширения, равном как минимум четырем диаметрам трубы. Расстояние от фланца выпускного трубопровода или выходного сечения турбокомпрессора до устройства очистки отработавших газов должно быть таким же, как при установке двигателя на объекте, или таким, как указано изготовителем двигателя. Противодавление на выпуске или гидравлическое сопротивление выпускной системы должно отвечать упомянутым выше критериям, при этом должна быть обеспечена возможность его регулирования с помощью дросселя. При макетных испытаниях и при снятии скоростной характеристики двигателя емкость, содержащая устройство очистки отработавших газов, может сниматься и заменяться эквивалентной емкостью, включающей несущую конструкцию с неактивным катализатором.

5.6 Система охлаждения

Система охлаждения двигателя, используемая при испытаниях, должна обеспечивать поддержание нормальных рабочих температур, определенных изготовителем двигателя.

5.7 Смазочное масло

Смазочное масло должно быть определено изготовителем двигателя. Характеристики смазочного масла, используемого при испытаниях, должны быть зафиксированы и включены в отчет об испытаниях.

5.8 Топливо для испытаний

Характеристики топлива оказывают влияние на содержание вредных выбросов двигателя. Поэтому характеристики топлива, используемого при испытаниях, должны быть зафиксированы и включены в отчет об испытаниях. Если используются эталонные виды топлива, указанные в ISO 8178-5, необходимо привести идентификационный код соответствующего топлива и результаты его анализа. Для всех остальных видов топлива должны быть зафиксированы их характеристики, перечисленные в соответствующих типовых таблицах ISO 8178-5.

Температура топлива должна соответствовать рекомендациям изготовителя. Температура топлива должна измеряться на входе топливного насоса высокого давления или в другом месте, указанном изготовителем, при этом местонахождение точки измерения должно фиксироваться.

Выбор топлива для испытаний зависит от цели данных испытаний. Если заинтересованные стороны не договорились об ином, выбор топлива для испытаний должен производиться в соответствии с таблицей 2. В случае отсутствия нужного эталонного топлива допускается использование другого топлива, по своим свойствам достаточно близкого к эталонному. Характеристики топлива должны быть запротоколированы.

Таблица 2 - Выбор топлива

Цель испытаний

Заинтересованные стороны

Выбор топлива

Приемочные испытания (сертификация)

Орган сертификации.

Изготовитель или поставщик

Эталонное топливо (если оно определено).

Промышленное топливо (если эталонное топливо не определено)

Приемо-сдаточные испытания

Изготовитель или поставщик.

Заказчик или инспектор

Промышленное топливо, определенное изготовителем*

Исследование/доводка

В их числе могут быть:

- изготовитель,

- исследовательская организация, поставщик топлива и масел и т.п.

В зависимости от целей испытаний

* Заказчики и инспекторы должны иметь в виду, что значения вредных выбросов, полученные при использовании промышленного топлива, необязательно будут укладываться в допустимые пределы, предполагающие использование эталонного топлива

6 Испытательный цикл

6.1 Общие положения

Испытательный цикл для двигателей внедорожной техники на переходных режимах (NRTC) приведен в приложении A в виде табличной посекундной зависимости нормализованных величин частоты вращения и крутящего момента, применимой для всех двигателей, на которые распространяется настоящий стандарт. Для преобразования этого испытательного цикла в цикл конкретного двигателя нормализированные величины должны быть преобразованы в эталонные величины на основании исходной скоростной характеристики испытуемого двигателя. Это преобразование называется денормализацией, а построенный таким образом испытательный цикл называется эталонным циклом двигателя, предназначенного для испытаний. Полученные таким образом эталонные значения частоты вращения и крутящего момента двигателя должны быть реализованы на стенде. При этом фиксируются фактические значения частоты вращения, крутящего момента и мощности, полученные в ходе испытаний. Для подтверждения достоверности результатов испытаний после их окончания необходимо выполнить регрессионный анализ соотношения между эталонными и фактическими значениями частоты вращения, крутящего момента и мощности. Для расчета удельных выбросов должна быть рассчитана фактическая величина произведенной в течение испытательного цикла работы путем интегрирования по времени фактических значений мощности двигателя на протяжении цикла. Фактическое значение работы цикла должно быть в пределах, установленных для работы эталонного цикла.

6.2 Общая последовательность испытаний

В общем виде последовательность испытаний может быть представлена следующей блок-схемой. Детали каждого шага описаны в соответствующих пунктах. В обоснованных случаях допускаются отклонения от указанной последовательности, но требования соответствующих пунктов стандарта являются обязательными.

Перед началом испытательного цикла можно выполнить один или несколько пробных циклов для проверки двигателя, стенда и систем очистки отработавших газов.

6.3 Процедура построения исходной характеристики двигателя

6.3.1 Общие положения

Для построения NRTC перед испытаниями должна быть снята исходная скоростная характеристика двигателя - зависимость крутящего момента от частоты вращения.

6.3.2 Определение диапазона частоты вращения

Верхняя и нижняя границы диапазона определяются следующим образом:

- минимальная частота вращения равна частоте вращения холостого хода;

- максимальная частота вращения равна nх1,02 или частоте вращения, при которой крутящий момент при полной нагрузке падает до нуля. Берется наименьшее из двух указанных значений.

6.3.3 Исходная характеристика двигателя

Перед снятием характеристики двигатель должен быть прогрет для стабилизации его параметров в соответствии с рекомендациями изготовителя и общепринятой инженерной практикой. После стабилизации параметров исходная характеристика двигателя снимается одним из следующих способов.

6.3.3.1 Плавное увеличение частоты вращения

a) Двигатель работает на холостом ходу;

b) Устанавливается режим работы двигателя на минимальной частоте вращения при значении топливоподачи, соответствующей полной нагрузке;

c) Частота вращения двигателя увеличивается от минимальной до максимальной со средним темпом приращения (8±1) мин/с при фиксации текущих значений частоты вращения двигателя и крутящего момента с интервалом не более 1 с.

6.3.3.2 Ступенчатое увеличение частоты вращения

a) Двигатель работает на холостом ходу;

b) Устанавливается режим работы двигателя на минимальной частоте вращения при значении топливоподачи, соответствующей полной нагрузке;

c) При полной нагрузке режим минимальной частоты вращения поддерживается в течение не менее 15 с, при этом фиксируется средний крутящий момент в течение последних 5 с. Для построения характеристики частота вращения увеличивается ступенями не более (100±20) мин. В каждой точке измерения двигатель должен проработать не менее 15 с, при этом должен фиксироваться средний крутящий момент в течение последних 5 с.

6.3.4 Построение исходной характеристики

Все точки, определенные в соответствии с 6.3.3, наносятся на график и соединяются отрезками с использованием линейной интерполяции. Получившаяся кривая является исходной характеристикой двигателя, которая должна быть использована для преобразования согласно 6.4.3 нормализованных значений крутящего момента, представленных в приложении A, в эталонные значения крутящего момента для испытательного цикла.

6.3.5 Альтернативный способ построения характеристики

Если изготовитель считает описанный выше способ небезопасным или неприемлемым для данного двигателя, допускается использование следующего альтернативного способа. Данный способ заключается в определении предельно допустимого крутящего момента при любых значениях частоты вращения двигателя в пределах данного испытательного цикла. Любые отклонения от указаний настоящего раздела, допущенные по соображениям безопасности или достоверности, должны быть обоснованы и согласованы со всеми заинтересованными сторонами. Однако для двигателя, имеющего регулятор частоты вращения и/или турбонаддув, не допускается построение характеристики путем снижения частоты вращения.

6.3.6 Повторные испытания

Снимать исходные характеристики двигателя перед каждым испытательным циклом нет необходимости. Снятие характеристики двигателя заново перед испытательным циклом должно производиться в случае, если:

- со времени последнего снятия характеристики прошло много времени (с точки зрения общепринятой практики) или

- за это время в двигатель внесены изменения или проведена перенастройка, способные повлиять на его параметры.

6.4 Построение эталонного испытательного цикла

6.4.1 Эталонная частота вращения

Эталонная частота вращения n соответствует 100% значению нормализированной частоты вращения, которая указана в характеристике нагружения, приведенной в приложении А. Фактический испытательный цикл, строящийся по результатам денормализации частоты вращения от относительных к абсолютным значениям, определяется выбором эталонной частоты вращения. Эталонная частота вращения определяется следующим образом:

n= низкая частота вращения + 0,95(высокая частота вращения, низкая частота вращения), где высокая частота вращения - это наибольшая частота вращения двигателя, при которой он может развить 70% номинальной мощности;

низкая частота вращения - это наименьшая частота вращения двигателя, при которой он может развить 50% номинальной мощности.

Если эталонная частота вращения, измеренная с точностью до ±3%, совпадает с эталонной частотой вращения, объявленной изготовителем, то при контроле выбросов должна быть использована эталонная частота вращения, объявленная изготовителем. В случае превышения указанного допуска должна использоваться измеренная эталонная частота вращения.

6.4.2 Денормализация частоты вращения двигателя

Для денормализации частоты вращения двигателя используется следующая формула:

Эталонная частота вращения = [частота вращения(исходная частота вращения - частота вращения хол. хода)/100] + частота вращения хол. хода

(3)

6.4.3 Денормализация крутящего момента двигателя

Значения крутящего момента, указанные в приложении А, приводятся к его максимальному значению при соответствующей частоте вращения. Значения крутящего момента эталонного цикла должны быть денормализированы с использованием характеристики, определенной согласно 6.3.3, по следующей формуле:

Эталонный крутящий момент = [крутящий моментмаксимальный крутящий момент]/100 для соответствующей эталонной частоты вращения, определенной согласно 6.4.2


(4)

6.4.4 Пример процедуры денормализации

В качестве примера рассмотрим следующий случай:

- частота вращения =43%;

- крутящий момент =82%.

Имея следующие значения:

- исходная частота вращения =2200 об/мин;

- частота вращения холостого хода =600 об/мин

получаем:

Эталонная частота вращения ==1288 об/мин.

Найдя из характеристики двигателя величину максимального крутящего момента при 1288 об/мин, равную 700 Нм, получаем текущее значение крутящего момента:

Эталонный крутящий момент ==574 Нм.

6.5 Динамометр

6.5.1 Общие положения

При работе двигателя на стенде с помощью динамометра задается тормозной момент, приведенный к оси коленчатого вала, при этом должна быть учтена инерция динамометра.

Фактическое значение крутящего момента равно показанию стендового измерителя крутящего момента плюс момент инерции нагрузочного устройства, умноженный на ускорение. Система управления стендом должна вести соответствующие вычисления в реальном времени.

6.5.2 Вихретоковый динамометр

Если двигатель испытывается с помощью вихретокового динамометра, инерция динамометра должна быть согласована с размерами двигателя. Поэтому рекомендуется, чтобы число точек, в которых разность составляет менее 5% максимального значения отрицательного крутящего момента двигателя, не превышало 30, где T - измеренный крутящий момент; n - соответствующая частота вращения двигателя; - инерция вращения вихретокового динамометра.

6.6 Проверка корректности испытаний

6.6.1 Сдвиг данных

Чтобы свести к минимуму влияние сдвига во времени фактического цикла по отношению к эталонному, требуется сдвинуть построенный график сигналов по частоте вращения и крутящему моменту относительно эталонного на величину опережения или запаздывания. При наличии сдвига по времени сигналов фактических значений необходимо сдвинуть значения частоты вращения и крутящего момента на это же значение в том же направлении.

6.6.2 Вычисление работы за цикл

Работа за фактический цикл W, кВт·ч, рассчитывается по зафиксированным значениям частоты вращения и крутящего момента в каждой точке измерений. Если выбрана данная опция, указанное вычисление должно выполняться после каждого случая сдвига фактических данных. Работа за фактический цикл W используется для ее сравнения с работой за эталонный цикл W и в расчетах удельных значений выбросов (см. 9.3.7, 9.4.7, 10.3.7 и 10.4.5). Та же методика используется и при интегрировании эталонной и фактической мощности двигателя. При необходимости определения величин, находящихся между соседними точками эталонной или фактической кривой, используется линейная интерполяция.

При интегрировании работы за фактический цикл отрицательные значения крутящего момента должны учитываться и приравниваться к нулю. Если при частоте интегрирования менее 5 Гц на протяжении данного периода времени значение крутящего момента переходит через ноль, отрицательная часть должна учитываться и приравниваться к нулю. Положительная часть должна включаться в значение интеграла.

Значение W должно быть между минус 15% и плюс 5% W.

6.6.3 Статистическая оценка испытательного цикла

Должны быть построены линии регрессии фактических значений частоты вращения, крутящего момента и мощности относительно эталонных значений. Если выбрана данная опция, такое построение должно быть выполнено после каждого случая сдвига данных. При этом должен быть использован метод наименьших квадратов в соответствии с формулой, приведенной в приложении G:

, (5)

где y - фактическое значение частоты вращения (мин), крутящего момента (Нм) или мощности (кВт);

- наклон линии регрессии;

x - эталонное значение частоты вращения (мин), крутящего момента (Н·м) или мощности (кВт);

- точка пересечения линией регрессии оси y.

Стандартная погрешность оценки (S) y по x и коэффициент смешанной корреляции (r) должны рассчитываться для каждой линии регрессии. Анализ рекомендуется проводить на частоте 1 Гц. Для подтверждения достоверности результатов испытаний необходимо выполнять условия, приведенные в таблице 3.

Таблица 3 - Допуски для линии регрессии

Частота вращения

Крутящий момент

Мощность

Стандартная погрешность оценки (S) y по x

Не более 100 мин

Не более 13% максимального крутящего момента по характеристике двигателя

Не более 8% максимальной мощности по характеристике двигателя

Наклон линии регрессии,

0,95-1,03

0,83-1,03

0,83-1,03

Коэффициент смешанной корреляции, r

Не менее 0,9700

Не менее 0,8800

Не менее 0,9100

Точка пересечения линии регрессии с осью y,

±50 мин

±20 Н·м или ±2% максимального крутящего момента (большее из двух значений)

±4 кВт или ±2% максимальной мощности (большее из двух значений)

До начала регрессионного анализа (и только для этой цели) точки, указанные в таблице 4, могут быть удалены. Однако удаление данных точек при расчетах работы за цикл и выбросов не допускается. Точка холостого хода определяется как точка, в которой нормализованый эталонный крутящий момент равен 0%, а нормализованная эталонная частота вращения равна 0,1%. Удаление указанных точек допускается как для всего цикла, так и для любой его части.

Таблица 4 - Точки, разрешенные к удалению для целей регрессионного анализа

Условие

Удаляемые точки

Первые (24±1) с и последние (25±1) с

Частота вращения, крутящий момент, мощность

Полная нагрузка и сигнал по крутящему моменту менее 95% эталонного момента

Крутящий момент и/или мощность

Полная нагрузка и сигнал по частоте вращения менее 95% эталонной частоты вращения

Частота вращения и/или мощность

Нулевая нагрузка, сигнал по частоте вращения более частоты вращения холостого хода + 50 мин, а сигнал по крутящему моменту более 105% эталонного момента

Крутящий момент и/или мощность

Нулевая нагрузка, сигнал по частоте вращения более частоты вращения холостого хода + 50 мин, а сигнал по крутящему моменту = определяемый изготовителем или измеренный крутящий момент холостого хода ± 2% максимального крутящего момента

Частота вращения и/или мощность

Нулевая нагрузка и сигнал по частоте вращения более 105% эталонной частоты вращения

Частота вращения и/или мощность

7 Проведение испытаний

7.1 Общие положения

Вредные выбросы, количество которых должно измеряться при испытаниях, состоят из частиц и газообразных (оксид углерода, общие или неметановые углеводороды и оксиды азота) продуктов. Кроме того, измеряется количество диоксида углерода, который часто используется в качестве индикаторного газа для определения степени разбавления отработавших газов в полнопоточной или частичнопоточной системе разбавления. Согласно установившейся инженерной практике, измерение общего количества диоксида углерода является средством выявления проблем с измерениями в ходе испытаний.

Измерения содержания перечисленных выше вредных выбросов проводятся в ходе стандартного испытательного цикла для переходных режимов (NRTC) после прогрева двигателя. На основании сигналов по частоте вращения и крутящему моменту от динамометра вычисляется мощность, которая интегрируется по времени испытательного цикла для расчета работы за цикл. Концентрации газообразных продуктов в течение цикла определяются либо по неразбавленным отработавшим газам путем интегрирования сигнала анализатора согласно 9.3.4, либо по разбавленным отработавшим газам из CVS полнопоточной системы разбавления путем интегрирования или с помощью пробоотбора согласно 10.3.4. Для определения массы частиц используется пропорциональная выборка из потока разбавленных отработавших газов, собранная на фильтре определенного типа с помощью частичнопоточной (см. 9.4.2) или полнопоточной (см. 10.4.3) системы разбавления. В зависимости от использованного метода для расчета массовых выбросов вредных веществ должен быть определен расход разбавленных или неразбавленных отработавших газов в течение испытательного цикла. Полученные значения делятся на работу двигателя для того, чтобы получить удельные значения массовых выбросов каждого вещества в граммах на киловатт-час.

Перед началом испытательного цикла можно выполнить один или несколько пробных циклов для проверки двигателя, стенда и систем очистки отработавших газов.

7.2 Подготовка фильтров для пробоотбора

Как минимум за час до начала испытаний каждый фильтр должен быть помещен в чашку Петри, защищенную от проникновения пыли, но имеющую доступ воздуха, которая ставится в весовую камеру для стабилизации. По окончании периода стабилизации каждый фильтр взвешивается, при этом фиксируется их вес. После этого фильтры должны храниться в закрытой чашке Петри или в герметичном держателе фильтров до тех пор, пока они не понадобятся для испытаний. Фильтры должны быть использованы в течение восьми часов после того, как их вынули из весовой камеры.

7.3 Установка измерительного оборудования

Установка приборов и пробоотборников должна производиться согласно соответствующим инструкциям. В случае полнопоточного разбавления отработавших газов система подключается к выпускной трубе.

7.4 Пуск двигателя и подготовка системы разбавления

Двигатель и система разбавления должны быть запущены и прогреты. С целью подготовки системы пробоотбора к испытаниям двигатель должен проработать не менее 20 мин на номинальной частоте вращения и 100% крутящем моменте, одновременно должны работать либо частичнопоточная система разбавления, либо полнопоточная система разбавления с системой вторичного разбавления. При этом можно собрать пробные образцы частиц на фильтре. Эти фильтры не проходят взвешивание и стабилизацию, а просто выбрасываются. После того как фильтры и система пробоотбора отработали 20 мин, фильтровальные материалы могут быть заменены. Величина расхода устанавливается примерно на том уровне, какой ожидается при испытаниях. Крутящий момент, вначале равный 100%, должен быть снижен настолько, чтобы при номинальной частоте вращения температура в зоне пробоотбора не превысила максимального значения 464 К (191°C) в случае использования полнопоточной системы разбавления.

7.5 Пуск системы пробоотбора частиц

Система пробоотбора частиц запускается и вначале работает в режиме байпаса. Фоновый уровень частиц в разбавляющем воздухе может быть определен путем забора пробы разбавляющего воздуха на входе отработавших газов в смесительный канал. При использовании фильтрованного разбавляющего воздуха достаточно выполнить одно такое измерение перед испытаниями или после их окончания. Если разбавляющий воздух не фильтруется, то можно выполнить два измерения - до и после окончания цикла испытаний и в протокол внести их среднее значение. Если для фоновых измерений используется отдельная система пробоотбора, эти измерения ведутся в течение всего периода испытаний.

7.6 Регулировка степени разбавления

Общий расход разбавленных отработавших газов через полнопоточную систему разбавления или расход разбавленных отработавших газов через частичнопоточную систему разбавления должен быть отрегулирован таким образом, чтобы обеспечить отсутствие конденсации в системе и поддержание температуры поверхности фильтра в диапазоне от 315 K (42°C) до 325 K (52°C).

7.7 Проверка анализаторов

Анализаторы отработавших газов должны быть обнулены и наполнены поверочным газом. Если используются мешки пробоотбора, они должны быть опорожнены.

7.8 Пуск двигателя

Двигатель должен быть запущен в течение 5 мин после окончания предварительного прогрева в соответствии с процедурой пуска, описанной в руководстве по эксплуатации и обслуживанию двигателя. Пуск производится с помощью штатного стартера или динамометра. Возможно также приступать к испытаниям сразу после завершения прогрева, без остановки двигателя, после 5 мин. работы на холостом ходу.

7.9 Испытательный цикл

7.9.1 Последовательность испытаний

Испытания начинаются с пуска двигателя или с момента, когда двигатель отработает 5 мин. на холостом ходу (если он перед этим не останавливался). Испытания проводятся по испытательному циклу, описанному в 6.4. Команды задания частоты вращения и крутящего момента должны выдаваться с частотой не менее 5 Гц (рекомендуется 10 Гц). Задаваемые значения частоты вращения и крутящего момента вычисляются линейной интерполяцией между точками эталонного цикла, задаваемыми с частотой 1 Гц. Фактические значения частоты вращения и крутящего момента во время испытательного цикла должны регистрироваться как минимум один раз в секунду. Сигналы по частоте вращения и крутящему моменту могут подвергаться фильтрации электронными средствами.

7.9.2 Сигнал анализатора

В момент пуска двигателя или начала испытательного цикла (если цикл начинается без остановки двигателя) производится пуск измерительной аппаратуры. Одновременно начинается:

- забор или анализ проб разбавляющего воздуха, если используется полнопоточная система разбавления;

- забор или анализ проб неразбавленных или разбавленных отработавших газов в зависимости от используемого метода;

- измерение количества разбавленных отработавших газов, а также необходимых температур и давлений;

- регистрация массового расхода отработавших газов, если используется анализ неразбавленных отработавших газов;

- регистрация фактических значений частоты вращения и крутящего момента на динамометре.

Если используется анализ неразбавленных отработавших газов, то концентрация загрязнений (HC, CO и NO) и массовый расход отработавших газов должны непрерывно измеряться с частотой не менее 2 Гц и регистрироваться компьютерной системой. Все остальные измеряемые величины должны регистрироваться с частотой не менее 1 Гц. Если используются аналоговые анализаторы, то ведется непрерывная запись их выходного сигнала, а при оценке полученных данных должны быть учтены данные калибровки анализаторов - или в режиме реального времени, или по завершении испытаний.

При использовании полнопоточной системы разбавления должно производиться непрерывное измерение содержания HC и NO в смесительном туннеле с частотой не менее 2 Гц. Усредненные значения определяются путем интегрирования сигналов анализатора на протяжении испытательного цикла. Время реакции системы не должно превышать 20 с и при необходимости должно быть согласовано с пульсациями потока в CVS, а также со сдвигом пробоотбора относительно точек испытательного цикла по времени. Содержание CO, CO и NMHC определяется интегрированием или анализом концентрации в пробоотборном мешке указанных веществ, собранных в течение испытательного цикла. Содержание газообразных загрязнителей в разбавляющем воздухе определяется с помощью интегрирования или сбора этих загрязнителей в пробоотборный мешок, предназначенный для определения фоновой концентрации. Все остальные необходимые параметры должны регистрироваться с частотой не менее одного раза в секунду (1 Гц).

7.9.3 Пробоотбор частиц

При пуске двигателя или в начале испытаний, если испытательный цикл начинается без остановки двигателя, система пробоотбора частиц должна быть переключена из режима байпаса в режим сбора частиц.

Если используется частичнопоточная система разбавления, то насос (насосы) пробоотбора должны быть настроены таким образом, чтобы расход через пробоотборник или передаточную трубку поддерживался пропорциональным массовому расходу отработавших газов.

Если используется полнопоточная система разбавления, то режим работы насоса (насосов) пробоотбора должен быть таким, чтобы расход через пробоотборник или передаточную трубку поддерживался на заданном уровне с точностью ±5%. При наличии системы компенсации расхода (то есть пропорционального управления расходом пробы) необходимо продемонстрировать, что соотношение расходов через основной тракт и пробоотборник поддерживается на заданном уровне с точностью ±5% (за исключением первых нескольких секунд после начала пробоотбора).

При этом должна вестись запись средней температуры и давления на входе газового счетчика или расходомера. Если не удалось обеспечить поддержание расхода на заданном уровне (с точностью ±5%) на протяжении всего испытательного цикла из-за чрезмерного засорения фильтра частицами, результаты испытаний аннулируются. В этом случае испытание должно быть повторено при меньшем расходе и/или с большим диаметром фильтра.

7.9.4 Остановка двигателя

Если двигатель во время проведения испытательного цикла останавливался, то к следующему пуску он должен быть подготовлен заново, а испытания должны быть повторены. При отказе любого компонента испытательной аппаратуры во время проведения испытательного цикла результаты испытаний аннулируются.

7.9.5 Действия по завершении испытаний

По завершении испытаний останавливается насос пробоотбора частиц и прекращается измерение массового расхода отработавших газов, объема разбавленных отработавших газов, а также расхода газов на входе в пробоотборные мешки. В случае использования интегрирующей системы анализатора забор проб продолжается до истечения времени реакции системы.

После завершения испытаний измерение концентрации загрязнителей в пробоотборных мешках должно быть выполнено как можно быстрее, не позднее чем через 20 мин после окончания испытательного цикла.

По завершении испытаний должна быть выполнена контрольная поверка анализаторов с помощью нулевого газа и поверочного газа того же состава. Испытание считается действительным, если разность между результатами поверки анализаторов, выполненных до и после испытаний, не превышает 2%.

Фильтры частиц должны быть возвращены в весовую камеру не позднее чем через 1 ч после окончания испытаний. Перед взвешиванием они должны быть выдержаны не менее часа в чашке Петри, защищенной от проникновения пыли, но имеющей доступ воздуха. Масса фильтров (брутто) должна быть записана.

8 Принципы измерения выбросов

8.1 Общие положения

Ниже описаны два принципа измерения, которые, будучи функционально равноценными, могут давать несколько отличающиеся результаты, а именно:

- измерение текущих значений содержания газообразных продуктов ведется в потоке неразбавленных отработавших газов непрерывно, а измерение содержания частиц ведется с помощью частичнопоточной системы разбавления, или

- измерение содержания газообразных продуктов и частиц ведется с помощью полнопоточной системы разбавления (системы CVS).

Допускается применение любого сочетания указанных выше принципов (например, газообразные продукты измеряются в потоке неразбавленных отработавших газов, а содержание частиц измеряется с помощью полнопоточной системы).

8.2 Эквивалентность

Измерение выбросов газообразных продуктов и частиц отработавших газов двигателя должно производиться методами, описанными в разделах 11 и 12. В указанных разделах приводятся описания рекомендуемых систем анализа газообразных выбросов (раздел 11), а также рекомендуемых систем разбавления и пробоотбора (раздел 12).

Допускается также применение других систем и анализаторов, если они обеспечивают эквивалентные результаты. Эквивалентность измерительной системы должна подтверждаться анализом корреляции по семи (как минимум) образцам между рассматриваемой системой и одной из систем, допускаемых настоящим стандартом. Термин "результаты" в данном случае относится к средневзвешенному (по определенному циклу) значению вредных выбросов. Корреляционные испытания должны проводиться в одной и той же лаборатории, в одной и той же испытательной камере и на одном и том же двигателе. Для испытаний выбирается испытательный цикл, подходящий для данного двигателя. Эквивалентность двух проб (усредненных значений) определяется по статистическому t-критерию, как это описано в приложении B, при условии, что оба результата получены в одной лаборатории, на одном испытательном стенде и при одинаковых параметрах режима двигателя. Аномальные значения выбросов определяются по ISO 5725-2 и исключаются из базы данных эксперимента. Системы, используемые в испытаниях на корреляцию, должны быть заявлены до начала испытаний и согласованы всеми заинтересованными сторонами.

Для того чтобы новая система была допущена к измерениям по данному стандарту, ее эквивалентность должна быть подтверждена расчетами повторяемости и воспроизводимости, выполненными согласно ISO 5725-2.

8.3 Точность

Для измерения вредных выбросов двигателей должно использоваться оборудование, описанное в настоящем стандарте. Оборудование для измерения расхода, давления и температуры в настоящем стандарте подробно не рассматривается. Здесь приводятся только требования к точности такого оборудования, необходимой для измерения содержания вредных выбросов. Измерительные приборы должны быть поверены в соответствии с положениями нормативных документов, действующих на данном производстве, или в соответствии с требованиями изготовителей данных приборов.

Поверка всех измерительных приборов должна быть документирована в соответствии с национальными стандартами, и отвечать требованиям, приведенным в таблице 5.

Таблица 5 - Предельно допустимые значения отклонений показаний измерительных приборов

Пункт

Измеряемый параметр

Предельно допустимое отклонение

1

Частота вращения двигателя

±2% показания прибора или ±1% максимального значения (большее из этих двух значений)

2

Крутящий момент

±2% показания прибора или ±1% максимального значения (большее из этих двух значений)

3

Расход топлива

±2% максимального расхода топлива двигателя

4

Расход воздуха

±2% показания прибора или ±1% максимального значения (большее из этих двух значений)

5

Расход отработавших газов

±2,5% показания прибора или ±1,5% максимального значения (большее из этих двух значений)

6

Температура 600 K

±2 К абс.

7

Температура >600 К

±1% показания прибора

8

Давление отработавших газов

±0,2 кПа абс.

9

Разрежение на впуске

±0,05 кПа абс.

10

Атмосферное давление

±0,1 кПа абс.

11

Другие давления

±0,1 кПа абс.

12

Абсолютная влажность

±5% показания прибора

13

Расход разбавляющего воздуха

±2% показания прибора

14

Расход разбавленных отработавших газов

±2% показания прибора

9 Определение содержания газообразных продуктов в неразбавленных отработавших газах и определение содержания частиц с помощью частичнопоточной системы разбавления

9.1 Общие положения

Значения массовых выбросов газообразных продуктов рассчитываются путем умножения сигналов мгновенных текущих значений концентрации продуктов на соответствующее мгновенное значение расхода отработавших газов. Массовый расход отработавших газов измеряется непосредственно или рассчитывается методами, описанными в 9.2.4 (измерение расходов воздуха на впуске и топлива), 9.2.5 (с помощью индикаторного газа) или 9.2.6 (измерение расхода воздуха на впуске и соотношения "воздух/топливо"). При этом особое внимание следует обратить на возможные различия во времени реакции разных приборов. Эти различия должны учитываться посредством выравнивания сигналов по времени (см. 9.3.3).

При измерении содержания частиц сигналы по массовому расходу отработавших газов должны использоваться для поддержания пропорциональности между накоплением пробы и массовым расходом отработавших газов при использовании частичнопоточной системы разбавления. Степень пропорциональности оценивается с помощью анализа регрессии между накоплением пробы и массовым расходом отработавших газов (см. 9.4.3).

Общая схема измерений показана на рисунке 2.

9.2 Определение массового расхода отработавших газов

9.2.1 Общие положения

Для расчета содержания выбросов в неразбавленных отработавших газах и для управления частичнопоточной системой разбавления необходимо знать массовый расход отработавших газов. Для определения массового расхода отработавших газов можно использовать методы, описанные в 9.2.3-9.2.6.


1- расход отработавших газов; 2 - значения расхода; 3 - разбавляющий воздух; 4 - управление расходом; 5 - частичнопоточная система разбавления; 6 - анализатор отработавших газов; 7 - вычисления; 8 - блок управления; 9 - расход топлива; 10 - двигатель; 11 - расход воздуха на впуске

Рисунок 2 - Схема измерений в полнопоточной/частичнопоточной системах разбавления

9.2.2 Время отклика

При расчетах выбросов любым из описанных ниже методов время отклика не должно превышать предельно допустимого времени отклика анализатора, определяемого в соответствии с 11.3.2.

Для управления частичнопоточной системой разбавления время отклика системы должно быть небольшим. Для частичнопоточной системы разбавления, управляемой в режиме реального времени, время отклика не должно превышать 0,3 с. Для частичнопоточной системы разбавления с прогностическим алгоритмом управления, основанным на записях предшествовавших испытаний, время отклика системы измерения расхода отработавших газов не должно превышать 5 с; при этом время нарастания сигнала не должно превышать 1 с. Время отклика системы должно быть указано в инструкции изготовителя измерительного прибора. Требования к времени отклика системы для полнопоточной и частичнопоточной систем приведены в 9.4.3.

9.2.3 Метод прямого измерения

Прямое измерение текущего расхода отработавших газов может производиться такими устройствами, как:

- датчики перепада давления типа расходомерного сопла (см. ISO 5167);

- ультразвуковой расходомер или

- вихревой расходомер.

Должны быть приняты меры для предотвращения ошибок измерения, способных повлиять на точность определения выбросов. К числу таких мер относится, в частности, точная установка измерительного устройства в выпускном тракте двигателя, с тщательным соблюдением рекомендаций изготовителя и в соответствии с надлежащей инженерной практикой. Главное, чтобы установка измерительного устройства не оказывала влияния на параметры работы двигателя и показатели выбросов.

Точность расходомеров должна соответствовать требованиям, приведенным в разделе 8.3.

9.2.4 Метод измерения расходов воздуха и топлива

В ходе испытаний измеряются расходы воздуха и топлива с помощью соответствующих расходомеров. Расход отработавших газов рассчитывается по формуле:

(для влажных газов). (6)

Точность применяемых расходомеров должна соответствовать требованиям 8.3, а также требованиям, предъявляемым к точности определения расхода отработавших газов.

9.2.5 Метод измерения индикаторным газом

Данный метод состоит в измерении концентрации индикаторного газа в отработавших газах.

Известное количество инертного газа (например, чистого гелия) вводится в отработавшие газы в качестве индикатора. Этот газ в выпускной трубе разбавляется отработавшими газами и смешивается с ними, но не вступает с ними в реакцию. После этого производится измерение концентрации инертного газа в пробе отработавших газов.

Для того чтобы обеспечить полное перемешивание индикаторного газа с отработавшим газом, отбор проб отработавших газов должен производиться на расстоянии от точки ввода индикаторного газа, равном как минимум 30 диаметрам выпускной трубы, но в любом случае не менее 1 м по ходу потока. Указанное расстояние может быть уменьшено, если при этом обеспечивается полное перемешивание, что должно быть подтверждено сравнением концентрации индикаторного газа с эталонной концентрацией, измеренной при подаче индикаторного газа на вход двигателя.

Расход индикаторного газа должен устанавливаться таким, чтобы его концентрация после перемешивания (при работе двигателя на холостом ходу) находилась в пределах диапазона измерения применяемого газоанализатора.

Расход отработавших газов рассчитывается по формуле:

, (7)

где q - текущее значение массового расхода разбавленных отработавших газов, кг/с;

q - расход индикаторного газа, см/мин;

c - текущее значение концентрации индикаторного газа после перемешивания, ppm;

- плотность индикаторного газа, кг/м (см. таблицу 1);

c - фоновая концентрация индикаторного газа во впускном коллекторе, ppm.

Фоновая концентрация индикаторного газа (c) может быть определена как среднее значение результатов двух измерений - непосредственно перед началом испытания и после испытания.

Если фоновая концентрация составляет менее 1% концентрации индикаторного газа после перемешивания (c) при максимальном расходе отработавших газов, то фоновой концентрацией можно пренебречь.

Система в целом должна отвечать требованиям точности измерения расхода отработавших газов, и должна быть откалибрована в соответствии с 11.3.4.

9.2.6 Метод измерения с помощью расхода воздуха и соотношения "воздух/топливо"

Данный метод состоит в расчете массового расхода отработавших газов по известным значениям расхода воздуха и соотношения "воздух/топливо".

Мгновенный массовый расход отработавших газов рассчитывается по следующей формуле:

, (8)

где,

, (9)



, (10)

где - стехиометрическое соотношение "воздух/топливо", кг/кг;

- коэффициент избытка воздуха;

c - концентрация сухого CO, %;

c - концентрация сухого CO, %;

c - концентрация HC, ppm.

Примечание - может быть равно 1 для топлива на углеродной основе, и 0 - для топлива на водородной основе.

Точность воздушного расходомера должна отвечать требованиям раздела 8.3, точность анализатора CO должна отвечать требованиям 11.1, а точность всей системы должна отвечать требованиям, предъявляемым к измерению расхода отработавших газов.

Для измерения коэффициента избытка воздуха допускается использование соответствующей измерительной аппаратуры, например, циркониевых датчиков, отвечающих требованиям 11.2.9.

9.3 Определение содержания газообразных продуктов

9.3.1 Общие положения

Содержание газообразных продуктов в отработавших газах испытываемого двигателя должно измеряться методами, описанными в разделе 11. При этом их содержание должно определяться в неразбавленных отработавших газах. Порядок оценки данных и расчетов описан в 9.3.3 и 9.3.4.

9.3.2 Отбор проб для анализа газообразных выбросов

Пробоотборники газообразных выбросов должны устанавливаться на расстоянии от выхода из выпускной системы по ходу потока, равному как минимум трем диаметрам выпускной трубы, но не менее 0,5 м, при этом они должны находиться достаточно близко к двигателю - на таком расстоянии, чтобы температура отработавших газов в месте установки была не менее 343 K (70°C).

В многоцилиндровом двигателе, имеющем разветвленный выпускной коллектор, вход пробоотборника должен располагаться на расстоянии от двигателя, достаточном для того, чтобы проба достоверно представляла усредненные по всем цилиндрам значения продуктов отработавших газов. В многоцилиндровых двигателях с явно выраженным разделением выпускных коллекторов на группы (как это имеет место, например, в V-образных двигателях) пробоотборник рекомендуется устанавливать за точкой слияния выпускных коллекторов по ходу потока. Там, где по техническим причинам сделать это затруднительно, допускается брать пробу из одной группы коллекторов, а именно из той, в которой содержание CO выше. Могут использоваться и другие методы, корреляция которых с приведенными выше методами подтверждена. В расчетах выбросов должен использоваться полный массовый расход отработавших газов.

Если двигатель оборудован системой очистки отработавших газов, отбор проб должен производиться после прохождения отработавших газов через систему очистки.

9.3.3 Оценка данных

Для оценки газообразных выбросов концентрация загрязнений (HC, CO и NO), а также массовый расход отработавших газов должны периодически измеряться и регистрироваться компьютерной системой с частотой не менее 2 Гц. Все остальные измеряемые величины должны регистрироваться с частотой не менее 1 Гц. Если используются аналоговые анализаторы, то должна вестись непрерывная запись их выходного сигнала, а при оценке полученных данных должны вводиться данные калибровки анализаторов - либо непосредственно (в режиме реального времени), либо по завершении испытаний.

Для расчетов массовых расходов газообразных выбросов необходимо обеспечить синхронизацию во времени записей концентрации загрязнителей и массового расхода отработавших газов за счет учета времени преобразования (определение времени преобразования - см. 3.15). Для этого должно быть определено и зарегистрировано время отклика каждого анализатора газообразных выбросов и системы измерения расхода отработавших газов (см. 11.3.2 и 9.2.2 соответственно).

9.3.4 Расчет массовых выбросов

9.3.4.1 Общие положения

Массовые выбросы газообразных продуктов (в граммах на испытание) рекомендуется определять путем подсчета текущих (мгновенных) значений выбросов по их концентрации в неразбавленных отработавших газах - значениям u из таблицы 6 и массовому расходу отработавших газов, синхронизированных по времени в соответствии с 9.3.3, и интегрирования мгновенных значений по времени на протяжении цикла в соответствии с 9.3.4.2. Концентрации желательно определять по влажному газу. Если концентрации были определены по сухому газу, то перед тем как приступить к любым последующим расчетам, необходимо внести поправку на влажность в результаты измерения мгновенных значений согласно 9.3.5.

Кроме того, по предварительному соглашению между заинтересованными сторонами, при расчетах массовых выбросов можно пользоваться точными формулами 9.3.4.3. Точные формулы должны использоваться для расчетов в следующих случаях: когда применяется топливо, отсутствующее в таблице 6, когда используются несколько видов топлива, а также в случае возникновения разногласий.

Пример расчета приведен в приложении E.

9.3.4.2 Метод расчета на основе табличных значений

Расчет осуществляют по следующей формуле:

(в граммах на испытание), (11)

где u - отношение плотности данного продукта отработавших газов к плотности отработавших газов;

c - концентрация соответствующего продукта во влажных отработавших газах, ppm;

g - текущее значение массового расхода разбавленных отработавших газов, кг/с;

f - частота отбора проб, Гц;

n - число измерений.

В расчетах NO следует использовать коэффициент поправки на влажность k, определяемый согласно 9.3.6.

Измеренное мгновенное значение концентрации должно быть пересчитано на влажный газ согласно 9.3.5, если измерения не проводились для уже влажного газа.

В таблице 6 приведены значения u для ряда компонентов по некоторым видам топлива, на основе свойств идеального газа.

Таблица 6 - Значения u в потоке неразбавленных отработавших газов и плотности для различных продуктов отработавших газов

Газ

NO

CO

HC

CO

O

CH

HCHO

CHOH

[кг/м]

2,053

1,250

1,9636

1,4277

0,716

1,340

1,430

Топливо

Коэффициент u

Дизельное

1,2943

0,001586

0,000966

0,000479

0,001517

0,001103

0,000553

0,001035

0,001104

RME

1,2950

0,001585

0,000965

0,000536

0,001516

0,001102

0,000553

0,001035

0,001104

Метанол

1,2610

0,001628

0,000991

0,001133

0,001557

0,001132

0,000568

0,001062

0,001134

Этанол

1,2757

0,001609

0,000980

0,000805

0,001539

0,001119

0,000561

0,001050

0,001121

Природный газ

1,2661

0,001621

0,000987

0,000558

0,001551

0,001128

0,000565

0,001058

0,001129

Пропан

1,2805

0,001603

0,000976

0,000512

0,001533

0,001115

0,000559

0,001046

0,001116

Бутан

1,2832

0,001600

0,000974

0,000505

0,001530

0,001113

0,000558

0,001044

0,001114

Бензин

1,2977

0,001582

0,000963

0,000481

0,001513

0,001100

0,000552

0,001032

0,001102

В зависимости от вида топлива.

При =2, влажный воздух, 273 K, 101,3 кПа.

Точность u в пределах 0,2% для следующего состава топлива (масс.): С=66-76%; H=22-25%; N=0-12%.

NMHC на основе CH (для общих HC используется коэффициент uдля CH).

9.3.4.3 Метод расчета по точным формулам

Массовые выбросы должны рассчитываться по формуле (11). Вместо табличных значений, для расчета u должны использоваться следующие формулы. В следующих формулах предполагается, что c в формуле (11) измерено или пересчитано в ppm.

(12)

или

, (13)

где может быть взято, например, из таблицы 6.

(14)

В таблице 6 приведены значения плотности для ряда продуктов отработавших газов. Молекулярная масса отработавших газов M, должна быть определена для обобщенного состава топлива CHONS следующим образом, предполагая, что топливо сгорает полностью.

.




(15)

Плотность отработавших газов рассчитывается по следующей формуле:

; (16)

где .

(17)

9.3.4.4 Расчет концентрации NMHC и CH при наличии отделителя неметановых фракций Концентрации NMHC и CH рассчитываются по следующим формулам:

; (18)


, (19)

где - концентрация HC в пробе газа, проходящей через NMC;

- концентрация НС в пробе газа, пропускаемой в обход (байпас) NMC;

Е - метановая эффективность, определяемая по ISO 8178-1, пункт 8.8.4.2;

Е - этановая эффективность, определяемая по ISO 8178-1, пункт 8.8.4.3.

Примечание - При использовании отделителя неметановых фракций время реакции системы может превысить 10 с.

9.3.5 Поправка на влажность

Если мгновенные значения концентраций продуктов были измерены для сухого состояния, то результаты должны быть пересчитаны для влажного состояния по следующим формулам:

; (20)


или (21)



; или (22)


. (23)

Причем

, (24)

где p - давление водяных паров после охлаждающей ванны, кПа;

p- полное атмосферное давление, кПа;

- молярное водородное отношение топлива;

c - концентрация CO для сухого состояния, %;

c - концентрация СО для сухого состояния, %;

H - влажность воздуха на впуске, грамм воды на килограмм сухого воздуха;

k - 0,055584w-0,0001083w-0,0001562w+0,0079936w+0,0069978w.

Примечание - Формулы (21) и (22) в принципе идентичны с той разницей, что в формуле (21) присутствует коэффициент 1,008, приближенно соответствующий более точному выражению (делителю) в формуле (22).

9.3.6 Поправка на влажность и температуру по выбросам NO

Поскольку выбросы NO зависят от параметров окружающего воздуха, при расчетах концентрации NO должна учитываться поправка на температуру и влажность окружающего воздуха с коэффициентами, вычисляемыми по следующим формулам:

a) для двигателей с самовоспламенением от сжатия:

, (25)

где T- температура воздуха на впуске, K;

H - влажность воздуха на впуске, г воды на кг сухого воздуха.

Значение H может быть рассчитано по общеизвестным формулам при наличии следующих измеренных параметров: относительная влажность, точка росы, давление водяного пара или показания сухого/влажного термометров.

b) для двигателей с самовоспламенением от сжатия и промежуточным воздухоохладителем можно в качестве альтернативного варианта использовать следующую формулу:

, (26)

где T - температура воздуха после промежуточного воздухоохладителя;

T - эталонная температура воздуха после промежуточного воздухоохладителя (должна быть указана изготовителем).

Примечание - Другие переменные расшифрованы в перечислении а).

Значение H может быть рассчитано по общеизвестным формулам при наличии следующих измеренных параметров: относительная влажность, точка росы, давление водяного пара или показания сухого/влажного термометров.

9.3.7 Расчет удельных значений выбросов

Выбросы каждого компонента в (г/кВт·ч) рассчитываются по формуле:

, (27)

где W - работа за фактический цикл в (кВт·ч), определяемая в соответствии с 6.6.2.

9.4 Определение содержания частиц

9.4.1 Общие положения

Для определения содержания частиц необходима система разбавления. В данном пункте рассматривается частичнопоточная система разбавления. Пропускная способность системы разбавления должна быть достаточной для того, чтобы полностью исключить возможность конденсации влаги в системах разбавления и пробоотбора и поддерживать температуру разбавленных отработавших газов перед держателями фильтров в диапазоне от 315 K (42°C) до 325 K (52°C). Допускается осушение разбавляющего воздуха перед системой разбавления, что бывает особенно полезно при высокой влажности воздуха. Температура разбавляющего воздуха в непосредственной близости от входа в смесительный туннель должна быть выше 288 K (15°C).

Частичнопоточная система разбавления должна обеспечивать пропорциональный отбор пробы из потока отработавших газов, независимо от величины их расхода, и разбавление этой пробы воздухом в таком количестве, чтобы обеспечить температуру пробы на испытательном фильтре в пределах от 315 K (42°C) до 325 K (52°C). При этом важно, чтобы при определении степени разбавления r или доли выборки r были выполнены требования к точности, указанные в 9.4.2. Допускается использование различных способов пробоотбора, причем выбор способа в значительной мере определяет вид используемой аппаратуры и методы работы.

Для определения массы частиц требуются: система пробоотбора частиц, фильтры отбора частиц, аналитические весы, а также весовая камера с регулируемой температурой и влажностью. Такая система детально описана в разделе 12.

9.4.2 Отбор пробы частиц

Пробоотборник частиц должен устанавливаться в непосредственной близости перед пробоотборником газообразных продуктов, однако расстояние между ними должно быть достаточным для предотвращения взаимовлияния. Следовательно, требования к установке, указанные в 9.3.2, относятся также и к отбору проб частиц. Линия пробоотбора должна соответствовать требованиям 16.2 ISO 8178-1.

В многоцилиндровом двигателе, имеющем разветвленный выпускной коллектор, пробоотборник должен располагаться на расстоянии от двигателя, достаточном для того, чтобы проба достоверно представляла усредненные по всем цилиндрам значения продуктов отработавших газов. В многоцилиндровых двигателях с отчетливо выраженным разделением выпускных коллекторов на группы (как это имеет место, например, в V-образных двигателях) рекомендуется установка пробоотборника за точкой объединения выпускных коллекторов по ходу потока. Если по техническим причинам сделать это затруднительно, допускается брать пробу из одной группы коллекторов - той, где содержание частиц выше. Могут использоваться и другие методы, корреляция которых с приведенными выше методами подтверждена. В расчетах выбросов должен использоваться полный массовый расход отработавших газов.

9.4.3 Время отклика системы

Для управления частичнопоточной системой разбавления необходимо, чтобы она обладала достаточно быстрой реакцией. Время преобразования для системы определяется согласно 12.3.3. Система может управляться в режиме реального времени при условии, что суммарное время преобразования линии измерения расхода отработавших газов (см. 9.2.2) и частичнопоточной системы разбавления составляет менее 0,3 с. Если оно превышает 0,3 с, то необходимо использовать систему с прогностическим алгоритмом управления, основанным на записях предшествовавших испытаний. В этом случае время нарастания сигнала должно быть не более 1 с, а суммарное время запаздывания должно быть не более 10 с.

Суммарное время отклика системы должно быть таким, чтобы обеспечить репрезентативность пробы частиц q, пропорциональной расходу отработавших газов. Для определения пропорциональности должен быть выполнен регрессионный анализ q относительно q при частоте выборки не менее 5 Гц, при этом должны быть выполнены следующие условия:

- значение коэффициента корреляции r линейной регрессии между q и q должно быть не менее 0,95;

- средняя квадратичная ошибка оценки q по q не должна превышать 5% максимального значения q;

- значение q в точке пересечения линии регрессии не должно превышать ±2% от максимального значения q.

Допускается также проведение предварительного испытания, по результатам которого определяется сигнал по массовому расходу отработавших газов, а затем этот сигнал используется для управления накоплением пробы частиц ("прогностическое" или "опережающее" управление). Последний вариант актуален в случае, если время преобразования линии пробоотбора частиц t и/или время преобразования линии измерения сигнала по расходу отработавших газов t более 0,3 с. Можно считать, что управление частичнопоточной системой разбавления организовано правильно, если полученный в ходе предварительного испытания временной график величины q, управляющей q, сдвинут на величину "времени опережения", равную t+ t.

Для установки соотношения между q и q следует использовать данные, полученные при реальных испытаниях, причем значение q должно быть выровнено по времени относительно q с помощью t (величина t в выравнивании не используется). Таким образом, сдвиг по времени между q и q представляет собой разность времен их преобразования, определенных в 12.3.3.

9.4.4 Оценка данных

Для расчета массы пробы частиц m нужно из массы брутто фильтра, определенной согласно 7.9.5, вычесть собственную массу фильтра, определенную согласно 7.2. Для оценки концентрации частиц нужно записать значение суммарной массы частиц, полученной на фильтрах в течение испытательного цикла.

По соглашению между всеми заинтересованными сторонами допускается корректировка массы частиц согласно 7.5 для учета частиц, содержащихся в разбавляющем воздухе. Такая корректировка должна учитывать установившуюся инженерную практику и особенности используемой системы для измерения содержания частиц.

9.4.5 Расчет массовых выбросов частиц

Масса частиц может быть рассчитана одним из следующих способов. Пример расчета приведен в приложении E.

a) , (28)

где m - масса частиц, собранных на протяжении испытательного цикла, мг;

m- масса разбавленных отработавших газов, проходящих через фильтры сбора частиц, кг;

m - масса эквивалентных разбавленных отработавших газов за цикл, кг.

Суммарная масса эквивалентных разбавленных отработавших газов за цикл рассчитывается следующим образом

; (29)

; (30)

. (31)*

где q - текущее эквивалентное значение массового расхода разбавленных отработавших газов, кг/с;

q - текущее значение массового расхода отработавших газов, кг/с;

- текущее значение степени разбавления;

q - текущее значение массового расхода разбавленных отработавших газов через смесительный туннель, кг/с;

q - текущее значение массового расхода разбавляющего воздуха, кг/с;

f - частота отбора проб, Гц;

n - число измерений.

________________

* Формула и экспликация к ней соответствуют оригиналу. - .

b)

, (32)

где m - масса частиц, собранных на протяжении испытательного цикла, мг;

- значение степени разбавления, усредненное по испытательному циклу.

, (33)

где m - масса частиц в пробе, собранных на протяжении испытательного цикла, кг;

m - суммарный массовый расход отработавших газов на протяжении испытательного цикла, кг;

m - масса разбавленных отработавших газов, проходящих через фильтры сбора частиц, кг;

m - масса разбавленных отработавших газов, проходящих через смесительный туннель, кг.

Примечание - При использовании систем пробоотбора аккумулирующего типа m равно m.

9.4.6 Поправка на влажность для выбросов частиц

Поскольку выбросы частиц в двигателях зависят от параметров окружающего воздуха, при расчетах концентрации частиц должна вноситься поправка на влажность окружающего воздуха с коэффициентом k, вычисляемым по приведенным ниже формулам.

По соглашению между заинтересованными сторонами могут использоваться другие стандартные значения влажности, отличные от 10,71 г/кг. Принятые стандартные значения должны быть указаны в отчете об испытаниях.

Для вычисления поправок могут быть также использованы и другие формулы, если их справедливость может быть подтверждена или проверена.

, (34)

где H - влажность воздуха на впуске, г воды на кг сухого воздуха.

9.4.7 Расчет удельных значений выбросов частиц

Выброс частиц (в г/кВт·ч) вычисляется следующим образом:

, (35)

где W - работа за фактический цикл в кВт·ч, определяемая в соответствии с 6.6.2.

10 Определение выбросов газообразных продуктов и частиц с помощью полнопоточной системы разбавления

10.1 Общие положения

Сигналы по концентрации газообразных продуктов, формируемые с помощью или интегрирования, или анализа содержимого пробоотборных мешков, используются для расчетов массовых значений выбросов путем умножения сигнала на величину расхода разбавленных отработавших газов. Для измерения расхода разбавленных отработавших газов используется система отбора проб постоянного объема (constant volume sampling - CVS), которая может быть построена на базе объемного насоса (positive displacement pump - PDP), расходомера Вентури с критическим истечением (critical flow venturi - CFV) или расходомера Вентури с дозвуковым истечением (subsonic venturi - SSV).

Для измерения содержания частиц пропорциональная проба берется из потока разбавленных отработавших газов в системе CVS.

Общая схема измерений показана на рисунке 3.


1 - фильтр, 2 - смесительный туннель, 3 - теплообменник, 4 - разбавляющий воздух, 5 - выпуск, 6 - двигатель, 7 - выпускная труба, 8 - фильтр частиц, 9 - насос пробоотбора, 10 - расходомер, 11 - варианты, 12 - выпуск

Рисунок 3 - Схема полнопоточной системы разбавления CVS

10.2 Определение расхода разбавленных отработавших газов

10.2.1 Общие положения

Для того чтобы рассчитать выбросы разбавленных отработавших газов, необходимо знать массовый расход разбавленных отработавших газов. Суммарный расход разбавленных отработавших газов за испытательный цикл (кг/испытательный цикл) рассчитывается по результатам измерений за цикл и соответствующим данным калибровки расходомера (V): для PDP, K для CFV, C, Y для SSV) любым из методов, приведенных в 10.2.2-10.2.4. Если общая масса частиц и газообразных продуктов превысит 0,5% общего расхода CVS (m), этот расход должен быть откорректирован на величину m или поток пробы частиц должен быть возвращен в CVS (перед расходомером).

10.2.2 Система PDP-CVS

Если температура разбавленных отработавших газов в цикле с помощью теплообменника поддерживается постоянной с точностью до ±6 K, то массовый расход в цикле рассчитывается по следующей формуле:

, (36)

где V - расход газа, прокачиваемого за один оборот насоса в условиях испытаний, м/об;

N - общее число оборотов насоса за время испытаний;

p - атмосферное давление в испытательной камере, кПа;

p - разрежение на входе насоса по отношению к атмосферному давлению, кПа;

T - средняя температура разбавленных отработавших газов на входе насоса в течение цикла, K.

При использовании системы с компенсацией расхода (то есть без теплообменника) рассчитываются текущие значения массовых выбросов, которые интегрируются по времени на протяжении цикла. В этом случае текущее значение массы разбавленных отработавших газов рассчитывается по следующей формуле:

, (37)

где N - общее число оборотов насоса за промежуток времени.

10.2.3 Система CFV-CVS

Если температура разбавленных отработавших газов в цикле с помощью теплообменника поддерживается постоянной с точностью до ±11 K, то массовый расход в цикле рассчитывается по следующей формуле:

, (38)

где t - время цикла, с;

K - калибровочный коэффициент расходомера Вентури с критическим истечением для стандартных условий;

p - абсолютное давление на входе расходомера Вентури, кПа;

T - абсолютная температура на входе расходомера Вентури, K.

При использовании системы с компенсацией расхода (то есть без теплообменника) рассчитываются текущие значения массовых выбросов, которые интегрируются по времени на протяжении цикла. В этом случае текущее значение массы разбавленных отработавших газов рассчитывается по следующей формуле:

, (39)

где - промежуток времени, с.

10.2.4 Система SSV-CVS

Если температура разбавленных отработавших газов в цикле с помощью теплообменника поддерживается постоянной с точностью до ±11 K, то массовый расход в цикле рассчитывается по следующей формуле:

, (40)

где

, (41)

где A - совокупность констант и коэффициентов преобразования физических единиц =0,006111

в единицах системы СИ от ;

d - диаметр выходного сечения SSV, в м;

C - коэффициент расхода SSV;

P - абсолютное давление на входе расходомера Вентури, кПа;

T - абсолютная температура на входе расходомера Вентури, K;

отношение величин абсолютного статического давления на выходе и на входе SSV;

отношение выходного диаметра SSV, d, к внутреннему диаметру впускной трубки.

При использовании системы с компенсацией расхода (то есть без теплообменника) рассчитываются текущие значения массовых выбросов, которые интегрируются по времени на протяжении цикла. В этом случае текущее значение массы разбавленных отработавших газов рассчитывается по следующей формуле

, (42)

где

, (43)

- промежуток времени, в с.

Расчет в режиме реального времени должен начинаться с заданного реального значения либо C, (порядка 0,98), либо Q. Если расчет начинается с задания Q, его начальное значение должно быть использовано для оценки Re.

В течение всего цикла испытаний число Рейнольдса на выходе SSV должно оставаться в диапазоне чисел Рейнольдса, используемых при построении калибровочной характеристики.

10.3 Определение содержания газообразных выбросов

10.3.1 Общие положения

Содержание газообразных выбросов в отработавших газах испытываемого двигателя должно измеряться методами, описанными в 10.3.2. Содержание газообразных выбросов должно определяться в разбавленных отработавших газах. Порядок оценки данных и расчетов описан в 10.3.3 и 10.3.4.

10.3.2 Отбор проб для анализа газообразных выбросов

Выпускная труба на участке от двигателя до полнопоточной системы разбавления должна удовлетворять требованиям ISO 8178-1. Пробоотборник (пробоотборники) для газообразных выбросов должен устанавливаться в смесительном туннеле, где отработавшие газы достаточно хорошо перемешаны с разбавляющим воздухом, и находиться в непосредственной близости от пробоотборника частиц.

Отбор проб обычно может выполняться двумя способами:

- газообразные продукты собираются в пробоотборные мешки на протяжении цикла, и после его завершения проводится анализ собранного содержимого; для анализа на НС пробоотборные мешки должны быть нагреты до температуры (464±11) K [(191±11)°C], для анализа на NO - до температуры выше точки росы;

- на протяжении всего цикла непрерывно ведется анализ проб на газообразные продукты, результаты которого интегрируются; этот метод применяется для анализа на содержание HC и NO в тех случаях, когда вышеназванные условия не выполняются.

Отбор проб на фоновые концентрации в пробоотборные мешки осуществляется выше смесительного туннеля по ходу потока, полученные значения фоновых концентраций должны вычитаться из полученных концентраций газообразных продуктов согласно 10.3.4.2.

10.3.3 Оценка данных

Для оценки газообразных выбросов концентрация продуктов (HC, CO и NO), а также массовый расход разбавленных отработавших газов должны периодически измеряться и регистрироваться компьютерной системой с частотой не менее 1 Гц. Все остальные измеряемые величины должны регистрироваться с частотой не менее 1 Гц. Если используются аналоговые анализаторы, то должна вестись непрерывная запись их выходного сигнала, а при оценке полученных данных должны вводиться данные калибровки анализаторов, либо в режиме реального времени, либо по завершении испытаний.

10.3.4 Расчет массовых выбросов

10.3.4.1 Системы с постоянным массовым расходом

Для систем с теплообменником масса газообразных продуктов определяется по следующей формуле:

, (44)

где u - отношение плотности данного продукта отработавших газов к плотности отработавших газов;

c - усредненное откорректированное значение концентрации данного продукта отработавших газов, ppm;

m - суммарный массовый расход разбавленных отработавших газов на протяжении испытательного цикла, кг.

В расчетах NO следует использовать соответствующие коэффициенты поправки на влажность k или k, определяемые согласно 10.3.6.

Измеренное значение концентрации должно быть пересчитано на влажный газ согласно 10.3.5, если измерения не проводились уже для влажного газа.

В таблице 7 приведены значения u для основных компонентов.

Таблица 7 - Значения u в разбавленных отработавших газах

Газ

NO

CO

HC

CO

O

CH

HCHO

CHOH

[kg/m]

2,053

1,250

1,963 6

1,427 7

0,716

1,340

1,430

Топливо

=1,293 kg/mКоэффициент u

Дизельное

0,001588

0,000967

0,000480

0,001519

0,001104

0,000553

0,001036

0,001106

RME

0,001588

0,000967

0,000537

0,001519

0,001104

0,000553

0,001036

0,001106

Метанол

0,001588

0,000967

0,001105

0,001519

0,001104

0,000553

0,001036

0,001106

Этанол

0,001588

0,000967

0,000795

0,001519

0,001104

0,000553

0,001036

0,001106

Природный газ

0,001588

0,000967

0,000584

0,001519

0,001 104

0,000553

0,001036

0,001106

Пропан

0,001588

0,000967

0,000507

0,001519

0,001104

0,000553

0,001036

0,001106

Бутан

0,001588

0,000967

0,000501

0,001519

0,001104

0,000553

0,001036

0,001106

Бензин

0,001588

0,000967

0,000 483

0,001519

0,001104

0,000553

0,001036

0,001106

В зависимости от вида топлива.

При =2, влажный воздух, 273 K, 101,3 кПа.

Точность u в пределах 0,2% для следующего состава топлива (масс.): С=66-76%; H=22-25%; N=0-12%.

NMHC на основе CH (для общих HC используется коэффициент uдля CH).

Примечание - Для расчета значений u плотность разбавленных отработавших газов принимается равной плотности воздуха. Поэтому значения u одинаковы для отдельных компонентов газа, но для НС они отличаются. Пользоваться методом точного расчета для измерений в неразбавленных отработавших газах не рекомендуется, поскольку степень разбавления и, следовательно, плотность разбавленных отработавших газов в течение цикла не являются постоянными.

10.3.4.2 Определение откорректированных фоновых концентраций

При определении нетто-концентрации загрязнителей средние значения фоновых концентраций газообразных продуктов в разбавляющем воздухе должны вычитаться из измеренных значений концентраций. Средние значения фоновых концентраций могут быть определены по анализу проб из пробоотборного мешка или с помощью непрерывных измерений и последующего интегрирования. Расчет осуществляют по следующей формуле:

. (45)

где c - концентрация соответствующего продукта в разбавленных отработавших газах, ppm;

c - концентрация соответствующего продукта в разбавляющем воздухе, ppm;

DF - коэффициент разбавления.

Коэффициент разбавления рассчитывается по следующим формулам:

a) для дизельных двигателей, работающих на сжиженном нефтяном газе (LPG):

, (46)

b) для двигателей, работающих на природном газе (NG):

, (47)

где CO - концентрация CO в разбавленных отработавших газах, % об.;

HO - концентрация HC в разбавленных отработавших газах, ppm C1;

NMHC - концентрация NMHC в разбавленных отработавших газах, ppm C1;

CO - концентрация СО в разбавленных отработавших газах, ppm;

F - стехиометрический коэффициент.

Сухие концентрации пересчитываются во влажные концентрации согласно 10.3.5.

Стехиометрическое соотношение рассчитывается по формуле:

, (48)

где x и y - коэффициенты, характеризующие состав топлива обобщенного вида CH.

Если же состав топлива неизвестен, можно использовать следующие стехиометрические соотношения:

- F (дизельное топливо) =13,4;

- F(LPG)=11,6;

- F(NG)=9,5.

10.3.4.3 Системы с компенсацией расхода

Для систем без теплообменника массы выбросов (в г на испытание) определяются путем расчета мгновенных значений массовых выбросов и интегрирования этих значений на протяжении цикла. Поправка на фоновые значения применяется непосредственно к мгновенным значениям концентраций. Расчет ведется по следующей формуле:

, (49)

где c - концентрация соответствующего продукта в разбавленных отработавших газах, ppm;

c - концентрация соответствующего продукта в разбавляющем воздухе, ppm;

m - мгновенное значение массы разбавленных отработавших газов, кг;

m - суммарная масса разбавленных отработавших газов за цикл, кг;

u - величина взята из таблицы 7;

DF - коэффициент разбавления.

10.3.4.4 Расчет концентрации NMHC и CH при наличии отделителя неметановых фракций

Концентрации NMHC и CH рассчитываются по следующим формулам:

; (50)

; (51)

где c - концентрация HC в пробе газа, проходящей через NMC;

c - концентрация HC в пробе газа, пропускаемой в обход (байпас) NMC;

E - метановая эффективность, определяемая в ISO 8178-1, пункт 8.8.4.2;

E - этановая эффективность, определяемая в ISO 8178-1, пункт 8.8.4.3.

10.3.5 Поправка на влажность

Если мгновенные значения концентраций продуктов измерялись для сухого состояния, то результаты должны быть пересчитаны для влажного состояния по следующим формулам:

; (20)


, (52)

где

. (53)

10.3.6 Поправка на влажность и температуру по выбросам NO

Поскольку выбросы NO зависят от параметров окружающего воздуха, при расчетах концентрации NO должны вноситься поправки на температуру и влажность окружающего воздуха, вычисляемые по следующим формулам:

a) для двигателей с самовоспламенением:

, (54)

где T - температура воздуха на впуске, K;

H - влажность воздуха на впуске, г воды на кг сухого воздуха.

Значение H может быть рассчитано по общеизвестным уравнениям при наличии следующих измеренных параметров: относительная влажность, точка росы, давление водяного пара или показания сухого/влажного термометров;

b) для двигателей с самовоспламенением и промежуточным воздухоохладителем можно использовать в качестве альтернативного варианта следующую формулу:

, (55)

где T - температура воздуха после промежуточного воздухоохладителя;

T - номинальная температура воздуха после промежуточного воздухоохладителя (задается изготовителем).

Примечание - Другие переменные расшифрованы в перечислении а);

H - влажность воздуха на впуске, в г воды на кг сухого воздуха, где значение H может быть рассчитано по измеренным значениям относительной влажности, точки росы, давления водяного пара или температуры по сухому/влажному термометрам с помощью общеизвестных уравнений.

10.3.7 Расчет удельных значений выбросов

Удельные выбросы каждого продукта (г/кВт·ч), за исключением NO, должны определяться следующим образом:

, (56)

а для NO:

, (57)

где W - работа за фактический цикл в (кВт·ч), определяемая в соответствии с 6.6.2.

10.4 Определение содержания частиц

10.4.1 Общие положения

Для определения массы частиц необходима система разбавления. В данном пункте рассматривается полнопоточная система разбавления. Пропускная способность системы разбавления должна быть достаточной для того, чтобы полностью исключить возможность конденсации влаги в системах разбавления и пробоотбора и поддерживать температуру разбавленных отработавших газов перед держателями фильтров в диапазоне от 315 K (42°C) до 325 K (52°C). Допускается осушение разбавляющего воздуха перед системой разбавления, что бывает особенно полезно при высокой влажности воздуха. Температура разбавляющего воздуха в непосредственной близости от входа в смесительный туннель должна быть выше 288 K (15°C).

Для определения массы частиц требуются: система пробоотбора частиц, фильтры сбора частиц, аналитические весы, а также весовая камера с регулируемой температурой и влажностью. Такая система детально описана в разделе 12.

10.4.2 Пробоотбор частиц

Пробоотборник частиц должен устанавливаться непосредственно перед пробоотборником газообразных продуктов, однако расстояние между ними должно быть достаточным для предотвращения их взаимовлияния в смесительном туннеле. Следовательно, требования к установке, указанные в 9.3.2, относятся также и к отбору проб частиц. Линия пробоотбора должна соответствовать требованиям ISO 8178-1.

10.4.3 Расчет массовых выбросов частиц

Масса частиц (г/испытание) вычисляется следующим образом:

, (58)

где m - масса частиц, собранных на протяжении испытательного цикла, мг;

m - масса разбавленных отработавших газов, проходящих через фильтры сбора частиц, кг;

m - масса разбавленных отработавших газов за цикл, кг.

В случае использования системы двойного разбавления масса вторичного разбавляющего воздуха вычитается из общей массы дважды разбавленных отработавших газов, пропущенных через фильтры частиц:

, (59)

где m - масса дважды разбавленных отработавших газов, проходящих через фильтр частиц, кг;

m - масса вторичного разбавляющего воздуха, кг.

Если фоновый уровень частиц в разбавляющем воздухе определен в соответствии с 7.5, то может быть внесена поправка на фоновый уровень частиц. В этом случае массовый расход частиц (г/испытание) вычисляется следующим образом:

, (60)*

________________

* Формула соответствует оригиналу. - .

где m, m, m - (см. выше);

m - масса пробы первичного разбавляющего воздуха, взятой с помощью пробоотборника фонового уровня частиц, кг;

m - масса собранных частиц (образующих фоновый уровень) в первичном разбавляющем воздухе, мг;

DF - коэффициент разбавления, определенный в 10.3.4.2.

10.4.4 Поправка на влажность по выбросам частиц

Поскольку выбросы частиц в дизелях зависят от параметров окружающего воздуха, при расчетах концентрации частиц должна вноситься поправка на влажность окружающего воздуха с коэффициентом k, вычисляемым по приведенным ниже формулам.

По соглашению между заинтересованными сторонами могут использоваться другие эталонные значения влажности, отличные от 10,71 г/кг. Принятые эталонные значения должны быть указаны в отчете об испытаниях.

, (61)

где H - влажность воздуха на впуске в граммах воды на килограмм сухого воздуха.

10.4.5 Расчет удельных значений выбросов частиц

Выброс частиц (в г/кВт·ч) вычисляется следующим образом

, (62)

где W - работа за фактический цикл в кВт·ч, определяемая в соответствии с 6.6.2.

11 Аппаратура для измерения содержания газообразных продуктов

11.1 Общие требования к анализаторам

11.1.1 Общие положения

Диапазон измерений и время отклика применяемых анализаторов должны быть достаточными для обеспечения точности, требуемой для измерения концентраций продуктов отработавших газов на переходных режимах. Диапазон измерений анализатора должен выбираться таким образом, чтобы среднее значение концентрации, измеряемой на протяжении испытательного цикла, находилась в пределах от 15 до 100% полного диапазона, при этом погрешность анализатора не должна превышать ±2% от его показания при среднем значении концентрации.

Если вторичные измерительные приборы (компьютеры, самописцы) имеют достаточную точность и разрешение менее 15% полного диапазона измерений, то погрешность измерений анализатора менее 15% полного диапазона считается также допустимой. В этом случае должна быть выполнена дополнительная калибровка по четырем равномерно разнесенных точкам с ненулевыми значениями функции, чтобы обеспечить точность калибровочных кривых согласно требованиям 8.5.5 ISO 8178-1.

Электромагнитная совместимость (ЕМС) оборудования должна быть достаточной для минимизации дополнительных ошибок измерения.

11.1.2 Точность

Отклонение показаний анализатора от номинальной точки калибровки не должно превышать большей из следующих величин: ±2% деления шкалы или ±0,3% полного диапазона измерений. Точность определяется в соответствии с требованиями к калибровке, изложенными в 8.5 ISO 8178-1.

Примечание - Для целей настоящего стандарта точность определяется как отклонение показаний анализатора от номинальных калибровочных значений, полученных с использованием калибровочного газа (истинная величина).

11.1.3 Прецизионность

Прецизионность, определяемая как среднее квадратичное отклонение, полученное по 10 последовательным измерениям с использованием калибровочного газа и умноженное на 2,5, не должна превышать ±1% максимальной концентрации на шкале для каждого используемого диапазона свыше 155 ppm (или ppmC) и ±2% для каждого используемого диапазона менее 155 ppm (или ppmC).

11.1.4 Уровень помех

Диапазон отклонений отклика анализатора на нулевой и калибровочный газы за любой период в 10 с не должен превышать 2% максимального значения по шкале в любом диапазоне измерений.

11.1.5 Дрейф нуля

Дрейф нуля определяется как усредненная реакция, включая шум, на присутствие нулевого газа в течение 30-секундного периода. Дрейф нуля на протяжении 1 ч не должен превышать 2% максимального значения по шкале наименьшего из используемых диапазонов измерений.

11.1.6 Дрейф диапазона

Дрейф диапазона определяется как усредненная реакция, включая шум, на присутствие калибровочного газа в течение 30-секундного периода. Дрейф диапазона на протяжении 1 ч не должен превышать 2% максимального значения по шкале наименьшего из используемых диапазонов измерений.

11.1.7 Время нарастания сигнала

Время нарастания сигнала анализатора, установленного в измерительной системе, не должно превышать 2,5 с.

Примечание - Выполнение вышеназванного критерия является необходимым, но не достаточным условием пригодности измерительной системы для испытаний на переходных режимах. Наличие в системе объемов и в особенности мертвых пространств сказывается не только на времени передачи сигнала от датчика к анализатору, но и на времени нарастания сигнала. Время отклика анализатора включает также задержки передачи сигнала, вызываемые такими факторами, как, например, инерционность преобразователя и наличие водоотделителей в составе анализатора. Определение времени отклика всей системы описано в 11.3.2.

11.1.8 Осушение газа

Измерения состава отработавших газов могут проводиться как для влажного, так и для сухого газа. Влияние устройства осушения газа, если оно используется, на состав анализируемых газов должно быть минимальным. Использование химических осушителей для удаления воды из газовой пробы не допускается.

11.2 Газоанализаторы

11.2.1 Общие положения

В 11.2.2-11.2.9 определяются возможные принципы измерения. Подробное описание систем измерений приведено в разделе 15 ISO 8178-1. Для анализа состава отработавших газов должны применяться перечисленные ниже приборы. При использовании нелинейных анализаторов допускается компенсация присущих им нелинейностей схемотехническими средствами.

11.2.2 Анализ содержания оксида углерода (CO)

Для анализа содержания оксида углерода должен использоваться недисперсионный инфракрасный спектроанализатор (NDIR).

11.2.3 Анализ содержания диоксида углерода (CO)

Для анализа содержания диоксида углерода должен использоваться недисперсионный инфракрасный спектроанализатор (NDIR).

11.2.4 Анализ содержания углеводородов (HC)

Анализатор для определения содержания углеводородов должен представлять собой пламенно-ионизационный детектор с подогревом (HFID), все компоненты которого - детектор, клапаны, трубки и т.п. - подогреваются таким образом, чтобы температура газа поддерживалась на уровне (463±10) K [(190±10)°C)].

11.2.5 Анализ содержания неметановых углеводородов (NMHC)

Определение содержания неметановых углеводородов производится с помощью отделителя неметановых фракций (NMC), установленного последовательно с FID (см. 16.4.2 ISO 8178-1), путем вычитания количества метана из количества углеводородов.

11.2.6 Анализ содержания оксидов азота (NO)

Анализатор для определения содержания оксидов азота должен быть выполнен на основе хемилюминесцентного детектора (CLD) или хемилюминесцентного детектора с подогревом (HCLD) с преобразователем NO/NO, если измерение производится по сухому газу. Когда измерение ведется по влажному газу, должен использоваться детектор типа HCLD с преобразователем, температура которого поддерживается выше 328 K (55°C), если удовлетворяется условие ограничения влагосодержания (см. 8.9.3.2 ISO 8178-1). В случае как CLD, так и HCLD температура стенок тракта пробоотбора должна поддерживаться в диапазоне от 328 до 473 K (от 55 до 200°C) вплоть до преобразователя - при измерении по сухому газу и вплоть до анализатора - при измерении по влажному газу.

11.2.7 Анализ содержания формальдегида (HCHO)

Для непрерывного измерения содержания формальдегида в неразбавленных отработавших газах должны применяться инфракрасный спектроанализатор с преобразованием Фурье (FTIR) или масс-спектрометр с мягкой ионизацией (SIMS), используемые в соответствии с инструкциями поставщика прибора.

Анализатор FTIR должен иметь встроенный алгоритм формирования помехоустойчивого сигнала по концентрации вещества в зависимости от инфракрасного спектра его излучения. Анализатор FTIR должен также иметь встроенную базу данных, уникальную для каждого прибора, во избежание помех из-за разницы спектров различных приборов.

Анализатор SIMS должен иметь встроенную систему управления для формирования помехоустойчивого сигнала по концентрации формальдегида. Внутренняя энергия ионизирующего иона должна быть более 11,6 эВ (например, это может быть Xe с внутренней энергией, равной 12,2 эВ). При измерении на массе 30 влияние помехи от NO должно быть компенсировано с помощью известного коэффициента эффективности ионизации NO для масс 46 и 30. Развязка по помехам должна осуществляться периодически с интервалом не более 300 мс. Измерение содержания формальдегида на массе 29 допускается при необходимости, допустимости или наличии компенсации дополнительного сигнала по большему содержанию альдегидов (результат измерения на массе 29 представляет собой верхний предел концентрации формальдегида).

При определении содержания формальдегида в разбавленных отработавших газах с помощью частичнопоточной системы разбавления разбавленная проба должна пропускаться с постоянным расходом через импинжер, содержащий раствор ацетонитрила (ACN) реагента DNPH, или через кварцевый картридж с покрытием 2,4-DNPH. Взятая проба анализируется с помощью жидкостного хроматографа высокого давления (high pressure liquid chromatograph - HPLC), в котором используется ультрафиолетовое детектирование на длине волны 365 нм (подробнее см. 16.6 ISO 8178-1). Если проба разбавленного газа берется из частичнопоточной системы разбавления аккумулирующего типа, требования к точности измерения, указанные в 12.1.4, должны обеспечиваться за счет применения метода, описанного в 12.1.4.3.

11.2.8 Анализ содержания метанола (СНОН)

Для непрерывного измерения содержания метанола в неразбавленных отработавших газах должны применяться инфракрасный спектроанализатор с преобразованием Фурье (FTIR) или масс-спектрометр с мягкой ионизацией (SIMS), используемые в соответствии с инструкциями поставщика прибора.

Анализатор FTIR должен иметь встроенный алгоритм формирования помехоустойчивого сигнала по концентрации вещества в зависимости от инфракрасного спектра его излучения. Анализатор FTIR должен также иметь встроенную базу данных, уникальную для каждого прибора, во избежание помех, вызванных несовпадением спектров различных приборов.

Анализатор SIMS должен иметь встроенную систему управления (control library) для формирования помехоустойчивого сигнала по концентрации метанола. Внутренняя энергия ионизирующего иона должна быть более 11,2 эВ (например, это может быть Xe с внутренней энергией, равной 12,2 эВ). Это позволяет вести измерения метанола на массе 31. Единственными веществами, способными интерферировать на этой массе, являются фрагменты этанола и пропанола, которые в отработавших газах обычно отсутствуют. Тем не менее при точных измерениях содержания метанола известные показатели эффективности ионизации этих веществ на их нефрагментированных массах и на массе 31 в качестве средства для предотвращения интерференции использоваться не должны.

Содержание метанола допускается также определять с помощью HFID. В этом случае HFID, откалиброванный пропаном, должен работать при температуре (385±10) K [(112±10)°C]. Коэффициент влияния метанола должен определяться при нескольких значениях его концентрации; диапазон концентраций метанола в пробе должен соответствовать 8.8.5 ISO 8178-1.

Если количество метанола определяется в потоке разбавленных отработавших газов частично-поточной системы разбавления, проба этих газов должна пропускаться с постоянным расходом через импинжер с деионизированной водой. Анализ пробы должен проводиться с помощью газового хроматографа (GC) с FID (подробнее об этом см. 16.5 ISO 8178-1). Если проба разбавленного газа берется из частичнопоточной системы разбавления аккумулирующего типа, требования к точности измерения, указанные в 12.1.4, должны обеспечиваться за счет применения метода, описанного в 12.1.4.3.

11.2.9 Измерение соотношения "воздух-топливо"

Для измерения соотношения "воздух-топливо", используемого при определении расхода отработавших газов согласно 9.2.6, должны использоваться широкодиапазонные датчики коэффициента избытка воздуха или ламбда-датчики циркониевого типа.

Датчик должен устанавливаться непосредственно на выпускной трубе, где температура отработавших газов достаточно высока для предотвращения конденсации влаги.

Погрешность датчика со встроенной электроникой не должна превышать:

- ±3% показания прибора при <2;

- ±5% показания прибора при 25;

- ±10% показания прибора при 5.

Для обеспечения указанных выше требований к точности датчик должен быть откалиброван в соответствии с инструкциями изготовителя прибора.

11.3 Калибровка

11.3.1 Общие положения

Калибровка каждого анализатора должна проводиться с периодичностью, достаточной для обеспечения точности прибора в соответствии с требованиями настоящего стандарта. Используемый для этого метод калибровки подробно описан в ISO 8178-1, раздел 8. В данном стандарте описаны только те способы калибровки, которые специфичны для испытаний на переходных режимах.

11.3.2 Проверка времени отклика аналитической системы

Настройки системы для оценки времени отклика должны быть точно такими же, как и при измерениях, проводимых в ходе испытаний (это касается давлений, расходов, настроек фильтров анализаторов и всех остальных параметров, влияющих на время отклика). При определении времени отклика включение/выключение подачи газа производится непосредственно на входе в пробоотборник. Длительность включения/выключения подачи газа не должна превышать 0,1 с. Газы, используемые для испытаний, должны вызывать изменение концентрации не менее 60% полной шкалы.

При испытаниях должны регистрироваться графики изменения концентрации каждого продукта газа. Время отклика определяется как промежуток времени между моментами включения/выключения подачи газа и соответствующего изменения регистрируемой концентрации. Время отклика системы (t) складывается из времени запаздывания и времени нарастания сигнала системы. Время запаздывания определяется как промежуток времени от момента изменения (t) до момента достижения измеряемой величиной 10% ее окончательного значения (t). Время нарастания сигнала системы определяется как промежуток времени между моментами достижения измеряемой величиной 10% и 90% ее окончательного значения (t- t). Для согласования по времени сигналов анализатора и расходомера отработавших газов при измерениях в неразбавленных отработавших газах время преобразования определяется как промежуток времени между моментами достижения измеряемой величиной 10%( t) и 50% (t) ее окончательного значения.

Для всех измеряемых продуктов (CO, NO, HC или NMHC) и для всех диапазонов измерения время отклика системы должно быть не более 10 с при времени нарастания сигнала системы не более 2,5 с в соответствии с 11.1.7.

11.3.3 Верификация калибровочной кривой

Перед каждым испытанием двигателя каждый обычно используемый рабочий диапазон должен быть проверен в следующем порядке.

Калибровка проводится с помощью нулевого газа и поверочного газа, для которого номинальное значение концентрации составляет более 80% от полной шкалы диапазона измерений.

Если для двух указанных точек замеренная величина не отличается от объявленной эталонной величины более чем на ±4% полной шкалы, параметры настройки могут быть изменены. Если это не так, следует проверить поверочный газ или же должна быть построена новая калибровочная кривая согласно требованиям 8.5 ISO 8178-1.

11.3.4 Калибровка анализатора индикаторным газом для текущих измерений отработавших газов

Анализатор для измерения концентрации индикаторного газа, если такой газ используется, должен быть откалиброван с помощью стандартного газа.

Калибровочная кривая должна быть построена как минимум по 10 точкам (не считая нуля) разнесенным между собой на такое расстояние, чтобы половина калибровочных точек помещалась в диапазоне от 4 до 20% полной шкалы анализатора, а остальные калибровочные точки помещались в диапазоне от 20 до 100% полной шкалы. Калибровочная кривая рассчитывается методом наименьших квадратов.

Значения координат калибровочной кривой не должны отличаться более чем на ±1% полной шкалы от номинального значения в каждой из калибровочных точек, в диапазоне от 20 до 100% полной шкалы. Кроме того, они не должны отличаться более чем на ±2% показания прибора от номинального значения в диапазоне от 4 до 20% полной шкалы.

Перед проведением испытаний анализатор должен быть обнулен и наполнен поверочным газом, при этом используются нулевой и поверочный газы, номинальные значения концентрации которых составляют более 80% полной шкалы анализатора.

11.3.5 Периодичность калибровки

Анализаторы должны проходить калибровку согласно 8.5 ISO 8178-1 не менее чем раз в 3 мес, а также в случаях, когда система подвергалась ремонту или изменениям, могущим повлиять на ее калибровку.

11.4 Аналитическая система

Аналитическая система подробно описана в разделе 16 ISO 8178-1.

12 Оборудование для измерения содержания частиц

12.1 Общие требования

12.1.1 Общие положения

Для определения массы частиц требуются: система пробоотбора частиц, фильтры сбора частиц, аналитические весы, а также весовая камера с регулируемой температурой и влажностью. Система пробоотбора частиц должна обеспечить отбор репрезентативных проб с содержанием частиц, пропорциональным их содержанию в потоке неразбавленных или разбавленных отработавших газов (в зависимости от вида системы), при работе двигателя на переходных режимах с учетом требований 9.4.2.

12.1.2 Фильтры сбора частиц

Пробоотбор разбавленных отработавших газов в ходе выполнения испытаний должен производиться с помощью фильтра, отвечающего требованиям 12.1.2.1 и 12.1.2.2.

12.1.2.1 Требования к фильтрам

Для отбора проб должны употребляться фильтры из стекловолокна с фторуглеродным покрытием или фторуглеродные мембранные фильтры. Фильтр любого типа должен обеспечивать степень улавливания частиц DOP (диоктилфталата) размером 0,3 мкм не менее 99% при скорости набегающего потока газа в диапазоне от 35 до 100 см/с.

12.1.2.2 Размеры фильтров

Рекомендуемый диаметр фильтров - 47 мм. Допускается применять фильтры большего диаметра (см. 12.1.2.4), но не меньшего.

12.1.2.3 Скорость набегающего потока для фильтров

Скорость потока, проходящего через фильтр, должна составлять от 35 до 100 см/с. Перепад давлений на фильтре за все время испытаний не должен увеличиться более чем на 25 кПа.

12.1.2.4 Нагрузка на фильтр

Требуемая минимальная нагрузка на фильтр приведена в таблице 8. Для фильтров большего размера минимальная удельная нагрузка должна составлять 0,065 мг/1000 мм площади фильтра.

Таблица 8 - Минимально допустимая нагрузка на фильтр

Диаметр фильтра, мм

Минимальная нагрузка, мг

47

0,11

70

0,25

90

0,41

110

0,62

Если, судя по результатам предыдущих испытаний, после оптимизации расходов и степени разбавления требуемые значения минимальной нагрузки могут оказаться недостижимыми, то по соглашению заинтересованных сторон эти значения могут быть снижены при условии соблюдения требований к точности 12.1.3.2 с использованием весов 0,1 мг.

12.1.3 Весовая камера и требования к аналитическим весам

12.1.3.1 Условия в весовой камере

Температура в весовой камере (или помещении), где производятся кондиционирование и взвешивание фильтров, должна поддерживаться на уровне (295±3) K [(22±3)°C)] в течение всего процесса кондиционирования и взвешивания. Влажность должна поддерживаться на уровне точки росы (282,5±3) K [(9,5±3)°C)], а относительная влажность - на уровне (45±8)%.

12.1.3.2 Взвешивание контрольных фильтров

Атмосфера в весовой камере (или помещении) не должна содержать никаких посторонних загрязняющих веществ (например, пыли), которые могли бы оседать на фильтрах во время их стабилизации. Временные отклонения в условиях помещения для взвешивания, от приведенных в 12.1.3.1, допускаются при условии, что их продолжительность не превышает 30 мин. Помещение для взвешивания должно удовлетворять заданным требованиям до того, как туда войдет кто-либо из персонала. Как минимум два неиспользованных контрольных фильтра должны быть взвешены по возможности одновременно со взвешиванием фильтра с пробой. Если одновременное взвешивание невозможно, интервал между обоими взвешиваниями не должен превышать 4 ч. Контрольные фильтры должны быть изготовлены из того же материала и иметь те же размеры, что и фильтры с пробой.

Если средний вес контрольных фильтров изменился между взвешиваниями фильтра с пробой более чем на 10 мг, то все фильтры с пробой ликвидируются, а испытания повторяются.

Если условия стабильности в помещении для взвешивания, приведенные в 12.1.3.1, не выполняются, но эти условия выполняются при взвешивании контрольного фильтра, то изготовитель двигателя может выбрать между двумя вариантами - или принять измеренные массы контрольных фильтров, или прекратить испытания, восстановить работу системы кондиционирования в помещении для взвешивания, после чего повторить испытания.

12.1.3.3 Аналитические весы

Аналитические весы, используемые для определения веса фильтров, должны иметь прецизионность (стандартное отклонение) не более 2 мг, а разрешение - не более 1 мг (1 разряд =1 мг), гарантируемые изготовителем весов.

12.1.3.4 Устранение влияния статического электричества

Если в результате влияния статического электричества на весы взвешивание фильтров дает нестабильные или невоспроизводимые результаты, то перед взвешиванием фильтры должны пройти нейтрализацию, например, с помощью полониевого нейтрализатора или аналогичного прибора.

12.1.4 Требования к измерению расходов

12.1.4.1 Общие требования

Требования к точности расходомеров и аппаратуры для измерения расходов должны соответствовать 8.3.

12.1.4.2 Специфические требования для частичнопоточных систем разбавления

Для частичнопоточных систем разбавления особое значение имеет точность определения накопления пробы q, если эта величина не измеряется непосредственно, а определяется как разность расходов.

. (63)

В этом случае условие предельно допустимой погрешности ±2% при определении q и q недостаточно для того, чтобы гарантировать приемлемую точность определения q. Если расход газа определяется как разность расходов, предельно допустимая погрешность этой разности должна быть такой, чтобы погрешность определения q лежала в пределах ±5%, когда степень разбавления меньше 15. Она может быть вычислена как среднеквадратичное значение погрешностей каждого прибора.

Для определения q с приемлемой точностью можно воспользоваться любым из следующих способов:

a) Обеспечить абсолютную погрешность определения q и q в пределах ±0,2%, что гарантирует относительную погрешность определения 5% при степени разбавления, равной 15. Однако при более высоких значениях степени разбавления ошибка возрастает;

b) Выполнить калибровку q относительно q таким образом, чтобы величина q определялась с точностью, указанной в перечислении a). Подробнее о калибровке см. 12.3.2;

c) Точность определения q может быть вычислена косвенным путем на основании точности определения степени разбавления, найденной с помощью индикаторного газа, например, CO. В этом случае необходимо обеспечить такую же точность определения q, как при использовании метода, указанного в перечислении a);

d) Абсолютная погрешность определения q и q должна быть в пределах ±2% полной шкалы, ошибка разности между q и q должна быть в пределах 0,2%, а предельно допустимая нелинейность составляет ±0,2% максимального значения q, наблюдавшегося в ходе испытаний.

12.1.4.3 Поправка на величину расхода (только для частичнопоточной системы разбавления)

В случае если измерения содержания метанола или формальдегида производятся с помощью частичнопоточной системы разбавления с измерением расхода и общим пробоотбором, пробу q необходимо брать из смесительного туннеля, то есть перед расходомером q. Значение q должно определяться с помощью расходомера, и хотя оно обычно гораздо меньше, чем q, однако его нельзя считать пренебрежимо малым (q>0,01q).

Для гарантированного определения q с точностью, отвечающей требованиям 12.1.4.2 и 12.3.2.1, можно использовать любой из методов, описанных в этих пунктах, только при этом q заменяется суммой q+q.

При расчете массовых выбросов PM (см. 9.4.5) должна учитываться масса q, взятая из смесительного туннеля, для чего масса частиц m корректируется следующим образом:

. (64)

12.1.5 Дополнительные требования

Конструкция всех компонентов систем разбавления и пробоотбора, от выпускной трубы до держателя фильтров, находящихся в контакте с неразбавленными и разбавленными отработавшими газами, должна быть такой, чтобы возможности осаждения частиц на их поверхностях или какого-либо видоизменения частиц были сведены к минимуму. Все указанные компоненты должны быть выполнены из электропроводных материалов, не реагирующих с веществами, входящими в состав отработавших газов; во избежание накопления статических зарядов эти компоненты должны быть заземлены.

12.2 Система разбавления и пробоотбора

Система разбавления и пробоотбора подробно описана в ISO 8178-1, разделе 17.

12.3 Калибровка

12.3.1 Общие положения

Калибровка аппаратуры для измерения массы частиц сводится к калибровке расходомеров, используемых для определения накопления пробы и степени разбавления. Калибровка каждого компонента должна проводиться с периодичностью, необходимой для обеспечения точности в соответствии с требованиями ISO 8178-1. При этом должен использоваться метод калибровки, описанный в разделе 12.3.2.

12.3.2 Измерение расходов

12.3.2.1 Периодическая калибровка

Чтобы обеспечить выполнение требований к точности, изложенных в 8.3, расходомер или аппаратура для измерения расходов должны быть откалиброваны с помощью эталонного расходомера, калибровка которого документирована в соответствии с международными и/или национальными стандартами.

Если накопление пробы определяется как разность расходов, то расходомеры или аппаратура для измерения расходов должны быть откалиброваны одним из следующих методов, при условии, что расход через датчик в смесительный туннель q определяется с точностью, отвечающей требованиям 12.1.4:

a) Расходомер для q последовательно соединен с расходомером для q, при этом разность показаний обоих расходомеров откалибрована как минимум по пяти точкам, равномерно распределенными (по оси расходов) между наименьшим значением q, наблюдавшимся в ходе испытаний, и величиной q, использованной в ходе испытаний. При этом возможен байпас смесительного туннеля;

b) Откалиброванное устройство для определения массового расхода последовательно соединяется с расходомером для q, а его точность проверяется при величине расхода, используемой при испытаниях. Затем откалиброванное устройство для определения массового расхода последовательно соединяется с расходомером для q, а его точность проверяется как минимум по пяти точкам, соответствующим степени разбавления от 3 до 50, относительно величины расхода q, используемой при испытаниях;

c) Передаточная трубка ТТ отсоединяется от выпуска, а откалиброванное устройство для определения массового расхода, диапазон измерений которого достаточен для измерения q, соединяется с передаточной трубкой. Затем расход q устанавливается равным величине, используемой при испытаниях, а расход q устанавливается последовательно равным как минимум пяти величинам, соответствующим степени разбавления q от 3 до 50. Другой возможный вариант состоит в организации специального калибровочного канала для потока, который обходит смесительный туннель, но при этом полный расход воздуха и расход разбавляющего воздуха такие же, как и через соответствующие расходомеры при реальных испытаниях;

d) Индикаторный газ направляется в передаточную трубку ТТ. В качестве индикаторного газа может быть использован один из компонентов отработавших газов, например, CO или NO. После разбавления в калибровочном канале измеряется расход этого компонента. Такое измерение должно проводиться для пяти значений степени разбавления в диапазоне от 3 до 50. Точность измерения накопления пробы определяется по степени разбавления r.

. (65)

Для обеспечения необходимой точности определения q следует учитывать также погрешности газоанализаторов.

12.3.2.2 Проверка методом расхода углерода

Проверка методом расхода углерода настоятельно рекомендуется как способ выявления проблем в системах измерения и контроля, а также подтверждения правильности работы частичнопоточной системы разбавления. Проверка методом расхода углерода обязательна как минимум в двух случаях - при пуске нового двигателя в эксплуатацию и при внесении существенных изменений в испытательное оборудование.

При этом двигатель должен работать в режиме максимального крутящего момента и частоты вращения либо в другом установившемся режиме, при котором в отработавших газах содержится не менее 5% CO. Частичнопоточная система пробоотбора должна работать с коэффициентом разбавления порядка 15:1.

При проверке методом расхода углерода должна применяться методика, приведенная в приложении D. Значения расхода углерода должны рассчитываться по формулам D.1, D.2 и D.3. Все рассчитанные значения расхода углерода должны совпадать с точностью до 6%.

12.3.2.3 Предварительная проверка

Предварительная проверка проводится не ранее чем за 2 ч до начала испытаний.

Проверка точности расходомеров должна выполняться тем же методом, что и их калибровка (см.12.3.2.1), как минимум по двум точкам, включая расходы q, которые соответствуют степени разбавления от 5 до 15 для величины q, используемой при испытаниях.

Если запротоколированные результаты калибровки согласно 12.3.2.1 подтверждают стабильность калибровки на протяжении более длительного времени, предварительную проверку можно не проводить.

12.3.3 Определение времени преобразования (относится только к частичнопоточным системам разбавления)

Настройки системы для оценки времени преобразования должны быть точно такими же, как и при измерениях, проводимых в ходе испытаний. Определение времени преобразования выполняется следующим образом.

Отдельный эталонный расходомер, диапазон измерения которого должен соответствовать диапазону датчика, последовательно и непосредственно соединяется с датчиком. Время преобразования такого расходомера должно быть менее 100 мс для шага прироста расхода, используемого при измерении времени преобразования, его гидравлическое сопротивление должно быть достаточно низким, чтобы не влиять на динамические характеристики частичнопоточной системы разбавления, а его конструкция должна отвечать требованиям инженерной практики.

Для замера времени преобразования должно быть обеспечено ступенчатое изменение расхода отработавших газов (или воздуха, если расход отработавших газов определяется расчетным путем) на входе частичнопоточной системы разбавления от минимального расхода до как минимум 90% полного расхода. Устройство для ступенчатого изменения расхода должно быть тем же самым, которое используется для опережающего управления в реальных испытаниях. Возмущающее воздействие и отклик расходомера должны регистрироваться с частотой не менее 10 Гц.

На основании этих записей определяется время преобразования для частичнопоточной системы разбавления, которое представляет собой промежуток времени от момента приложения возмущающего воздействия до момента, когда сигнал на выходе расходомера достигнет 50% номинального значения. Аналогичным образом должны определяться времена преобразования сигнала q частичнопоточной системы разбавления и сигнала q расходомера отработавших газов. Указанные сигналы используются в регрессионном анализе, выполняемом после каждого испытания (см. 9.4.3).

Расчет должен быть повторен как минимум для пяти сеансов приложения возмущающего воздействия в обе стороны, а результаты должны быть усреднены. Из полученного результата следует вычесть собственное время преобразования эталонного расходомера (<100 мсек). Таким образом, мы получаем необходимое "опережение" для частичнопоточной системы разбавления, которое должно использоваться в соответствии с 9.4.3, если время преобразования превышает 0,3 с.

12.3.4 Калибровка системы CVS (только для полнопоточной системы разбавления)

12.3.4.1 Общие положения

Система CVS (отбора проб постоянного объема) должна быть откалибрована с использованием прецизионного расходомера и регулируемого дросселя. Расход через систему должен измеряться при различных настройках дросселя, при этом параметры управления системы должны быть измерены и отнесены к расходу.

Возможно использование расходомеров различных типов, таких, например, как калиброванная трубка Вентури, калиброванный расходомер для ламинарного потока или калиброванный турбинный счетчик.

Калибровка системы CVS подробно описана в разделе 9 ISO 8178-1.

12.3.4.2 Общая поверка системы

12.3.4.2.1 Общие положения

Суммарная точность системы пробоотбора CVS должна проверяться путем ввода известной массы загрязняющей газовой фракции в систему, работающую в нормальном режиме. Производится анализ загрязняющей фракции и рассчитывается ее масса по методике, приведенной в 10.3.4.1, за исключением того, что в случае с пропаном для углеводородов применяется коэффициент 0,000472 вместо 0,000479. При этом используется любой из двух описанных ниже методов.

12.3.4.2.2 Измерение с критическим истечением

Известное количество газа (оксида углерода или пропана) подается в систему через калиброванное отверстие критического сечения. Если давление на входе достаточно велико, расход, величина которого регулируется изменением проходного сечения отверстия с критическим истечением, не зависит от давления на выходе (что и является признаком критического истечения). Система CVS работает в течение 5-10 мин в обычном режиме, характерном для испытаний на содержание вредных выбросов. Производится анализ газовой пробы с помощью обычного измерительного оборудования (пробоотборный мешок или накопительный метод), после чего рассчитывается масса газа. Определенная таким образом масса должна быть равна массе поданного в систему газа с погрешностью не более ±3%.

12.3.4.2.3 Измерение гравиметрическим методом

Масса цилиндра небольшого объема, заполняемого оксидом углерода или пропаном, должна определяться с точностью до ±0,01 г. Система CVS работает в течение 5-10 мин в обычном режиме, характерном для испытаний на содержание вредных выбросов, при этом в систему подается оксид углерода или пропан. Количество газа на выходе определяется методом дифференциального взвешивания. Производится анализ газовой пробы с помощью обычного измерительного оборудования (пробоотборный мешок или накопительный метод), после чего рассчитывается масса газа. Определенная таким образом масса должна быть равна массе поданного в систему газа с погрешностью не более ±3%.

12.3.5 Периодичность калибровки

Измерительные приборы должны быть откалиброваны в соответствии с требованиями нормативных документов, действующих на данном производстве или изготовителей данных приборов.

Приложение A
(обязательное)


Испытательный нагрузочный цикл NRTC

Время, с

Нормализованная частота вращения, %

Нормализованный крутящий момент, %

1

0

0

2

0

0

3

0

0

4

0

0

5

0

0

6

0

0

7

0

0

8

0

0

9

0

0

10

0

0

11

0

0

12

0

0

13

0

0

14

0

0

15

0

0

16

0

0

17

0

0

18

0

0

19

0

0

20

0

0

21

0

0

22

0

0

23

0

0

24

1

3

25

1

3

26

1

3

27

1

3

28

1

3

29

1

3

30

1

6

31

1

6

32

2

1

33

4

13

34

7

18

35

9

21

36

17

20

37

33

42

38

57

46

39

44

33

40

31

0

41

22

27

42

33

43

43

80

49

44

105

47

45

98

70

46

104

36

47

104

65

48

96

71

49

101

62

50

102

51

51

102

50

52

102

46

53

102

41

54

102

31

55

89

2

56

82

0

57

47

1

58

23

1

59

1

3

60

1

8

61

1

3

62

1

5

63

1

6

64

1

4

65

1

4

66

0

6

67

1

4

68

9

21

69

25

56

70

64

26

71

60

31

72

63

20

73

62

24

74

64

8

75

58

44

76

65

10

77

65

12

78

68

23

79

69

30

80

71

30

81

74

15

82

71

23

83

73

20

84

73

21

85

73

19

86

70

33

87

70

34

88

65

47

89

66

47

90

64

53

91

65

45

92

66

38

93

67

49

94

69

39

95

69

39

96

66

42

97

71

29

98

75

29

99

72

23

100

74

22

101

75

24

102

73

30

103

74

24

104

77

6

105

76

12

106

74

39

107

72

30

108

75

22

109

78

64

110

102

34

111

103

28

112

103

28

113

103

19

114

103

32

115

104

25

116

103

38

117

103

39

118

103

34

119

102

44

120

103

38

121

102

43

122

103

34

123

102

41

124

103

44

125

103

37

126

103

27

127

104

13

128

104

30

129

104

19

130

103

28

131

104

40

132

104

32

133

101

63

134

102

54

135

102

52

136

102

51

137

103

40

138

104

34

139

102

36

140

104

44

141

103

44

142

104

33

143

102

27

144

103

26

145

79

53

146

51

37

147

24

23

148

13

33

149

19

55

150

45

30

151

34

7

152

14

4

153

8

16

154

15

6

155

39

47

156

39

4

157

35

26

158

27

38

159

43

40

160

14

23

161

10

10

162

15

33

163

35

72

164

60

39

165

55

31

166

47

30

167

16

7

168

0

6

169

0

8

170

0

8

171

0

2

172

2

17

173

10

28

174

28

31

175

33

30

176

36

0

177

19

10

178

1

18

179

0

16

180

1

3

181

1

4

182

1

5

183

1

6

184

1

5

185

1

3

186

1

4

187

1

4

188

1

6

189

8

18

190

20

51

191

49

19

192

41

13

193

31

16

194

28

21

195

21

17

196

31

21

197

21

8

198

0

14

199

0

12

200

3

8

201

3

22

202

12

20

203

14

20

204

16

17

205

20

18

206

27

34

207

32

33

208

41

31

209

43

31

210

37

33

211

26

18

212

18

29

213

14

51

214

13

11

215

12

9

216

15

33

217

20

25

218

25

17

219

31

29

220

36

66

221

66

40

222

50

13

223

16

24

224

26

50

225

64

23

226

81

20

227

83

11

228

79

23

229

76

31

230

68

24

231

59

33

232

59

3

233

25

7

234

21

10

235

20

19

236

4

10

237

5

7

238

4

5

239

4

6

240

4

6

241

4

5

242

7

5

243

16

28

244

28

25

245

52

53

246

50

8

247

26

40

248

48

29

249

54

39

250

60

42

251

48

18

252

54

51

253

88

90

254

103

84

255

103

85

256

102

84

257

58

66

258

64

97

259

56

80

260

51

67

261

52

96

262

63

62

263

71

6

264

33

16

265

47

45

266

43

56

267

42

27

268

42

64

269

75

74

270

68

96

271

86

61

272

66

0

273

37

0

274

45

37

275

68

96

276

80

97

277

92

96

278

90

97

279

82

96

280

94

81

281

90

85

282

96

65

283

70

96

284

55

95

285

70

96

286

79

96

287

81

71

288

71

60

289

92

65

290

82

63

291

61

47

292

52

37

293

24

0

294

20

7

295

39

48

296

39

54

297

63

58

298

53

31

299

51

24

300

48

40

301

39

0

302

35

18

303

36

16

304

29

17

305

28

21

306

31

15

307

31

10

308

43

19

309

49

63

310

78

61

311

78

46

312

66

65

313

78

97

314

84

63

315

57

26

316

36

22

317

20

34

318

19

8

319

9

10

320

5

5

321

7

11

322

15

15

323

12

9

324

13

27

325

15

28

326

16

28

327

16

31

328

15

20

329

17

0

330

20

34

331

21

25

332

20

0

333

23

25

334

30

58

335

63

96

336

83

60

337

61

0

338

26

0

339

29

44

340

68

97

341

80

97

342

88

97

343

99

88

344

102

86

345

100

82

346

74

79

347

57

79

348

76

97

349

84

97

350

86

97

351

81

98

352

83

83

353

65

96

354

93

72

355

63

60

356

72

49

357

56

27

358

29

0

359

18

13

360

25

11

361

28

24

362

34

53

363

65

83

364

80

44

365

77

46

366

76

50

367

45

52

368

61

98

369

61

69

370

63

49

371

32

0

372

10

8

373

17

7

374

16

13

375

11

6

376

9

5

377

9

12

378

12

46

379

15

30

380

26

28

381

13

9

382

16

21

383

24

4

384

36

43

385

65

85

386

78

66

387

63

39

388

32

34

389

46

55

390

47

42

391

42

39

392

27

0

393

14

5

394

14

14

395

24

54

396

60

90

397

53

66

398

70

48

399

77

93

400

79

67

401

46

65

402

69

98

403

80

97

404

74

97

405

75

98

406

56

61

407

42

0

408

36

32

409

34

43

410

68

83

411

102

48

412

62

0

413

41

39

414

71

86

415

91

52

416

89

55

417

89

56

418

88

58

419

78

69

420

98

39

421

64

61

422

90

34

423

88

38

424

97

62

425

100

53

426

81

58

427

74

51

428

76

57

429

76

72

430

85

72

431

84

60

432

83

72

433

83

72

434

86

72

435

89

72

436

86

72

437

87

72

438

88

72

439

88

71

440

87

72

441

85

71

442

88

72

443

88

72

444

84

72

445

83

73

446

77

73

447

74

73

448

76

72

449

46

77

450

78

62

451

79

35

452

82

38

453

81

41

454

79

37

455

78

35

456

78

38

457

78

46

458

75

49

459

73

50

460

79

58

461

79

71

462

83

44

463

53

48

464

40

48

465

51

75

466

75

72

467

89

67

468

93

60

469

89

73

470

86

73

471

81

73

472

78

73

473

78

73

474

76

73

475

79

73

476

82

73

477

86

73

478

88

72

479

92

71

480

97

54

481

73

43

482

36

64

483

63

31

484

78

1

485

69

27

486

67

28

487

72

9

488

71

9

489

78

36

490

81

56

491

75

53

492

60

45

493

50

37

494

66

41

495

51

61

496

68

47

497

29

42

498

24

73

499

64

71

500

90

71

501

100

61

502

94

73

503

84

73

504

79

73

505

75

72

506

78

73

507

80

73

508

81

73

509

81

73

510

83

73

511

85

73

512

84

73

513

85

73

514

86

73

515

85

73

516

85

73

517

85

72

518

85

73

519

83

73

520

79

73

521

78

73

522

81

73

523

82

72

524

94

56

525

66

48

526

35

71

527

51

44

528

60

23

529

64

10

530

63

14

531

70

37

532

76

45

533

78

18

534

76

51

535

75

33

536

81

17

537

76

45

538

76

30

539

80

14

540

71

18

541

71

14

542

71

11

543

65

2

544

31

26

545

24

72

546

64

70

547

77

62

548

80

68

549

83

53

550

83

50

551

83

50

552

85

43

553

86

45

554

89

35

555

82

61

556

87

50

557

85

55

558

89

49

559

87

70

560

91

39

561

72

3

562

43

25

563

30

60

564

40

45

565

37

32

566

37

32

567

43

70

568

70

54

569

77

47

570

79

66

571

85

53

572

83

57

573

86

52

574

85

51

575

70

39

576

50

5

577

38

36

578

30

71

579

75

53

580

84

40

581

85

42

582

86

49

583

86

57

584

89

68

585

99

61

586

77

29

587

81

72

588

89

69

589

49

56

590

79

70

591

104

59

592

103

54

593

102

56

594

102

56

595

103

61

596

102

64

597

103

60

598

93

72

599

86

73

600

76

73

601

59

49

602

46

22

603

40

65

604

72

31

605

72

27

606

67

44

607

68

37

608

67

42

609

68

50

610

77

43

611

58

4

612

22

37

613

57

69

614

68

38

615

73

2

616

40

14

617

42

38

618

64

69

619

64

74

620

67

73

621

65

73

622

68

73

623

65

49

624

81

0

625

37

25

626

24

69

627

68

71

628

70

71

629

76

70

630

71

72

631

73

69

632

76

70

633

77

72

634

77

72

635

77

72

636

77

70

637

76

71

638

76

71

639

77

71

640

77

71

641

78

70

642

77

70

643

77

71

644

79

72

645

78

70

646

80

70

647

82

71

648

84

71

649

83

71

650

83

73

651

81

70

652

80

71

653

78

71

654

76

70

655

76

70

656

76

71

657

79

71

658

78

71

659

81

70

660

83

72

661

84

71

662

86

71

663

87

71

664

92

72

665

91

72

666

90

71

667

90

71

668

91

71

669

90

70

670

90

72

671

91

71

672

90

71

673

90

71

674

92

72

675

93

69

676

90

70

677

93

72

678

91

70

679

89

71

680

91

71

681

90

71

682

90

71

683

92

71

684

91

71

685

93

71

686

93

68

687

98

68

688

98

67

689

100

69

690

99

68

691

100

71

692

99

68

693

100

69

694

102

72

695

101

69

696

100

69

697

102

71

698

102

71

699

102

69

700

102

71

701

102

68

702

100

69

703

102

70

704

102

68

705

102

70

706

102

72

707

102

68

708

102

69

709

100

68

710

102

71

711

101

64

712

102

69

713

102

69

714

101

69

715

102

64

716

102

69

717

102

68

718

102

70

719

102

69

720

102

70

721

102

70

722

102

62

723

104

38

724

104

15

725

102

24

726

102

45

727

102

47

728

104

40

729

101

52

730

103

32

731

102

50

732

103

30

733

103

44

734

102

40

735

103

43

736

103

41

737

102

46

738

103

39

739

102

41

740

103

41

741

102

38

742

103

39

743

102

46

744

104

46

745

103

49

746

102

45

747

103

42

748

103

46

749

103

38

750

102

48

751

103

35

752

102

48

753

103

49

754

102

48

755

102

46

756

103

47

757

102

49

758

102

42

759

102

52

760

102

57

761

102

55

762

102

61

763

102

61

764

102

58

765

103

58

766

102

59

767

102

54

768

102

63

769

102

61

770

103

55

771

102

60

772

102

72

773

103

56

774

102

55

775

102

67

776

103

56

777

84

42

778

48

7

779

48

6

780

48

6

781

48

7

782

48

6

783

48

7

784

67

21

785

105

59

786

105

96

787

105

74

788

105

66

789

105

62

790

105

66

791

89

41

792

52

5

793

48

5

794

48

7

795

48

5

796

48

6

797

48

4

798

52

6

799

51

5

800

51

6

801

51

6

802

52

5

803

52

5

804

57

44

805

98

90

806

105

94

807

105

100

808

105

98

809

105

95

810

105

96

811

105

92

812

104

97

813

100

85

814

94

74

815

87

62

816

81

50

817

81

46

818

80

39

819

80

32

820

81

28

821

80

26

822

80

23

823

80

23

824

80

20

825

81

19

826

80

18

827

81

17

828

80

20

829

81

24

830

81

21

831

80

26

832

80

24

833

80

23

834

80

22

835

81

21

836

81

24

837

81

24

838

81

22

839

81

22

840

81

21

841

81

31

842

81

27

843

80

26

844

80

26

845

81

25

846

80

21

847

81

20

848

83

21

849

83

15

850

83

12

851

83

9

852

83

8

853

83

7

854

83

6

855

83

6

856

83

6

857

83

6

858

83

6

859

76

5

860

49

8

861

51

7

862

51

20

863

78

52

864

80

38

865

81

33

866

83

29

867

83

22

868

83

16

869

83

12

870

83

9

871

83

8

872

83

7

873

83

6

874

83

6

875

83

6

876

83

6

877

83

6

878

59

4

879

50

5

880

51

5

881

51

5

882

51

5

883

50

5

884

50

5

885

50

5

886

50

5

887

50

5

888

51

5

889

51

5

890

51

5

891

63

50

892

81

34

893

81

25

894

81

29

895

81

23

896

80

24

897

81

24

898

81

28

899

81

27

900

81

22

901

81

19

902

81

17

903

81

17

904

81

17

905

81

15

906

80

15

907

80

28

908

81

22

909

81

24

910

81

19

911

81

21

912

81

20

913

83

26

914

80

63

915

80

59

916

83

100

917

81

73

918

83

53

919

80

76

920

81

61

921

80

50

922

81

37

923

82

49

924

83

37

925

83

25

926

83

17

927

83

13

928

83

10

929

83

8

930

83

7

931

83

7

932

83

6

933

83

6

934

83

6

935

71

5

936

49

24

937

69

64

938

81

50

939

81

43

940

81

42

941

81

31

942

81

30

943

81

35

944

81

28

945

81

27

946

80

27

947

81

31

948

81

41

949

81

41

950

81

37

951

81

43

952

81

34

953

81

31

954

81

26

955

81

23

956

81

27

957

81

38

958

81

40

959

81

39

960

81

27

961

81

33

962

80

28

963

81

34

964

83

72

965

81

49

966

81

51

967

80

55

968

81

48

969

81

36

970

81

39

971

81

38

972

80

41

973

81

30

974

81

23

975

81

19

976

81

25

977

81

29

978

83

47

979

81

90

980

81

75

981

80

60

982

81

48

983

81

41

984

81

30

985

80

24

986

81

20

987

81

21

988

81

29

989

81

29

990

81

27

991

81

23

992

81

25

993

81

26

994

81

22

995

81

20

996

81

17

997

81

23

998

83

65

999

81

54

1000

81

50

1001

81

41

1002

81

35

1003

81

37

1004

81

29

1005

81

28

1006

81

24

1007

81

19

1008

81

16

1009

80

16

1010

83

23

1011

83

17

1012

83

13

1013

83

27

1014

81

58

1015

81

60

1016

81

46

1017

80

41

1018

80

36

1019

81

26

1020

86

18

1021

82

35

1022

79

53

1023

82

30

1024

83

29

1025

83

32

1026

83

28

1027

76

60

1028

79

51

1029

86

26

1030

82

34

1031

84

25

1032

86

23

1033

85

22

1034

83

26

1035

83

25

1036

83

37

1037

84

14

1038

83

39

1039

76

70

1040

78

81

1041

75

71

1042

86

47

1043

83

35

1044

81

43

1045

81

41

1046

79

46

1047

80

44

1048

84

20

1049

79

31

1050

87

29

1051

82

49

1052

84

21

1053

82

56

1054

81

30

1055

85

21

1056

86

16

1057

79

52

1058

78

60

1059

74

55

1060

78

84

1061

80

54

1062

80

35

1063

82

24

1064

83

43

1065

79

49

1066

83

50

1067

86

12

1068

64

14

1069

24

14

1070

49

21

1071

77

48

1072

103

11

1073

98

48

1074

101

34

1075

99

39

1076

103

11

1077

103

19

1078

103

7

1079

103

13

1080

103

10

1081

102

13

1082

101

29

1083

102

25

1084

102

20

1085

96

60

1086

99

38

1087

102

24

1088

100

31

1089

100

28

1090

98

3

1091

102

26

1092

95

64

1093

102

23

1094

102

25

1095

98

42

1096

93

68

1097

101

25

1098

95

64

1099

101

35

1100

94

59

1101

97

37

1102

97

60

1103

93

98

1104

98

53

1105

103

13

1106

103

11

1107

103

11

1108

103

13

1109

103

10

1110

103

10

1111

103

11

1112

103

10

1113

103

10

1114

102

18

1115

102

31

1116

101

24

1117

102

19

1118

103

10

1119

102

12

1120

99

56

1121

96

59

1122

74

28

1123

66

62

1124

74

29

1125

64

74

1126

69

40

1127

76

2

1128

72

29

1129

66

65

1130

54

69

1131

69

56

1132

69

40

1133

73

54

1134

63

92

1135

61

67

1136

72

42

1137

78

2

1138

76

34

1139

67

80

1140

70

67

1141

53

70

1142

72

65

1143

60

57

1144

74

29

1145

69

31

1146

76

1

1147

74

22

1148

72

52

1149

62

96

1150

54

72

1151

72

28

1152

72

35

1153

64

68

1154

74

27

1155

76

14

1156

69

38

1157

66

59

1158

64

99

1159

51

86

1160

70

53

1161

72

36

1162

71

47

1163

70

42

1164

67

34

1165

74

2

1166

75

21

1167

74

15

1168

75

13

1169

76

10

1170

75

13

1171

75

10

1172

75

7

1173

75

13

1174

76

8

1175

76

7

1176

67

45

1177

75

13

1178

75

12

1179

73

21

1180

68

46

1181

74

8

1182

76

11

1183

76

14

1184

74

11

1185

74

18

1186

73

22

1187

74

20

1188

74

19

1189

70

22

1190

71

23

1191

73

19

1192

73

19

1193

72

20

1194

64

60

1195

70

39

1196

66

56

1197

68

64

1198

30

68

1199

70

38

1200

66

47

1201

76

14

1202

74

18

1203

69

46

1204

68

62

1205

68

62

1206

68

62

1207

68

62

1208

68

62

1209

68

62

1210

54

50

1211

41

37

1212

27

25

1213

14

12

1214

0

0

1215

0

0

1216

0

0

1217

0

0

1218

0

0

1219

0

0

1220

0

0

1221

0

0

1222

0

0

1223

0

0

1224

0

0

1225

0

0

1226

0

0

1227

0

0

1228

0

0

1229

0

0

1230

0

0

1231

0

0

1232

0

0

1233

0

0

1234

0

0

1235

0

0

1236

0

0

1237

0

0

1238

0

0

Приложение B
(обязательное)


Определение эквивалентности системы

Согласно 8.2, применение систем и анализаторов других типов допускается, если они обеспечивают эквивалентные результаты. Эквивалентность системы должна подтверждаться анализом корреляции по семи (как минимум) пробам между рассматриваемой системой и одной из допускаемых настоящим стандартом эталонных систем, на основании испытаний с использованием соответствующего испытательного цикла. Применимые критерии эквивалентности F - критерий и двусторонний t - критерий Стьюдента.

Статистический метод основывается на проверке справедливости предположения о том, что генеральное среднее значение выброса определенного продукта, измеренное с помощью рассматриваемой системы, не отличается от генерального среднего значения выброса того же продукта, измеренного с помощью эталонной системы. Эта гипотеза должна проверяться на основе критериев F и t при уровне значимости 5%. Критические значения критериев F и t для 7-10 пар проб приведены в таблице B.1. Если значения критериев F и t, рассчитанные по приводимым ниже формулам, превышают критические, то проверяемая система не может считаться эквивалентной.

Расчет производится в следующем порядке. Нижние индексы R и C относятся к эталонной и проверяемой системам соответственно.

a) Проведите не менее 7 испытаний с использованием проверяемой и эталонной систем, желательно при их одновременной работе. Число проведенных испытаний обозначается соответственно как n и n.

b) Рассчитайте средние значения и и стандартные отклонения S и S.

c) Рассчитайте значение F по следующей формуле:

(B.1)

(в числителе должно стоять большее из S и S);

d) Рассчитайте значение t по следующей формуле:

; (B.2)

e) Сравните вычисленные значения F и t с их критическими значениями для соответствующего числа испытаний, взятыми из таблицы B.1. При большем значении числа проб обратитесь к статистическим таблицам для уровня значимости 5% (доверительная вероятность 95%).

f) Определите число степеней свободы (df) по следующей формуле:

- для F-теста: ;

- для t-теста: .

g) Определите эквивалентность по следующим критериям:

- Если F<F и t<t, то рассматриваемая система эквивалентна эталонной системе согласно настоящему стандарту;

- Если and , то рассматриваемая система не эквивалентна эталонной системе согласно настоящему стандарту.

Таблица B.1 - F и t критерии для различных размеров выборок

Размер выборки

F-test

-

t-test

-

-

df

F

df

t

7

6/6

4,284

12

2,179

8

7/7

3,787

14

2,145

9

8/8

3,438

16

2,120

10

9/9

3,179

18

2,101

Приложение C
(обязательное)


Определение ошибки пробоотбора в системе

Эмпирическое уравнение для расчета ошибки пробоотбора частиц было выведено Беляевым и Левиным (1974) и опубликовано в Aerosol Mechanics W.Hinds ("Механика аэрозолей" В.Хиндс).

В этой работе приводится следующая формула для глубины проникновения частицы P, забираемой из потока газов в выпускной трубе с помощью коаксиального пробоотборника:

, (C.1)

где v - скорость газов в выпускной трубе, м/с;

v - скорость газов в пробоотборнике, м/с;

Stk - число Стокса для данных частиц.

Параметры для формулы (C.1) рассчитываются следующим образом:

(скорость газов в выпускной трубе); (C.2)

(скорость газов в пробоотборнике); (C.3)

(число Стокса); (C.4)

(время релаксации частиц), (C.5)

где q - текущее значение массового расхода отработавших газов, кг/с;

- плотность отработавших газов, кг/м;

d- диаметр выпускной трубы, м;

q - текущее значение массового накопления пробы, кг/с;

d - диаметр пробоотборника, м;

- плотность частицы, кг/м;

d - диаметр частицы, м;

C - коэффициент скольжения;

- динамическая вязкость отработавших газов, Па·с.

Для целей настоящего стандарта применимы следующие константы:

- =1000 кг/м;

- d=1,7·10м;

- C=4,35.

Более подробную информацию об указанных параметрах можно найти в следующих публикациях: Belyaev S.P. and Levin L.M. Techniques for collection of representative aerosol samples J.Aerosol Sci., 5, 325-338 (1974) W.C.Hinds, Aerosol Technology, John Wiley (Беляев С.П., Левин Л.М. "Техника отбора представительных проб аэрозолей", Ж.Аэрозоль, 5, 325 338 (1974), Хиндс В.С. "Технология аэрозолей". Джон Вили).

Приложение D
(обязательное)


Проверка по расходу углерода

D.1 Общие положения

Источником почти всего содержащегося в отработавших газах углерода является топливо, и почти весь этот углерод находится там в виде CO. На этом основан метод проверки системы путем измерения количества CO.

Расход углерода, попадающего в систему измерений состава отработавших газов, определяется по расходу топлива. Расход углерода в различных точках систем пробоотбора газообразных выбросов и частиц определяется по значениям концентрации СO2 и расхода газа в этих точках.

В этом смысле двигатель можно считать источником углерода с известной производительностью, и если в выхлопной трубе и на выходе частичнопоточной системы пробоотбора частиц наблюдается один и тот же расход углерода, это позволяет сделать вывод о герметичности системы и точности измерения расхода. Преимущество подобного способа проверки состоит в том, что в этом случае все компоненты работают в условиях, соответствующих реальным условиям эксплуатации двигателя по температурам и расходам.

Точки, где следует производить замеры расхода углерода, показаны на следующей схеме. Формулы для расчета расхода углерода для каждой точки приведены ниже.


1 - воздух, 2 - топливо, 3 - двигатель, 4 - частичнопоточная система измерений,
a - точка 1, b - точка 2, c - точка 3

Рисунок D.1 - Точки измерения расхода углерода

D.2 Определение расхода углерода, поступающего в двигатель (точка 1)

Для топлив с обобщенным составом CHO массовый расход углерода с поступающим в двигатель топливом выражается следующей формулой:

, (D.1)

где q - массовый расход топлива, кг/с.

D.3 Определение расхода углерода в составе неразбавленных отработавших газов (точка 2)

Массовый расход углерода в выпускной трубе двигателя определяется по концентрации CO в отработавших газах и массовому расходу отработавших газов.

, (D.2)

где c - концентрация влажного CO в неразбавленных отработавших газах, %;

c - концентрация влажного CO в окружающем воздухе, % (порядка 0,04%);

q - массовый расход влажных отработавших газов, кг/с;

M - молекулярная масса отработавших газов.

Если CO измеряется для сухого состояния, результат должен быть пересчитан для влажного состояния согласно 9.3.5.

D.4 Определение расхода углерода в частичнопоточной системе разбавления (точка 3)

Для частичнопоточной системы разбавления следует учитывать также коэффициент деления потока. Расход углерода определяется по концентрации CO в разбавленных газах, массовому расходу отработавших газов и расходу на пробу.

, (D.3)

где c - концентрация влажного CO в разбавленных отработавших газах на выходе из смесительного туннеля, %;

c - концентрация влажного CO в окружающем воздухе, % (порядка 0,04%);

q - массовый расход влажных отработавших газов, кг/с;

q - массовый расход на пробу отработавших газов, направляемый в частичнопоточную систему разбавления, кг/с;

M - молекулярная масса отработавших газов.

Если CO измеряется для сухого состояния, результат должен быть пересчитан для влажного состояния согласно 9.3.5.

Приложение E
(справочное)


Пример расчета (для частичнопоточной системы разбавления)

E.1 Исходные данные для стехиометрических расчетов

Атомная масса водорода

1,007 94

г/атом

Атомная масса углерода

12,011

То же

Атомная масса серы

32,065

"

Атомная масса азота

14,006 7

"

Атомная масса кислорода

15,999 4

"

Молярная масса воды

18,015 34

г/моль

Молярная масса диоксида углерода

44,01

г/моль

Молярная масса оксида углерода

28,011

г/моль

Молярная масса кислорода

31,998 8

г/моль

Молярная масса азота

28,011

г/моль

Молярная масса оксида азота

30,008

г/моль

Молярная масса диоксида азота

46,01

г/моль

Молярная масса диокисида серы

64,066

г/моль

Молярный объем воды

22,414

л/моль

Молярный объем диоксида углерода

22,414

л/моль

Молярный объем кислорода

22,414

л/моль

Молярный объем азота

22,414

л/моль

Молярный объем оксида азота

22,414

л/моль

Молярный объем диоксида азота

22,414

л/моль

Молярный объем диоксида серы

22,414

л/моль

Примечание - Если указанные выше характеристики основных компонентов используются для расчета выбросов согласно 9.3.4.3, то окончательные результаты могут несколько отличаться от значений u, взятых из таблицы в 9.3.4.2.

E.2 Газообразные выбросы (дизельное топливо)

Ниже приведены результаты измерений в одной из точек испытательного цикла (при частоте опроса 1 Гц) для расчета мгновенных значений массовых выбросов. В данном примере измерения CO и NO производились по сухому газу, а HC - по влажному газу. Концентрация HC приводится в пропановом эквиваленте (C3), следовательно, чтобы получить результат в C1-эквиваленте, она должна быть умножена на три. Для остальных точек испытательного цикла порядок расчета аналогичен.

T
(K)

H
(г/кг)

W
кВт-ч

q
(кг/с)

q
(кг/с)

q
(кг/с)

C
(ppm)

C
(ppm)

C
(ppm)

295

8,0

40

0,155

0,150

0,005

30

100

500

Рассматривается топливо следующего состава:

Компонент

Молярное отношение

Массовая доля, процент

H

=1,8529

w=13,45

C

=1,0000

w=86,50

S

=0,0002

w=0,050

N

=0,0000

w=0,000

O

= 0,0000

w=0,000

Шаг 1: Поправка на влажность (см. 9.3.5)

Формула (17): k=0,055 584·13,45-0,0001083·86,5-0,0001562·0,05=0,7382.

Формула (21):

=0,9331.

Формула (20)

C(wet)=100·0,9331=93,3 ppm;

C(wet)=500·0,9331 =466,6 ppm.

Шаг 2: Поправка на температуру и влажность для NO (см.9.3.6)

Формула (25):

=0,9654.

Шаг 3: Расчет текущих значений массовых выбросов с помощью величин u из таблицы 6 (см. 9.3.4.2)

Формула (11):

m= 0,000478·30·3·0,155=0,00667 г/с;

m=0,000966·93,3·0,155=0,01397 г/с;

m=0,001587·466,6·0,9654·0,155=0,1108 г/с.

Шаг 4: Интегрирование мгновенных значений массовых выбросов по циклу (см. 9.3.4.2)

В следующем расчете для цикла NRTC (1238 с) предполагаются одинаковые значения выбросов в каждой точке цикла.

Формула (11):

=8,26 г/испытание;

=17,29 г/испытание;

=137,17 г/испытание.

Шаг 5: Расчет удельных выбросов (см. 9.3.7)

Формула (27):

HC=8,26/40=0,207 г/(кВт·ч);

CO=17,29/40=0,432 г/(кВт·ч);

NO=137,17/40=3,43 г/(кВт·ч).

E.3 Выбросы частиц (дизельное топливо)

Измерение массы частиц основано на том, что пробоотбор ведется на протяжении всего цикла, тогда как определение значений масс и расходов (q и q) выполняется в отдельных точках цикла. Расчет q зависит от типа используемой системы. В следующем примере используется система с измерением расхода по методу а), описанному в 9.4.5.

В данном примере предполагается, что были получены следующие результаты измерений:

W
kWh

q
(кг/с)

q
(kg/s)

q
(kg/s)

q
(kg/s)

m
(мг)

m
(мг)

40

0,155

0,005

0,0015

0,0020

2,500

1,515

Шаг 1: Расчет m (см. 9.4.5)

Формула (30):

=4.

Формула (29):

q=0,155·4=0,62 кг/с.

Формула (28):

=767,6 кг/испытание.

Шаг 2: Расчет массового выброса частиц (см. 9.4.5)

Формула (27):

=1,267 г/испытание.

Шаг 3: Расчет удельных выбросов (см. 9.4.7)

Формула (34):

PM=1,267/40=0,032 г/(кВт·ч).

Приложение F
(справочное)


Цикл с переменным темпом изменения нагрузки (Ramped modal cycle-RMC)

Таблица F.1 - Цикл с переменным темпом изменения нагрузки

30-минутный цикл

Режим

Частота вращения

Крутящий момент, %

Время, с

1

Холостой ход

Без нагрузки

126

2

Промежуточная

100

159

3

Промежуточная

50

160

4

Промежуточная

75

162

5

Номинальная

100

246

6

Номинальная

10

164

7

Номинальная

75

248

8

Номинальная

50

247

9

Холостой ход

Без нагрузки

128

Приложение G
(обязательное)


Статистические уравнения

Настоящее приложение содержит формулы для вычисления статистических величин, используемые в настоящем стандарте.

a) Среднее арифметическое. Среднее арифметическое значение рассчитывается по следующей формуле:

; (G.1)

b) Стандартное отклонение. Стандартное отклонение s рассчитывается по следующей формуле:

; (G.2)

c) Наклон. Наклон линии регрессии по методу наименьших квадратов рассчитывается по следующей формуле:

; (G.3)

d) Точка пересечения. Координата точки пересечения по методу наименьших квадратов рассчитывается по следующей формуле:

; (G.4)

e) Стандартное отклонение оценки. Стандартное отклонение оценки S рассчитывается по следующей формуле:

; (G.5)

f) Коэффициент корреляции. Коэффициент корреляции r рассчитывается по следующей формуле:

. (G.6)

Приложение ДА
(справочное)


Сведения о соответствии ссылочных международных стандартов межгосударственным стандартам

Таблица ДА.1

Обозначение ссылочного международного стандарта

Степень соответствия

Обозначение и наименование соответствующего межгосударственного стандарта

ISO 5167-1:2003

-

*

ISO 5725-2:1994

-

*

ISO 8178-1:2006

IDT

ГОСТ ISO 8178-1-2013 "Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 1. Измерение выбросов газов и частиц на испытательных стендах"

ISO 8178-5:2008

-

*

ISO 14396:2002

IDT

ГОСТ ISO 14396-2015 "Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Определение и метод измерения мощности двигателя. Дополнительные требования при измерении выбросов продуктов сгорания согласно ISO 8178"

ISO 15550:2002

NEO

ГОСТ 10150-2014 "Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Общие технические условия"

ГОСТ 10448-2014 "Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Приемка. Методы испытаний"

ISO 16183:2002

-

*

SAE J 1937:1995

-

*

* Соответствующие межгосударственные стандарты отсутствуют. До их принятия рекомендуется использовать перевод на русский язык данных международных стандартов. Официальный перевод данных международных стандартов находится в Федеральном информационном фонде технических регламентов и стандартов Российской Федерации.

Примечание - В настоящей таблице использованы следующие условные обозначения степени соответствия стандартов:

- IDT - идентичные стандарты;

- NEQ - неэквивалентный стандарт.

УДК 621.436:006.354

МКС 27.020

IDT

Ключевые слова: двигатели внутреннего сгорания поршневые, измерение выброса продуктов сгорания, стендовые измерения выбросов газов и частиц двигателей внедорожных транспортных средств




Электронный текст документа
и сверен по:

, 2016