88-77(壓燃式發(fā)動機排氣污染物)2萊茵技術 汽車行業(yè)標準

M32.NATURALGAS(NG)Europeanmarketfuelsareavailableintworanges:theH-range,whoseextremereferencefuelsareGRandG23,theL-range,whoseextremereferencefuelsareG23andG25.ThecharacteristicsofGR,G23andG25referencefuelsaresummarisedbelow:ReferencefuelGRCharacteristicsUnitsBasisLimitsTestmethodMinimumMaximumComposition:Methane878489Ethane131115Balance(*)%-mole——1ISO6974Sulphurcontentmg/m3(**)——10ISO6326-5(*)Inerts+C2+.(**)Valuetobedeterminedatstandardconditions(293,2K(20℃ReferencefuelG23CharacteristicsUnitsBasisLimitsTestmethodMinimumMaximumComposition:Methane92,591,593,5Balance(*)%-mole——1ISO6974N27,56,58,5Sulphurcontentmg/m3(**)——10ISO6326-5(*)Inerts(differentfromN2)+C2+C2+.(**)Valuetobedeterminedatstandardconditions(293,2K(20℃ReferencefuelG25CharacteristicsUnitsBasisLimitsTestmethodMinimumMaximumCompositionMethane868488Balance(*)%-mole——1ISO6974N2141216Sulphurcontentmg/m3(**)——10ISO6326-5(*)Inerts(differentfromN2)+C2+C2+.(**)Valuetobedeterminedatstandardconditions(293,2K(20℃共422頁第301頁——2004年5月1日—004.001M32.天然氣(NG)歐洲市場有兩種燃料∶— H范圍的燃料，其極限基準燃料是GR和G23?！?L范圍的燃料，其極限基準燃料是G23和G25。.對GR、G23和G25基準燃料的特性概括如下：基準燃料GR特性單位基礎極限測試方法最小值最大值成分∶甲烷878489乙烷131115平衡(*)%-摩爾——1ISO6974含硫量mg/m3(**)——10ISO6326-5(*)惰性氣體+C2+.(**)在標準條件(293,2K(20℃基準燃料G23特性單位基礎極限測試方法最小值最大值成分∶甲烷92,5平衡(*)%-摩爾——1ISO6974N27,56,58,5含硫量mg/m3(**)——10ISO6326-5(*)惰性氣體(不同于N2)+C2+C2+.(**)在標準條件(293,2K(20℃基準燃料G25特性單位基礎極限測試方法最小值最大值成分甲烷868488平衡(*)%-摩爾——1ISO6974N2141216含硫量mg/m3(**)——10ISO6326-5(*)惰性氣體(不同于N2)+C2+C2+.(**)在標準條件(293,2K(20℃共422頁第302頁M33.LIQUEFIEDPETROLEUMGAS(LPG)ParameterUnitLimitsfuelALimitsfuelBTestmethodMinimumMaximumMinimumMaximumMotoroctanenumber92,5(1)92,5EN589AnnexBCompositionC3content%vol48528387C4content%vol48521317ISO7941Olefins%vol1214Evaporationresiduemg/kg5050NFM41015Totalsulphurcontentppmweight(1)5050EN24260Hydrogensulphide—NoneNoneISO8819CopperstripcorrosionRatingClass1Class1ISO6251(2)Waterat0FreeFreeVisualinspection(1)Valuetobedeterminedatstandardconditions293,2K(20℃(2)Thismethodmaynotaccuratelydeterminethepresenceofcorrosivematerialsifthesamplecontainscorrosioninhibitorsorotherchemicalswhichdiminishthecorrosivityofthesampletothecopperstrip.Therefore,theadditionofsuchcompoundsforthesolepurposeofbiasingthetestmethodisprohibited.共422頁第303頁——2004年5月1日—004.001M33.液化石油氣(LPG)ParameterUnitLimitsfuelALimitsfuelBTestmethodMinimumMaximumMinimumMaximum馬達法辛烷值EN589附件B成分485283874852131712145050重量05050—0℃（1）在標準條件(293,2K(20℃（2）如果樣本含有防腐劑或其它減少樣本對銅帶腐蝕性的化學品，該方法不能正確測定腐蝕性物質(zhì)的存在。因此，禁止添加這樣的化合物來影響測試方法。共422頁第304頁M3ANNEXVANALYTICALANDSAMPLINGSYSTEMS1.DETERMINATIONOFTHEGASEOUSEMISSIONS1.1.IntroductionSection1.2andfigures7and8containdetaileddescriptionsoftherecommendedsamplingandanalysingsystems.Sincevariousconfigurationscanproduceequivalentresults,exactconformancewithfigures7and8isnotrequired.Additionalcomponentssuchasinstruments,valves,solenoids,pumps,andswitchesmaybeusedtoprovideadditionalinformationandcoordinatethefunctionsofthecomponentsystems.Othercomponentswhicharenotneededtomaintaintheaccuracyonsomesystems,maybeexcludediftheirexclusionisbasedupongoodengineeringjudgement.Figure7FlowdiagramofrawexhaustgasanalysissystemforCO,CO2,NOx,HCESConly1.2.DescriptionoftheAnalyticalSystemAnanalyticalsystemforthedeterminationofthegaseousemissionsintheraw(Figure7,ESConly)ordiluted(Figure8,ETCandESC)exhaustgasisdescribedbasedontheuseof:HFIDanalyserforthemeasurementofhydrocarbons;NDIRanalysersforthemeasurementofcarbonmonoxideandcarbondioxide;HCLDorequivalentanalyserforthemeasurementoftheoxidesofnitrogen;Thesampleforallcomponentsmaybetakenwithonesamplingprobeorwithtwosamplingprobeslocatedincloseproximityandinternallysplittothedifferentanalysers.Caremustbetakenthatnocondensationofexhaustcomponents(includingwaterandsulphuricacid)occursatanypointoftheanalyticalsystem.共422頁第305頁——2004年5月1日—004.001M3附件V分析的和取樣系統(tǒng)1.氣體排放物的測定1.1.引言第1.2節(jié)和圖7、圖8詳細介紹了建議的取樣和分析系統(tǒng)。因為不同的配置會得出相同的結(jié)果，所以系統(tǒng)并不要求與圖7和圖8級完全一致。另外的部件，例如儀器、活門、螺線管、泵和開關等，可以用來提供附加信息以及協(xié)調(diào)系統(tǒng)的功能。那些并非用于保持系統(tǒng)精度的其它部件，根據(jù)工程經(jīng)驗，可以不包括在內(nèi)。圖7圖上沒翻譯未稀釋尾氣分析系統(tǒng)流程圖，只用于CO、CO2、NOx、HCESC1.2.分析系統(tǒng)的描述根據(jù)其用途，描述了用于測定未稀釋的(圖7，僅ESC)或稀釋的(圖8ETC和ESC)尾氣中的氣體排放物的分析系統(tǒng)∶—HFID分析儀用于碳氫化合物的測量；—NDIR分析儀用于一氧化碳和二氧化碳的測量；—HCLD或等效分析儀用于氮氧化物的測量；各種成分的取樣可以通過一個或兩個位置靠近、內(nèi)部通向不同分析儀的取樣探頭來實現(xiàn)。必須注意，分析系統(tǒng)任何點上不能存在尾氣成分的凝結(jié)(包括水和硫酸)。共422頁第306頁M3FlowdiagramofdilutedexhaustgasanalysissystemforCO,CO2,1.2.1.Componentsoffigures7and8EPExhaustpipeExhaustgassamplingprobe(Figure7only)Astainlesssteelstraightclosedendmulti-holeprobeisrecommended.Theinsidediametershallnotbegreaterthantheinsidediameterofthesamplingline.Thewallthicknessoftheprobeshallnotbegreaterthan1mm.Thereshallbeaminimumof3holesin3differentradialplanessizedtosampleapproximatelythesameflow.Theprobemustextendacrossatleast80%ofthediameteroftheexhaustpipe.Oneortwosamplingprobesmaybeused.SP2DilutedexhaustgasHCsamplingprobe(Figure8only)Theprobeshall:bedefinedasthefirst254mmto762mmoftheheatedsamplinglineHSL1;havea5mmminimuminsidediameter;beinstalledinthedilutiontunnelDT(seesection2.3,Figure20)atapointwherethedilutionairandexhaustgasarewellmixed(i.e.approximately10tunneldiametersdownstreamofthepointwheretheexhaustentersthedilutiontunnel);besufficientlydistant(radially)fromotherprobesandthetunnelwallsoastobefreefromtheinfluenceofanywakesoreddies;—beheatedsoastoincreasethegasstreamtemperatureto463K±10K(190℃±10共422頁第307頁——2004年5月1日—004.001M3圖8圖上沒翻譯稀釋尾氣分析系統(tǒng)流程圖，用于CO、CO2、NOx、HCETC，也可用于ESC1.2.1.圖7和圖8的部件EP排氣管排氣取樣探頭(僅對圖7)建議使用直的端頭封閉的不銹鋼多孔探頭。其內(nèi)徑不應該大于取樣管路的內(nèi)徑。探頭壁厚不應該大于1mm。至少應該有3個孔在3個不同的徑向平面上，其尺寸要保證可以提取大致相同的流量。探頭伸進量至少要達到排氣管直徑的80%?？梢允褂?個或2個取樣探頭。SP2稀釋尾氣HC取樣探頭(僅對圖8)探頭應該∶— 為加熱取樣管路HSL1的前254mm到762mm。— 最小內(nèi)徑5mm；— 安裝在稀釋通道DT(參看第2.3節(jié)、圖20)內(nèi)稀釋空氣和尾氣充分混合處(即尾氣進入稀釋通道處下游10個通道直徑的地方）?！?徑向充分遠離其它探頭和通道壁，免受尾跡或漩渦的影響?！?采取加熱措施，在探頭出口處提高氣體溫度到463K±10K(190℃±10℃共422頁第308頁M3beinthesameplaneasSP2;soastobefreefromtheinfluenceofanywakesoreddies;±±temperatureoftheexhaustgasatthesamplingprobeisequaltoormaintainawalltemperaturegreaterthan453K(180℃),ifthe±±—totheconverterCwhenusingacoolingbathB,anduptothe共422頁第309頁——2004年5月1日—004.001M3SP3稀釋尾氣CO、CO2、NOx取樣探頭(僅對圖8)探頭應該∶— 與SP2相同的平面；— 徑向充分遠離其它探頭和通道壁，免受尾跡或漩渦的影響?！?加熱并全長度隔離，保證最低溫度328K(55℃HSL1加熱取樣管路取樣管路從單一探頭向分流點和HC分析儀提供氣體樣本。取樣管路應該∶— 最小內(nèi)徑5mm、最大內(nèi)徑13,5mm；— 不銹鋼或PTFE材質(zhì)；— 如果尾氣溫度在取樣探頭處等于或低于463K(190℃)，保持每個分別控制的加熱段測量于到的壁溫在463K_10K(190℃_— 如果尾氣溫度在取樣探頭處高于463K(190℃)，保持壁溫大于453K(180— 保持加熱的過濾器F2和HFID之前的氣體溫度在463K_10K(190℃_10HSL2加熱NOx取樣管路取樣管路應該∶— 當使用冷卻槽B時，保持直到轉(zhuǎn)化器處的壁溫在328K到473K(55℃到200℃)，當不使用冷卻槽B時，保持直到分析儀處的壁溫在328K到473K(55℃— 不銹鋼或PTFE材質(zhì)。用于CO和CO2的SL取樣管路管路應該采用PTFE或不銹鋼。可以加熱也可以不加熱。BK背景氣囊(選用的；僅對圖8)用于背景濃度的取樣。BG取樣氣囊(選用的；僅對圖8CO和CO2)用于樣本濃度的取樣F1加熱前置過濾器(選用的)溫度與HSL1相同。共422頁第310頁M3AconvertershallbeusedforthecatalyticreductionofNO2toNOprior共422頁第311頁——2004年5月1日—004.001M3F2加熱過濾器該過濾器從分析儀之前的氣體樣本提取固體顆粒。溫度與HSL1相同。根據(jù)需要可以更改。P加熱取樣泵泵應該被加熱到與HSL1相同的溫度。HC測定碳氫化合物需要加熱火焰電離檢測器(HFID)。溫度應該保持在453K到473K(180℃到200CO,CO2用于測定一氧化碳和二氧化碳的NDIR分析儀(選用的，用于測定PT測量的稀釋率)。NO用于測定氮氧化物的CLD或HCLD分析儀。如果使用HCLD分析儀，保持其溫度在328K到473K(55℃到200C轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化器用于在CLD或HCLD分析儀的分析之前對NO、NO進行催化還原。B冷卻槽(選用的)冷卻和凝結(jié)尾氣樣本中的水汽。用冰或冷凍保持冷卻槽的溫度在273K到277K(0℃到4℃)。根據(jù)附件III附錄5第1.9.1段和第1.9.2段，如果分析儀不受水蒸汽的干擾，冷卻槽屬于選用設備。如果通過凝結(jié)除去水汽，應該在脫水器內(nèi)或者在其下游監(jiān)測樣本氣體的溫度或露點。樣本氣體溫度或露點不能超過280K(T1,T2,T3溫度傳感器監(jiān)測氣流溫度。T4溫度傳感器監(jiān)測NO2-NO轉(zhuǎn)化器的溫度T5溫度傳感器監(jiān)測冷卻槽溫度。G1,G2,G3壓力表測量取樣管路中的壓力。R1,R2調(diào)壓器在HFID測試中，分別控制空氣燃料的壓力R3,R4,R5調(diào)壓器控制取樣管路和流向分析儀的氣流的壓力。FL1,FL2,FL3流量計監(jiān)測樣本旁路流量。共422頁第312頁M3FL4toFL6Flowmeter(optional)Tomonitortheflowratethroughtheanalysers.V1toV5SelectorvalveSuitablevalvingforselectingsample,spangasorzerogasflowtotheanalysers.V6,V7SolenoidvalveToby-passtheNO2-NOconverter.V8NeedlevalveTobalancetheflowthroughtheNO2-NOconverterCandtheby-pass.V9,V10NeedlevalveToregulatetheflowstotheanalysers.V11,V12Togglevalve(optional)TodrainthecondensatefromthebathB.1.3.NMHCAnalysis(NGFuelledGasEnginesOnly)1.3.1.GasChromatographicMethod(GC,Figure9)WhenusingtheGCmethod,asmallmeasuredvolumeofasampleisinjectedontoananalyticalcolumnthroughwhichitissweptbyaninertcarriergas.Thecolumnseparatesvariouscomponentsaccordingtotheirboilingpointssothattheyelutefromthecolumnatdifferenttimes.Theythenpassthroughadetectorwhichgivesanelectricalsignalthatdependsontheirconcentration.Sinceitisnotacontinuousanalysistechnique,itcanonlybeusedinconjunctionwiththebagsamplingmethodasdescribedinAnnexIII,Appendix4,section3.4.2.ForNMHCanautomatedGCwithaFIDshallbeused.TheexhaustgasshallbesampledintoasamplingbagfromwhichapartshallbetakenandinjectedintotheGC.Thesampleisseparatedintotwoparts(CH4/Air/COandNMHC/CO2/H2O)onthePorapakcolumn.ThemolecularsievecolumnseparatesCH4fromtheairandCObeforepassingittotheFIDwhereitsconcentrationismeasured.Acompletecyclefrominjectionofonesampletoinjectionofasecondcanbemadein30s.TodetermineNMHC,theCH4concentrationshallbesubtractedfromthetotalHCconcentration(seeAnnexIII,Appendix2,section4.3.1).Figure9showsatypicalGCassembledtoroutinelydetermineCH4.OtherGCmethodscanalsobeusedbasedongoodengineeringjudgement.共422頁第313頁——2004年5月1日—004.001M3FL4到FL6流量計(選用的)監(jiān)測通過分析儀的流量。V1-V5選擇閥適當?shù)拈y門用于選擇樣本氣體、量距氣體或零點氣體流向分析儀。V6,V7電磁閥旁路NO-NO轉(zhuǎn)化器。V8針孔閥平衡通過NO-NO轉(zhuǎn)化器C和旁路的流量。V9,V10針孔閥調(diào)節(jié)流向分析儀的流量。V11,V12肘節(jié)閥(選用的)排除冷卻槽B中的凝結(jié)水。1.3.非甲烷系烴(NMHC)分析(僅對天然氣發(fā)動機)1.3.1.氣相色譜法(GC，圖9)使用GC方法時，將少量的樣本氣體注入分析柱，用惰性載氣掃描。分析柱依照它們的沸點將各自的成分分離，在不同的時期從分析柱中提出。然后通過檢測器檢測，檢測器根據(jù)其濃度，給出一個電信號。由于不是連續(xù)分析技術，它只能與附件III附錄4第3.4.2節(jié)描述的氣囊取樣法配合使用。對于NMHC分析，應該使用帶FID的自動GC方法。將尾氣用取樣氣囊采集，從中取處一部分注入GC。樣本在多孔性聚合物微球欄上被分成量部分(CH4/空氣/CO和NMHC/CO2/H2O)。在進入FID測量濃度之前，分子篩柱從空氣和CO中分離出CH4。從第一個樣本注入到第二個樣本注入的全周期為30秒。為了測定NMHC，應該從總的HC濃度中減去CH4濃度(參看附件III附錄2第4.3.1節(jié))。9給出了一種典型的GC組合，通常用于CH4的測定。根據(jù)工程經(jīng)驗也可以使用其他的GC方法。共422頁第314頁M3Figure9Flowdiagramformethaneanalysis(GCmethod)ComponentsofFigure9PCPorapakcolumnPorapakN,180/300m(50/80mesh),610mmlengthx2,16mmIDshallbeusedandconditionedatleast12hat423K(150℃)withcarriergaspriortoinitialuse.MSCMolecularsievecolumnType13X,250/350m(45/60mesh),1220mmlengthx2,16mmIDshallbeusedandconditionedatleast12hat423K(150℃)withcarrierOVOvenTomaintaincolumnsandvalvesatstabletemperatureforanalyseroperation,andtoconditionthecolumnsat423K(150℃SLPSampleloopAsufficientlengthofstainlesssteeltubingtoobtainapproximately1cm3volume.PPumpTobringthesampletothegaschromatograph.共422頁第315頁——2004年5月1日—004.001M3圖9圖上沒翻譯甲烷分析(GC方法)流程圖圖9中的部件PC多孔性聚合物微球柱應該使用180/300Lim(50/80篩目)、610mm長度x2,16mm內(nèi)徑的多孔性聚合物微球柱N，最初使用之前應該在423K(150℃MSC分子篩柱應該使用13X型、250/350Lim(50/80篩目)、1220mm長度x2,16mm內(nèi)徑的分子篩柱，最初使用之前應該在423K(150℃OV烘箱為分析儀的使用，保持各種柱和閥門在穩(wěn)定的溫度，在423K(150℃SLP樣本回路管足夠長度的不銹鋼槽，體積大約1cm3。P泵向氣體色譜儀提供氣體樣本。共422頁第316頁M3DDryerAdryercontainingamolecularsieveshallbeusedtoremovewaterandothercontaminantswhichmightbepresentinthecarriergas.HCFlameionisationdetector(FID)tomeasuretheconcentrationofmethane.V1SampleinjectionvalveToinjectthesampletakenfromthesamplingbagviaSLofFigure8.Itshallbelowdeadvolume,gastight,andheatableto423K(150℃V3SelectorvalveToselectspangas,sample,ornoflow.V2,V4,V5,V6,V7,V8NeedlevalveTosettheflowsinthesystem.R1,R2,R3PressureregulatorTocontroltheflowsofthefuel(=carriergas),thesample,andtheair,respectively.FCFlowcapillaryTocontroltherateofairflowtotheFIDG1,G2,G3PressuregaugeTocontroltheflowsofthefuel(=carriergas),thesample,andtheair,respectively.F1,F2,F3,F4,F5FilterSinteredmetalfilterstopreventgritfromenteringthepumportheinstrument.FL1Tomeasurethesampleby-passflowrate.1.3.2.Non-MethaneCutterMethod(NMC,Figure10)ThecutteroxidisesallhydrocarbonsexceptCH4toCO2andH2O,sothatbypassingthesamplethroughtheNMConlyCH4isdetectedbytheFID.Ifbagsamplingisused,aflowdivertersystemshallbeinstalledatSL(seesection1.2,Figure8)withwhichtheflowcanbealternativelypassedthroughoraroundthecutteraccordingtotheupperpartofFigure10.ForNMHCmeasurement,bothvalues(HCandCH4)shallbeobservedontheFIDandrecorded.Iftheintegrationmethodisused,anNMCinlinewithasecondFIDshallbeinstalledparalleltotheregularFIDintoHSL1(seesection1.2,Figure8)accordingtothelowerpartofFigure10.ForNMHCmeasurement,thevaluesofthetwoFID's(HCandCH4)shallbeobservedandrecorded.Thecuttershallbecharacterisedatorabove600K(327℃)priortotestworkwithrespecttoitscatalyticeffectonCH4andC2H6atH2Ovaluesrepresentativeofexhauststreamconditions.ThedewpointandO2levelofthesampledexhauststreammustbeknown.TherelativeresponseoftheFIDtoCH4mustberecorded(seeAnnexIII,Appendix5,section1.8.2共422頁第317頁——2004年5月1日—004.001M3D干燥機含有分子篩的干燥機用于除去載氣中可能存在的水汽和其他的污染物。HC火焰電離檢測器(FID)，測量甲烷濃度。V1Sample噴射閥通過圖8的取樣管路注入取自取樣氣囊的氣體樣本。應該具有死容積小、氣密性好，可加熱到423K(150℃V3選擇閥選擇量距氣體、樣本氣體或無氣流。V2,V4,V5,V6,V7,V8針孔閥設定系統(tǒng)流量。R1,R2,R3調(diào)壓器分別控制燃料(=載氣)、樣本和空氣的流量。FC流量毛細管控制流向FID的空氣流量。G1,G2,G3壓力表分別控制燃料(=載氣)、樣本和空氣的流量。F1,F2,F3,F4,F5過濾器燒結(jié)金屬濾油器，阻止砂礫進入泵或儀器。FL1測量樣本旁路流量。1.3.2.非甲烷去除器方法(NMC，圖10)去除器將除CH4之外的所有碳氫化合物氧化為CO2和H2O，樣本分流通過NMC時只有CH4被FID檢測。如果使用氣囊取樣法，取樣管路中應該安裝一個引流器(參看第1.2節(jié)，圖8)，通過該分流器氣流可以依照圖10上部所示交替地通過或繞過去除器。對于NMHC測量，應該在FID上觀察兩個值(HC和CH4)并作記錄。如果使用積分法，依照圖10下半部所示，帶有第二個FID的NMC應該與進入HSL1(參看第1.2，圖8)節(jié)的FID平行安裝。對于NMHC測量，應該在FID上觀察兩個值(HC和CH4)并作記錄。試驗工作之前，根據(jù)在能夠代表排氣流狀態(tài)特征的H2O值的條件下它對CH4和C2H6的催化作用，在等于或大于600K(327℃)的溫度下，對非甲烷去除器進行調(diào)整。必須知道樣本氣流的露點和O22值。必須記錄FID對CH4的相對響應值(看附件III附錄5第1.8.2共422頁第318頁M3Figure10Flowdiagramformethaneanalysiswiththenon-methanecutter(NMC)SL(seeFigureBagsamplingmethodIntegratingmethodComponentsofFigure10NMCNon-methanecutterTooxidiseallhydrocarbonsexceptmethane.HCHeatedflameionisationdetector(HFID)tomeasuretheHCandCH4concentrations.Thetemperatureshallbekeptat453Kto473K(180℃to200V1SelectorvalveToselectsample,zeroandspangas.V1isidenticalwithV2ofFigure8.V2,V3SolenoidvalveToby-passtheNMC.V4NeedlevalveTobalancetheflowthroughtheNMCandtheby-pass.R1PressureregulatorTocontrolthepressureinthesamplinglineandtheflowtotheHFID.R1isidenticalwithR3ofFigure8.共422頁第319頁——2004年5月1日—004.001M3圖10圖上沒翻譯非甲烷去除器(NMC)的甲烷分析流程圖氣囊取樣法積分法圖10中的部件NMC非甲烷去除器氧化除甲烷之外的所有碳氫化合物。HC加熱式火焰電離檢測器(HFID)，用于測量HC和CH4濃度。其溫度應該保持在453K到473K(180℃到200V1選擇閥選擇樣本氣體、零點氣體和量距氣體。V1與圖8中V2相同。V2,V3電磁閥旁路NMC。V4針孔閥平衡通過NMC和旁路的流量。R1調(diào)壓器控制取樣管路和通向HFID的管路的壓力R1與圖8中R3相同。共422頁第320頁M3FL1FlowmeterTomeasurethesampleby-passflowrate.FL1isidenticalwithFL1ofFigure8.2.EXHAUSTGASDILUTIONANDDETERMINATIONOFTHEPARTICULATES2.1.IntroductionSections2.2,2.3and2.4andfigures11to22containdetaileddescriptionsoftherecommendeddilutionandsamplingsystems.Sincevariousconfigurationscanproduceequivalentresults,exactconformancewiththesefiguresisnotrequired.Additionalcomponentssuchasinstruments,valves,solenoids,pumps,andswitchesmaybeusedtoprovideadditionalinformationandcoordinatethefunctionsofthecomponentsystems.Othercomponentswhicharenotneededtomaintaintheaccuracyonsomesystems,maybeexcludediftheirexclusionisbasedupongoodengineeringjudgement.2.2.PartialFlowDilutionSystemAdilutionsystemisdescribedinfigures11to19baseduponthedilutionofapartoftheexhauststream.Splittingoftheexhauststreamandthefollowingdilutionprocessmaybedonebydifferentdilutionsystemtypes.Forsubsequentcollectionoftheparticulates,theentirediluteexhaustgasoronlyaportionofthediluteexhaustgasispassedtotheparticulatesamplingsystem(section2.4,Figure21).Thefirstmethodisreferredtoastotalsamplingtype,thesecondmethodasfractionalsamplingtype.Thecalculationofthedilutionratiodependsuponthetypeofsystemused.Thefollowingtypesarerecommended:Isokineticsystems(Figures11,12)Withthesesystems,theflowintothetransfertubeismatchedtothebulkexhaustflowintermsofgasvelocityand/orpressure,thusrequiringanundisturbedanduniformexhaustflowatthesamplingprobe.Thisisusuallyachievedbyusingaresonatorandastraightapproachtubeupstreamofthesamplingpoint.Thesplitratioisthencalculatedfromeasilymeasurablevaluesliketubediameters.Itshouldbenotedthatisokinesisisonlyusedformatchingtheflowconditionsandnotformatchingthesizedistribution.Thelatteristypicallynotnecessary,astheparticlesaresufficientlysmallastofollowthefluidstreamlines.Flowcontrolledsystemswithconcentrationmeasurement(Figures13to17)Withthesesystems,asampleistakenfromthebulkexhauststreambyadjustingthedilutionairflowandthetotaldiluteexhaustflow.Thedilutionratioisdeterminedfromtheconcentrationsoftracergases,suchasCO2orNOxnaturallyoccurringintheengineexhaust.Theconcentrationsinthediluteexhaustgasandinthedilutionairaremeasured,whereastheconcentrationintherawexhaustgascanbeeithermeasureddirectlyordeterminedfromfuelflowandthecarbonbalanceequation,ifthefuelcompositionisknown.Thesystemsmaybecontrolledbythecalculateddilutionratio(Figures13,14)orbytheflowintothetransfertube(Figures12,13,14)共422頁第321頁——2004年5月1日—004.001M3FL1流量計測量樣本旁路流量。FL1與圖8中FL1相同。2.尾氣稀釋和微粒測定2.1.引言第2.2節(jié)、第2.3節(jié)、第2.4節(jié)和圖11到圖22詳細說明了建議的稀釋和取樣系統(tǒng)。因為不同的配置可以得出相同的結(jié)果，所說系統(tǒng)并不要求與圖示完全一致。另外的部件，例如儀器、活門、螺線管、泵和開關等，可以用來提供附加信息以及協(xié)調(diào)系統(tǒng)的功能。那些并非用于保持系統(tǒng)精度的其它部件，根據(jù)工程經(jīng)驗，可以不包括在內(nèi)。2.2.分流稀釋系統(tǒng)圖11到圖19描述的稀釋系統(tǒng)是對部分排氣流的稀釋。排氣流分流以后，稀釋過程可以采用不同的稀釋系統(tǒng)。對于隨后的微粒收集，可以使全部的稀釋尾氣或部分稀釋尾氣通過微粒取樣系統(tǒng)(第2.4節(jié)，圖21)第一個方法稱為全部采樣法，第二個方法稱為部分采樣法。稀釋率的計算與所采用的系統(tǒng)有關。建議使用下列型式：等速抽樣系統(tǒng)(圖11，圖12)對于這類系統(tǒng)，進入轉(zhuǎn)輸管的氣流的速度及壓力與主流尾氣的速度和壓力要保持一致，因此在取樣探頭處要保持尾氣是未受干擾的、均勻的。通常通過在取樣點上游安裝共振器和直的引導管來實現(xiàn)。分流比利用容易測量的數(shù)值比如管子直徑來計算。應該注意，等壓制用于匹配流動條件，而不用于相配粒度分布。粒度匹配一般是不必要的，因為微粒一般很小會隨著流線流動。利用濃度測量的流量控制系統(tǒng)(圖13到圖17)這類系統(tǒng)是通過調(diào)整稀釋空氣流量和總稀釋尾流，從主流尾氣中提取氣體樣本。根據(jù)示蹤氣體（例如發(fā)動機尾氣中自然存在的CO或NO）的濃度測定稀釋率。測量稀釋尾氣和稀釋空氣中的濃度，未稀釋尾氣中的濃度可以直接測量，如果知道燃料組成可以根據(jù)燃料流量和碳平衡公式計算。利用計算的稀釋率(圖13、圖14)或利用流入轉(zhuǎn)輸管的氣流(圖12、圖13、圖14)，可以調(diào)節(jié)系統(tǒng)。共422頁第322頁M3Flowcontrolledsystemswithflowmeasurement(Figures18,19)Withthesesystems,asampleistakenfromthebulkexhauststreambysettingthedilutionairflowandthetotaldiluteexhaustflow.Thedilutionratioisdeterminedfromthedifferenceofthetwoflowsrates.Accuratecalibrationoftheflowmetersrelativetooneanotherisrequired,sincetherelativemagnitudeofthetwoflowratescanleadtosignicicanterrorsathigherdilutionratios(of15andabove).Flowcontrolisverystraightforwardbykeepingthediluteexhaustflowrateconstantandvaryingthedilutionairflowrate,ifneeded.Whenusingpartialflowdilutionsystems,attentionmustbepaidtoavoidingthepotentialproblemsoflossofparticulatesinthetransfertube,ensuringthatarepresentativesampleistakenfromtheengineexhaust,anddeterminationofthesplitratio.Thesystemsdescribedpayattentiontothesecriticalareas.Figure11Partialflowdilutionsystemwithisokineticprobeandfractionalsampling(SBcontrol)RawexhaustgasistransferredfromtheexhaustpipeEPtothedilutiontunnelDTthroughthetransfertubeTTbytheisokineticsamplingprobeISP.ThedifferentialpressureoftheexhaustgasbetweenexhaustpipeandinlettotheprobeismeasuredwiththepressuretransducerDPT.ThissignalistransmittedtotheflowcontrollerFC1thatcontrolsthesuctionblowerSBtomaintainadifferentialpressureofzeroatthetipoftheprobe.Undertheseconditions,exhaustgasvelocitiesinEPandISPareidentical,andtheflowthroughISPandTTisaconstantfraction(split)oftheexhaustgasflow.ThesplitratioisdeterminedfromthecrosssectionalareasofEPandISP.ThedilutionairflowrateismeasuredwiththeflowmeasurementdeviceFM1.Thedilutionratioiscalculatedfromthedilutionairflowrateandthesplitratio.共422頁第323頁——2004年5月1日—004.001M3利用流量測量的流量控制系統(tǒng)(圖18、圖19)這類系統(tǒng)是通過設定稀釋空氣流量和總稀釋，從主流尾氣中提取氣體樣本。根據(jù)兩個流量的差值計算稀釋率。流量計需要相互進行精確校準，因為在較高的稀釋率(15及以上)時兩個流量的相對值會導致較大的誤差。通過保持稀釋尾氣流量為常數(shù)以及如果需要改變流量就可以非常直接的實現(xiàn)流量控制。使用分流稀釋系統(tǒng)時，必須注意盡量避免微粒在轉(zhuǎn)輸管中的損失這一潛在問題，保證對發(fā)動機尾氣的取樣時有代表性的，以及分流比的測定。系統(tǒng)的描述強調(diào)了這些關鍵區(qū)域。圖11圖上沒翻譯利用等速取樣探頭以及部分取樣的分流稀釋系統(tǒng)(SB控制)等速采樣探頭ISP通過轉(zhuǎn)輸管TT將未稀釋尾氣從排氣管EP轉(zhuǎn)到稀釋通道DT。利用壓力傳感器DPT測量排氣管與探頭進口之間的尾氣的壓力差。這個信號被送到流量控制器FC1，流量控制器FC1調(diào)節(jié)抽風機SB，保持探頭尖端壓差為0。在這些條件下，EP和ISP中尾氣速度是相同的，通過ISP和TT的流量占尾氣流量的比例也是恒定的。根據(jù)EP和ISP的截面積計算分流比。利用流量測量裝置FM1測量稀釋空氣的流量。根據(jù)稀釋空氣流量和分流比計算稀釋率。共422頁第324頁M3Figure12Partialflowdilutionsystemwithisokineticprobeandfractionalsampling(PBcontrol)RawexhaustgasistransferredfromtheexhaustpipeEPtothedilutiontunnelDTthroughthetransfertubeTTbytheisokineticsamplingprobeISP.ThedifferentialpressureoftheexhaustgasbetweenexhaustpipeandinlettotheprobeismeasuredwiththepressuretransducerDPT.ThissignalistransmittedtotheflowcontrollerFC1thatcontrolsthepressureblowerPBtomaintainadifferentialpressureofzeroatthetipoftheprobe.ThisisdonebytakingasmallfractionofthedilutionairwhoseflowratehasalreadybeenmeasuredwiththeflowmeasurementdeviceFM1,andfeedingittoTTbymeansofapneumaticorifice.Undertheseconditions,exhaustgasvelocitiesinEPandISPareidentical,andtheflowthroughISPandTTisaconstantfraction(split)oftheexhaustgasflow.ThesplitratioisdeterminedfromthecrosssectionalareasofEPandISP.ThedilutionairissuckedthroughDTbythesuctionblowerSB,andtheflowrateismeasuredwithFM1attheinlettoDT.Thedilutionratioiscalculatedfromthedilutionairflowrateandthesplitratio.Figure13PartialflowdilutionsystemwithCO2orNOxconcentrationmeasurementandfractionalsampling共422頁第325頁——2004年5月1日—004.001M3圖12利用等速取樣探頭以及部分采樣法的分流稀釋系統(tǒng)(PB控制)等速采樣探頭ISP通過轉(zhuǎn)輸管TT將未稀釋尾氣從排氣管EP轉(zhuǎn)到稀釋通道DT。利用壓力傳感器DPT測量排氣管與探頭進口之間的尾氣的壓力差。這個信號被送到流量控制器FC1，流量控制器FC1調(diào)節(jié)壓力鼓風機PB，保持探頭尖端壓差為0。從稀釋空氣中提取以小部分通過一個氣孔送到TT，稀釋空氣的流量已經(jīng)利用流量測量裝置FM1測出。在這些條件下，EP和ISP中尾氣速度是相同的，通過ISP和TT的流量占尾氣流量的比例也是恒定的。根據(jù)EP和ISP的截面積計算分流比。通過抽風機SB吸收稀釋空氣，其流量利用FM1在到DT的進口處測量。根據(jù)稀釋空氣流量和分流比計算稀釋率。圖13利用CO2或NOx濃度測量和部分取樣法的分流稀釋系統(tǒng)共422頁第326頁M3analyser(s)EGA.ThesesignalsaretransmittedtotheflowcontrollerFC2thatcontrolseitherthepressureblowerPBorthesuctionblowerRawexhaustgasistransferredfromtheexhaustpipeEPtothedilutiontunnelDTthroughthesamplingprobeSPandthetransfertubeTT.TheCO2concentrationsaremeasuredinthedilutedexhaustgasandinthedilutionairwiththeexhaustgasanalyser(s)EGA.TheCO2andfuelflowGFUELsignalsaretransmittedeithertotheflowcontrollerFC2,ortotheflowcontrollerFC3oftheparticulatesamplingsystem(seeFigure21).FC2controlsthepressureblowerPB,FC3thesamplingpumpP(seeFigure21),therebyadjustingtheflowsintoandoutofthesystemsoastomaintainthedesiredexhaustsplitanddilutionratioinDT.ThedilutionratioiscalculatedfromtheCO2concentrationsandGFUELusingthecarbonbalanceassumption.共422頁第327頁——2004年5月1日—004.001M3通過采樣探頭SP和轉(zhuǎn)輸管TT將未稀釋尾氣從排氣管EP轉(zhuǎn)到稀釋通道DT。利用尾氣分析儀EGA測量示蹤氣體(CO2或NOx)在未稀釋的尾氣和稀釋的尾氣以及稀釋空氣中的濃度。這些信號被送到流量控制器FC2，流量控制器FC2或者調(diào)節(jié)PB或者調(diào)節(jié)抽風機SB，保持DT中要求的尾氣分流率和稀釋率。根據(jù)示蹤氣體在未稀釋尾氣、稀釋尾氣和稀釋空氣從的濃度計算稀釋率。圖14利用CO2、碳平衡和總試樣的分流稀釋系統(tǒng)尾氣詳見Figure21通過采樣探頭SP和轉(zhuǎn)輸管TT將未稀釋尾氣從排氣管EP轉(zhuǎn)到稀釋通道DT。利用尾氣分析儀EGA測量稀釋尾氣和稀釋空氣中CO2的濃度。CO22和燃料流量G^^信號被傳送到微粒取樣系統(tǒng)(參見圖21)的FC2或流量控制器FC3。FC2調(diào)節(jié)壓力鼓風機PB，F(xiàn)C3調(diào)節(jié)取樣泵P(參見圖21)，從而調(diào)整了流入和流出系統(tǒng)的流量，保持DT中尾氣分流率和稀釋率滿足要求。根據(jù)碳平衡假設，利用CO2濃度和Gp^計算稀釋率。共422頁第328頁M3RawexhaustgasistransferredfromtheexhaustpipeEPtothedilutiontunnelDTthroughthesamplingprobeSPandthetransfertubeTTduetothenegativepressurecreatedbytheventuriVNinDT.ThegasflowratethroughTTdependsonthemomentumexchangeattheventurizone,andisthereforeaffectedbytheabsolutetemperatureofthegasattheexitofTT.Consequently,theexhaustsplitforagiventunnelflowrateisnotconstant,andthedilutionratioatlowloadisslightlylowerthanathighload.Thetracergasconcentrations(CO2orNOx)aremeasuredintherawexhaustgas,thedilutedexhaustgas,andthedilutionairwiththeexhaustgasanalyser(s)EGA,andthedilutionratioiscalculatedfromthevaluessomeasured.共422頁第329頁——2004年5月1日—00M3圖15利用單文氏管濃度測量和部分取樣法的分流稀釋系統(tǒng)通過采樣探頭SP和轉(zhuǎn)輸管TT，利用文氏管VN在DT中產(chǎn)生的負壓，將未稀釋尾氣從排氣管EP轉(zhuǎn)到稀釋通道DT。通過TT的氣體流量與文氏管區(qū)域的動量交換有關，因此受TT出口處氣體的絕對溫度的影響。因此，對于一個給定的通道流量，尾氣分流率不是常數(shù)，其稀釋率在低負載時稍微小于高負荷時。利用尾氣分析儀EGA計算未稀釋尾氣、稀釋尾氣和稀釋空氣中示蹤氣體(CO2或NOx)的濃度，稀釋率根據(jù)測量的置計算。圖16利用雙文氏管或雙孔、濃度測量和部分取樣法的分流稀釋系統(tǒng)共422頁第330頁M3RawexhaustgasistransferredfromtheexhaustpipeEPtothedilutiontunnelDTthroughthesamplingprobeSPandthetransfertubeTTbyaflowdividerthatcontainsasetoforificesorventuris.Thefirstone(FD1)islocatedinEP,thesecondone(FD2)inTT.Additionally,twopressurecontrolvalves(PCV1andPCV2)arenecessarytomaintainaconstantexhaustsplitbycontrollingthebackpressureinEPandthepressureinDT.PCV1islocateddownstreamofSPinEP,PCV2betweenthepressureblowerPBandDT.Thetracergasconcentrations(CO2orNOx)aremeasuredintherawexhaustgas,thedilutedexhaustgas,andthedilutionairwiththeexhaustgasanalyser(s)EGA.Theyarenecessaryforcheckingtheexhaustsplit,andmaybeusedtoadjustPCV1andPCV2forprecisesplitcontrol.Thedilutionratioiscalculatedfromthetracergasconcentrations.Figure17Partialflowdilutionsystemwithmultipletubesplitting,concentrationmeasurementandfractionalsamplingRawexhaustgasistransferredfromtheexhaustpipeEPtothedilutiontunnelDTthroughthetransfertubeTTbytheflowdividerFD3thatconsistsofanumberoftubesofthesamedimensions(samediameter,lengthandbendradius)installedinEP.TheexhaustgasthroughoneofthesetubesisleadtoDT,andtheexhaustgasthroughthere