— Все документы — ГОСТы — ГОСТ ISO 8178-1-2013 ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ПОРШНЕВЫЕ. ИЗМЕРЕНИЕ ВЫБРОСА ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ. Часть 1. ИЗМЕРЕНИЕ ВЫБРОСОВ ГАЗОВ И ЧАСТИЦ НА ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ СТЕНДАХ


ГОСТ ISO 8178-1-2013 ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ПОРШНЕВЫЕ. ИЗМЕРЕНИЕ ВЫБРОСА ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ. Часть 1. ИЗМЕРЕНИЕ ВЫБРОСОВ ГАЗОВ И ЧАСТИЦ НА ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ СТЕНДАХ

ГОСТ ISO 8178-1-2013 ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ПОРШНЕВЫЕ. ИЗМЕРЕНИЕ ВЫБРОСА ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ. Часть 1. ИЗМЕРЕНИЕ ВЫБРОСОВ ГАЗОВ И ЧАСТИЦ НА ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ СТЕНДАХ

Введен в действие приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 апреля 2014 г. N 421-ст
Межгосударственный стандарт ГОСТ ISO 8178-1-2013
"ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ПОРШНЕВЫЕ. ИЗМЕРЕНИЕ ВЫБРОСА ПРОДУКТОВ СГОРАНИЯ. Часть 1. ИЗМЕРЕНИЕ ВЫБРОСОВ ГАЗОВ И ЧАСТИЦ НА ИСПЫТАТЕЛЬНЫХ СТЕНДАХ"

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

Дата введения - 1 января 2015 г.

Введен впервые

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, применения, обновления и отмены"

Сведения о стандарте

1 Подготовлен Обществом с ограниченной ответственностью "Центральный научно-исследовательский дизельный институт" (ООО "ЦНИДИ") на основе собственного аутентичного перевода на русский язык международного стандарта, указанного в пункте 5

2 Внесен Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии (Росстандарт)

3 Принят Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации по переписке (протокол от 5 ноября 2013 г. N 61-П)

За принятие проголосовали:

Краткое наименование

страны по МК (ИСО 3166) 004-97

Код страны

по МК (ИСО 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

Молдова

MD

Молдова-Стандарт

Россия

RU

Росстандарт

Таджикистан

TJ

Таджикстандарт

Украина

UA

Минэкономразвития Украины

4 Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 28 апреля 2014 г. N 421-ст межгосударственный стандарт ГОСТ ISO 8178-1-2013 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2015 г.

5 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ISO 8178-1:2006 Reciprocating internal combustion engines - Exhaust emission measurement - Part 1: Test-bed 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).

Перевод с английского языка (en).

Официальные экземпляры международного стандарта, на основе которого подготовлен настоящий межгосударственный стандарт, и международных стандартов, на которые даны ссылки, имеются в ФГУП "Стандартинформ".

В разделе "Нормативные ссылки" и тексте стандарта ссылки на международные стандарты актуализированы.

Сведения о соответствии межгосударственных стандартов ссылочным международным стандартам приведены в дополнительном приложении ДА.

Степень соответствия - идентичная (IDT)

6 Введен впервые

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на поршневые двигатели внутреннего сгорания (далее - двигатели), предназначенные для установки на судах, тепловозах, буровых и генераторных агрегатах и другой транспортной, передвижной и стационарной технике, и определяет и устанавливает методы измерения и оценки содержания вредных газообразных веществ и частиц в отработанных газах двигателей при стендовых испытаниях на установившихся режимах, необходимые для измерения средневзвешенных значений каждого вида содержащихся в отработанных газах загрязнений.

Стандарт не распространяется на двигатели автомобилей, предназначенных для движения по шоссейным дорогам, авиационной техники, сельскохозяйственной техники и лесных тракторов.

В некоторых случаях, как исключение, стендовые испытания двигателя могут проводиться в соответствии с ISO 8178-2 (стандарт, регламентирующий испытания в эксплуатационных условиях). Такой вариант допускается только по соглашению заинтересованных сторон. Следует иметь в виду, что данные, полученные в ходе таких испытаний, могут неполностью совпадать с данными предшествующих или последующих испытаний, проводимых согласно требованиям настоящего стандарта. Поэтому рекомендуется прибегать к указанному варианту только в тех случаях, когда речь идет о двигателях, выпускаемых в крайне ограниченных количествах, например особо крупных судовых двигателях или дизель-генераторах.

Для двигателей, используемых в установках, к которым предъявляются специальные требования (например: отраслевые правила охраны труда и техники безопасности, правила работы для АЭС), могут потребоваться дополнительные испытания и специальные методы оценки.

Когда использование испытательного стенда невозможно или когда требуется информация о фактических величинах выбросов двигателя на месте его эксплуатации, следует пользоваться методами испытаний в условиях эксплуатации и методиками расчета, приведенными в ISO 8178-2.

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы нормативные ссылки на следующие стандарты:

ISO 31-0:1992 Quantities and units. Part 0. General principles (Величины и единицы измерения. Часть 0. Общие принципы)

ISO 3046-1:2002 Reciprocating internal combustion engines - Performance - Part 1: Declarations of power, fuel and lubricating oil consumptions, and test methods - Additional requirements for engines for general use (Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Характеристики. Часть 1. Определение мощности, расхода топлива, смазочного масла и методы испытаний. Дополнительные требования к двигателям общего назначения)

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 потока текучей среды с помощью устройств для измерения перепада давления, помещенных в заполненные трубопроводы круглого сечения. Часть 1. Общие принципы и требования)

ISO 5725-1:2002 Accuracy (trueness and precision) of measurement methods and results - Part 1: General principles and definitions (Точность (правильность и прецизионность) методов и результатов измерений. Часть 1. Общие принципы и определения)

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 8178-4:2007 Reciprocating internal combustion engines - Exhaust emission measurement - Part 4: Steady-state test cycles for different engine applications (Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 4. Испытательные циклы для двигателей различного применения на установившихся режимах)

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 8178-6:2000 Reciprocating internal combustion engines - Exhaust emission measurement - Part 6: Report on measuring results and test report (Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 6. Отчет о результатах измерения и испытания)

ISO 9000:2005 Quality management systems - Fundamentals and vocabulary (Системы менеджмента качества. Основные положения и словарь)

ISO 9096:2003 Stationary source emissions - Manual determination of mass concentration of particulate matter (Выбросы стационарных источников. Определение ручным методом массовой концентрации твердых частиц)

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 к определению эмиссии выхлопных газов в соответствии с ИСО 8178)

ISО 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 1088:1993 Test procedure for the measurement of gaseous exhaust emissions from small utility engines (Метод измерения содержания газообразных вредных выбросов в выхлопных газах двигателей малой размерности)

SAE J 1151:1991 Methane measurement using gas chromatography (Измерение содержания метана методом газовой хроматографии)

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 частицы (particulates): Материал, собранный на поверхности фильтра с заданными свойствами после пропускания через него отработавших газов, разбавленных чистым отфильтрованным воздухом до температуры потока газов в пределах от 315 K до 325 K (от 42°С до 52°С) (температуры, измеренной непосредственно перед первым фильтром).

Примечания

1 Частицы состоят преимущественно из углерода, конденсированных углеводородов, сульфатов и связанной воды.

2 Частицы по составу и весу существенно отличаются от пробы частиц или пыли, которая берется непосредственно из неразбавленных отработавших газов с использованием метода горячего фильтра (например, по ISO 9096). Доказано, что методы измерения содержания частиц обладают достаточной точностью при содержании серы в топливе до 0, 8%.

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

Примечание - См. 17.2.1, рисунки 10-18.

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

Примечание - Во многих полнопоточных системах разбавления эта отобранная часть уже разбавленных отработавших газов подвергается вторичному разбавлению, чтобы обеспечить нужное значение температуры на фильтре частиц (см. 17.2.2, рисунок 19).

3.4 изокинетический пробоотбор (isokinetic sampling): Процесс поддержания расхода газовой пробы таким, чтобы средняя скорость газа в датчике была равна средней скорости основного потока отработавших газов.

3.5 неизокинетический пробоотбор (non-isokinetic sampling): Процесс поддержания расхода газовой пробы, независимым от скорости потока отработавших газов.

3.6 метод нескольких фильтров (multiple-filter method): Метод использования одного фильтра или одной пары фильтров для каждого из режимов испытательного цикла.

Примечание - Весовые коэффициенты по отдельным режимам учитываются после взятия проб на этапе оценки данных, полученных в ходе испытаний.

3.7 метод одного фильтра (single-filter method): Метод использования одного фильтра или одной пары фильтров для всех режимов испытательного цикла.

Примечание - Весовые коэффициенты по отдельным режимам учитываются на этапе отбора проб посредством регулирования расхода газовой пробы и (или) длительности пробоотбора. При использовании этого метода особое внимание следует уделять длительности пробоотбора и величине расхода.

3.8 удельные значения выбросов (specific emissions): Массовые значения выбросов, выраженные в граммах на киловатт-час.

Примечание - Для многих типов двигателей, на которые распространяется настоящий стандарт, на этапах производства и сертификации информация о вспомогательных устройствах, которыми двигатель будет оборудован в эксплуатации, отсутствует.

При отсутствии возможности провести испытания двигателя в условиях, оговоренных в ISO 14396 (например, когда двигатель и трансмиссия выполнены в виде единого агрегата), он может быть испытан только с другими вспомогательными устройствами. В этом случае нагружающее устройство должно быть отрегулировано в соответствии с 5.3 и 12.5. Потери во вспомогательных устройствах не должны превышать 5% от максимальной наблюдаемой мощности. Если потери во вспомогательных устройствах превышают указанную величину, возможность проведения таких испытаний подлежит согласованию между заинтересованными сторонами.

3.9 тормозная мощность (brake power): Мощность, замеренная на коленчатом валу или его эквивалентном выходе при условии, что от двигателя приводятся только штатные вспомогательные устройства, необходимые для его работы на стенде.

Примечание - См. 5.3 и ISO 14396.

3.10 вспомогательные устройства (auxiliaries): Оборудование и устройства, перечисленные в ISO 14396.

4 Обозначения и сокращения

4.1 Общие обозначения

A/Fst - стехиометрическое соотношение воздух-топливо, относительная единица;

Ap - поперечное сечение изокинетического пробоотборника, м2;

Ar - атомная масса, г;

Ax - поперечное сечение выпускной трубы, м2;

cc - концентрация с поправкой на фон, ppm% (V/V);

cd - концентрация в разбавляющем воздухе, ppm% (V/V);

cx - концентрация компонента в отработавших газах (компонент обозначен подстрочным индексом), ppm% (V/V);

D - коэффициент разбавления, относительная единица;

ECO - поправка на влияние CO2 для анализатора NOx, %;

EE - эффективность по этану, %;

EHO - поправка на влияние воды для анализатора NOx, %

EM - эффективность по метану, %;

ENOx - эффективность каталитического нейтрализатора NOx, %;

ePT - удельный выброс частиц, г/(кВт·ч);

ex - удельный выброс газообразных продуктов (компонент обозначен подстрочным индексом), г/(кВт·ч);

λ - коэффициент избытка воздуха ([кг сухого воздуха]/([кгтоплива]·[A/Fst])), относительная Единиц;

λRef - коэффициент избытка воздуха при стандартных условиях, относительная единица;

fa - атмосферный фактор, относительная единица;

fc - углеродный фактор, относительная единица;

ffd - коэффициент расчета расхода отработавших газов по сухому газу (зависит от вида топлива), относительная единица;

ffh - коэффициент пересчета расхода отработавших газов с сухого на влажное состояние (зависит от вида топлива), относительная единица;

ffw - коэффициент для расчета расхода отработавших газов по влажному газу (зависит от вида топлива), относительная единица;

Ha - абсолютная влажность воздуха на впуске(г воды/кг сухого воздуха), г/кг;

Hd - абсолютная влажность разбавляющего воздуха (г воды/кг сухого воздуха), г/кг;

i - нижний индекс, обозначающий режим, относительная единица;

kf - топливный коэффициент расчета методом углеродного баланса (зависит от вида топлива), относительная единица;

khd - топливный коэффициент поправки на влажность при расчетах выбросов NOx в дизелях, относительная единица;

khp - топливный коэффициент поправки на влажность при расчетах выбросов NOx в бензиновых двигателях, относительная единица;

kp - коэффициент поправки на влажность при расчетах выбросов частиц, относительная единица;

kwa - коэффициент поправки при пересчете с сухого на влажное состояние для воздуха на впуске, относительная единица;

kwd - коэффициент поправки при пересчете с сухого на влажное состояние для разбавляющего воздуха, относительная единица;

kwe - коэффициент поправки при пересчете с сухого на влажное состояние для разбавленных отработавших газов, относительная единица;

kwr - коэффициент поправки при пересчете с сухого на влажное состояние для неразбавленных отработавших газов, относительная единица;

M - относительный крутящий момент при заданной частоте вращения двигателя, %;

Mr - молекулярная масса, г;

md - масса пробы разбавляющего воздуха, прошедшей через фильтры пробоотбора частиц, кг;

mf, d - масса частиц в собранной пробе разбавляющего воздуха, мг;

mf - масса собранной пробы частиц, мг;

msep - масса пробы разбавленных отработавших газов, прошедшей через фильтры частиц, кг;

PA - абсолютное давление на выходе насоса, кПа;

pa -давление насыщенного пара, содержащегося в воздухе на впуске, кПа;

pb - полное барометрическое давление, кПа;

pd - давление насыщенного пара, содержащегося в разбавляющем воздухе, кПа;

pr - давление насыщенного пара после воздухоохладителя, кПа;

ps - атмосферное давление для сухого состояния, кПа;

P - тормозная мощность без коррекции, кВт;

Paux - объявленная мощность, потребляемая всем вспомогательным оборудованием, используемым при испытаниях, но не являющимся обязательным по ISO 14396, кВт;

Pm - максимальная измеренная или объявленная мощность двигателя при заданной частоте вращения в испытательном режиме, кВт;

qmad - массовый расход воздуха на впуске по сухому весу, кг/ч;

qmaw - массовый расход воздуха на впуске по влажному весу, кг/ч;

qmdw - массовый расход разбавляющего воздуха по влажному весу, кг/ч;

qmedf - эквивалентный массовый расход разбавленных отработавших газов по влажному весу, кг/ч;

qmew - массовый расход отработавших газов по влажному весу, кг/ч;

qmf - массовый расход топлива кг/ч;

qmdew - массовый расход разбавленных отработавших газов по влажному весу, кг/ч;

qmgas - массовый расход выбросов данного газа, г/ч;

qmPT - массовый расход частиц, г/ч;

rd - степень разбавления, относительная единица;

ra - соотношение поперечных сечений изокинетического пробоотборника и выпускной трубы относительная единица;

Ra - относительная влажность воздуха на впуске, %;

Rd - относительная влажность разбавляющего воздуха, %;

rh - коэффициент отклика FID, относительная единица;

rm - коэффициент отклика FID для метанола, относительная единица;

rx - отношение величин абсолютного статического давления на выходе и на входе SSV (дозвукового расходомера Вентури);

ry - отношение выходного диаметра SSV, d, к внутреннему диаметру впускной трубки, относительная единица;

ρ- плотность, кг/м3;

S - нагрузка, задаваемая нагружающим устройством, кВт;

Ta - абсолютная температура воздуха на впуске, К;

Td - абсолютная температура точки росы, К;

Tref - стандартная абсолютная температура (для воздуха, поступающего в камеру сгорания, 298 К), К;

Tc - абсолютная температура воздуха после воздухоохладителя, К;

Tcref - стандартная абсолютная температура воздуха после воздухоохладителя, К;

Vm - молекулярный объем, л;

Wf - весовой коэффициент, относительная единица;

Wfe - эффективный весовой коэффициент, относительная единица.

4.2 Обозначения состава топлива

WALF

- содержание Н в топливе, % массы;

WBET

- содержание С в топливе, % массы;

WGAM

- содержание S в топливе, % массы;

WDEL

- содержание N в топливе, % массы;

WEPS

- содержание О в топливе, % массы;

α

- молярная концентрация (Н/С);

β

- молярная концентрация (С/С);

γ

- молярная концентрация (S/C);

δ

- молярная концентрация (N/C);

ε

- молярная концентрация (О/С);

Примечание - О преобразовании массосодержания в молярную концентрацию и обратно - см. формулы (А.3) - (А.12) в приложении А.

4.3 Обозначения и сокращения для химических веществ

ACN

- ацетонитрил;

Cl

- эквивалент углеводорода в приведении к углероду 1;

CH4

- метан;

C2H6

- этан;

C3H8

- пропан;

CH3OH

- метанол;

CO

- оксид углерода;

CO2

- диоксид углерода;

DNPH

- динитрофенилгидразин;

DOP

- диоктилфталат;

HC

- углеводороды;

HCHO

- формальдегид;

H2O

- вода;

NH3

- аммиак;

NMHC

- неметановые углеводороды;

NO

- оксид азота;

NO2

- диоксид азота;

NOx

- оксиды азота;

N2O

- динитрооксид;

O2

- кислород;

RME

- метиловый эфир рапсового масла;

SO2

- диоксид серы;

SO3

- триоксид серы;

4.4 Сокращения

CFV

- расходомер Вентури с критическим истечением;

CLD

- хемилюминесцентный детектор;

CVS

- система отбора проб постоянного объема;

ECS

- электрохимический датчик;

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;

NDIR

- недисперсионный инфракрасный спектроанализатор;

NDUVR

- анализатор недисперсного ультрафиолетового резонанса;

NMC

- отделитель неметановых фракций;

PDP

- объемный насос;

PMD

- парамагнитный детектор;

PT

- частицы;

SSV

- расходомер Вентури с дозвуковым истечением;

UVD

- ультрафиолетовый детектор;

ZRDO

- датчик на основе двуокиси циркония;

5 Условия проведения испытаний

5.1 Условия испытаний двигателей

5.1.1 Параметры атмосферных условий при испытаниях

При испытаниях должны измеряться абсолютная температура воздуха на впуске двигателя Ta в градусах Кельвина и атмосферное давление для сухого состояния ps в кПа; атмосферный фактор fa должен вычисляться следующим образом:

а) для двигателей с воспламенением от сжатия

- для двигателей без наддува и с механическим наддувом

image001.jpg;

(1)

- для двигателей с турбонаддувом с охлаждением или без охлаждения наддувочного воздуха

image002.jpg;

(2)

b) для двигателей с искровым зажиганием

image003.jpg.

(3)

Примечание - Формулы (1), (2), (3) соответствуют экологическим нормативам ЕЭК, ЕЭС и ЕРА, но отличаются от формул ISO для коррекции мощности.

5.1.2 Критерий приемлемости испытаний

Чтобы испытания имели юридическую силу, необходимо, чтобы параметр fa удовлетворял условию:

0, 93≤fa≤1, 07

(4)

При проведении испытаний параметр fa должен находиться в диапазоне от 0, 96 до 1, 06.

5.2 Двигатели с охлаждением наддувочного воздуха

Температура наддувочного воздуха при испытаниях должна фиксироваться и при частоте вращения, соответствующей объявленной мощности и полной нагрузке, должна быть равна максимальной температуре наддувочного воздуха, объявленной производителем, с точностью до ± 5 K. Температура охлаждающей среды в охладителе надувочного воздуха должна быть не более 293 К (20°С).

Если в качестве источника воздуха для двигателя используется технологическая система стенда или внешний нагнетатель, то при частоте вращения, соответствующей объявленной мощности и полной нагрузке, температура воздуха на впуске должна быть равна объявленной производителем максимальной температуре наддувочного воздуха с точностью до ± 5 K. При этом температура и расход охлаждающей среды в охладителе наддувочного воздуха не должны меняться на протяжении всего цикла испытаний. Производительность охладителя наддувочного воздуха должна выбираться в соответствии с общепринятой инженерной практикой и соответствовать требованиям типичных промышленных и транспортных применений.

5.3 Мощность

Измерения вредных выбросов должны производиться при работе двигателя под нагрузкой, соответствующей тормозной мощности без учета каких-либо поправок, определенных по ИСО 14396. При этом двигатель должен быть оборудован только теми вспомогательными устройствами, которые необходимы для его работы (например, вентилятор или водяной насос). Если установка вспомогательных устройств на испытательный стенд невозможна или затруднена, следует определить мощность, затрачиваемую на их привод, и вычесть ее из измеренной мощности двигателя.

Если двигатель имеет какие-либо вспомогательные устройства, которые необходимы только для работы приводимого оборудования, такие устройства перед испытаниями должны быть сняты. Примерами подобных устройств являются:

- воздушный компрессор для тормозной системы,

- насос гидроусилителя руля,

- компрессор кондиционера,

- насосы гидроусилителей.

Подробнее об этом см. 3.9 и ISO 14396.

Если вспомогательные устройства не были сняты, должна быть определена мощность, потребляемая ими при частоте вращения, соответствующей условиям испытаний, чтобы рассчитать нагрузку, задаваемую нагружающим устройством в соответствии с 12.5, за исключением случаев, когда такие устройства являются неотъемлемой частью двигателя (например, вентилятор двигателя с воздушным охлаждением).

5.4 Специальные условия испытаний

5.4.1 Впускная система двигателя

Для подачи воздуха может использоваться штатный воздушный ресивер двигателя или впускная система испытательного стенда при условии, что потеря давления на входе перед воздухоочистителем при частоте вращения, соответствующей объявленной (номинальной) мощности и полной нагрузке, равна максимальному значению этого параметра, определенному изготовителем двигателя, с точностью ±300 Па.

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

Примечание - Необходимые значения гидравлического сопротивления должны устанавливаться при объявленной (номинальной) частоте вращения и полной нагрузке.

5.4.2 Выпускная система двигателя

Для выпуска может использоваться штатный выпускной коллектор двигателя или соответствующая система испытательного стенда при условии, что при объявленных (номинальных) значениях частоты вращения и нагрузки она создает противодавление, равное максимальному значению этого параметра, определенному изготовителем двигателя, с точностью ±650 Па. Выпускная система должна удовлетворять требованиям, установленным для пробоотбора отработавших газов из выпускной трубы согласно 7.5.5, 17.2.1 (ЕР) и 17.2.2 (ЕР).

Если двигатель имеет встроенную выпускную систему, эта система должна использоваться при испытаниях.

Если двигатель оборудован устройством очистки отработавших газов, диаметр выпускной трубы не должен изменяться на участке, предшествующем расширению выпускного тракта, где установлено устройство очистки отработавших газов, причем длина этого участка должна быть равна как минимум четырем диаметрам выпускной 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 соответствовать указаниям изготовителя двигателя. Противодавление на выпуске или гидравлическое сопротивление выпускной системы должно отвечать упомянутым выше критериям. Должна быть обеспечена возможность регулирования этих параметров с помощью дросселя. При имитационных испытаниях и при снятии характеристик двигателя емкость, содержащая устройство очистки отработавших газов, может сниматься и заменяться эквивалентной емкостью, включающей конструкцию со встроенным неактивным катализатором.

Примечание - Необходимые значения гидравлического сопротивления должны устанавливаться при объявленной (номинальной) частоте вращения и полной нагрузке.

5.4.3 Система охлаждения

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

5.4.4 Смазочное масло

Характеристики смазочного масла, используемого при испытаниях, должны быть зафиксированы и приложены к протоколу испытаний.

5.4.5 Регулируемые карбюраторы

Испытания двигателей, имеющих карбюраторы с регулируемыми ограничителями максимального и минимального положений, должны проводиться при обоих положениях карбюратора.

5.4.6 Сапун

Если при измерении общего количества выбросов двигателя с открытым картером необходимо учитывать картерные газы, то эти газы должны отводиться в выпускную систему на участке между выходным сечением устройства очистки отработавших газов (при его наличии) и точкой отбора проб. Расстояние от места ввода картерных газов в выпускной тракт до точки отбора проб должно быть достаточным для полного перемешивания картерных газов с отработавшими газами.

6 Топливо для испытаний

Характеристики топлива оказывают влияние на состав вредных выбросов двигателя. Поэтому характеристики топлива, используемого при испытаниях, должны фиксироваться и прилагаться к протоколу испытаний. При использовании топлив, перечисленных в ISO 8178-5 в качестве эталонных, должны быть указаны обозначение топлива и его параметры; в остальных случаях должны фиксироваться характеристики топлива, которые указаны в соответствующих перечнях, приводимых в 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; результаты измерения должны фиксироваться.

Выбор топлива зависит от цели данных испытаний. Если заинтересованные стороны не договорились об ином, выбор топлива для испытаний должен производиться в соответствии с данными таблицы 1. В случае отсутствия нужного эталонного топлива допускается использование другого топлива, по своим свойствам достаточно близкого к эталонному. Характеристики топлива должны быть объявлены.

Таблица 1 - Выбор топлива

Цель испытаний

Заинтересованные стороны

Выбор топлива

Типовые испытания (сертификация)

Орган сертификации. Изготовитель или поставщик

Эталонное топливо, если таковое определено; промышленное топливо, если эталонное топливо не определено

Приемо-сдаточные испытания

Изготовитель или поставщик Заказчик или инспектор

Промышленное топливо, определенное изготовителем*

Исследование/модернизация

Одна или более из перечисленных организаций:

- изготовитель,

- исследовательская организация,

- поставщик топлив и масел

В зависимости от целей испытаний

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

7 Измерительное оборудование и измеряемые параметры

7.1 Общие положения

Измерение выбросов газообразных и твердых компонентов выпуска двигателя должно производиться согласно методам, описанным в разделах 16 и 17. В указанных разделах приводятся описания рекомендуемых систем анализа газообразных выбросов (раздел 16), а также рекомендуемых систем разбавления и пробоотбора частиц (раздел 17).

Допускается также применение других систем и анализаторов, если они обеспечивают эквивалентные результаты. Эквивалентность системы должна подтверждаться анализом корреляции как минимум по семи точкам между рассматриваемой системой и одной из допустимых систем, определенных в настоящем стандарте. Термин "результаты" в данном случае относится к средневзвешенному (по определенному циклу) значению вредных выбросов. Тесты на корреляцию должны проводиться в одной и той же лаборатории, на одном и том же испытательном стенде и на одном и том же двигателе. Все тесты должны проводиться одновременно. При этом должен использоваться наиболее подходящий испытательный цикл, определяемый по ISO 8178-4, или испытательный цикл С1 по ISO 8178-4. Эквивалентность сравниваемых систем должна определяться на основании статистики F- и t-критериев (см. приложение D) по усредненным значениям с исключением заведомых ошибок, полученным в одной и той же лаборатории и при рабочих параметрах двигателя, определенных выше. Системы, используемые в тестах на корреляцию, должны быть заявлены до начала тестов и согласованы между всеми заинтересованными сторонами.

Для того, чтобы новая система была принята в качестве стандартной, ее эквивалентность должна быть подтверждена расчетами повторяемости и воспроизводимости, выполненными согласно ISO 5725-1 и ISO 5725-2.

При испытаниях двигателей на содержание вредных веществ с отработавшими газами на стенде с нагрузочным устройством должно использоваться оборудование, описанное ниже. Оборудование для измерений расхода, давления и температуры в настоящем стандарте подробно не рассматривается. Здесь приводятся только требования к точности такого оборудования, необходимой при измерениях содержания вредных веществ с отработавшими газами (7.4).

7.2 Требования к нагружающему устройству

При испытаниях должно использоваться нагружающее устройство, характеристики которого отвечают требованиям проведения испытательного цикла, описанного в ISO 8178-4.

Приборы для измерений крутящего момента и частоты вращения должны обеспечить измерение мощности на валу с заданной точностью. При этом могут потребоваться дополнительные расчеты. Точность измерительного оборудования должна быть такова, чтобы величины допустимой погрешности измерений, приведенные в 7.4, не были превышены.

7.3 Расход отработавших газов

7.3.1 Общие положения

Расход отработавших газов должен определяться одним из методов, приведенных в п. 7.3.2 - 7.3.6.

7.3.2 Метод прямого измерения

Прямое измерение расхода отработавших газов может производится следующими устройствами:

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

- ультразвуковой расходомер;

- вихревой расходомер.

Должны быть приняты меры для предотвращения ошибок измерений, способных повлиять на погрешность определения выбросов вредных веществ. К числу таких мер, в частности, относится точная установка измерительного устройства в выпускном тракте двигателя с тщательным соблюдением рекомендаций изготовителя и в соответствии с надлежащей инженерной практикой. Установка измерительного устройства не должна оказывать влияния на параметры работы двигателя и показатели выбросов.

Точность расходометров должна соответствовать требованиям, приведенным в 7.4.

7.3.3 Метод измерения расходов воздуха и топлива

В ходе испытаний измеряются расходы воздуха и топлива. При этом должны использоваться расходомеры воздуха и топлива, точность которых должна соответствовать требованиям, приведенным в 7.4. Расход отработавших газов рассчитывается по формуле

qmew=qmaw+qmf

(5)

7.3.4 Метод измерения расхода топлива и углеродного баланса

Этот метод сводится к расчету расхода отработавших газов по известным значениям расхода топлива, его состава и концентрациям углеродосодержащих компонентов в отработавших газах с помощью метода углеродного баланса, выполняемому по формуле (см. А.3.2.3.1)

image004.jpg

(6)

где ffd - в соответствии с формулами (А.20) - (А.23);

Ha - масса воды в г на кг сухого воздуха;

fc - по уравнению (А.64).

image005.jpg,

(7)

где cCOd - концентрация сухого CO2 в неразбавленном отработавшем газе, %;

cCOad - концентрация сухого CO2 в окружающем воздухе, %;

cCOd - концентрация сухого СО в неразбавленном отработавшем газе, ррm;

cHCw - концентрация сухого НС в неразбавленном отработавшем газе, ррm.

Примечание - Допускается также использование метода кислородного баланса (см. А.3.3).

7.3.5 Метод измерения с помощью индикаторного газа

Данный метод состоит в измерении концентрации индикаторного газа в отработавших газах. Известное количество инертного газа (например, чистого гелия) вводится в отработавшие газы в качестве индикаторного газа. Этот газ в выпускной трубе смешивается с отработавшими газами, но не реагирует с ними. Затем производится измерение концентрации инертного газа в пробе отработавших газов.

Для того чтобы обеспечить полное перемешивание индикаторного газа с отработавшими газами, пробоотбор отработавших газов должен быть удален от точки ввода индикаторного газа на достаточное расстояние, равное как минимум 30 диаметрам выпускной трубы, но в любом случае не менее 1 м. 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 регулироваться таким образом, чтобы его концентрация после перемешивания находилась в пределах диапазона измерения газоанализатора, с помощью которого она измеряется. Расход отработавших газов рассчитывается по формуле

image006.jpg,

(8)

где qmew - массовый расход отработавших газов, кг/с;

qrt - расход индикаторного газа, см3 /мин;

cmix - концентрация индикаторного газа после перемешивания, ррm;

ρew - плотность индикаторного газа, кг/м3;

ca - фоновая концентрация индикаторного газа в воздушном ресивере, ррm.

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

Когда фоновая концентрация составляет менее 1% концентрации индикаторного газа после перемешивания при максимальном расходе отработавших газов, ей можно пренебречь.

Система в целом должна отвечать требованиям точности измерения расхода отработавших газов и должна быть откалибрована в соответствии с требованиями 8.6.

7.3.6 Метод измерения через расход воздуха и соотношение "воздух-топливо".

Данный метод состоит в расчете массового расхода отработавших газов по известным значениям расхода воздуха и соотношения воздух-топливо. Мгновенное значение массового расхода отработавших газов рассчитывается по формуле

image007.jpg,

(9)

где

image008.jpg,

(10)

image009.jpg,

(11)

где A/Fst - стехиометрическое соотношение воздух - топливо, кг/кг;

λ- коэффициент избытка воздуха;

cCO - концентрация сухого CO2, %;

cHC - концентрация НС, ррm.

Примечание - Состав топлива CβHαSyNδOε при β = 1. К топливам, не содержащим углерода (таким как, например, водород), формулы (10) и (11) не применимы.

Расходомер воздуха по точности должен отвечать требованиям 7.4, газоанализатор CO2 должен отвечать требованиям 7.5.4.2, 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 7.5.4.12.

7.3.7 Общий расход разбавленных отработавших газов

При использовании полнопоточной системы разбавления общий расход разбавленных отработавших газов (qmdew) должен измеряться с помощью PDP или CFV (см. 17.2.2). Точность измерения должна отвечать требованиям 9.2.

7.4 Точность измерения

Поверка всех измерительных приборов должна быть документирована в соответствии с национальными (международными) стандартами, и отвечать требованиям, приведенным в таблицах 2 и 3.

Примечание - Требования к калибровке приборов приведены в 8.5

Поверка измерительных приборов должна выполняться в соответствии с правилами, установленными национальной надзорной организацией, изготовителем прибора или в соответствии с требованиям ISO 9000. Величины погрешностей, приведенные в таблицах 2 и 3, относятся к окончательным фиксированным данным и учитывают погрешности системы сбора данных.

Таблица 2 - Предельно допустимые значения отклонений показаний приборов для измерения параметров двигателя

Измеряемый параметр

Предельно допустимое отклонение

Частота вращения двигателя

±2% от показания прибора или ±1% от максимальной частоты вращения двигателя (большее из этих двух значений)

Крутящий момент

±2% от показания прибора или ±1% от максимального крутящего момента двигателя (большее из этих двух значений)

Расход топлива*

±2% от максимального расхода топлива двигателя

Расход воздуха*

±2% от показания прибора или ±1% от максимального расхода воздуха двигателя (большее из этих двух значений)

Расход отработавших газов*

±2, 5% от показания прибора или ±1, 5% от максимального расхода отработавших газов двигателя (большее из этих двух значений)

* Описанные в настоящем стандарте расчеты выбросов в некоторых случаях основаны на других расчетных и (или) экспериментальных методах. Учитывая ограничение общей допустимой погрешности при расчетах выбросов, допустимые значения погрешностей некоторых переменных, используемых в соответствующих уравнениях, должны быть меньше допустимых погрешностей, приведенных в ISO 15550:2002, таблица 4.

Таблица 3 - Предельно допустимые значения отклонений показаний приборов для измерения других параметров, используемых в расчетах

Наименование параметра

Предельно допустимое отклонение

Температура ≤ 600 K

± 2 K абс.

Температура > 600 K

± 1% от показания прибора

Давление отработавших газов

± 0, 2 кПа абс.

Разрежение на впуске

± 0, 05 кПа абс.

Атмосферное давление

± 0, 1 кПа абс.

Другие давления

± 0, 1 кПа абс.

Относительная влажность

± 3% абс.

Абсолютная влажность

± 5% от показания прибора

Расход разбавляющего воздуха

± 2% от показания прибора

Расход разбавленных отработавших газов

± 2% от показания прибора

7.5 Определение газообразных компонентов

7.5.1 Общие требования к анализаторам

7.5.1.1 Общие требования

Анализаторы должны иметь диапазон измерений, достаточный для обеспечения точности, необходимой для измерения концентраций компонентов отработавших газов (см. 7.5.1.2). Настройка анализаторов должна быть такой, чтобы измеряемые значения концентрации находились в пределах от 15% до 100% от полного диапазона шкалы измерения прибора.

Если полный диапазон измерений не превышает 155 ррm (или ppmC) или, если системы считывания показаний (компьютеры, регистраторы) обеспечивают достаточную точность и достаточное разрешение при значениях менее 15% от полного диапазона шкалы измерения, то допускается измерять концентрации также менее 15% от полного диапазона шкалы измерения. В этом случае необходима дополнительная калибровка для обеспечения необходимой точности тарировочных кривых.

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

7.5.1.2 Точность

Отклонение показаний анализатора от номинальной точки калибровки не должно превышать большей из следующих величин: ±2% от показания прибора во всем диапазоне измерений (кроме нуля) или ±0, 3% от полного диапазона шкалы измерения. Точность определяется в соответствии с требованиями к калибровке, установленными в 8.5.5.

Примечание - Точность определяется как отклонение показаний анализатора от номинальных калибровочных значений, полученных с использованием калибровочного газа (= истинная величина).

7.5.1.3 Прецизионность

Прецизионность, определяемая как среднее квадратичное отклонение, полученное по 10 последовательным измерениям с использованием калибровочного или поверочного газов и умноженное на 2, 5, не должна превышать ±1% от максимальной концентрации по шкале для каждого используемого диапазона свыше 100 ррm (или ppmC) и ±2% для каждого используемого диапазона менее 100 ррm (или ppmC).

7.5.1.4 Шум

Диапазон колебаний реакции анализатора на нулевой, калибровочный и поверочный газы за любой период в 10 с не должен превышать 2% от максимального значения шкалы в любой точке измерения.

7.5.1.5 Дрейф прибора с нулевым газом

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

7.5.1.6 Дрейф прибора с поверочным газом

Реакция прибора на поверочный газ определяется как усредненная реакция, включая шум, на присутствие поверочного газа в течение 30-секундного периода. Дрейф с поверовочным газом на протяжении 1 ч не должен превышать 2% от максимального значения по шкале наименьшего из используемых диапазонов измерений.

7.5.2 Осушка газа

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

7.5.3 Анализаторы

7.5.3.1 Общие положения

Для анализа состава газов используются принципы измерений, приведенные в 7.5.3.2 - 7.5.3.12. Подробное описание систем измерений приведено в разделе 16. Для анализа состава газов должны применяться перечисленные ниже приборы. При использовании нелинейных анализаторов допускается компенсация присущих им нелинейностей схемотехническими средствами.

7.5.3.2 Анализ оксида углерода (СО)

Для анализа оксида углерода должен использоваться анализатор с недисперсионным инфракрасным детектором (NDIR) адсорбционного типа.

7.5.3.3 Анализ диоксида углерода (CO2)

Для анализа диоксида углерода должен использоваться анализатор с недисперсионным инфракрасным детектором (NDIR) адсорбционного типа.

7.5.3.4 Анализ кислорода (O2)

Для анализа кислорода должны использоваться приборы с датчиками одного из следующих типов: парамагнитный детектор (PMD), датчик на основе диоксида циркония (ZRDO) или электрохимический датчик (ECS).

Датчики на основе диоксида циркония не должны использоваться при высоких концентрациях НС и СО, например, в двигателях с искровым зажиганием, работающих на бедной смеси.

Электрохимические датчики должны обеспечивать компенсацию влияния CO2 и NOx.

7.5.3.5 Анализ углеводородов (НС)

Анализатор 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)°С]. На двигатели, работающие на метаноле, распространяются требования 7.5.3.12.3. При испытаниях газовых двигателей и при испытаниях двигателей с искровым зажиганием с разбавлением отработавших газов допускается также использование анализатора в виде пламенно-ионизационного детектора без подогрева (FID).

7.5.3.6 Анализ неметановых углеводородов (NMHC)

7.5.3.6.1 Общие положения

В зависимости от концентрации метана (CH4) этот метод в большей степени применяется к газообразным, чем к жидким топливам.

7.5.3.6.2 Метод газовой хроматографии (GC)

Неметановые углеводороды определяют путем вычитания количества метана, определенного с помощью газового хроматографа (GC) при температуре 423 K (150°С) из количества углеводородов, измеренных в соответствии с 7.5.3.5.

7.5.3.6.3 Метод отделения неметановых фракций (NMC)

Определение неметановых фракций производят с помощью отделителя неметановых фракций (NMC), установленного последовательно с FID (см. 7.5.3.5), путем вычитания количества метана из количества углеводородов.

7.5.3.7 Анализ оксидов азота (NOx)

Анализатор оксидов азота должен быть выполнен на основе хемилюминесцентного детектора (CLD) или хемилюминесцентного детектора с подогревом (HCLD) с преобразователем NO2/NO, если измерение ведется по сухому газу. Если измерение ведется по влажному газу, должен использоваться детектор типа HCLD с преобразователем, температура которого поддерживается выше 328 K (55°С), если удовлетворяется условие ограничения влагосодержания (см. 8.9.3.2). В случае как CLD, так и HCLD, температура стенок тракта пробоотбора должна поддерживаться в диапазоне от 328 K до 473 K (от 55°С до 200°С) вплоть до преобразователя (при измерении по сухому газу) или анализатора (при измерении по влажному газу).

7.5.3.8 Анализ диоксида серы (SO2)

Выбросы SO2 рассчитывают по содержанию серы в топливе, поскольку, как показывает опыт, результаты в этом случае оказываются не менее точными, чем при прямом измерении содержания SO2:

qmSO₂=qmf·wGAM·20,

(12)

Примечание - Использование расчетного метода для определения SO2 предполагает 100% сгорание серы и поэтому может применяться только для двигателей, не имеющих систем очистки выпуска. В этом случае количество SO2 может измеряться в соответствии с инструкциями поставщиков измерительных приборов. Поскольку измерение SO2 представляет собой достаточно сложную задачу и т.к. его эффективность не подтверждена в должной мере практикой, применение этого метода требует предварительного соглашение между заинтересованными сторонами.

7.5.3.9 Анализ аммиака (NH3)

Содержание аммиака определяют при помощи CLD, как описано в 7.5.3.7, с использованием двух различных преобразователей. Для определения общего количества NOx и NH3 должен использоваться высокотемпературный преобразователь на 973 K (700°С).

Для определения только NOx должен использоваться низкотемпературный преобразователь на 573 K (300°С). Разность этих двух замеров дает концентрацию аммиака. Данный метод достаточно медленный (анализ занимает порядка 10 мин).

В качестве альтернативы могут использоваться анализаторы FTIR (инфракрасный с преобразованием Фурье) или NDUVR (на основе недисперсионного ультрафиолетового резонанса) согласно инструкциям поставщиков соответствующих измерительных приборов. Так как эффективность этих методов не подтверждена в должной мере практикой, их применение требует предварительного соглашения между заинтересованными сторонами. В данном случае анализ занимает меньше времени, чем при использовании метода двух преобразователей.

7.5.3.10 Анализ динитрооксида (N2O)

Для этого анализа могут использоваться анализаторы типа FTIR или NDIR (недисперсионный инфракрасный) согласно инструкциям поставщиков соответствующих измерительных приборов. Поскольку эффективность этого метода не подтверждена в должной мере практикой, его применение требует предварительного соглашения между заинтересованными сторонами.

7.5.3.11 Анализ формальдегида (НСНО)

Содержание формальдегида определяют пропусканием пробы отработавших газов, предпочтительно разбавленных, через импинжер с раствором динитрофенилгидразина (DNPH) в ацетонитриле (ACN) или через кварцевый картридж с покрытием 2, 4-DNPH. Взятая проба анализируется с помощью жидкостного хроматографа высокого давления (HPLC), где используется ультрафиолетовое детектирование с длиной волны 365 нм. Допускается также использование анализаторов FTIR согласно инструкциям поставщика соответствующих измерительных приборов.

7.5.3.12 Анализ метанола (CH3OH)

7.5.3.12.1 Общие положения

Допускается использование анализаторов FTIR согласно инструкциям поставщика соответствующих измерительных приборов. Поскольку эффективность этого метода не подтверждена в должной мере практикой, его применение требует предварительного соглашения между заинтересованными сторонами.

7.5.3.12.2 Метод газовой хроматографии (GC)

Содержание метанола определяют пропусканием пробы отработавших газов через импинжер с деионизированной водой. Взятая проба анализируется методом газовой хроматографии с помощью FID.

7.5.3.12.3 Метод HFID

HFID, откалиброванный пропаном, должен работать при температуре (385±10) K [(112±10)°С]. Коэффициент влияния метанола должен определяться при нескольких значениях его концентрации; диапазон концентраций метанола в пробе должен соответствовать 8.8.5.

7.5.3.13 Измерение коэффициента избытка воздуха

Оборудование для измерения коэффициента избытка воздуха, используемое для определения расхода отработавших газов согласно 7.3.6, должно быть выполнено на основе датчика коэффициента избытка воздуха широкого диапазона или датчика λ циркониевого типа.

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

Погрешность датчика со встроенной электроникой не должна превышать:

- ±3% от показания прибора при λ < 2,

- ±5% от показания прибора при 2 ≤ λ < 5,

- ±10% от показания прибора при 5 ≤λ.

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

7.5.4 Отбор проб отработавших газов

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

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 компонентов выпуска. В многоцилиндровом двигателе с раздельными выпускными коллекторами (например, в V-образном) допускается производить отбор проб отдельно по каждому коллектору и затем по ним рассчитывать среднее значение выбросов. Могут использоваться и другие методы, для которых подтверждена их корреляция с методами, описанными выше. В расчетах выбросов должен использоваться полный массовый расход отработавших газов.

При наличии какого-либо устройства очистки выпуска, оказывающего влияние на состав отработавших газов, отбор проб должен производиться за этим устройством.

В двигателях с искровым зажиганием пробоотборник должен находиться на стороне высокого давления глушителя, но как можно дальше от выпускных окон. Для обеспечения полного перемешивания отработавших газов перед отбором пробы может использоваться смесительная камера, устанавливаемая между выходом из глушителя и пробоотборником. Внутренний объем смесительной камеры должен быть, как минимум, в 10 раз больше объема цилиндра испытываемого двигателя, а ее основные измерения - высота, ширина и глубина - должны быть примерно одинаковы. По своим размерам смесительная камера должна быть как можно меньше и должна располагаться как можно ближе к двигателю. На выходе из смесительной камеры длина выпускного тракта после пробоотборника должна быть не менее 610 мм, а его размеры должны быть достаточны для минимизации создаваемого противодавления. Температура внутренней поверхности смесительной камеры должна быть заведомо выше точки росы отработавших газов; рекомендуется поддерживать ее на уровне не менее 338 К (65°С).

В судовых двигателях расположение входа пробоотборника должно выбираться так, чтобы предотвратить возможность попадания в него воды, впрыскиваемой в выпускной тракт в целях охлаждения, улучшения характеристик рабочего процесса или снижения уровня шума.

В случае использования полнопоточной системы разбавления для определения частиц также могут определяться газообразные выбросы в потоке разбавленных отработавших газов. Соответствующие пробоотборники должны располагаться в смесительном туннеле в непосредственной близости от пробоотборников частиц (см. 17.2.2, рисунок 19, DT и PSP).

В двигателях с искровым зажиганием измерение количества НС и NOx должно производиться путем прямого отбора проб из смесительного туннеля. Измерение количества СО и CO2 может производиться либо путем прямого измерения, либо путем отбора проб в пробоотборные мешки и последующего измерения концентраций указанных веществ в пробоотборных мешках.

В двигателях с искровым зажиганием и в газовых двигателях измерение количества всех компонентов выпуска может производиться либо путем прямого измерения, либо путем отбора проб в пробоотборные мешки и последующего измерения концентраций указанных веществ в пробоотборных мешках.

7.6 Определение частиц

7.6.1 Общие положения

Для определения частиц необходима система разбавления. Разбавление может осуществляться посредством полнопоточной или частичнопоточной системы 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 фильтрами в диапазоне от 315 K до 325 K (от 42°С до 52°С). Может быть организовано регулирование влажности разбавляющего воздуха перед входом в систему разбавления; в частности, осушка воздуха полезна в случаях, когда его исходная влажность слишком высока. Температура разбавляющего воздуха в непосредственной близости от входа в смесительный туннель должна быть выше 288 K (15°С).

Приведенные выше температурные требования перед фильтром необязательны для существующих систем, выполненных до введения настоящего стандарта.

В частично поточных системах разбавления пробоотборник частиц должен быть расположен непосредственно перед пробоотборником газообразных компонентов, как указано в 7.5.4, и в соответствии с 17.2.1, рисунки 10 - 18, ЕР и SP.

Частичнопоточная система должна обеспечить отбор пробы неразбавленных отработавших газов из выпускной системы двигателя, ввод разбавляющего воздуха в эту пробу и последующее измерение количества частиц в разбавленной пробе. Отсюда следует, что степень разбавления должна определяться с очень большой точностью. При этом могут использоваться различные методы пробоотбора, причем от вида пробоотбора будет зависеть применяемая аппаратура и методика измерений (см. 17.2.1).

Для определения массы частиц требуются система пробоотбора частиц, фильтры отбора частиц, аналитические весы, а также весовая камера с регулируемой температурой и влажностью. Для отбора частиц могут быть использованы два следующих метода.

Метод нескольких фильтров состоит в том, что для каждого из режимов испытательного цикла используют отдельную пару фильтров (см. 7.6.2.3). При использовании этого метода процедура фильтрации несколько проще, но требуется больше фильтров.

В случае метода одного фильтра одну и ту же пару фильтров (см. 7.6.2.3) используют для всех режимов испытательного цикла. При этом повышаются требования к длительности фильтрации и к контролю расхода газов, зато одной пары фильтров достаточно для всего испытательного цикла.

7.6.2 Фильтры для отбора частиц

7.6.2.1 Требования к фильтрам

Для отбора проб должны применяться фильтры из стекловолокна с фторуглеродным покрытием или фторуглеродные мембранные фильтры. Каждый фильтр должен обеспечивать степень улавливания частиц DOP (диоктилфталата) размером 0, 3 мкм не менее 95% при скорости потока газа 35 см/с и не менее 99% при скорости потока газа 100 см/с. При проведении испытаний с целью сравнения результатов различных лабораторий или сравнения результатов какого-либо изготовителя с требованиями надзорной организации должны использоваться фильтры идентичного качества.

7.6.2.2 Размеры фильтров

Минимальный диаметр фильтров для улавливания частиц должен быть не менее 47 мм (диаметр на "грязной" стороне - не менее 37 мм). Допускается увеличение диаметров фильтров (см. 7.6.2.5).

7.6.2.3 Основные и вспомогательные фильтры

Пробоотбор разбавленных отработавших газов при испытаниях должен производиться через один фильтр, если он имеет степень улавливания более 99% (см. 7.6.2.1), или парой фильтров, установленными последовательно (один основной и один вспомогательный), если степень улавливания составляет от 95% до 99%. Вспомогательный фильтр должен быть установлен за основным на расстоянии не более 100 мм от него и не должен соприкасаться с основным фильтром. Взвешиваться могут либо фильтры по отдельности, либо пары фильтров, обращенных "грязными" сторонами друг к другу.

7.6.2.4 Скорость фильтрации

Скорость потока газа, 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.

7.6.2.5 Нагрузка на фильтр

При использовании метода одного фильтра нагрузка на фильтр не должна превышать 0, 338 мг/мм2 площади фильтра. Минимально допустимая нагрузка на фильтр должна составлять 0, 065 мг/мм2 площади фильтра. Величины допустимых нагрузок на фильтр приведены в таблице 4.

При использовании метода нескольких фильтров суммарная нагрузка на все фильтры вычисляется как произведение соответствующего значения указанной выше величины на корень квадратный из общего числа рабочих режимов.

Таблица 4 - Минимально допустимая нагрузка на фильтр

Диаметр фильтра, мм

Рекомендуемая нагрузка, мг

Минимально допустимая нагрузка, мг

47

0, 6

0, 11

70

1, 3

0, 25

90

2, 1

0, 41

110

3, 2

0, 62

7.6.3 Весовая камера и требования к аналитическим весам

7.6.3.1 Условия в весовой камере

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

7.6.3.2 Взвешивание контрольных фильтров

Атмосфера в камере (или помещении) не должна содержать никаких посторонних загрязняющих веществ (например, пыли), которые могли бы оседать на фильтрах во время их стабилизации. Допускаются временные отклонения в условиях помещения для взвешивания, приведенные в 7.6.3.1, если их продолжительность не превышает 30 мин. Помещение для взвешивания должно удовлетворять заданным требования до того, как туда войдет кто-либо из персонала. Как минимум два неиспользуемых контрольных фильтра или две пары контрольных фильтров должны быть взвешены не позже чем через 4 ч после (и не ранее чем за 4 ч до) взвешивания фильтра с пробой, однако желательно, чтобы оба взвешивания происходили по возможности одновременно. Контрольные фильтры должны быть изготовлены из того же материала и иметь те же размеры, что и фильтры с пробой.

Если средняя масса контрольных фильтров или пары контрольных фильтров в промежутках между взвешиваниями фильтров с пробами изменяется более чем на 10 мг + 5% от веса реально взятой пробы или более чем на 40 мг, то все фильтры с пробами подлежат отбраковке, а испытания должны быть повторены. В качестве альтернативы возможно повторение цикла с тем же фильтром, общая нагрузка которого тем самым увеличится, с соответствующим увеличением допуска по контрольному фильтру.

Если критерии стабильности помещения для взвешивания, приведенные в 7.6.3.1, не выполняются, но эти критерии выполняются для контрольного фильтра (фильтров), то изготовитель двигателя может выбрать один из двух вариантов: либо принять измеренные массы контрольных фильтров, либо прекратить испытания, затем восстановить работу системы кондиционирования в помещении для взвешивания фильтров и повторить испытания.

7.6.3.3 Аналитические весы

Аналитические весы, используемые для определения массы всех фильтров, должны иметь погрешность (стандартное отклонение) в пределах 20 мг и цену деления 10 мг (1 деление = 10 мг). Для фильтра диаметром менее 70 мм погрешность и цена деления должны равняться соответственно 2 мг и 1 мг.

7.6.3.4 Устранение влияния статического электричества

Для устранения влияния статического электричества фильтры перед взвешиванием должны пройти нейтрализацию, например, с помощью полониевого нейтрализатора или аналогичного прибора.

7.6.4 Дополнительные требования к измерению частиц

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 возможность осаждения частиц на их поверхностях или какого-либо видоизменения частиц была сведена к минимуму. Все указанные компоненты должны быть выполнены из электропроводных материалов, не реагирующих с веществами, входящими в состав отработавших газов. Во избежание накопления на конструкциях статических электрических зарядов они должны быть заземлены.

8 Калибровка измерительного оборудования


Возврат к списку

(Нет голосов)

Комментарии (0)


Чтобы оставить комментарий вам необходимо авторизоваться
Самые популярные документы
Новости
Все новости