Zastrzeżony. (¹)

Rys. 1

Definicje reakcji układu

W odniesieniu do paliwa CH_αO_εN_δS_γ

WYMAGANIA OGÓLNE

Układ silnika powinien być tak zaprojektowany, skonstruowany i zmontowany, aby umożliwić w warunkach normalnego użytkowania spełnianie przez silnik przepisów niniejszego załącznika w całym okresie eksploatacji zgodnie z definicją zawartą w niniejszym regulaminie.

WYMAGANIA EKSPLOATACYJNE

Emisje zanieczyszczeń gazowych i cząstek stałych

Emisje zanieczyszczeń gazowych i cząstek stałych przez silnik określa się w ramach cykli badań WHTC i WHSC, jak opisano w pkt 7. Układy pomiarowe muszą spełniać wymogi liniowości, o których mowa w pkt 9.2, a także specyfikacje określone w pkt 9.3 (pomiar emisji zanieczyszczeń gazowych), pkt 9.4 (pomiar emisji cząstek stałych) oraz w dodatku 3.

Organ udzielający homologacji może zatwierdzić inne układy lub analizatory, jeżeli okaże się, że dają one równoważne wyniki w rozumieniu pkt 5.1.1.

Równoważność

Określenie równoważności układów opiera się na analizie korelacji siedmiu par próbek (lub większej ich liczby) między układem używanym a jednym z układów opisanych w niniejszym załączniku.

» Wyniki« odnoszą się do ważonych wartości emisji określonego cyklu. Badania korelacji wykonuje się w tym samym laboratorium i komorze do badań oraz na tym samym silniku i zaleca się ich równoczesne przeprowadzenie. Równoważność średnich wyników par próbek ustala się za pomocą statystyki badań F i badań t, zgodnie z opisem w dodatku 4, pkt A.4.3, uzyskanej w warunkach panujących w laboratoryjnej komorze do badań i silniku. Wartości oddalone wyznacza się zgodnie z ISO 5725 i wyłącza z bazy danych. Układy wykorzystywane do przeprowadzania badań korelacji zatwierdza organ udzielający homologacji.

Rodzina silników

Informacje ogólne

Rodzina silników charakteryzuje się określonymi parametrami konstrukcyjnymi. Parametry te są wspólne dla wszystkich silników danej rodziny. Producent silników może określić, które silniki należą do jednej rodziny, pod warunkiem że spełnione są wymogi zawarte w pkt 5.2.3. Rodzinę silników zatwierdza organ udzielający homologacji. Producent przedstawia organowi udzielającemu homologacji odpowiednie informacje dotyczące poziomów emisji poszczególnych silników należących do danej rodziny.

Przypadki szczególne

W niektórych przypadkach może występować interakcja między parametrami. Fakt ten należy uwzględnić w celu zagwarantowania, że w skład rodziny silników wchodzą wyłącznie silniki o podobnych właściwościach emisji spalin. Przypadki takie powinny zostać ustalone przez producenta i zgłoszone przez niego do organu udzielającego homologacji. Sytuację taką uwzględnia się jako kryterium dla utworzenia nowej rodziny silników.

Jeżeli pewne urządzenia lub elementy niewymienione w pkt 5.2.3 mają znaczny wpływ na poziom emisji, powinny zostać zidentyfikowane przez producenta zgodnie z dobrą praktyką inżynierską oraz zostać zgłoszone do organu udzielającego homologacji. Sytuację taką uwzględnia się jako kryterium dla utworzenia nowej rodziny silników.

Oprócz parametrów wymienionych w pkt 5.2.3 producent może wprowadzić dodatkowe kryteria pozwalające na określenie rodzin silników o węższym zakresie. Parametry te nie muszą być parametrami mającymi wpływ na poziom emisji.

Parametry definiujące rodzinę silnika

Cykl spalania

a) cykl 2-suwowy;

b) cykl 4-suwowy;

c) silnik obrotowy;

d) inne.

Konfiguracja cylindrów

Położenie cylindrów w bloku silnika

a) widlaste (V);

b) szeregowe;

c) promieniowe;

d) inne (typu F, W itd.).

Względne położenie cylindrów

Silniki z takim samym blokiem mogą należeć do tej samej rodziny, pod warunkiem że ich wymiary średnicy mierzone od środka do środka są takie same.

Główne chłodziwo

a) powietrze;

b) woda;

c) olej.

Pojemność skokowa cylindra

Silnik z cylindrami o jednostkowej pojemności skokowej ≥ 0,75 dm³

Aby silniki o pojemności skokowej cylindra ≥ 0,75 dm³ można było uznać za należące do tej samej rodziny, rozpiętość jednostkowych pojemności skokowych ich cylindrów nie może przekraczać 15 % największej pojemności skokowej cylindra należącego do rodziny.

Silnik o jednostkowej pojemności skokowej < 0,75 dm³

Aby silniki o jednostkowej pojemności skokowej cylindra < 0,75 dm³ można było uznać za należące do tej samej rodziny, rozpiętość jednostkowych pojemności skokowych ich cylindrów nie może przekraczać 30 % największej pojemności skokowej cylindra należącego do rodziny.

Silnik z cylindrami o innych granicznych wartościach jednostkowej pojemności skokowej

Silniki z cylindrami, których jednostkowa pojemność skokowa przekracza limity określone w pkt 5.2.3.4.1 i 5.2.3.4.2, można uznać za należące do tej samej rodziny pod warunkiem zatwierdzenia przez organ udzielający homologacji. Zatwierdzenie takie opiera się na elementach technicznych (obliczenia, symulacje, wyniki badań itd.) wykazujących, iż przekroczenie wspomnianych granicznych wartości nie ma znaczącego wpływu na poziom emisji danego typu silników.

Metoda zasysania powietrza

a) zasysane samorzutne;

b) doładowanie pod ciśnieniem;

c) doładowanie pod ciśnieniem z chłodnicą powietrza doładowanego.

Rodzaj paliwa

a) olej napędowy;

b) gaz ziemny (NG);

c) gaz płynny (LPG);

d) etanol.

Typ komory spalania

a) komora otwarta;

b) komora dzielona;

c) inne typy.

Typy zapłonu

a) zapłon iskrowy;

b) zapłon samoczynny.

Zawory i szczeliny

a) konfiguracja;

b) liczba zaworów na cylinder.

Sposób doprowadzania paliwa

a) doprowadzenie paliwa płynnego

(i) pompa oraz (wysokociśnieniowy) przewód i wtryskiwacz;

(ii) pompa rzędowa lub rozdzielcza;

(iii) zespół pompy i zespół wtryskiwacza;

(iv) układ wspólnej szyny (common rail);

(v) gaźnik(-i);

(vi) inne;

b) doprowadzenie paliwa gazowego

(i) w postaci gazu;

(ii) w postaci cieczy;

(iii) mieszalniki;

(iv) inne;

c) inne sposoby.

Różne urządzenia

a) układ recyrkulacji gazów spalinowych (EGR);

b) wtrysk wody;

c) wtrysk powietrza;

d) inne.

Strategia sterowania elektronicznego

Obecność lub brak jednostki kontroli elektronicznej (ECU) silnika uważa się za podstawowy parametr rodziny silników.

W przypadku silników sterowanych elektronicznie producent przedstawia elementy techniczne będące podstawą zgrupowania silników w tej samej rodzinie, tzn. powody, dla których można oczekiwać, że silniki te będą spełniać te same wymogi w zakresie emisji.

Elementami tymi mogą być obliczenia, symulacje, szacunki, opisy parametrów wtrysku, wyniki badań itd.

Przykłady sterowanych elementów to:

a) rozrząd;

b) ciśnienie wtrysku;

c) wtrysk wielopunktowy;

d) ciśnienie doładowania;

e) VGT;

f) EGR.

Układy oczyszczania spalin

Funkcja i kombinacje następujących urządzeń są uznawane za kryteria przynależności do rodziny silników:

a) katalizator utleniający;

b) katalizator trójdrożny;

c) układ DeNO_x z selektywną redukcją NO_x (dodanie czynnika redukującego);

d) inne układy DeNO_x;

e) pochłaniacz cząstek stałych z regeneracją pasywną;

f) pochłaniacz cząstek stałych z regeneracją aktywną;

g) inne pochłaniacze cząstek stałych;

h) inne urządzenia.

W przypadku gdy dany silnik został homologowany bez układu oczyszczania spalin jako silnik macierzysty lub jako członek rodziny, jeżeli został wyposażony w katalizator utleniający, można go włączyć do tej samej rodziny silników, pod warunkiem że nie wymaga paliwa o innych parametrach.

Jeżeli silnik wymaga paliwa o szczególnych parametrach (np. filtry cząstek stałych wymagające szczególnych dodatków do paliwa, które umożliwiają proces regeneracji), to decyzja o jego włączeniu do danej rodziny jest uzależniona od elementów technicznych dostarczonych przez producenta. Elementy te powinny wskazywać, że przewidywany poziom emisji silnika w nie wyposażonego jest zgodny z tą samą wartością graniczną, co w przypadku silnika niewyposażonego w takie elementy.

W przypadku gdy dany silnik został homologowany z układem oczyszczania spalin jako silnik macierzysty lub jako członek rodziny, której silnik macierzysty jest wyposażony w ten sam układ oczyszczania spalin, to silnika tego, jeżeli nie został wyposażony w układ oczyszczania spalin, nie można włączyć do tej samej rodziny silników.

Wybór silnika macierzystego

Silniki o zapłonie samoczynnym

Po zatwierdzeniu rodziny silników przez organ udzielający homologacji silnik macierzysty rodziny wybiera się, wykorzystując podstawowe kryterium najwyższej dawki paliwa na suw dla deklarowanej prędkości przy maksymalnym momencie obrotowym. W przypadku gdy kryterium podstawowe spełniają dwa lub większa liczba silników, silnik macierzysty wybiera się, stosując kryterium dodatkowe najwyższej dawki paliwa na skok przy prędkości znamionowej.

Silniki o zapłonie iskrowym

Po zatwierdzeniu rodziny silników przez organ udzielający homologacji silnik macierzysty rodziny wybiera się, wykorzystując podstawowe kryterium największej pojemności skokowej. W przypadku gdy nadrzędne kryterium spełniają dwa lub większa liczba silników, silnik macierzysty wybiera się, stosując kryteria dodatkowe w następującym porządku:

a) najwyższa dawka paliwa na skok przy prędkości odpowiadającej deklarowanej mocy znamionowej;

b) najwyższa wartość kąta wyprzedzenia zapłonu;

c) najniższy współczynnik EGR.

Uwagi dotyczące wyboru silnika macierzystego

Organ udzielający homologacji może stwierdzić, że najmniej korzystny poziom emisji rodziny silników najlepiej określić poprzez badanie dodatkowych silników. W takim przypadku producent silnika dostarcza odpowiednich informacji w celu określenia, które z silników badanej rodziny mogą wykazać najwyższy poziom emisji.

Jeżeli silniki należące do rodziny posiadają inne cechy, które można uznać za wpływające na emisję spalin, cechy te należy określić i wziąć pod uwagę przy wyborze silnika macierzystego.

Jeżeli silniki z danej rodziny wykazują te same poziomy emisji podczas różnych okresów trwałości użytecznej, fakt ten należy wziąć pod uwagę przy wyborze silnika macierzystego.

WARUNKI BADANIA

Laboratoryjne warunki badania

Mierzy się temperaturę bezwzględną (T_a) powietrza wlotowego w silniku, wyrażaną w stopniach Kelvina, i ciśnienie suchego powietrza (p_s), wyrażane w kPa, i wyznacza się parametr f_a zgodnie z następującymi przepisami. W silnikach wielocylindrowych z wydzielonymi grupami kolektorów wlotowych, przykładowo w silnikach widlastych (» V«), mierzy się średnią temperaturę poszczególnych grup. Parametr f_a podaje się w wynikach badań. W celu uzyskania lepszej powtarzalności i odtwarzalności wyników badań, zaleca się, aby parametr f_a zawierał się w przedziale 0,93 ≤ f_a ≤ 1,07.

a)	Silniki o zapłonie samoczynnym:
	Silniki wolnossące i z doładowaniem mechanicznym:
		(1)
	Silniki z doładowaniem, z chłodzeniem powietrza wlotowego lub bez takiego chłodzenia:
		(2)
b)	Silniki o zapłonie iskrowym:
		(3)

lub

Rys. 2

Schemat regeneracji okresowej

Wynik emisji uzyskany w badaniu WHTC w stanie ciepłym należy poddać ważeniu przy pomocy następującego równania:

(5)

gdzie:
n liczba badań WHTC w stanie ciepłym bez regeneracji
nr liczba badań WHTC w stanie ciepłym z regeneracją (przynajmniej jedno badanie)
ē średnia wartość emisji jednostkowej bez regeneracji, g/kWh
ē r średnia wartość emisji jednostkowej z regeneracją, g/kWh
Przy ustalaniu ēr stosuje się następujące postanowienia:
a) jeżeli regeneracja trwa dłużej niż jedno badanie WHTC w stanie ciepłym, przeprowadzane są kolejne pełne badania WHTC w stanie ciepłym i kontynuowane są pomiary emisji bez kondycjonowania i wyłączania silnika, do czasu zakończenia regeneracji, a następnie obliczana jest średnia z badań WHTC w stanie ciepłym;
b) jeżeli regeneracja zostanie zakończona podczas badania WHTC w stanie ciepłym, badanie jest kontynuowane do samego końca.
W porozumieniu z organem udzielającym homologacji współczynniki korygujące układu regeneracji można stosować w sposób multiplikatywny c) lub addytywny d) na podstawie dobrej praktyki inżynierskiej;
c) multiplikatywne współczynniki korygujące oblicza się w następujący sposób:
	(6)
	(6a)
d) addytywne współczynniki korygujące oblicza się w następujący sposób:
κr,u =ew –e	(7)
κr,d = ew –er	(8)

W odniesieniu do wyliczeń emisji jednostkowych w pkt 8.6.3 współczynniki korygujące układu regeneracji stosuje się w następujący sposób:

e) w przypadku badania bez regeneracji, k_r,u odpowiednio mnoży się przez emisje jednostkowe e, lub do nich dodaje, w równaniach 69 lub 70;

f) w przypadku badania z regeneracją, k_r,d odpowiednio mnoży się przez emisję jednostkową e lub odejmuje od niej w równaniach 69 lub 70.

Na wniosek producenta współczynniki korygujące układu regeneracji:

g) mogą być zastosowane w odniesieniu do innych silników z tej samej rodziny;

h) mogą być zastosowane w odniesieniu do innych rodzin silników wyposażonych w ten sam układ oczyszczania spalin, po uprzednim zatwierdzeniu przez organ udzielający homologacji, opartym na dostarczonych przez producenta dowodach technicznych wykazujących, że emisje obu rodzin są podobne.

Układ chłodzenia

Należy stosować układ chłodzenia silnika o sprawności wystarczającej do utrzymania silnika w granicach normalnej temperatury roboczej przewidzianej przez producenta.

Olej silnikowy

Producent wskazuje użyty olej silnikowy, który powinien być reprezentatywny dla olejów dostępnych na rynku, przy czym specyfikacje użytego podczas badania oleju odnotowuje się i przedstawia wraz z wynikami badania.

Specyfikacje dla paliwa wzorcowego

Specyfikacje paliwa wzorcowego zostały podane w dodatku 2 do niniejszego załącznika dla silników o zapłonie samoczynnym oraz w załącznikach 6 i 7 dla silników napędzanych CNG i LPG.

Temperatura paliwa powinna być zgodna z zaleceniami producenta.

Emisje ze skrzyni korbowej

Emisje ze skrzyni korbowej nie mogą być odprowadzane bezpośrednio do otaczającej atmosfery, z następującym wyjątkiem: silniki wyposażone w turbosprężarki, pompy, dmuchawy lub sprężarki doładowujące powietrze mogą odprowadzać emisje ze skrzyni korbowej do otaczającej atmosfery, jeśli emisje te zostaną dodane do emisji spalin (fizycznie lub matematycznie) podczas wszystkich badań poziomu emisji. Producenci korzystający z tego wyjątku instalują silniki w sposób umożliwiający skierowanie wszystkich emisji ze skrzyni korbowej do układu pobierania próbek emisji.

Na potrzeby niniejszego punktu emisji ze skrzyni korbowej, kierowanych do przewodów wydechowych przed układem oczyszczania spalin podczas pracy silnika, nie uznaje się za emisje odprowadzane bezpośrednio do otaczającej atmosfery.

Emisje z otwartej skrzyni korbowej kierowane są do układu wydechowego w celu przeprowadzenia pomiaru emisji w następujący sposób:

a) Materiały, z których wykonane są przewody, powinny być gładkie, przewodzić prąd elektryczny i nie wchodzić w reakcje z emisjami ze skrzyni korbowej. Długość przewodów powinna być ograniczona do minimum.

b) Liczbę łuków rurowych w stosowanych w laboratorium przewodach skrzyni korbowej należy ograniczyć do minimum, a promień każdego łuku rurowego, których nie da się uniknąć, powinien być jak największy.

c) Stosowane w laboratorium przewody wydechowe skrzyni korbowej powinny być podgrzewane, cienkościenne i spełniać wymogi producenta silnika dotyczące ciśnienia wstecznego w skrzyni korbowej.

d) Przewody wydechowe skrzyni korbowej są podłączane do wylotu nierozcieńczonych spalin za układem oczyszczania spalin, za zainstalowanym dławieniem przepływu spalin, ale przed wszelkimi sondami próbkującymi w odległości zapewniającej całkowite wymieszanie ze spalinami pochodzącymi z silnika przed pobraniem próbek. Przewód wydechowy skrzyni korbowej jest wprowadzony w swobodny strumień spalin, aby uniknąć efektu warstwy granicznej i ułatwić wymieszanie. Wylot przewodu wydechowego skrzyni korbowej może być skierowany w dowolnym kierunku względem strumienia nierozcieńczonych spalin.

PROCEDURY BADAWCZE

Zasady pomiaru emisji

W celu pomiaru emisji jednostkowych silnik jest uruchamiany w cyklach badań określonych w pkt 7.2.1 i 7.2.2. Pomiar emisji jednostkowych wymaga określenia masy składników znajdujących się w spalinach i odpowiedniego cyklu pracy silnika. Składniki ustala się za pomocą metod pobierania próbek opisanych w pkt 7.1.1 i 7.1.2.

Ciągłe pobieranie próbek

Przy ciągłym pobieraniu próbek stężenie składnika bada się w sposób ciągły w spalinach nierozcieńczonych i rozcieńczonych. Stężenie mnoży się przez ciągłe natężenie przepływu spalin (nierozcieńczonych i rozcieńczonych) w miejscu pobierania próbek emisji, aby ustalić masowe natężenie przepływu składnika. Emisje danego składnika są sumowane w sposób ciągły przez cały cykl badań. Otrzymana suma stanowi całkowitą masę emitowanego składnika.

Okresowe pobieranie próbek

Przy okresowym pobieraniu próbek próbka nierozcieńczonych lub rozcieńczonych spalin jest pobierana w sposób ciągły i zachowywana w celu późniejszego przeprowadzenia pomiaru. Pobrana próbka powinna być proporcjonalna do natężenia przepływu spalin nierozcieńczonych i rozcieńczonych. Do przykładów okresowego pobierania próbek zalicza się gromadzenie rozcieńczonych składników gazowych w worku lub gromadzenie cząstek stałych (PM) na filtrze. Stężenia określone w wyniku okresowego pobierania próbek mnoży się przez całkowitą masę spalin lub przepływ masy (spalin nierozcieńczonych i rozcieńczonych), z których została pobrana próbka podczas cyklu badań. Otrzymany wynik stanowi całkowitą masę lub przepływ masy emitowanego składnika. W celu obliczenia stężenia PM ilość cząstek stałych nagromadzonych na filtrze z pobranych w sposób proporcjonalny próbek spalin dzieli się przez ilość przefiltrowanych spalin.

Procedury pomiaru

W niniejszym załączniku zastosowano dwie zasady pomiaru, które są funkcjonalnie równoważne. Obie procedury mogą być stosowane zarówno dla badania WHTC, jak i WHSC:

a) próbki składników gazowych pobiera się w sposób ciągły z nieoczyszczonych gazów spalinowych, a cząstki stałe mierzy się przy pomocy układu częściowego rozcieńczania przepływu;

b) składniki gazowe i cząstki stałe mierzy się przy pomocy układu pełnego rozcieńczenia przepływu (układu CVS).

Dozwolone jest dowolne połączenie tych dwóch zasad (np. pomiaru gazów nieczyszczonych i pomiaru pełnego przepływu cząstek stałych).

Cykle badań

Cykl badania w warunkach nieustalonych WHTC

Cykl badania w warunkach nieustalonych WHTC jest wymieniony w dodatku 1 jako składający się z sekundowych sekwencji znormalizowanych wartości prędkości i momentu obrotowego. W celu wykonania badania na komórce badawczej silnika, znormalizowane wartości powinny zostać przeliczone na rzeczywiste wartości dla konkretnego badanego silnika w oparciu o krzywą odwzorowania parametrów silnika. Przeliczenie to określane jest mianem denormalizacji, a uzyskany w ten sposób cykl badania mianem cyklu odniesienia dla badanego silnika. Przy powyższych wartościach prędkości i momentu obrotowego należy wykonać cykl badania na komórce badawczej silnika oraz odnotować wartości prędkości, momentu obrotowego i mocy. W celu zatwierdzenia przebiegu testowego należy przeprowadzić analizę regresji pomiędzy wartościami odniesienia i wartościami rzeczywistymi prędkości, momentu obrotowego i mocy po zakończeniu badania.

W celu obliczenia emisji jednostkowych w stanie zatrzymania oblicza się rzeczywistą pracę silnika w cyklu poprzez całkowanie rzeczywistej mocy silnika w cyklu. W celu zatwierdzenia cyklu rzeczywista praca w cyklu powinna mieścić się w wyznaczonych granicach pracy w cyklu odniesienia.

W przypadku zanieczyszczeń gazowych można zastosować ciągłe pobieranie próbek (nierozcieńczone lub rozcieńczone spaliny) lub okresowe pobieranie próbek (rozcieńczone spaliny). Próbka cząstek stałych powinna zostać rozcieńczona kondycjonowanym rozcieńczalnikiem (np. otaczającym powietrzem) i zebrana na odpowiednim pojedynczym filtrze. Cykl badania WHTC przedstawiono schematycznie na rys. 3.

Rys. 3

Cykl badania WHTC

Tabela 1

Cykl badania WHSC

W przypadku WHSC procedura badania obejmuje start w stanie ciepłym po uprzednim kondycjonowaniu silnika w fazie 9 badania WHSC.

Krzywa odwzorowania parametrów silnika

Po ustabilizowaniu silnika zgodnie z pkt 7.4.1 odwzorowanie parametrów silnika przeprowadza się zgodnie z poniższą procedurą.

a) Silnik jest odciążony i pracuje na biegu jałowym.

b) Silnik pracuje przy maksymalnym zapotrzebowaniu operatora i minimalnej prędkości odwzorowywania.

c) Prędkość obrotową silnika zwiększa się w tempie 8 ± 1 min^–1/s z minimalnej do maksymalnej prędkości odwzorowywania, lub w sposób ciągły umożliwiający przejście z minimalnej do maksymalnej prędkości odwzorowywania w ciągu 4 do 6 min. Prędkość obrotowa silnika i moment obrotowy są rejestrowane z częstotliwością próbkowania co najmniej jednego punktu na sekundę.

Przy wyborze opcji b) w pkt 7.4.7 do ustalenia wartości ujemnego momentu obrotowego odniesienia, krzywa odwzorowania może przy minimalnym zapotrzebowaniu operatora przejść bezpośrednio z maksymalnej do minimalnej prędkości odwzorowania.

Odwzorowywanie alternatywne

Jeżeli producent uważa, że powyższe techniki odwzorowywania nie są bezpieczne lub nie są reprezentatywne dla żadnego z rozważanych silników, możliwe jest wykorzystanie innych technik odwzorowywania. Techniki alternatywne muszą być zgodne z celem określonych procedur odwzorowywania wyznaczających maksymalnie dopuszczalny moment obrotowy dla wszystkich prędkości silnika uzyskanych w cyklach badania. Odstępstwa od technik odwzorowywania podanych w niniejszym punkcie wprowadzone ze względów bezpieczeństwa lub reprezentatywności zatwierdza organ udzielający homologacji podając uzasadnienie ich zastosowania. Jednakże wolno żadnym razie nie stosuje się metody ustalania krzywej momentu obrotowego, dla malejących prędkości obrotowych w przypadku silników z regulatorem lub z turbodoładowaniem.

Badania powtarzalne

Nie ma potrzeby odwzorowywania parametrów silnika przed każdym cyklem badania. Parametry silnika są powtórnie odwzorowane przed cyklem badania, jeżeli:

a) według dobrej praktyki inżynierskiej od ostatniego odwzorowania upłynął nadmiernie długi okres czasu; lub

b) w silniku wprowadzono zmiany fizyczne lub go przekalibrowano, co mogło wpłynąć na osiągi silnika.

Denormalizacja prędkości silnika

W celu utworzenia cykli odniesienia znormalizowane prędkości z dodatku 1 (WHTC) i tabeli 1 (WHSC) należy zdenormalizować, używając następującego równania:

n_ref = n_norm × (0,45 × n_lo + 0,45 × n_pref + 0,1 × n_hi - n_idle ) × 2,0327 + n_idle (9)

W celu ustalenia n_pref obliczana jest całka maksymalnego momentu obrotowego w przedziale n_idle do n_95h krzywej odwzorowania parametrów silnika wyznaczonej zgodnie z pkt 7.4.3.

Prędkości silnika na rys. 4 i 5 wyznacza się następująco:

n_lo jest najniższą prędkością, przy której moc osiąga wartość 55 % maksymalnej mocy

n_pref jest prędkością silnika, przy której całka maksymalnego momentu obrotowego stanowi 51 % całkowitej całki z przedziału n_idle do n_95h

n_hi jest najwyższą prędkością, przy której moc osiąga wartość 70 % maksymalnej mocy

n_idle jest prędkością biegu jałowego

n_95h jest najwyższą prędkością, przy której moc osiąga wartość 95 % maksymalnej mocy

W przypadku silników (głównie silników o zapłonie samoczynnym) ze stromą charakterystyką statyzmu regulatora, w których odcięcie dopływu paliwa nie pozwala na pracę silnika z prędkością rzędu n_hi i n_95h stosuje się następujące postanowienia:

n_hi w równaniu 9 zastępuje się n_Pmax × 1,02

n_95h zastępuje się n_Pmax× 1,02

Rys. 4

Definicje prędkości silnika przy badaniu

Rys. 5

Definicja n_pref

Denormalizacja momentu obrotowego silnika

Wartości momentu obrotowego określone na schemacie dynamometru do pomiaru mocy silnika w dodatku 1 (WHTC) i w tabeli 1 (WHSC) są znormalizowane w odniesieniu do maksymalnego momentu obrotowego przy odpowiadającej prędkości. W celu utworzenia cykli odniesienia wartości momentu obrotowego dla każdej wartości prędkości odniesienia wyznaczonej w pkt 7.4.6 należy w następujący sposób zdenormalizować, korzystając z krzywej odwzorowania wyznaczonej zgodnie z pkt 7.4.3:

(10)

gdzie:

M_norm,i jest znormalizowanym momentem obrotowym, %

M_max,i jest maksymalnym momentem obrotowym z krzywej odwzorowania, Nm

M_f,i jest momentem obrotowym pochłanianym przez wyposażenie dodatkowe/urządzenia, jakie należy zamontować, Nm

M_r,i jest momentem obrotowym pochłanianym przez wyposażenie dodatkowe/urządzenia, jakie należy zdemontować, Nm

Jeżeli wyposażenie dodatkowe/urządzenia zamontowano zgodnie z pkt 6.3.1 i dodatkiem 7, M_f i M_r mają wartość zero.

Ujemne wartości momentu obrotowego punktów kontroli (m w dodatku 1) przyjmują, do celów utworzenia cyklu odniesienia, wartości odniesienia ustalone zgodnie z jednym z następujących sposobów:

a) minus 40 % dodatniej wartości momentu obrotowego przy danej prędkości;

b) odwzorowanie ujemnej wartości momentu obrotowego wymaganej do zmniejszenia prędkości odwzorowania silnika z maksymalnej do minimalnej;

c) ustalenie ujemnej wartości momentu obrotowego niezbędnego dla pracy silnika na biegu jałowym i prędkości n_hi oraz liniowej interpolacji między tymi dwoma punktami.

Obliczanie pracy w cyklu odniesienia

Pracę w cyklu odniesienia ustala się w cyklu badania poprzez jednoczesne obliczenie chwilowych wartości mocy silnika na podstawie prędkości odniesienia i momentu obrotowego odniesienia wyznaczonych w pkt 7.4.6 i 7.4.7. Chwilowe wartości mocy silnika całkuje się w cyklu badania, aby obliczyć referencyjny cykl pracy W_ref (kWh). Jeżeli urządzenia dodatkowe nie są zamontowane zgodnie z pkt 6.3.1, chwilowe wartości mocy należy skorygować za pomocą równania 4 z pkt 6.3.5.

Tę samą metodologię wykorzystuje się do całkowania mocy odniesienia i mocy rzeczywistej. Jeżeli wyznacza się wartości między sąsiadującymi wartościami odniesienia lub wartościami zmierzonymi, używa się interpolacji liniowej. Podczas całkowania rzeczywistego cyklu pracy wszystkie ujemne wartości momentu obrotowego są przyjmowane jako równe zeru i uwzględniane. Jeżeli całkowanie przeprowadza się przy częstotliwości niższej niż 5 Hz oraz jeżeli w określonym odcinku czasu wartość momentu obrotowego zmienia się z wartości dodatniej na ujemną, lub z ujemnej na dodatnią, wówczas część o wartości ujemnej przelicza się i przyjmuje jako równą zeru. Część o wartości dodatniej należy włączyć do wartości całkowanej.

Procedury przed badaniem

Instalacja urządzeń pomiarowych

Oprzyrządowanie i sondy próbkujące instaluje się stosownie do potrzeb. Jeżeli do rozcieńczania przepływu spalin używa się układu pełnego rozcieńczania przepływu, układ należy połączyć z rurą wydechową.

Przygotowanie urządzeń pomiarowych do pobierania próbek

Przed rozpoczęciem pobierania próbek emisji należy wykonać następujące czynności:

a) W ciągu 8 godzin przed pobraniem próbek emisji przeprowadza się próby szczelności zgodnie z pkt 9.3.4.

b) Przy okresowym pobieraniu próbek podłącza się czyste zbiorniki, na przykład opróżnione worki.

c) Wszystkie instrumenty pomiarowe uruchamia się zgodnie z instrukcjami producenta i dobrą praktyką inżynierską.

d) Uruchamia się układy rozcieńczania, pompy do pobierania próbek, wentylatory chłodzące i systemy zbierania danych.

e) Natężenie przepływu próbki dostosować do pożądanego poziomu, w razie potrzeby stosując przepływ obejściowy.

f) Wymienniki ciepła w układzie pobierania próbek wstępnie rozgrzewa się lub schładza w zakresie ich temperatur roboczych dla potrzeb badania.

g) Należy umożliwić ustabilizowanie się temperatury roboczej rozgrzanych lub schłodzonych komponentów, takich jak ciągi pobierania próbek, filtry, chłodnice i pompy.

h) Układ rozcieńczania przepływu spalin włącza się co najmniej 10 minut przed sekwencją badania.

i) Wszelkie elektroniczne układy całkujące należy wyzerować lub ponownie wyzerować przed rozpoczęciem przerwy między badaniami.

Sprawdzanie analizatorów gazu

Należy wybrać zakresy pomiarowe analizatorów gazu. Dozwolone jest stosowanie analizatorów emisji z automatycznym lub manualnym przełączaniem zakresu. W trakcie cyklu badania nie należy przełączać zakresu pomiarowego analizatorów emisji. Jednocześnie nie wolno przełączać wartości wzmocnienia analogowego wzmacniacza operacyjnego lub analogowych wzmacniaczy operacyjnych analizatora w trakcie cyklu badania.

Reakcję zerową i reakcję zakresu ustala się dla wszystkich analizatorów używając gazów spełniających wymagania norm międzynarodowych, które spełniają wymogi określone w pkt 9.3.3. Analizatory FID należy skalibrować na podstawie liczby atomów węgla równej 1 (C1).

Przygotowanie filtrów próbkujących cząstki stałe

Przynajmniej na godzinę przed badaniem każdy z filtrów należy umieścić na płytce Petriego, zabezpieczonej przed zanieczyszczeniami pyłowymi i umożliwiającej wymianę powietrza, oraz włożyć do komory wagowej dla ustabilizowania. Po zakończeniu okresu stabilizacji każdy z filtrów należy zważyć i odnotować wagę tara. Następnie filtry należy przechowywać w zamkniętej płytce Petriego lub w uszczelnionym uchwycie filtra do chwili rozpoczęcia badania. Filtr należy wykorzystać w ciągu ośmiu godzin od wyjęcia z komory wagowej.

Regulacja układu rozcieńczenia spalin

Przepływ całkowicie rozcieńczonych spalin w układzie pełnego rozcieńczania przepływu lub przepływ rozcieńczonych spalin w układzie częściowego rozcieńczania przepływu spalin ustawia się tak, aby wyeliminować kondensację wody w układzie, oraz aby uzyskać temperaturę powierzchni filtra zawartą między 315 K (42 °C) i 325 K (52 °C).

Uruchamianie układu pobierania próbek cząstek stałych

Należy włączyć układ pobierania próbek cząstek stałych i przełączyć go na przepływ przez układ obejściowy. Poziom tła cząstek stałych w rozcieńczalniku można wyznaczyć poprzez pobieranie próbek rozcieńczalnika przed wprowadzeniem spalin do tunelu rozcieńczającego. Pomiar ten może zostać wykonany przed lub po badaniu. Jeżeli pomiar wykonuje się zarówno przed, jak i po cyklu badania, zmierzone wartości można uśrednić. Jeżeli stosuje się inny układ pobieranie próbek dla pomiaru poziomu tła, pomiar ten przeprowadza się równolegle do badania.

Przebieg w cyklu badania WHTC

Ochłodzenie silnika

Można zastosować procedurę naturalnego lub wymuszonego ochłodzenia silnika. W przypadku wymuszonego ochłodzenia stosuje się dobrą praktykę inżynierską w celu przygotowania układu nawiewającego chłodzące powietrze w stronę silnika, tłoczącego zimny olej przez układ smarowania silnika, obniżającego temperaturę płynu chłodzącego w układzie chłodzenia oraz obniżającego temperaturę układu oczyszczania spalin. W przypadku wymuszonego ochłodzenia układu oczyszczania spalin powietrze chłodzące jest stosowane dopiero gdy układ ochłodzi się poniżej swojej temperatury aktywacji katalizatora. Niedozwolone są wszelkie procedury chłodzenia, w wyniku których poziom emisji silnika nie jest reprezentatywny.

Badanie z rozruchem zimnego silnika

Badanie z rozruchem zimnego silnika rozpoczyna się, gdy temperatura oleju silnikowego, płynu chłodzącego oraz układu oczyszczania spalin zawiera się w przedziale 293–303 K (20–30 ° C). Silnik uruchamia się przy użyciu jednej z następujących metod:

a) silnik uruchamia się zgodnie z zaleceniami instrukcji obsługi wykorzystując rozrusznik silnika oraz odpowiednio naładowany akumulator lub odpowiednie źródło energii elektrycznej; lub

b) silnik uruchamia się za pomocą dynamometru. Silnik uruchamia się przy wartości ± 25 % normalnej prędkości rozruchowej. Rozruch przerywa się w ciągu 1 s po uruchomieniu silnika. Jeżeli silnik nie uruchomi się po 15 s rozruchu, czynność tę przerywa się i ustala przyczynę niepowodzenia w uruchomieniu silnika, chyba że instrukcja obsługi lub książka serwisowa wskazuje dłuższy czas jako normalny czas rozruchu korbowego.

Okres nagrzewania

Bezpośrednio po zakończeniu rozruchu w stanie zimnym silnik jest kondycjonowany w ramach badania rozruchu w stanie ciepłym przez 10 ± 1 min okresu nagrzewania.

Badanie z rozruchem w stanie ciepłym

Silnik uruchamia się po zakończeniu okresu nagrzewania określonego w pkt 7.6.3 przy wykorzystaniu metod rozruchu opisanych w pkt 7.6.2.

Sekwencja badania

Zarówno w przypadku badania z rozruchem w stanie zimnym, jak i z rozruchem w stanie ciepłym sekwencja badania zaczyna się w momencie uruchomienia silnika. Po uruchomieniu silnika zainicjowany zostaje cykl kontrolny, tak aby praca silnika odpowiadała pierwszej zadanej wartości cyklu.

Badanie WHTC przeprowadza się zgodnie z cyklem odniesienia określonym w pkt 7.4. Punkty kontrolne prędkości i momentu obrotowego mają częstotliwość 5 Hz (zalecane 10 Hz) lub większą. Ustalone punkty oblicza się metodą liniowej interpolacji przy użyciu ustalonych punktów cyklu odniesienia rejestrowanych z częstotliwością 1 Hz. Rzeczywiste wartości prędkości obrotowej i momentu obrotowego silnika rejestruje się co najmniej co sekundę w trakcie cyklu badania (1 Hz), a impulsy można filtrować elektronicznie.

Gromadzenie istotnych danych dotyczących emisji

Z chwilą rozpoczęcia sekwencji badania jednocześnie uruchamia się urządzenia pomiarowe oraz:

a) rozpoczyna się gromadzenie lub analizę rozcieńczalnika w przypadku stosowania układu pełnego rozcieńczania przepływu spalin;

b) rozpoczyna się gromadzenie lub analizę rozcieńczonych lub nierozcieńczonych spalin, w zależności od stosowanej metody;

c) rozpoczyna się pomiar ilości rozcieńczonych spalin oraz wymaganych temperatur i ciśnień;

d) rozpoczyna się pomiar masowego natężenia przepływu spalin w przypadku stosowania analizy nierozcieńczonych spalin;

e) rozpoczyna się rejestrowanie sygnałów zwrotnych prędkości i momentu obrotowego dynamometru.

Jeżeli stosuje się pomiar nierozcieńczonych spalin, stężenia emisji (węglowodorów, węglowodorów niemetanowych, CO i NO_x) oraz masowe natężenie przepływu spalin mierzy się w sposób ciągły i rejestruje w układzie komputerowym z częstotliwością co najmniej 2 Hz. Wszystkie inne dane mogą być rejestrowane z częstotliwością co najmniej 1 Hz. W przypadku analizatorów analogowych rejestruje się reakcję, a dane kalibracyjne można zastosować w trybie online lub offline podczas oceny danych.

Jeżeli stosuje się układ pełnego rozcieńczania przepływu spalin, stężenie węglowodorów i NO_x mierzy się w sposób ciągły w tunelu rozcieńczającym z częstotliwością co najmniej 2 Hz. Stężenia średnie wyznacza się całkując sygnały analizatora podczas cyklu badania. Czas reakcji układu nie przekracza 20 s i, gdy jest to niezbędne, koordynuje się go ze zmianami przepływu CVS iw razie potrzeby z czasem pobierania próbek/zwłoką początku cyklu badania. Stężenia CO, CO₂ i NMHC można ustalić całkując ciągłe pomiary lub analizując stężenia tych substancji zebranych w workach do pobierania próbek podczas cyklu. Stężenia zanieczyszczeń gazowych w rozcieńczalniku wyznacza się przed wejściem spalin do tunelu rozcieńczającego metodą całkowania lub gromadząc je w worku do pomiaru stężeń tła. Wszystkie pozostałe parametry, które należy zmierzyć, rejestruje się z minimalną częstotliwością jednego pomiaru na sekundę (1 Hz).

Pobieranie próbek cząstek stałych

Na początku sekwencji badania przełącza się układ pobierania próbek cząstek stałych z obwodu obejściowego na gromadzenie cząstek.

Jeżeli stosuje się układ częściowego rozcieńczania przepływu spalin, pompę(-y) do pobierania próbek reguluje się w taki sposób, by natężenie przepływu przez sondę do pobierania próbek cząstek stałych lub przewód przesyłowy pozostawało proporcjonalne do masowego natężenia przepływu spalin, określonego zgodnie z pkt 9.4.6.1.

Jeżeli stosuje się układ pełnego rozcieńczania pełnego przepływu spalin, pompę(-y) do pobierania próbek reguluje się w taki sposób, by natężenie przepływu przez sondę do pobierania próbek cząstek stałych lub przewód przesyłowy utrzymywało się na poziomie wartości ± 2,5 % ustalonego natężenia przepływu. Jeżeli stosuje się wyrównywanie przepływu (tzn. proporcjonalne sterowanie przepływem próbek), wykazuje się, że stosunek natężenia przepływu głównego w tunelu do przepływu cząstek stałych nie odbiega od ustalonej wartości o więcej niż ± 2,5 % (z wyjątkiem pierwszych 10 s pobierania próbek). Rejestruje się średnią temperaturę i ciśnienie na mierniku(-ach) gazu lub wlocie do urządzenia przepływowego. Jeżeli z powodu nagromadzenia dużej ilości cząstek stałych na filtrze niemożliwe jest utrzymanie zadanego natężenia przepływu w całym cyklu (w zakresie ± 2,5 %), badanie uznaje się za nieważne. Badanie przeprowadza się ponownie przy niższym natężeniu przepływu próbek.

Gaśnięcie silnika i nieprawidłowe funkcjonowanie urządzeń

Jeżeli silnik zgaśnie podczas badania z rozruchem w stanie zimnym, badanie uznaje się za nieważne. Silnik poddaje się kondycjonowaniu wstępnemu, ponownie uruchamia zgodnie z wymogami określonymi w pkt 7.6.2, oraz powtarza badanie.

Jeżeli silnik zgaśnie w jakimkolwiek momencie badania z rozruchem w stanie ciepłym, badanie uznaje się za nieważne. Silnik rozgrzewa się zgodnie z opisem w pkt 7.6.3, a badanie z rozruchem w stanie ciepłym powtarza. W takim przypadku nie ma konieczności powtarzania badania z rozruchem w stanie zimnym.

Jeżeli w trakcie cyklu badania ma miejsce awaria któregokolwiek z urządzeń wykorzystywanych w badaniu, badanie uznaje się za nieważne i powtarza się je zgodnie z powyższymi przepisami.

Przebieg w cyklu badania WHSC

Wstępne kondycjonowanie układu rozcieńczania i silnika

Układ rozcieńczania i silnik uruchamia się i nagrzewa zgodnie z pkt 7.4.1. Po rozgrzaniu silnik i układ pobierania próbek poddaje się kondycjonowaniu wstępnemu, utrzymując silnik w ruchu w trybie 9 (zob. pkt 7.2.2, tabela 1) przez minimum 10 min z jednoczesnym uruchomieniu układu rozcieńczania. Podczas tych operacji można zebrać ślepe próbki emisji cząstek stałych. Filtry do pobierania próbek nie muszą być stabilizowane ani ważone i mogą zostać odrzucone. Natężenie przepływu ustawia się na przybliżone wartości natężenia przepływu wybrane dla badania. Po wstępnym kondycjonowaniu wyłącza się silnik.

Rozruch silnika

Po upływie 5 ± 1 min od zakończenia kondycjonowania wstępnego w trybie 9 zgodnie z opisem w pkt 7.7.1 silnik uruchamia się zgodnie z procedurą rozruchową zalecaną przez producenta w instrukcji obsługi, wykorzystując rozrusznik silnika lub dynamometr zgodnie z opisem w pkt 7.6.2.

Sekwencja badania

Sekwencja badania rozpoczyna się po uruchomieniu silnika i w ciągu jednej minuty od skontrolowania pracy silnika w celu dopasowania do pierwszego trybu cyklu (bieg jałowy)

Badanie WHSC przeprowadza się zgodnie z kolejnością trybów cyklu badawczego przedstawioną w tabeli 1 w pkt 7.2.2.

Gromadzenie istotnych danych dotyczących emisji

Z chwilą rozpoczęcia sekwencji badania jednocześnie uruchamia się urządzenia pomiarowe oraz:

a) rozpoczyna się gromadzenie lub analizę rozcieńczalnika w przypadku stosowania układu pełnego rozcieńczania przepływu spalin;

b) rozpoczyna się gromadzenie lub analizę rozcieńczonych lub nierozcieńczonych spalin, w zależności od stosowanej metody;

c) rozpoczyna się pomiar ilości rozcieńczonych spalin oraz wymaganych temperatur i ciśnień;

d) rozpoczyna się pomiar masowego natężenia przepływu spalin, w przypadku stosowania analizy nierozcieńczonych spalin;

e) rozpoczyna się rejestrowanie sygnałów zwrotnych dotyczących prędkości i momentu obrotowego dynamometru.

Jeżeli stosuje się pomiar nierozcieńczonych spalin, stężenia emisji (węglowodorów, węglowodorów niemetanowych, CO i NO_x) oraz masowe natężenie przepływu spalin mierzy się w sposób ciągły i rejestruje w układzie komputerowym z częstotliwością co najmniej 2 Hz. Wszystkie inne dane rejestruje się z częstotliwością co najmniej 1 Hz. W przypadku analizatorów analogowych rejestruje się reakcję, a dane kalibracyjne można zastosować w trybie online lub offline podczas analizy danych.

Jeżeli stosuje się układ pełnego rozcieńczania przepływu spalin, stężenie węglowodorów i NO_x mierzy się w sposób ciągły w tunelu rozcieńczającym z częstotliwością co najmniej 2 Hz. Stężenia średnie wyznacza się, całkując sygnały analizatora w trakcie cyklu badania. Czas reakcji układu nie przekracza 20 s i, gdy jest to niezbędne, koordynuje się go ze zmianami przepływu CVS i w razie potrzeby z czasem pobierania próbek/zwłoką początku cyklu badania. Stężenia CO, CO₂ i NMHC można ustalić całkując ciągłe pomiary lub analizując stężenia tych substancji zebranych w workach do pobierania próbek podczas cyklu. Stężenia zanieczyszczeń gazowych w rozcieńczalniku wyznacza się przed wejściem spalin do tunelu rozcieńczającego całkując je lub zbierając w worku do pomiaru stężeń tła. Wszystkie pozostałe parametry, które należy zmierzyć, rejestruje się z minimalną częstotliwością jednego pomiaru na sekundę (1 Hz).

Pobieranie próbek cząstek stałych

Na początku sekwencji badania przełącza się układ pobierania próbek cząstek stałych z obwodu obejściowego na gromadzenie cząstek. Jeżeli stosuje się układ częściowego rozcieńczania przepływu spalin, pompę(-y) do pobierania próbek reguluje się w taki sposób, by natężenie przepływu przez sondę do pobierania próbek cząstek stałych lub przewód przesyłowy pozostawało proporcjonalne do masowego natężenia przepływu spalin, określonego zgodnie z pkt 9.4.6.1.

Jeżeli stosuje się układ pełnego rozcieńczania przepływu spalin, pompę(-y) do pobierania próbek reguluje się w taki sposób, by natężenie przepływu przez sondę do pobierania próbek cząstek stałych lub przewód przesyłowy utrzymywało się na poziomie wartości ± 2,5 % ustalonego natężenia przepływu. Jeżeli wykorzystuje się wyrównywanie przepływu (tzn. proporcjonalne sterowanie przepływem próbek), wykazuje się, że stosunek natężenia przepływu głównego w tunelu do przepływu cząstek stałych nie odbiega od ustalonej wartości o więcej niż ± 2,5 % (z wyjątkiem pierwszych 10 s pobierania próbek). Rejestruje się średnią temperaturę i ciśnienie na mierniku(-ach) gazu lub wlocie do urządzenia przepływowego. Jeżeli z powodu nagromadzenia dużej ilości cząstek stałych na filtrze niemożliwe jest utrzymanie ustalonego natężenia przepływu w całym cyklu (w zakresie ± 2,5 %), badanie uznaje się za nieważne. Badanie przeprowadza się ponownie przy niższym natężeniu przepływu próbek.

Gaśniecie silnika i nieprawidłowe funkcjonowanie urządzeń

Jeżeli silnik zgaśnie w którymkolwiek momencie cyklu, badanie uznaje się za nieważne. Silnik poddaje się kondycjonowaniu wstępnemu zgodnie z pkt 7.7.1, ponownie uruchamia zgodnie z pkt 7.7.2 oraz powtarza badanie.

Jeżeli w trakcie cyklu badania ma miejsce awaria któregokolwiek z urządzeń wykorzystywanych w badaniu, badanie uznaje się za nieważne i powtarza się je zgodnie z powyższymi przepisami.

Procedury przeprowadzane po badaniu

Czynności wykonywane po badaniu

Po zakończeniu badania kończy się pomiar masowego natężenia przepływu spalin, objętości rozcieńczonych spalin, przepływu gazu do worków zbiorczych oraz pracę pompy do pobierania próbek cząstek stałych. W przypadku układu z analizatorem całkującym kontynuuje się pobieranie próbek do chwili upłynięcia czasów reakcji układu.

Weryfikacja proporcjonalnego pobierania próbek

W odniesieniu do każdej proporcjonalnej próbki zbiorczej, takiej jak próbka z worka do pobierania próbek lub próbka cząstek stałych, weryfikuje się, czy zastosowano proporcjonalne pobieranie próbek zgodnie z pkt 7.6.7 i 7.7.5. Każdą próbkę, która nie spełnia tego wymogu, uznaje się za nieważną.

Kondycjonowanie i ważenie cząstek stałych

Filtr cząstek stałych umieszcza się w przykrytym lub zaplombowanym pojemniku bądź zamyka się uchwyty filtra, aby zabezpieczyć filtry do pobierania próbek przed otaczającymi zanieczyszczeniami. Zabezpieczone w ten sposób filtry ponownie umieszcza się w komorze wagowej. Filtr poddaje się kondycjonowaniu przez co najmniej jedną godzinę, a następnie waży zgodnie z pkt 9.4.5. Odnotowuje się masę brutto filtra.

Weryfikacja pełzania zera

Reakcje zera i punktu końcowego skali w zastosowanych zakresach analizatorów gazowych wyznacza się możliwie jak najszybciej, ale nie później niż w ciągu 30 minut od zakończenia cyklu badania lub w trakcie okresu rozgrzewania. Dla celów niniejszego punktu cykl badania definiuje się następująco:

a) w przypadku WHTC: pełna sekwencja stan zimny – nagrzewanie – stan ciepły;

b) w przypadku WHTC z rozruchem w stanie ciepłym (pkt 6.6): sekwencja nagrzewanie – stan ciepły;

c) w przypadku WHTC z rozruchem w stanie ciepłym i wielokrotną regeneracją (pkt 6.6): łączna liczba badań z rozruchem w stanie ciepłym;

d) w przypadku WHSC: cykl badania.

Do zjawiska pełzania zera analizatora stosują się następujące przepisy:

a) reakcje zera i punktu końcowego skali przed badaniem oraz po badaniu można bezpośrednio wprowadzić do wzoru 66 w pkt 8.6.1 bez wyznaczania pełzania zera;

b) jeżeli różnica wyników pełzania przed badaniem i po badaniu jest mniejsza niż 1 % pełnej skali, zmierzone stężenia można wykorzystać bez korekty lub korygować pod kątem pełzania zera zgodnie z pkt 8.6.1;

c) jeżeli różnica wyników pełzania przed badaniem i po badaniu jest równa 1 % pełnej skali lub większa, badanie uznaje się za nieważne lub zmierzone stężenia koryguje się ze względu na pełzanie zera zgodnie z pkt 8.6.1.

Analiza próbek gazów pobranych przy pomocy worków

Następujące czynności wykonuje się tak szybko, jak jest to możliwe:

a) próbki gazów pobrane przy pomocy worków analizuje się nie później niż w ciągu 30 minut od zakończenia badania z rozruchem w stanie ciepłym lub w trakcie okresu rozgrzewania w przypadku badania z rozruchem w stanie zimnym;

b) próbki tła analizuje się nie później niż w ciągu 60 minut od zakończenia badania z rozruchem w stanie ciepłym.

Walidacja pracy w cyklu

Przed obliczeniem rzeczywistej pracy w cyklu pomija się wszystkie punkty zarejestrowane przy uruchamianiu silnika. Rzeczywistą pracę w cyklu wyznacza się w cyklu badania poprzez synchroniczne zastosowanie rzeczywistych wartości prędkości i momentu obrotowego do obliczenia chwilowych wartości mocy silnika. Rzeczywistą pracę w cyklu W_act (kWh) oblicza się, całkując chwilowe wartości mocy silnika w cyklu badania. Jeżeli dodatkowe urządzenia/przyrządy nie są zamontowane zgodnie z pkt 6.3.1, chwilowe wartości mocy są korygowane przy użyciu wzoru 4 z pkt 6.3.5.

Do całkowania rzeczywistej mocy silnika stosuje się tę samą metodę, co opisana w pkt 7.4.8.

Rzeczywistą pracę w cyklu W_act wykorzystuje się do porównania pracy w cyklu odniesienia W_ref oraz do obliczenia emisji jednostkowych w stanie zatrzymania (zob. pkt 8.6.3).

Wartość W_act znajduje się w przedziale od 85 % do 105 % wartości W_ref.

Walidacyjne dane statystyczne z cyklu badania

Regresje liniowe wartości rzeczywistych (n_act, M_act, P_act) i wartości odniesienia (n_ref, M_ref, P_ref) przeprowadza się zarówno dla WHTC, jak i WHSC.

Aby zminimalizować zniekształcający efekt opóźnienia czasu reakcji między wartościami zarejestrowanymi i odniesienia, całą sekwencję sygnału zarejestrowanej prędkości i momentu obrotowego silnika można przyspieszyć lub opóźnić w czasie względem sekwencji odniesienia prędkości i momentu obrotowego. Jeżeli sygnały rzeczywiste są przesunięte, zarówno prędkość, jak i moment obrotowy przesuwa się o tę samą wielkość i w tym samym kierunku.

Stosuje się metodę najmniejszych kWadratów, przy czym najlepiej pasujący wzór ma postać:

Zaleca się wykonywanie tej analizy przy częstotliwości 1 Hz. Aby można było uznać badanie za ważne, powinny być spełnione wymagania podane w tabeli 2 (w przypadku WHTC) lub tabeli 3 (w przypadku WHSC).

Tabela 2

Tolerancje linii regresji dla WHTC

Tabela 3

Tolerancje linii regresji dla WHSC

Wyłącznie do celów obliczenia regresji dopuszczalne jest pominięcie punktów przed tym obliczeniem, jeżeli przewiduje to tabela 4. Punktów tych nie pomija się jednak przy obliczaniu pracy w cyklu i emisji. Pomijanie punktów może być stosowane w odniesieniu do całości lub części cyklu.

Tabela 4

Dopuszczalne pominięcia punktów z analizy regresji

Wzory 13 i 14 są w zasadzie identyczne, przy czym współczynnik 1,008 we wzorach 13 i 15 stanowi przybliżenie bliższego rzeczywistości mianownika ze wzoru 14.

Rys. 6

Schemat układu pomiarowego nierozcieńczonego/częściowego przepływu spalin

Oznaczanie przepływu masowego spalin

Wstęp

Do obliczania emisji w nierozcieńczonych spalinach oraz do kontrolowania układu częściowego rozcieńczania przepływu spalin niezbędne jest poznanie masowego natężenia przepływu spalin. Do ustalenia masowego natężenia przepływu spalin można zastosować którąkolwiek z metod opisanych w pkt 8.4.1.3–8.4.1.7.

Czas reakcji

Dla potrzeb obliczeń emisji czas reakcji każdej z metod opisanych w pkt 8.4.1.3– 8.4.1.7 jest równy czasowi reakcji analizatora wynoszącemu ≤ 10 s lub krótszy, zgodnie z wymogiem określonym w pkt 9.3.5.

Dla potrzeb sterowania układem częściowego rozcieńczania przepływu spalin wymagany jest krótszy czas reakcji. Dla układów częściowego rozcieńczania przepływu spalin ze sterowaniem w trybie online czas reakcji wynosi ≤ 0,3 s. Dla układów częściowego rozcieńczania przepływu spalin ze sterowaniem antycypowanym opartym na uprzednio zarejestrowanym przebiegu próbnym czas reakcji układu pomiaru przepływu spalin wynosi ≤ 5 s, a czas narastania ≤ 1 s. Czas reakcji układu określa producent przyrządu. Łączny czas reakcji wymagany dla przepływu spalin i układu częściowego rozcieńczania przepływu spalin podano w pkt 9.4.6.1.

Metoda pomiaru bezpośredniego

Pomiar bezpośredni chwilowego przepływu spalin przeprowadza się za pośrednictwem takich układów, jak:

a) urządzenia wykorzystujące różnicę ciśnień, takie jak dysza przepływowa (szczegóły – zob. norma ISO 5167);

b) przepływomierz ultradźwiękowy;

c) przepływomierz wirowy.

Podejmuje się środki ostrożności celem uniknięcia błędów pomiarowych, które mogłyby skutkować błędami w zmierzonych wartościach emisji. Takie środki ostrożności obejmują ostrożną instalację urządzeń w układzie wydechowym zgodnie z zaleceniami producentów takich urządzeń i dobrą praktyką inżynierską. W szczególności instalacja takich urządzeń nie wpływa na wydajność silnika i emisje.

Przepływomierze spełniają wymogi liniowości, o których mowa w pkt 9.2.

Metoda pomiaru powietrza i paliwa

Obejmuje ona pomiar przepływu powietrza i paliwa przy użyciu odpowiednich przepływomierzy. Chwilowy przepływ spalin oblicza się w następujący sposób:

Całą procedurę badania przedstawiono w sposób schematyczny na rys. 7.

Rys. 7

Schemat układu pomiarowego dla pełnego przepływu spalin

Wartości u przedstawiono w tabeli 6. W celu obliczenia wartości u_gas należy przyjąć, że gęstość rozcieńczonych spalin jest taka sama jak gęstość powietrza. W związku z tym wartości u_gas są identyczne dla pojedynczych składników gazowych, ale inne dla węglowodorów (HC).

Tabela 6

Wartości u i gęstości składników dla rozcieńczonych spalin

(59)

(60)

Tabela 7

Wymogi liniowości urządzeń i układów pomiarowych

Weryfikacja liniowości

Wstęp

Weryfikację liniowości przeprowadza się dla każdego układu pomiarowego wymienionego w tabeli 7. O ile nie przewidziano inaczej, do układu pomiarowego wprowadza się co najmniej 10 wartości odniesienia, a zmierzone wartości porównuje się z wartościami odniesienia wyznaczając parametry regresji liniowej metodą najmniejszych kWadratów zgodnie ze wzorem 11. Maksymalne wartości graniczne podane w tabeli 6 odnoszą się do maksymalnych wartości spodziewanych podczas badania.

Wymagania ogólne

Układy pomiarowe rozgrzewa się zgodnie z zaleceniem producenta urządzeń. Układy pomiarowe funkcjonują w przewidzianych dla nich warunkach temperatury, ciśnienia i przepływów.

Procedura

Weryfikację liniowości przeprowadza się dla każdego zwykle wykorzystywanego zakresu roboczego, uwzględniając następujące etapy:

a) urządzenie zeruje się wprowadzając sygnał zerowy. W przypadku analizatorów gazów oczyszczone powietrze syntetyczne (lub azot) wprowadza się bezpośrednio do wlotu analizatora;

b) urządzenie kalibruje się wprowadzając sygnał zakresowy. W przypadku analizatorów gazów odpowiedni gaz zakresowy wprowadza się bezpośrednio do wlotu analizatora;

c) powtarza się procedurę zerowania opisaną w lit. a);

d) weryfikację przeprowadza się, wprowadzając co najmniej 10 wartości odniesienia (w tym zero), które mieszczą się w zakresie od zera do najwyższych wartości spodziewanych podczas badania. W przypadku analizatorów gazów gazy o znanym stężeniu wprowadza się zgodnie z pkt 9.3.3.2 bezpośrednio do wlotu analizatora;

e) przy częstotliwości rejestrowania wynoszącej co najmniej 1 Hz dokonuje się pomiaru wartości odniesienia, a mierzone wartości są rejestrowane przez 30 s;

f) wykorzystuje się średnią arytmetyczną wartości z 30 s w celu obliczenia parametrów liniowej regresji metodą najmniejszych kWadratów zgodnie ze wzorem 11 w pkt 7.8.7;

g) parametry regresji liniowej spełniają wymogi określone w tabeli 7 w pkt 9.2;

h) ponownie sprawdza się zerowanie i w razie potrzeby powtarza procedurę weryfikacji.

Układ pomiaru emisji gazowych i pobierania próbek

Specyfikacje analizatorów

Wymagania ogólne

Analizatory mają zakres pomiaru i czas reakcji odpowiedni dla dokładności wymaganej do mierzenia stężeń składników spalin w warunkach ustalonych i nieustalonych.

Aby ograniczyć dodatkowe błędy, kompatybilność elektromagnetyczna (EMC) urządzeń odpowiada wyznaczonemu poziomowi.

Dokładność

Dokładność, zdefiniowana jako odchylenie odczytu analizatora od wartości odniesienia, nie przekracza ± 2 % odczytu lub ± 0,3 % pełnej skali, w zależności od tego, która wartość jest większa.

Precyzja

Precyzja, zdefiniowana jako 2,5-wielokrotność odchylenia standardowego 10 powtarzalnych reakcji na dany gaz kalibracyjny lub zakresowy, jest nie wyższa niż ± 1 % pełnej skali dla każdego zakresu powyżej 155 ppm (lub ppmC) lub ± 2 % dla każdego zakresu poniżej 155 ppm (lub ppmC).

Szum

Reakcja pik do piku (międzyszczytowa) analizatora na gaz zerowy i kalibracyjny lub zakresowy w dowolnym 10 sekundowym okresie nie przekracza 2 % pełnej skali wszystkich wykorzystywanych zakresów pomiarowych.

Błąd pełzania zera

Błąd pełzania zera określa producent przyrządu.

Błąd pełzania zakresu

Błąd pełzania zakresu określa producent przyrządu.

Czas narastania

Czas narastania dla analizatora zainstalowanego w układzie pomiarowym nie przekracza 2,5 s.

Suszenie gazu

Spaliny mogą być mierzone w stanie suchym lub wilgotnym. Ewentualne zastosowanie urządzenia do osuszania gazu ma niewielki wpływ na stężenie mierzonych gazów. Stosowanie osuszaczy chemicznych nie jest dopuszczalną metodą usuwania wody z próbki.

Analizatory gazów

Wstęp

W pkt 9.3.2.2–9.3.2.7 opisano zasady mające zastosowanie do pomiarów. Szczegółowy opis układów pomiarowych znajduje się w dodatku 3. Mierzone gazy są analizowane przy pomocy następujących przyrządów. W przypadku analizatorów nieliniowych dopuszcza się używanie obwodów linearyzujących.

Analiza tlenku węgla (CO)

Analizator tlenku węgla jest analizatorem typu niedyspersyjnego działającym na zasadzie pochłaniania promieniowania podczerwonego (NDIR).

Analiza dwutlenku węgla (CO₂)

Analizator dwutlenku węgla jest analizatorem typu niedyspersyjnego działającym na zasadzie pochłaniania promieniowania podczerwonego (NDIR).

Analiza węglowodorów (HC)

Analizator węglowodorów jest podgrzewanym detektorem jonizacji płomienia (HFID), w którym detektor, zawory, przewody itd. są ogrzewane w sposób zapewniający utrzymanie temperatury gazu w przedziale 463 K ± 10 K (190 ± 10 °C). Opcjonalnie, w przypadku silników zasilanych gazem ziemnym i silników o zapłonie iskrowym, analizator węglowodorów może być niepodgrzewanym analizatorem jonizacji płomienia (FID); zależy to od zastosowanej metody (zob. dodatek 3, pkt A.3.1.3).

Analiza metanu (CH₄) i węglowodorów niemetanowych (NMHC)

Wyznaczanie frakcji próbki zawierającej metan i niezawierającej metanu przeprowadza się z podgrzanym separatorem węglowodorów niemetanowych (NMC) i dwóch FID, zgodnie z dodatkiem 3, pkt A.3.1.4 i A.3.1.5. Stężenie składników wyznacza się zgodnie z pkt 8.6.2.

Analiza tlenków azotu (NO_x)

Do pomiaru NO_x przeznaczone są dwa instrumenty pomiarowe; można zastosować którykolwiek z nich, o ile spełnia on kryteria określone odpowiednio w pkt 9.3.2.6.1 lub 9.3.2.6.2. Dla celów określenia równoważności układu w drodze alternatywnej procedury pomiaru, zgodnej z pkt 5.1.1, dopuszczalne jest jedynie użycie CLD.

Detektor chemiluminescencyjny (CLD)

Analizator tlenków azotu jest detektorem chemiluminescencyjnym (CLD) lub grzanym detektorem chemiluminescencyjnym (HCLD) z konwerterem NO₂/NO, jeżeli pomiaru dokonuje się w stanie suchym. Jeżeli pomiaru dokonuje się w stanie wilgotnym, wykorzystuje się detektor HCLD z konwerterem o temperaturze wyższej niż 328 K (55 °C), pod warunkiem że sprawdzenie tłumiącego wpływu wody wypadło pozytywnie (zob. pkt 9.3.9.2.2). Zarówno w przypadku CLD, jak HCLD utrzymuję się temperaturę ścianek ciągu pobierania próbek na poziomie 328 K–473 K (55 °C–200 °C) na odcinku do konwertera dla pomiarów w stanie suchym oraz do analizatora dla pomiarów w stanie wilgotnym.

Niedyspersyjny detektor promieniowania ultrafioletowego (NDUV)

Do pomiaru stężenia NO_x stosuje się niedyspersyjny analizator promieniowania ultrafioletowego (NDUV). Jeżeli analizator NDUV mierzy wyłącznie stężenie NO, przed analizatorem tym umieszcza się konwerter NO₂/NO. Temperatura analizatora NDUV jest utrzymywana na poziomie zapobiegającym skraplaniu się pary wodnej, chyba że przed konwerterem NO₂/NO, jeśli jest stosowany, lub przed analizatorem zainstalowany jest osuszacz próbki.

Pomiar stosunku powietrza do paliwa

Urządzeniem do pomiaru stosunku powietrza do paliwa, używanym do określenia przepływu spalin, jak podano w pkt 8.4.1.6, jest czujnik składu mieszanki paliwowo-powietrznej o szerokim zakresie działania lub cyrkonowy czujnik lambda. Czujnik montuje się bezpośrednio na rurze wydechowej, w miejscu, w którym temperatura spalin jest wystarczającą wysoka, by zapobiec kondensacji wody.

Dokładność czujnika i towarzyszących urządzeń elektronicznych mieści się w przedziale:

± 3 % odczytu dla λ < 2

± 5 % odczytu dla 2 ≤ λ < 5

± 10 % odczytu dla 5 ≤ λ

Aby spełnić powyższe wymagania dotyczące dokładności, czujnik kalibruje się zgodnie ze specyfikacją producenta.

Gazy

Należy przestrzegać maksymalnego okresu przechowywania wszystkich gazów.

Gazy czyste

Wymagana czystość gazów jest określona wartościami granicznymi zanieczyszczenia podanymi poniżej. Do pracy dostępne są następujące gazy:

a) Dla nierozcieńczonych spalin

Oczyszczony azot

(Zanieczyszczenie ≤ 1 ppm C1, ≤ 1 ppm CO, ≤ 400 ppm CO₂, ≤ 0,1 ppm NO)

Oczyszczony tlen

(Czystość > 99,5 % obj. O₂)

Mieszanka wodoru i helu (paliwo palnika FID)

(40 ± 1 % wodór, hel jako dopełnienie)

(Zanieczyszczenie ≤ 1 ppm C1, ≤ 400 ppm CO₂)

Oczyszczone powietrze syntetyczne

(Zanieczyszczenie ≤ 1 ppm C1, ≤ 1 ppm CO, ≤ 400 ppm CO₂, ≤ 0,1 ppm NO)

(Zawartość tlenu w granicach od 18 do 21 % obj.)

b) Dla rozcieńczonych spalin (opcjonalnie dla nierozcieńczonych spalin)

Oczyszczony azot

(Zanieczyszczenie ≤ 0,05 ppm C1, ≤ 1 ppm CO, ≤ 10 ppm CO₂, ≤ 0,02 ppm NO)

Oczyszczony tlen

(Czystość > 99,5 % obj. O₂)

Mieszanka wodoru i helu (paliwo palnika FID)

(40 ± 1 % wodór uzupełniony helem hel)

(Zanieczyszczenie ≤ 0,05 ppm C1, ≤ 10 ppm CO₂)

Oczyszczone powietrze syntetyczne

(Zanieczyszczenie ≤ 0,05 ppm C1, ≤ 1 ppm CO, ≤ 10 ppm CO₂, ≤ 0,02 ppm NO)

(Zawartość tlenu w granicach od 20,5 do 21,5 % obj.)

Jeżeli butle z gazem nie są dostępne, można użyć oczyszczacza gazu, jeśli można wykazać poziom zanieczyszczenia.

Gazy kalibracyjne i zakresowe

W stosownych przypadkach dostępne są mieszaniny gazów o następującym składzie chemicznym. Dopuszcza się inne mieszaniny gazów, o ile gazy te nie wchodzą ze sobą w reakcję. Należy zapisać datę upływu okresu ważności gazów kalibracyjnych podaną przez producenta.

C₃H₈ i oczyszczone powietrze syntetyczne (zob. pkt 9.3.3.1);

CO i oczyszczony azot;

NO i oczyszczony azot;

NO₂ i oczyszczone powietrze syntetyczne;

CO₂ i oczyszczony azot;

CH₄ i oczyszczone powietrze syntetyczne;

C₂H₆ i oczyszczone powietrze syntetyczne

Rzeczywiste stężenie gazu kalibracyjnego i gazu zakresowego mieści się w przedziale ± 1 % wartości nominalnej i jest zgodne z normami krajowymi i międzynarodowymi. Wszystkie stężenia gazu kalibracyjnego wyraża się objętościowo (procent objętościowy lub objętość ppm).

Rozdzielacze gazu

Gazy stosowane do kalibracji i zakresowania można również uzyskać przy pomocy rozdzielaczy gazu (precyzyjnych urządzeń mieszających) rozcieńczających gazy oczyszczonym N₂ lub oczyszczonym powietrzem syntetycznym. Dokładność rozdzielacza gazu jest taka, aby stężenie wymieszanych gazów kalibracyjnych charakteryzowało się dokładnością co najmniej ± 2 %. Taka dokładność oznacza, że ilości gazów pierwotnych użytych do wytworzenia mieszaniny są znane z dokładnością co najmniej ± 1 % i zgodne z normami krajowymi lub międzynarodowymi w zakresie gazów. Weryfikację przeprowadza się między 15 a 50 % pełnego zakresu dla każdej kalibracji z użyciem rozdzielacza gazu. Jeżeli pierwsza weryfikacja nie dała pozytywnego rezultatu, można przeprowadzić dodatkową weryfikację przy użyciu innego gazu kalibracyjnego.

Urządzenie mieszające można sprawdzić opcjonalnie przyrządem z układem liniowym, np. wykorzystując gaz NO z CLD. Wartość zakresową przyrządu ustawia się przy pomocy gazu zakresowego doprowadzanego bezpośrednio do przyrządu. Rozdzielacz gazu sprawdza się przy używanych ustawieniach, a wartość nominalną porównuje się ze stężeniem zmierzonym za pomocą przyrządu. Różnica ta w każdym punkcie wynosi ± 1 % wartości nominalnej.

Do celów sprawdzenia liniowości zgodnie z pkt 9.2.1 rozdzielacz gazu charakteryzuje się dokładnością co najmniej ± 1 %.

Gazy umożliwiające sprawdzenie interferencji tlenu

Gazy umożliwiające sprawdzenie interferencji tlenu to mieszanki propanu, tlenu i azotu. Zawierają one propan o stężeniu węglowodorów 350 ppm C ± 75 ppm C. Wartość stężenia określa się według tolerancji gazu kalibracyjnego stosując analizę chromatograficzną całości węglowodorów z zanieczyszczeniami lub w wyniku dynamicznego mieszania. Stężenia tlenu wymagane do badania silników z zapłonem iskrowym i z zapłonem samoczynnym podano w tabeli 8, przy czym dopełnienie stanowi oczyszczony azot.

Tabela 8

Gazy umożliwiające sprawdzenie interferencji tlenu

Rys. 8

Schemat urządzenia do pomiaru sprawności konwertera NO₂

Ustawienie badania

Sprawność konwerterów sprawdza się przy pomocy ozonatora, stosując ustawienie pokazane schematycznie na rys. 8 oraz poniższą procedurę.

Kalibracja

CLD i HCLD kalibruje się w najbardziej powszechnie stosowanym zakresie roboczym, zgodnie ze specyfikacjami producenta, używając gazu zerowego i gazu zakresowego (zawartość NO musi wynosić około 80 % zakresu roboczego, a stężenie NO₂ w mieszance gazu musi wynosić mniej niż 5 % stężenia NO). Analizator NO_x znajduje się w trybie NO, tak by gaz zakresowy nie przechodził przez konwerter. Należy zanotować wskazane stężenia.

Obliczanie

Wartość procentową sprawności konwertera oblicza się w następujący sposób:

gdzie:

a stężenie NO_x zgodnie z pkt 9.3.6.6

b stężenie NO_x zgodnie z pkt 9.3.6.7

c stężenie NO zgodnie z pkt 9.3.6.4

d stężenie NO zgodnie z pkt 9.3.6.5.

Dodawanie tlenu

Za pomocą trójnika do przepływu gazu dodaje się w sposób ciągły tlen lub powietrze obojętne do chwili, gdy oznaczone stężenie osiągnie wartość o 20 % niższą niż oznaczone stężenie kalibracji przedstawione w pkt 9.3.6.2 (analizator pracuje w trybie NO).

Odnotowuje się wskazane stężenie (c). Podczas całego procesu ozonator jest wyłączony.

Uruchamianie ozonatora

Włączony ozonator wytwarza ilość ozonu wystarczającą do obniżenia stężenia NO do około 20 % (minimalnie 10 %) stężenia wskazywanego podczas kalibracji podanego w pkt 9.3.6.2. Odnotowuje się wskazane stężenie (d) (analizator pracuje w trybie NO).

Tryb NO_x

Analizator NO przełącza się na tryb NO_x, tak aby mieszanka gazu (zawierająca NO, NO₂, O₂ i N₂) przechodziła przez konwerter. Odnotowuje się wskazane stężenie (a) (analizator pracuje w trybie NO_x).

Wyłączanie ozonatora

Ozonator jest wyłączony. Mieszanka gazów opisana w pkt 9.3.6.6 przechodzi przez konwerter do detektora. Odnotowuje się wskazane stężenie (b) (analizator pracuje w trybie NO_x).

Tryb NO

Po przełączeniu na tryb NO z wyłączonym ozonatorem przepływ tlenu lub powietrza syntetycznego jest odcięty. Odczyt NO_x z analizatora nie różni się od wartości zmierzonej zgodnie z 9.3.6.2 o więcej niż ± 5 % (analizator pracuje w trybie NO).

Odstęp między badaniami

Sprawność konwertera sprawdza się co najmniej raz na miesiąc.

Wymagania dotyczące sprawności

Sprawność konwertera E_NOx jest nie mniejsza niż 95 %.

Jeżeli przy analizatorze ustawionym na najczęściej używany zakres ozonator nie jest w stanie zapewnić redukcji z 80 % do 20 % zgodnie z pkt 9.3.6.5, używa się najwyższego zakresu, który spowoduje redukcję.

Regulacja detektora jonizacji płomienia (FID)

Optymalizacja reakcji detektora

FID reguluje się zgodnie z zaleceniami producenta przyrządu. Do zoptymalizowania reakcji w najczęściej używanym zakresie pomiarowym wykorzystuje się propan znajdujący się w gazie zakresowym.

Po ustawieniu przepływu paliwa i powietrza według zaleceń producenta do analizatora wprowadza się 350 ± 75 ppm C gazu zakresowego. Reakcję przy określonym przepływie paliwa określa się z różnicy pomiędzy reakcją na gaz zakresowy i reakcją na gaz zerowy. Przepływ paliwa reguluje się przyrostowo powyżej i poniżej specyfikacji producenta. Odnotowuje się reakcję zera i punktu końcowego skali przy tych wartościach przepływu paliwa. Nanosi się na wykresie różnicę między reakcją zera i reakcją punktu końcowego skali, a przepływ paliwa reguluje się tak, aby znalazł się po stronie wykresu odpowiadającej wyższym wartościom. Jest to wstępne ustawienie wielkości przepływu, które może wymagać dalszej optymalizacji w zależności od wyników dotyczących współczynników reakcji dla węglowodorów oraz sprawdzenia interferencji tlenu, stosownie do pkt 9.3.7.2 i 9.3.7.3. Jeżeli współczynniki interferencji tlenu i reakcji dla węglowodorów nie spełniają poniższych wymogów, przepływ powietrza przyrostowo reguluje się powyżej i poniżej specyfikacji producenta, powtarzając dla każdego przepływu procedury opisane w pkt 9.3.7.2 i 9.3.7.3.

Opcjonalnie optymalizację można przeprowadzić przy wykorzystaniu procedur przedstawionych w dok. SAE nr 770141.

Współczynniki reakcji dla węglowodorów

Przeprowadza się weryfikację liniowości przy użyciu propanu znajdującego się w powietrzu i oczyszczonym powietrzu syntetycznym zgodnie z pkt 9.2.1.3.

Współczynniki reakcji ustala się podczas wprowadzenia analizatora do pracy i po głównych okresach obsługowych. Współczynnik reakcji (r_h) na niektóre rodzaje węglowodorów jest stosunkiem odczytu FID C1 do stężenia gazu w butli wyrażonym w ppm C1.

Stężenie gazu wykorzystywanego podczas badania jest na poziomie zapewniającym reakcję o wartości około 80 % pełnej skali. Stężenie jest znane z dokładnością ± 2 % objętościowo w odniesieniu do wzorca uzyskanego metodą grawimetryczną. Ponadto butla z gazem jest wstępnie kondycjonowana przez 24 godz. w temperaturze 298 K ± 5 K (25 °C ± 5 °C).

Gazy używane podczas badania oraz zakresy względnego współczynnika reakcji są następujące:

a) metan i oczyszczone powietrze syntetyczne 1,00 ≤ r_h ≤ 1,15

b) propylen i oczyszczone powietrze syntetyczne 0,90 ≤ r_h ≤ 1,1

c) toluen i oczyszczone powietrze syntetyczne 0,90 ≤ r_h ≤ 1,1

Wartości te odpowiadają współczynnikowi r_h wynoszącemu 1 dla propanu i oczyszczonego powietrza syntetycznego.

Sprawdzenie interferencji tlenu

Wyłącznie w przypadku analizatorów nierozcieńczonych spalin sprawdzenie interferencji tlenu wykonuje się w chwili wprowadzenia do pracy analizatora i po głównych okresach obsługowych.

Dobiera się zakres, w którym gazy umożliwiające sprawdzenie interferencji tlenu mieszczą się w górnych 50 %. Badanie przeprowadza się z wymaganymi ustawieniami temperatury pieca. Specyfikacje gazów umożliwiających sprawdzenie interferencji tlenu znajdują się w pkt 9.3.3.4.

a) analizator jest zerowany;

b) analizator kalibruje się przy pomocy mieszanki zawierającej 0 % tlenu w przypadku silników z zapłonem iskrowym. W przypadku silników z zapłonem samoczynnym urządzenia kalibruje się przy pomocy mieszanki zawierającej 21 % tlenu;

c) ponownie sprawdza się wskazanie zera. Jeżeli zmieniło się ono o więcej niż 0,5 % pełnej skali, powtarza się czynności opisane w lit. a) i b) niniejszego punktu;

d) wprowadza się gazy o stężeniu 5 % i 10 % umożliwiające sprawdzenie interferencji tlenu;

e) ponownie sprawdza się wskazanie zera. Jeżeli wystąpiła zmiana większa niż ± 1 % pełnej skali, badanie powtarza się;

f) interferencję tlenu E_O2 oblicza się dla każdej mieszanki wymienionej w lit. d) w następujący sposób:

(73)

przy czym reakcję analizatora oblicza się następująco:

(74)

gdzie:

c_ref,b jest stężeniem odniesienia HC na etapie b), w ppm C

c_ref,d jest stężeniem odniesienia HC na etapie d), w ppm C

c_FS,b jest stężeniem HC w punkcie końcowym skali na etapie b), w ppm c

c_FS,d jest stężeniem HC w punkcie końcowym skali na etapie d), w ppm c

c_m,b jest zmierzonym stężeniem HC na etapie b), w ppm C

c_m,d jest zmierzonym stężeniem HC na etapie d), w ppm C

g) współczynnik interferencji tlenu E_O2 wynosi poniżej ± 1,5 % dla wszystkich gazów umożliwiających sprawdzenie interferencji tlenu przed badaniem;

h) jeżeli współczynnik interferencji tlenu E_O2 przekracza ± 1,5 %, można podjąć działania naprawcze polegające na przyrostowym wyregulowaniu przepływu powietrza powyżej i poniżej specyfikacji producenta oraz przepływu paliwa i próbki;

i) sprawdzenie interferencji tlenu powtarza się dla każdego nowego ustawienia.

Sprawność separatora węglowodorów niemetanowych (NMC)

NMC wykorzystuje się do usunięcia węglowodorów niemetanowych z próbki gazu poprzez utlenienie wszystkich węglowodorów z wyjątkiem metanu. W idealnych warunkach konwersja metanu wynosi 0 %, natomiast w przypadku innych węglowodorów reprezentowanych przez etan wynosi ona 100 %. Aby pomiar NMHC był dokładny, wyznacza się dwa poziomy sprawności wykorzystywane do obliczania masowego natężenia przepływu emisji NMHC (pkt 8.5.2).

Sprawność dla metanu

Gaz kalibracyjny z metanem przepuszcza się przez FID z otwartym oraz zamkniętym obwodem obejściowym NMC, a oba stężenia rejestruje się. Sprawność wyznacza się w następujący sposób:

gdzie:

c_HC(w/NMC) stężenie HC z próbką CH₄ przepływającą przez NMC, w ppm C

c_{HC(w/o NMC)} stężenie HC z próbką CH₄ omijającą NMC, w ppm C

Sprawność dla etanu

Gaz kalibracyjny składający się z etanu przepuszcza się przez FID z otwartym oraz zamkniętym obwodem obejściowym NMC, a oba stężenia rejestruje się. Sprawność wyznacza się w następujący sposób:

gdzie:

c_HC(w/NMC) stężenie HC z próbką C₂H₆ przepływającą przez NMC, w ppm C

c_{HC(w/o NMC)} stężenie HC z próbką C₂H₆ omijającą NMC, w ppm C

Efekty interferencji

Gazy inne niż analizowane mogą zakłócać odczyt na kilka sposobów. Interferencja dodatnia występuje w przyrządach NDIR, gdy gaz zakłócający daje ten sam efekt, co gaz mierzony, ale w mniejszym stopniu. Interferencja ujemna występuje w przyrządach NDIR, gdy gaz zakłócający poszerza pasmo pochłaniania gazu zmierzonego, oraz w przyrządach CLD, gdy gaz zakłócający tłumi reakcję. Przed pierwszym użyciem analizatora i po głównych okresach roboczych przeprowadza się sprawdzenie interferencji zgodnie z pkt 9.3.9.1 i 9.3.9.3.

Sprawdzenie interferencji analizatora CO

Woda i CO₂ mogą zakłócać pracę analizatora CO. Dlatego gaz zakresowy CO₂ o stężeniu 80–100 % pełnej skali maksymalnego zakresu roboczego użyty podczas badania przepuszcza się w formie pęcherzyków przez wodę w temperaturze pokojowej i rejestruje reakcję analizatora. Reakcja analizatora nie przekracza 2 % średniego stężenia CO oczekiwanego podczas badań.

Procedury określania interferencji w odniesieniu do CO₂ i H₂O można także przeprowadzać odrębnie. Jeżeli zastosowane poziomy CO₂ i H₂O są wyższe niż maksymalne poziomy oczekiwane podczas badań, każda zarejestrowana wartość interferencji jest pomniejszana przez pomnożenie zarejestrowanej interferencji przez iloraz maksymalnej oczekiwanej wartości stężenia i rzeczywistej wartości zastosowanej w trakcie procedury. Można przeprowadzić odrębne procedury określania interferencji w odniesieniu do stężeń H₂O niższych niż maksymalne poziomy oczekiwane podczas badań, ale zarejestrowana wartość interferencji H₂O jest pomniejszana przez pomnożenie zarejestrowanej interferencji przez iloraz maksymalnej oczekiwanej wartości stężenia H₂O i rzeczywistej wartości zastosowanej w trakcie procedury. Suma dwóch pomniejszonych wartości interferencji mieści się w zakresie określonym w niniejszym punkcie.

Sprawdzenie tłumienia analizatora NO_x w przypadku analizatora CLD

Dwa gazy istotne dla analizatorów CLD (i HCLD) to CO₂ i para wodna. Reakcje tłumienia dla tych gazów są proporcjonalne do ich stężeń i w związku z tym wymagają zastosowania technik badań umożliwiających wyznaczenie poziomu tłumienia przy najwyższych oczekiwanych stężeniach obserwowanych podczas badań. Jeżeli w analizatorze CLD stosowane są algorytmy kompensacji wykorzystujące przyrządy do pomiaru H₂O lub CO₂, oceny tłumienia dokonuje się, gdy przyrządy te są aktywne, i z zastosowaniem algorytmów kompensacji.

Sprawdzenie tłumienia CO₂

Gaz zakresowy CO₂ o stężeniu 80–100 % pełnej skali maksymalnego zakresu roboczego przepuszcza się przez analizator NDIR, a wartość CO₂ odnotowuje się jako A. Następnie rozcieńcza się go za pomocą około 50 % gazu zakresowego NO i przepuszcza przez analizator NDIR i CLD, a wartości CO₂ i NO odnotowuje, odpowiednio, jako B i C. Następnie odcina się dopływ CO₂ i przepuszcza przez analizator (H)CLD wyłącznie gaz zakresowy NO, a wartość NO odnotowuje jako D.

Wartość procentową tłumienia oblicza się następująco:

gdzie:

A stężenie nierozcieńczonego CO₂ zmierzone analizatorem NDIR, w %

B stężenie rozcieńczonego CO₂ zmierzone analizatorem NDIR, w %

C stężenie rozcieńczonego NO zmierzone analizatorem (H)CLD, w ppm

D stężenie rozcieńczonego NO zmierzone analizatorem (H)CLD, w ppm

Dozwolone jest zastosowanie alternatywnych metod rozcieńczania i obliczania stężeń gazów zakresowych CO₂ i NO, jak na przykład dynamiczne mieszanie/komponowanie, pod warunkiem że zostaną one zatwierdzone przez organ udzielający homologacji.

Sprawdzanie tłumienia wody

Sprawdzanie to dotyczy wyłącznie pomiarów stężenia gazu w stanie wilgotnym. Obliczenie tłumienia wody uwzględnia rozcieńczenie gazu zakresowego NO parą wodną oraz doprowadzenie stężenia pary wodnej mieszanki do wartości oczekiwanej podczas badań.

Gaz zakresowy NO o stężeniu 80–100 % pełnej skali normalnego zakresu roboczego przepuszcza się przez analizator (H)CLD, a wartość NO odnotowuje się jako D. Następnie gaz zakresowy NO przepuszcza się w formie bąbelków przez wodę w temperaturze pokojowej i przepuszcza przez analizator (H)CLD, a wartość NO odnotowuje jako C. Mierzy się temperaturę wody i odnotowuje jako F. Następnie określa się prężność par nasyconych mieszaniny odpowiadającą temperaturze kąpieli wodnej F i odnotowuje jako G.

Stężenie pary wodnej (w %) w mieszance oblicza się w następujący sposób:

H = 100 × (G /p_b) (78)

i odnotowuje jako H. Oczekiwaną wartość stężenia rozcieńczonego gazu zakresowego NO (w parze wodnej) oblicza się następująco:

D_e= D × (1-H / 100) (79)

i odnotowuje jako D_e. W przypadku spalin z silników Diesla maksymalne stężenie pary wodnej w spalinach (w %) spodziewane podczas badania szacuje się, przy założeniu, że stosunek liczb atomowych H/C wynosi 1,8:1, na podstawie maksymalnego stężenia CO₂ w spalinach A, w następujący sposób:

H_m = 0,9 × A (80)

i odnotowuje jako H_m.

Wartość procentową tłumienia wody oblicza się następująco:

E _H2O = 100 × ((D_e - C) / D_e) × (H_m / H) (81)

gdzie:

D_e oczekiwane stężenie rozcieńczonego gazu zakresowego NO, w ppm

C zmierzone stężenie rozcieńczonego gazu zakresowego NO, w ppm

H_m maksymalne stężenie pary wodnej, w %

H rzeczywiste stężenie pary wodnej, w %

Maksymalne dopuszczalne tłumienie

Łączne tłumienie CO₂ i wody nie przekracza 2 % pełnej skali.

Sprawdzenie tłumienia analizatora NO_x w przypadku analizatora NDUV

Węglowodory i H₂O mogą zakłócać funkcjonowanie analizatora NDUV, powodując reakcję podobną do NO_x. Jeżeli w analizatorze NDUV stosowane są algorytmy kompensacji wykorzystujące pomiar innych gazów w celu zweryfikowania tej interferencji, jednocześnie takie pomiary są przeprowadzane podczas weryfikacji interferencji analizatora w celu sprawdzenia algorytmów.

Procedura

Analizator NDUV jest uruchamiany, obsługiwany, zerowany i kalibrowany zgodnie z zaleceniami producenta urządzenia. Aby przeprowadzić tę weryfikację, zaleca się pobranie spalin z silnika. Do ilościowego określenia zawartości NO_x w spalinach stosuje się CLD. Reakcja CLD jest wykorzystywana jako wartość odniesienia. Mierzy się również poziom HC w spalinach przy pomocy analizatora FID. Reakcja FID jest wykorzystywana jako wartość odniesienia dla węglowodorów.

Spaliny z silnika wprowadza się do analizatora NDUV z pominięciem osuszacza próbki, jeżeli jest on używany podczas badań. Uwzględnia się czas potrzebny do ustabilizowania się reakcji analizatora. Czas stabilizacji może obejmować czas potrzebny na oczyszczenie ciągu przesyłowego i odczytanie reakcji analizatora. Podczas gdy wszystkie analizatory mierzą stężenie próbki, rejestruje się dane z przedziału czasowego równego 30 s i oblicza średnie arytmetyczne w odniesieniu do trzech analizatorów.

Od średniej wartości zarejestrowanej przez NDUV odejmuje się średnią wartość zarejestrowaną przez CLD. Różnicę tę mnoży się przez iloraz oczekiwanego średniego stężenia HC i stężenia HC zmierzonego podczas weryfikacji zgodnie z następującym wzorem:

gdzie

c_NOx,CLD stężenie NO_x zmierzone przy pomocy CLD, w ppm

c_NOx,NDUV stężenie NO_x zmierzone przy pomocy NDUV, w ppm

c_HC,e oczekiwane maksymalne stężenie HC, w ppm

c_HC,e zmierzone stężenie HC, w ppm

Maksymalne dopuszczalne tłumienie

Łączne tłumienie HC i wody nie przekracza 2 % stężenia NO_x oczekiwanego podczas badań.

Osuszacz próbki

Osuszacz próbki usuwa z niej wodę, która mogłaby w innym wypadku zakłócać pomiar NO_x.

Sprawność osuszacza próbki

W przypadku analizatorów CLD w stanie suchym wykazuje się, że dla najwyższego oczekiwanego stężenia pary wodnej H_m (zob. pkt 9.3.9.2.2), osuszacz próbki utrzymuje wilgotności CLD na poziomie ≤ 5 g wody/kg suchego powietrza (lub ok. 0,008 % H₂O), co odpowiada 100 % wilgotności względnej przy temperaturze 3,9 °C i ciśnieniu 101,3 kPa. Ta specyfikacja wilgotności jest też równoważna 25 % wilgotności względnej przy 25 °C i 101,3 kPa. Można to wykazać mierząc temperaturę na wyjściu urządzenia osuszającego termicznie lub mierząc wilgotność przed CLD. Można również zmierzyć wilgotność spalin przechodzących przez CLD, pod warunkiem że jedyny przepływ wchodzący do CLD jest przepływem pochodzącym z urządzenia osuszającego.

Wpływ osuszacza próbki na poziom NO₂

Ciekła woda pozostające w niewłaściwie zaprojektowanym osuszaczu próbki może usuwać NO₂ z próbki. Jeżeli osuszacz próbki jest stosowany razem z analizatorem NDUV bez konwertera NO₂/NO przed analizatorem, NO₂ może być usuwany z próbki przed pomiarem zawartości NO_x.

Osuszacz próbki umożliwia pomiar co najmniej 95 % całkowitego NO₂ przy maksymalnym oczekiwanym stężeniu NO₂.

Pobieranie próbek emisji nierozcieńczonych spalin – w stosownych przypadkach

Sondy do pobierania próbek emisji gazowych instaluje się w odległości co najmniej 0,5 m lub w odległości stanowiącej trzykrotność średnicy rury wydechowej w zależności od tego, która z tych wartości jest wyższa, przed ujściem układu wydechowego, ale dostatecznie blisko silnika, aby zapewnić temperaturę spalin na sondzie co najmniej równą 343 K (70 °C).

W przypadku silników wielocylindrowych z rozgałęzionym kolektorem wylotowym wlot sondy umieszcza się wystarczająco daleko za kolektorem wydechowym, aby zapewnić reprezentatywność próbki dla średniej emisji spalin ze wszystkich cylindrów. W silnikach wielocylindrowych z wydzielonymi grupami kolektorów wlotowych spalin, jak np. w silnikach widlastych (»V«), zaleca się połączenie kolektorów wydechowych przed sondą do pobierania próbek. Jeżeli jest to trudne do wykonania, dopuszcza się pobieranie próbek z grupy o najwyższej emisji CO₂. Do obliczenia poziomu emisji spalin wykorzystuje się całkowite masowe natężenie przepływu spalin.

Jeżeli silnik wyposażony jest w układ oczyszczania spalin, próbkę spalin pobiera się za układem oczyszczania spalin.

Pobieranie próbek emisji rozcieńczonych spalin – w stosownych przypadkach

Rura wydechowa zainstalowana pomiędzy silnikiem a układem pełnego rozcieńczania przepływu spalin spełnia wymagania określone w dodatku 3. Sondę(-y) do pobierania próbek emisji zanieczyszczeń gazowych instaluje się w tunelu rozcieńczającym w punkcie, w którym rozcieńczalnik i spaliny są dobrze wymieszane oraz w bliskim sąsiedztwie sondy do pobierania próbek cząstek stałych.

Pobieranie próbek można zazwyczaj przeprowadzić na dwa sposoby:

a) próbki emisji gromadzi się w czasie trwania cyklu w workach do pobierania próbek i mierzy po zakończeniu badania; w przypadku HC worek ogrzewa do temperatury 464 ± 11 K (191 ± 11 °C); w przypadku NO_x temperatura worka jest wyższa od temperatury punktu rosy;

b) próbki emisji pobierane są w sposób ciągły i całkowane w cyklu badania.

Stężenie tła jest wyznaczane przed tunelem rozcieńczania zgodnie z lit. a) lub b) i odejmowane od zmierzonych stężeń emisji zgodnie z pkt 8.5.2.3.2.

Układ pomiaru i pobierania próbek cząstek stałych

Ogólne specyfikacje

Do wyznaczenia masy cząstek stałych wymagany jest układ rozcieńczania i pobierania próbek cząstek stałych, filtry do pobierania próbek cząstek stałych, mikrowaga oraz komora wagowa o regulowanej temperaturze i wilgotności. Układ pobierania próbek cząstek stałych jest zaprojektowany w taki sposób, aby zapewnić pobranie reprezentatywnej próbki cząstek stałych, proporcjonalnej do przepływu spalin.

Wymagania ogólne dla układu rozcieńczania

Określenie emisji cząstek stałych wymaga rozcieńczenia próbki filtrowanym powietrzem otaczającym, powietrzem syntetycznym lub azotem (rozcieńczalnikiem). Układ rozcieńczania ustawia się w taki sposób, aby:

a) całkowicie wykluczyć możliwość kondensacji wody w układach pobierania próbek i rozcieńczania;

b) utrzymywać temperaturę rozcieńczonych spalin w zakresie od 315 K do 325 K (42–52 °C) w odległości do 20 cm przed uchwytem (uchwytami) filtra lub za nim;

c) temperatura rozcieńczalnika w pobliżu wejścia do tunelu rozcieńczającego wynosiła od 293 K do 325 K (20–52 °C);

d) minimalny współczynnik rozcieńczenia wynosił od 5:1 do 7:1 oraz co najmniej 2:1 na etapie pierwotnego rozcieńczania w oparciu o maksymalny przepływ spalin z silnika;

e) w przypadku układu częściowego rozcieńczania przepływu spalin czas przebywania w układzie od momentu wprowadzenia rozcieńczalnika do uchwytu (uchwytów) filtra wynosił 0,5–5 s;

f) w przypadku układu pełnego rozcieńczania przepływu spalin łączny czas przebywania w układzie od momentu wprowadzenia rozcieńczalnika do uchwytu (uchwytów) filtra wynosił 1– 5 s, a czas przebywania w układzie wtórnego rozcieńczania – jeżeli układ taki jest stosowany – od momentu wtórnego wprowadzenia rozcieńczalnika do uchwytu (uchwytów) filtra wynosił co najmniej 0,5 s.

Dopuszcza się osuszanie rozcieńczalnika przed wprowadzeniem go do układu rozcieńczania, a jest to szczególnie przydatne, jeżeli wilgotność rozcieńczalnika jest wysoka.

Pobieranie próbek cząstek stałych

Układ częściowego rozcieńczania przepływu spalin

Sonda do pobierania próbek cząstek stałych jest zainstalowana w bliskim sąsiedztwie sondy do pobierania próbek zanieczyszczeń gazowych, ale na tyle daleko, aby nie powodowała interferencji. W związku z tym przepisy dotyczące instalacji zawarte w pkt 9.3.10 stosują się także do pobierania próbek cząstek stałych. Ciąg pobierania próbek spełnia wymagania zawarte w dodatku 3.

W przypadku silników wielocylindrowych z rozgałęzionym kolektorem wylotowym wlot sondy umieszcza się wystarczająco daleko za kolektorem wydechowym, aby zapewnić reprezentatywność próbki dla średniej emisji spalin ze wszystkich cylindrów. W silnikach wielocylindrowych z wydzielonymi grupami kolektorów wlotowych spalin, jak np. w silnikach widlastych (»V« ), zaleca się połączenie kolektorów wydechowych przed sondą do pobierania próbek. Jeżeli jest to trudne do wykonania, dopuszcza się pobieranie próbek z grupy o najwyższej emisji cząstek stałych. Do obliczenia poziomu emisji spalin wykorzystuje się całkowite masowe natężenie przepływu spalin w kolektorze.

Układ pełnego rozcieńczania przepływu spalin

Sondę do pobierania próbek cząstek stałych zainstaluje się w tunelu rozcieńczającym w bliskim sąsiedztwie sondy do pobierania próbek zanieczyszczeń gazowych, ale na tyle daleko, aby nie powodowała interferencji. W związku z tym przepisy dotyczące instalacji zawarte w pkt 9.3.11 mają zastosowanie także do pobierania próbek cząstek stałych. Ciąg pobierania próbek spełnia wymagania zawarte w dodatku 3.

Filtry do pobierania próbek cząstek stałych

Próbki cząstek stałych ze spalin rozcieńczonych pobiera się podczas sekwencji badania przy pomocy filtra spełniającego następujące wymagania zawarte w pkt 9.4.4.1–9.4.4.3.

Specyfikacja filtrów

Wszystkie typy filtrów charakteryzują się co najmniej sprawnością 99 % zatrzymywania cząstek o wielkości 0,3 µm DOP (ftalan oktylu). Materiałem filtra jest:

a) włókno szklane powlekane fluoropochodnymi węglowodorów (PTFE); lub

b) membrana z fluoropochodnych węglowodorów (PTFE).

Rozmiar filtra

Filtr jest kolisty i ma średnicę nominalną 47 mm (tolerancja 46,50 ± 0,6 mm), a średnica dostępna (średnica powierzchni barwienia filtra) wynosi co najmniej 38 mm.

Prędkość na wlocie filtra

Prędkość gazów na wlocie filtra wynosi 0,90–1,00 m/s, przy czym mniej niż 5 % zarejestrowanych wartości przepływu przekracza ten zakres. Jeżeli masa cząstek stałych na filtrze przekracza 400 µg, prędkość na wlocie filtra może być zmniejszona do 0,50 m/s. Prędkość na wlocie filtra jest obliczana jako objętościowe natężenie przepływu próbki w warunkach ciśnienia panującego przed filtrem i temperatury na wlocie filtra podzielone przez powierzchnię dostępną filtra.

Specyfikacje komory wagowej i wagi analitycznej

Środowisko komory (lub pomieszczenia) jest wolne od zanieczyszczeń powietrza otaczającego (takich jak kurz, aerozol i substancje półlotne), które zanieczyszczałyby filtry cząstek stałych. Komora wagowa odpowiada wymaganym specyfikacjom przez co najmniej 60 min poprzedzających ważenie filtrów.

Warunki dla komory wagowej

Temperaturę komory (lub pomieszczenia), w którym kondycjonuje się i waży filtry cząstek stałych utrzymuje się w przedziale 295 K ± 1 K (22 °C ± 1 °C) przez cały czas kondycjonowania i ważenia wszystkich filtrów. Wilgotność utrzymuje się na poziomie odpowiadającym temperaturze punktu rosy 282,5 K ± 1 K (9,5 °C ± 1 °C).

Jeżeli środowiska, w których prowadzona jest stabilizacja i ważenie są odrębne, temperatura otoczenia dla stabilizacji jest utrzymywana na poziomie 295 K ± 3 K (22 °C ± 3 °C), ale wymóg dotyczący temperatury punktu rosy pozostaje na poziomie 282,5 K ± 1 K (9,5 °C ± 1 °C).

Rejestruje się wilgotność i temperaturę otoczenia.

Ważenie filtra odniesienia

W ciągu 12 godzin od ważenia filtra do pobierania próbek, a najlepiej podczas ważenia takiego filtra, waży się co najmniej dwa nieużywane filtry odniesienia. Filtry te są wykonane z tego samego materiału, co filtry do pobierania próbek. Do wyników ważenia stosuje się korektę wyporu.

Jeżeli waga któregokolwiek filtra odniesienia ulega zmianie pomiędzy kolejnymi ważeniami filtra do pobierania próbek o ponad 10 µ g, wszystkie filtry do próbek odrzuca się, a badanie emisji powtarza.

Filtry odniesienia są okresowo wymieniane w oparciu o dobrą ocenę inżynierską, ale co najmniej raz w roku.

Waga analityczna

Waga analityczna wykorzystywana do określania masy filtrów spełnia wymogi liniowości, o których mowa w pkt 9.2, tabela 7. Oznacza to, że powinna charakteryzować się dokładnością (odchylenie standardowe) co najmniej 2 µg oraz rozdzielczością co najmniej 1 µg (1 cyfra = 1 µg).

Aby zapewnić dokładność ważenia filtrów, zaleca się zainstalowanie wagi:

a) na platformie tłumiącej drgania, aby odizolować wagę od zewnętrznych źródeł hałasu i drgań;

b) tak, aby osłonić wagę przed konwekcyjnym przepływem powietrza przy pomocy antystatycznej osłony, która jest elektrycznie uziemiona.

Eliminacja wpływu statycznych ładunków elektrycznych

Przed ważeniem filtr neutralizuje się, np. przy pomocy neutralizatora polonowego lub urządzenia o podobnym skutku. Jeżeli stosowany jest filtr membranowy z fluoropochodnych węglowodorów (PTFE), mierzy się statyczny ładunek elektryczny, który nie przekracza wartości zerowej o więcej niż ± 2,0 V.

W otoczeniu wagi minimalizuje się statyczny ładunek elektryczny. Można w tym celu zastosować następujące metody:

a) elektryczne uziemienie wagi;

b) stosowanie pincety ze stali nierdzewnej, jeżeli próbki cząstek stałych są przenoszone ręcznie;

c) uziemienie pincety przy pomocy przewodu uziemiającego lub wyposażenie operatora w przewód uziemiający posiadający wspólne uziemienie z wagą. Na przewodzie uziemiającym zainstalowany jest odpowiedni opornik, by chronić operatora przed przypadkowym porażeniem.

Dodatkowe specyfikacje

Wszystkie części układu rozcieńczania i układu pobierania próbek od rury wydechowej do uchwytu filtra stykające się z nierozcieńczonymi i rozcieńczonymi spalinami są tak zaprojektowane, aby w jak największym stopniu ograniczyć osadzanie się lub przemianę cząstek stałych. Wszystkie części są wykonane z materiałów przewodzących elektryczność, które nie wchodzą w reakcję ze składnikami spalin, i są uziemione w celu wyeliminowania wpływu pola elektrycznego.

Kalibracja przepływomierzy

Każdy przepływomierz stosowany w układzie pobierania próbek i częściowego rozcieńczania przepływu spalin poddaje się weryfikacji liniowości, jak opisano w pkt 9.2.1, tak często jak jest to konieczne w celu spełnienia wymogów dokładności niniejszego ogólnoświatowego przepisu technicznego. W celu ustalenia wartości odniesienia dla przepływów stosuje się dokładny przepływomierz zgodny z normami krajowymi lub międzynarodowymi. Kalibracje dla pomiaru przepływu metodą różnicy omówiono w pkt 9.4.6.2.

Wymagania szczególne dla układów częściowego rozcieńczania przepływu spalin

Układ częściowego rozcieńczania przepływu spalin musi być zaprojektowany w taki sposób, aby pobierał proporcjonalną próbkę spalin nierozcieńczonych ze strumienia wydechowego silnika, reagując w ten sposób na skoki natężenia przepływu strumienia spalin. Do tego celu niezbędne jest określenie takiego współczynnika rozcieńczenia (r_d) lub pobierania próbek (r_s), aby spełnić wymogi dokładności zawarte w pkt 9.4.6.2.

Czas reakcji układu

Do sterowania układem częściowego rozcieńczania przepływu spalin konieczny jest system o krótkim czasie reakcji. Czas przekształcenia układu ustala się przy pomocy procedury opisanej w pkt 9.4.6.6. Jeżeli połączony czas przekształcenia pomiaru przepływu spalin (zob. pkt 8.3.1.2) oraz układu częściowego rozcieńczania wynosi ≤ 0,3 s, stosuje się sterowanie w trybie online. Jeżeli czas przekształcenia przekracza 0,3 s, stosuje się sterowanie antycypowane, opierające się na uprzednio zarejestrowanym przebiegu próbnym. W takim przypadku ogólny czas narastania wynosi ≤ 1 s, a ogólne opóźnienie ≤ 10 s.

Łączna reakcja układu jest zaprojektowana w taki sposób, aby zapewniała pobranie reprezentatywnej próbki cząstek stałych, q_mp,i, proporcjonalnej do przepływu masowego spalin. Aby określić proporcjonalność, przeprowadza się analizę metodą regresji q_mp,i w zależności od q_mew,i przy minimalnej częstotliwości zbierania danych 5 Hz, przy spełnieniu następujących kryteriów:

a) współczynnik korelacji r² regresji liniowej między q_mp,i i q_mew,i nie jest niższy niż 0,95;

b) standardowy błąd szacunku q_mp,i dla q_mew,i nie przekracza 5 % maksymalnej wartości q_mp;

c) q_mp punkt przecięcia linii regresji nie przekracza ± 2 % maksymalnej wartości q_mp.

Sterowanie antycypowane jest wymagane wówczas, gdy łączne czasy przekształcenia układu pobierania próbek cząstek stałych, t_50,P, i sygnału przepływu masowego spalin, t_50,F, wynoszą > 0,3 s. W takim przypadku przeprowadza się badanie wstępne, a sygnał przepływu masowego spalin z badania wstępnego wykorzystuje do sterowania przepływem próbek do układu pobierania próbek cząstek stałych. Uznaje się, iż uzyskano odpowiednie sterowanie układem częściowego rozcieńczania, jeżeli przebieg czasowy q_{mew, pre} sterujący q_mp uzyskany w trakcie badania wstępnego jest przesunięty o czas antycypowany t_50,P + t_50,F.

Do ustalenia współzależności między q_mp,i i q_mew,i wykorzystuje się dane uzyskane podczas badania właściwego, przy czym czas q_mew,i jest synchronizowany o t_50,F względem q_mp,i (brak udziału t_50,P w synchronizacji czasu). Oznacza to, że przesunięcie czasu między q_mew i q_mp jest różnicą ich czasów przemiany, ustalonych w pkt 9.4.6.6.

Specyfikacje dla pomiaru różnicowego przepływu

Dla układów częściowego rozcieńczania przepływu spalin dokładność pomiaru przepływu próbki q_mp ma szczególne znaczenie, jeżeli przepływ nie jest mierzony bezpośrednio, ale oznaczany metodą pomiaru różnicowego:

q_mp =q_mdew – q_mdw (83)

W tym przypadku największy błąd różnicy jest taki, by dokładność q_mp pozostawała w granicach ±5 % przy współczynniku rozcieńczenia mniejszym niż 15. Można go wyliczyć poprzez obliczenie średnich błędów kWadratowych każdego przyrządu pomiarowego.

Dopuszczalne dokładności q_mp można otrzymać przy pomocy jednej z następujących metod:

a) dokładności bezwzględne q_mdew oraz q_mdw wynoszą ± 0,2 %, co gwarantuje dokładność q_mp ≤ 5 % przy współczynniku rozcieńczenia wynoszącym 15. Jednakże przy większych współczynnikach rozcieńczenia pojawią się większe błędy;

b) kalibracja q_mdw względem q_mdew przeprowadzana jest w taki sposób, aby uzyskać te same dokładności dla q_mp jak w lit. a). Szczegóły opisano w pkt 9.4.6.2;

c) dokładność q_mp wyznaczana jest pośrednio na podstawie dokładności współczynnika rozcieńczenia wyznaczonego gazem znakującym, np. CO₂. Dla q_mp wymagane są dokładności równoważne metodzie a);

d) dokładność bezwzględna q_mdew oraz q_mdw mieści się w przedziale ± 2 % pełnej skali, maksymalny błąd różnicy między q_mdew oraz q_mdw mieści się w zakresie 0,2 %, a błąd liniowości mieści się w zakresie ± 0,2 % najwyższej wartości q_mdew stwierdzonej podczas badania.

Kalibracje dla pomiaru różnicowego przepływu

Przepływomierz lub przyrządy do pomiaru przepływu są kalibrowane w ramach jednej z następujących procedur, tak aby przepływ przez sondę q_mp do tunelu spełniał wymagania dotyczące dokładności zawarte w pkt 9.4.6.2:

a) przepływomierz mierzący q_mdw podłącza się szeregowo do przepływomierza mierzącego q_mdew; różnicę pomiaru między dwoma przepływomierzami kalibruje się dla co najmniej 5 punktów kontrolnych z wartościami przepływu rozłożonymi równomiernie między najniższą wartością q_mdw wykorzystaną podczas badania oraz wartością q_mdew wykorzystaną podczas badania. Tunel rozcieńczający może zostać ominięty;

b) skalibrowane urządzenie przepływowe podłącza się szeregowo do przepływomierza mierzącego q_mdew, a dokładność sprawdza się w odniesieniu do wartości użytej w badaniu. Skalibrowane urządzenie przepływowe podłącza się szeregowo do przepływomierza mierzącego q_mdw, a dokładność sprawdza się dla co najmniej 5 ustawień odpowiadających współczynnikom rozcieńczenia z zakresu 3–50, względem wartości q_mdew wykorzystanej podczas badania;

c) przewód przesyłowy TT odłącza się od układu wydechowego, a skalibrowane urządzenie pomiarowe przepływu o wystarczającym zakresie pomiaru q_mp podłącza się do przewodu przesyłowego. ustawia się na wartość q_mdew wykorzystywaną podczas badania, a q_mdw ustawia się sekwencyjnie na co najmniej 5 wartości odpowiadających współczynnikom rozcieńczenia z zakresu 3– 50. Alternatywnie można zapewnić specjalną kalibracyjną ścieżkę przepływu, w której tunel jest omijany, ale przepływ całkowity oraz przepływ powietrza rozcieńczającego przez odpowiednie mierniki jest taki, jak w rzeczywistym badaniu;

d) gaz znakujący wprowadza się do przewodu przesyłowego układu wydechowego TT. Gaz znakujący może być składnikiem spalin, jak CO₂ lub NO_x. Po rozcieńczeniu w tunelu gaz znakujący mierzy się. Pomiar ten przeprowadza się dla 5 współczynników rozcieńczenia z zakresu od 3 do 50. Dokładność przepływu próbki ustala się na podstawie współczynnika rozcieńczenia r_d:

q_mp =q_mdew – r_d (84)

Aby zagwarantować dokładność q_mp, uwzględnia się dokładność analizatorów gazu.

Sprawdzenie przepływu węgla

Zdecydowanie zaleca się sprawdzenie przepływu węgla z wykorzystaniem rzeczywistych spalin do wykrywania problemów z pomiarami i kontrolą oraz weryfikowania poprawności funkcjonowania układu częściowego rozcieńczania. Sprawdzenie przepływu węgla należy wykonywać co najmniej po każdej instalacji nowego silnika lub po wprowadzeniu istotnych zmian w konfiguracji komórki badawczej.

Silnik pracuje przy momencie obrotowym odpowiadającym szczytowemu obciążeniu oraz przy prędkości, lub w innym stanie ustalonym, podczas którego wytwarzane jest co najmniej 5 % CO₂. Układ pobierania próbek przepływu częściowego pracuje przy współczynniku rozcieńczania wynoszącym ok. 15 do 1.

Jeżeli prowadzi się sprawdzanie przepływu węgla, stosuje się procedurę podaną w dodatku 5. Natężenia przepływu węgla oblicza się zgodnie ze wzorami 80–82 w dodatku 5. Wszystkie natężenia przepływu węgla powinny być zgodne ze sobą w granicach 3 %.

Kontrola przed badaniem

Kontrolę przed badaniem przeprowadza się w ciągu 2 godzin poprzedzających badanie w następujący sposób.

Dokładność przepływomierzy kontroluje się stosując taką sama metodę jak w przypadku kalibracji (zob. pkt 9.4.6.2) dla co najmniej dwóch punktów, łącznie z wartościami przepływu q_mdw odpowiadającymi współczynnikom rozcieńczenia z zakresu od 5 do 15 dla wartości q_mdew wykorzystanej podczas badania.

Jeśli można wykazać na podstawie rejestrów z procedury kalibracji zawartych w pkt 9.4.6.2, że kalibracja przepływomierza jest stabilna przez dłuższy okres czasu, kontrolę przed badaniem można pominąć.

Ustalenie czasu przekształcenia

Ustawienia układu dla analizy czasu przekształcenia są dokładnie takie same jak podczas pomiarów w trakcie badania. Czas przekształcenia określa się przy pomocy następującej metody:

Niezależny przepływomierz odniesienia o zakresie pomiaru odpowiednim dla przepływu przez sondę, ustawia się szeregowo z sondą i ściśle z nią łączy. Czas przekształcenia dla takiego przepływomierza jest krótszy niż 100 ms w przypadku przepływu skokowego wielkości wykorzystywanej do pomiaru czasu reakcji, z wystarczająco małym dławieniem przepływu, aby uniknąć wpływu na dynamiczną wydajność układu częściowego rozcieńczania przepływu spalin, oraz zgodny z dobrą praktyką inżynierską.

Zmianę skokową wprowadza się do układu przepływu spalin (lub przepływu powietrza, jeżeli obliczany jest przepływ spalin) układu częściowego rozcieńczania, z przepływu niskiego do co najmniej 90 % maksymalnego przepływu spalin. Wyzwalacz zmiany skokowej jest taki sam jak wyzwalacz użyty do uruchomienia sterowania antycypowanego podczas rzeczywistego badania. Rejestruje się stymulator skokowego przepływu spalin oraz reakcję przepływomierza przy częstotliwości pobierania próbek co najmniej 10 Hz.

Na podstawie tych danych wyznacza się czas przekształcenia dla układu częściowego rozcieńczania przepływu spalin, czyli czasu, który upłynął między zainicjowaniem stymulacji skokowej a osiągnięciem punktu 50 % reakcji przepływomierza. W podobny sposób wyznacza się czasy przekształcenia dla sygnału q_mp układu częściowego rozcieńczania przepływu spalin oraz sygnału q_mew,i miernika przepływu spalin. Sygnały te są wykorzystywane do kontroli regresji wykonywanej po każdym badaniu (zob. pkt 9.4.6.1).

Obliczenia powtarza się dla co najmniej 5 impulsów wzrostu i spadku, a wyniki uśrednia. Od tak uzyskanej wartości odejmuje się wewnętrzny czas przekształcenia (< 100 ms) przepływomierza referencyjnego. Jest to wartość »antycypowana« układu częściowego rozcieńczania przepływu spalin, którą stosuje się zgodnie z pkt 9.4.6.1.

Kalibracja systemu CVS

Przepisy ogólne

Układ CVS jest kalibrowany przy użyciu dokładnego przepływomierza oraz urządzenia dławiącego przepływ. Przepływ przez układ mierzy się przy różnych wartościach dławienia, ponadto mierzy się również parametry kontrolne układu i odnosi je do przepływu.

Można wykorzystać różnego typu mierniki przepływu, np. skalibrowaną zwężkę pomiarową, skalibrowany przepływomierz laminarny, skalibrowany przepływomierz turbinowy.

Kalibracja pompy wyporowej (PDP)

Wszystkie parametry pompy są mierzone równocześnie z parametrami zwężki pomiarowej podłączonej do pompy szeregowo. Obliczone natężenie przepływu (w m³/s na wlocie pompy, ciśnienie bezwzględne i temperatura) wykreśla się w zależności od funkcji korelacji stanowiącej wartość szczególnego połączenia parametrów pompy. Następnie wyznacza się wzór liniowy wiążący wydatek pompy oraz funkcję korelacji. Jeżeli układ CVS wyposażono w napęd o zróżnicowanej prędkości, kalibrację przeprowadza się oddzielnie dla każdego wykorzystywanego zakresu.

Podczas kalibracji utrzymuje się stałą temperaturę.

Przecieki występujące na wszystkich połączeniach między zwężką pomiarową a pompą CVS utrzymuje się na poziomie poniżej 0,3 % najniższego punktu przepływu (najwyższy poziom dławienia i najniższa prędkość PDP).

Analiza danych

Współczynnik natężenia przepływu powietrza (q_vCVS) dla każdego ustawionego dławienia (co najmniej 6 nastawów) oblicza się w m³/s z danych przepływomierza, stosując metodę zalecaną przez producenta. Natężenie przepływu powietrza następnie przelicza się na przepływ pompy (V₀) w m³/obr. przy temperaturze bezwzględnej i ciśnieniu bezwzględnym na wlocie pompy w następujący sposób:

gdzie:

q_vCVS natężenie przepływu powietrza w warunkach standardowych (101,3 kPa, 273 K), w m³/s

T temperatura na wlocie pompy, w K

p_p ciśnienie bezwzględne na wlocie pompy, w kPa

n prędkość pompy, w obr./s

Aby uwzględnić powiązania między wahaniami ciśnienia na pompie oraz współczynnikiem poślizgu pompy, oblicza się funkcję korelacji (X₀) między prędkością pompy, różnicą ciśnień między wlotem i wylotem pompy oraz ciśnieniem bezwzględnym na wylocie pompy w następujący sposób:

gdzie:

Δp_p różnica ciśnień między wlotem i wylotem pompy, w kPa

p_p bezwzględne ciśnienie wylotowe na wylocie pompy, w kPa

Aby utworzyć wzór kalibracji, stosuje się równanie liniowe wyznaczone metodą najmniejszych kWadratów:

V₀ = D₀ - m × Χ₀ (87)

D₀ i m oznaczają odpowiednio rzędną punktu przecięcia i nachylenie opisujące linie regresji.

W przypadku układu CVS o zróżnicowanej prędkości krzywe kalibracji wyznaczone dla różnych zakresów wydatku pompy są w przybliżeniu równoległe, a wartości punktu przecięcia (D₀) wzrastają proporcjonalnie do spadku wydatku pompy.

Wartości wyliczone ze wzoru mieszczą się w zakresie ± 0,5 % zmierzonej wartości V₀. Wartości m będą różne dla różnych pomp. Dopływ cząstek stałych z czasem spowoduje zwiększenie poślizgu pompy, co będzie odzwierciedlone niższymi wartościami m. Dlatego kalibrację przeprowadza się podczas uruchamiania pompy, po ważniejszych czynnościach obsługowych, oraz w przypadku, gdy w wyniku ogólnego sprawdzenia układu stwierdza się zmianę współczynnika poślizgu.

Kalibracja zwężki pomiarowej przepływu krytycznego (CFV)

Kalibracja CFV opiera się na wzorze przepływu dla zwężki pomiarowej przepływu krytycznego. Przepływ gazu jest funkcją ciśnienia wlotowego zwężki i temperatury.

Aby ustalić zakres występowania przepływu krytycznego, K_v wykreśla się jako funkcję ciśnienia wlotowego zwężki. Dla przepływu krytycznego (zdławionego) K_v będzie miała względnie stałą wartość. W miarę spadku ciśnienia (wzrost podciśnienia) przepływ w zwężce jest mniej dławiony i spada wartość K_v, co oznacza, że układ CFV pracuje poza dopuszczalnym zakresem.

Analiza danych

Współczynnik natężenia przepływu powietrza (q_vCVS) dla każdej wartości dławienia (co najmniej 8 nastaw) oblicza się w m³/s z danych przepływomierza, wykorzystując metodę zalecaną przez producenta. Współczynnik kalibracji oblicza się w oparciu o dane kalibracji dla każdego ustawienia w następujący sposób:

gdzie:

q_vCVS natężenie przepływu powietrza w warunkach standardowych (101,3 kPa, 273 K), w m³/s

T temperatura na wlocie zwężki pomiarowej, w K

p_p ciśnienie bezwzględne na wlocie zwężki pomiarowej, w kPa

Oblicza się średnią wartość K_V i odchylenie standardowe. Odchylenie standardowe nie przekracza ± 0,3 % średniej wartości K_V.

Kalibracja zwężki poddźwiękowej (SSV)

Kalibracja układu SSV opiera się na wzorze przepływu dla zwężki poddźwiękowej. Przepływ gazu jest funkcją ciśnienia wlotowego oraz temperatury, spadku ciśnienia między wlotem i gardzielą SSV, jak pokazano we wzorze 43 (zob. pkt 8.5.1.4).

Analiza danych

Współczynnik natężenia przepływu powietrza (Q_SSV) dla każdego ustawionego dławienia (co najmniej 16 nastawów) oblicza się w m³/s z danych przepływomierza, wykorzystując metodę zalecaną przez producenta. Współczynnik wypływu oblicza się z danych kalibracyjnych dla każdego ustawienia w następujący sposób:

gdzie:

Q_SSV natężenie przepływu powietrza w warunkach standardowych (101,3 kPa, 273 K), w m³/s

T temperatura na wlocie zwężki pomiarowej, w K

d_V średnica gardzieli SSV, w m

r_p stosunek bezwzględnego ciśnienia statycznego w gardzieli do bezwzględnego ciśnienia statycznego na wlocie

r_D stosunek średnicy gardzieli SSV d_V, do wewnętrznej średnicy rury wlotowej D

Do oznaczenia zakresu przepływu poddźwiękowego sporządza się wykres C_d jako funkcję liczby Reynoldsa Re dla gardzieli SSV. Re dla gardzieli SSV oblicza się przy pomocy następującego wzoru:

przy czym:

gdzie:

A₁ 25,55152 w jednostkach SI

Q_SSV natężenie przepływu powietrza w warunkach standardowych (101,3 kPa, 273 K), w m³/s

d_V średnica gardzieli SSV, w m

μ bezwzględna lub dynamiczna lepkość gazu, w kg/ms

b 1,458 × 10⁶ (stała empiryczna), w kg/ms K^0,5

S 110,4 (stała empiryczna), w K

Jako że Q_SSV jest wkładem do wzoru Re, obliczenia rozpoczyna się od wstępnego odgadnięcia wartości Q_SSV lub C_d kalibracyjnej zwężki pomiarowej i powtarza do momentu uzyskania zbieżności Q_SSV. Metoda osiągania zbieżności ma dokładność rzędu 0,1 % lub większą.

Dla minimum szesnastu punktów w obszarze przepływu poddźwiękowego wyliczone wartości C_d z wynikowego wzoru dopasowania krzywej kalibracji mieszczą się w przedziale ± 0,5 % zmierzonej wartości C_d dla każdego punktu kalibracji.

Weryfikacja całego układu

Ogólną dokładność układu pobierania próbek CVS i układu analitycznego ustala się, wprowadzając znaną masę zanieczyszczeń gazowych do układu pracującego w normalnym trybie. Analizuje się substancję zanieczyszczającą i oblicza masę zgodnie z pkt 8.5.2.4, z wyjątkiem przypadku propanu, dla którego stosuje się współczynnik u wynoszący 0,000472 zamiast 0,000480 dla HC. Wykorzystuje się jedną z dwóch następujących technik.

Pomiar za pomocą kryzy przepływu krytycznego

Do układu CVS wprowadza się znaną ilość czystego gazu (tlenku węgla lub propanu) przez skalibrowaną kryzę przepływu krytycznego. Jeżeli ciśnienie wlotowe jest wystarczająco wysokie, natężenie przepływu, które reguluje się za pomocą kryzy przepływu krytycznego, nie jest uzależnione od ciśnienia wylotowego kryzy (przepływu krytycznego). Układ CVS uruchamia się tak jak w przypadku badania normalnego poziomu emisji spalin na około 5–10 minut. Próbkę gazu analizuje się za pomocą standardowych urządzeń (worek do pobierania próbek lub metoda całkowania) i oblicza masę gazu.

Masa obliczona w ten sposób mieści się w zakresie ± 3 % znanej masy wprowadzonego gazu.

Pomiar za pomocą techniki grawimetrycznej

Masę małej butli wypełnionej tlenkiem węgla lub propanem ustala się z dokładnością do ± 0,01 g. Układ CVS uruchamia się na około 5–10 minut tak jak podczas badania normalnej emisji spalin, jednocześnie wprowadzając do układu tlenek węgla lub propan. Ilość uwolnionego czystego gazu ustala się przez pomiar różnicy masy. Próbkę gazu analizuje się za pomocą standardowych urządzeń (worek do pobierania próbek lub metoda całkowania) i oblicza masę gazu.

Masa obliczona w ten sposób mieści się w zakresie ± 3 % znanej masy wprowadzonego gazu.