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

     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)*