ГОСТ Р 51249-99

Группа Г84

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Двигатели внутреннего сгорания поршневые

ВЫБРОСЫ ВРЕДНЫХ ВЕЩЕСТВ С ОТРАБОТАВШИМИ ГАЗАМИ

Нормы и методы определения
 

Internal combustion reciprocating engines.
Emissions of harmful substances with the exhaust gases.
Limit values and test methods*

__________________
     * Наименование стандарта. Измененная редакция, Изм. N 1.
     

ОКС 27.020
ОКП 31 2000

Дата введения 2000-01-01

Предисловие

     1 РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Техническим комитетом ТК 235 "Дизели судовые, тепловозные и промышленные"
     
     2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 3 марта 1999 г. N 56
     
     3 Стандарт соответствует ИСО 8178 "Двигатели внутреннего сгорания. Измерение выбросов вредных веществ". Части 1, 2, 4 и 5 - в части испытательных процедур и методов испытаний
     
     4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ
     
     ВНЕСЕНЫ поправки, опубликованные в ИУС N 6, 2001 год, ИУС N 8, 2004 год
     
     Поправки внесены юридическим бюро по тексту ИУС N 6, 2001 год, ИУС N 8, 2004 год
     
     ВНЕСЕНО Изменение N 1, утвержденное и введенное в действие Постановлением Госстандарта России от 09.03.2004 N 128-ст с 01.07.2004  и опубликованное в ИУС N 6, 2004 г.
     
     Изменение N 1 внесено юридическим бюро по тексту ИУС N 6, 2004 г.
     
     

     1 Область применения  

               
     Настоящий стандарт распространяется на судовые, тепловозные и промышленные двигатели внутреннего сгорания (далее - двигатели) и устанавливает нормы и методы определения выбросов вредных веществ с отработавшими газами (далее - ОГ) при проведении стендовых испытаний новых и капитально отремонтированных двигателей.
     
     Допускается применение настоящего стандарта в условиях эксплуатации при проведении испытаний силовых установок и агрегатов на базе судовых, тепловозных и промышленных двигателей.
     
     Стандарт не распространяется на автомобильные, тракторные и авиационные двигатели.
     
     (Измененная редакция, Изм. N 1).
     
     

     2 Нормативные ссылки  

          
     В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:
     
     ГОСТ 12.1.003-83 ССБТ. Шум. Общие требования безопасности
     
     ГОСТ 12.1.005-88 ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны
     
     ГОСТ 12.1.012-90 ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования
     
     ГОСТ 12.2.003-91 ССБТ. Оборудование производственное. Общие требования безопасности
     
     ГОСТ 12.3.002-75 ССБТ. Процессы производственные. Общие требования безопасности
                      
     ГОСТ 10150-88 Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Общие технические условия
     
     ГОСТ 10448-80 Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Приемка. Методы испытаний
     
     ГОСТ 13320-81 Газоанализаторы промышленные автоматические. Общие технические условия
     
     ГОСТ 30574-98 Дизели судовые, тепловозные и промышленные. Измерение выбросов вредных веществ с отработавшими газами. Циклы испытаний
     
     ГОСТ Р 12.4.213-99 Система стандартов безопасности труда. Средства индивидуальной защиты органа слуха. Противошумы. Упрощенный метод измерения акустической эффективности противошумных наушников для оценки качества
     
     ГОСТ Р ИСО 8178-7-99 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Выбросы вредных веществ с отработавшими газами. Часть 7. Определение семейства двигателей
     
     ГОСТ Р ИСО 8178-8-99 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Выбросы вредных веществ с отработавшими газами. Часть 8. Определение группы двигателей
     
     (Измененная редакция, Изм. N 1).
     
     

     3 Определения  

          
     В настоящем стандарте использованы следующие термины с соответствующими определениями:
     
     Отработавшие газы (ОГ) - смесь газообразных продуктов полного сгорания, избыточного воздуха и различных микропримесей (газообразных, жидких и твердых частиц), поступающая из цилиндров двигателя в его выпускную систему.
     
     Сухие ОГ - ОГ, влагосодержание которых меньше или равно равновесному при температуре 298 К и атмосферном давлении 101,3 кПа.
     
     Влажные ОГ - ОГ, влагосодержание которых соответствует полному составу продуктов сгорания топлива.
     
     Вредные вещества - вещества, содержащиеся в небольших количествах в ОГ и придающие им неблагоприятные либо вредные для человека и окружающей среды свойства. В рамках настоящего стандарта учитываются следующие вредные вещества: оксид углерода, оксиды азота и углеводороды.
     
     Оксид углерода - газообразный продукт неполного окисления углерода, входящего в состав углеводородного топлива, обозначаемый символом СО.
     
     Оксиды азота - смесь различных оксидов азота, образовавшихся в процессе горения топлива в цилиндре двигателя, обозначаемая символом NО.
     
     Углеводороды - смесь паров всех несгоревших и частично окисленных углеводородов топлива и масла, образующихся в процессах горения топлива и выпуска продуктов сгорания из цилиндра двигателя, обозначаемая символом СН.
     
     Концентрация оксида углерода - объемная доля в ОГ оксида углерода в объемных процентах (далее - об. %).
     
     Концентрация оксидов азота, приведенных к NО, - объемная доля в ОГ оксидов азота, которую они занимали бы при трансформации в эквивалентный объем двуокиси азота NО в об. %.
     
     Концентрация углеводородов, приведенных к СН, - объемная доля в ОГ суммы углеводородов, которую они занимали бы при условной трансформации в эквивалентный объем идеального газа с молекулярной массой 13,85 и энергией ионизации молекул, равной энергии ионизации пропана  в об. %.
     
     Выброс вредных веществ - количество вредного вещества, поступающего в атмосферу с ОГ в единицу времени.
     
     Испытательный цикл (режимы испытаний) - совокупность фиксированных по частоте вращения и мощности режимов работы двигателя, устанавливаемая в соответствии с его назначением и реализуемая в процессе испытаний.
     
     Весовой коэффициент режима испытаний () - условная величина, отражающая статистическую долю времени работы двигателей данного назначения в эксплуатации в окрестностях данного режима.
     
     Удельный средневзвешенный выброс вредного вещества - количество вредного вещества, выбрасываемого в атмосферу с ОГ, приходящееся на 1 кВт·ч эффективной работы двигателя при совершении им полного испытательного цикла.
     
     Предельно допустимый удельный средневзвешенный выброс вредного вещества - значение удельного средневзвешенного выброса вредного вещества, при превышении которого двигатель не допускается к эксплуатации.
     
     Газоанализатор - прибор для непосредственного измерения концентрации вредного вещества в пробе ОГ.
     
     (Измененная редакция, Изм. N 1).
     
     

     4 Предельно допустимые значения удельных средневзвешенных выбросов вредных веществ с отработавшими газами двигателя*

______________
     * Наименование раздела. Измененная редакция, Изм. N 1.
          
     4.1 Нормируемые параметры
     
     Нормируемым параметром является удельный средневзвешенный выброс -го вредного вещества с ОГ двигателя , выражающий количество этого вредного вещества в граммах, приходящееся на 1 кВт·ч эффективной работы двигателя, совершенной им при выполнении полного испытательного цикла, имитирующего типовые условия эксплуатации.
     
     Устанавливают следующую номенклатуру нормируемых параметров:
     
     удельный средневзвешенный выброс оксида углерода ;
     
     удельный средневзвешенный выброс оксидов азота ;
     
     удельный средневзвешенный выброс суммы углеводородов .
     
     По согласованию между изготовителем двигателя, его потребителем и разработчиком стандарта номенклатура нормируемых параметров может быть расширена.
     
     (Измененная редакция, Изм. N 1).
     
     4.2 Предельно допустимые значения нормируемых параметров
     
     4.2.1 Для новых двигателей
     
     Предельно допустимые значения удельных средневзвешенных выбросов вредных веществ для вновь изготовленных двигателей судовых, промышленных и тепловозных при их стендовых испытаниях должны соответствовать приведенным в таблице 1.

               
Таблица 1
          

          
     
     4.2.2 Для двигателей после капитального ремонта
     
     Предельно допустимые значения удельных средневзвешенных выбросов вредных веществ с отработавшими газами двигателей, прошедших капитальный ремонт,  устанавливают на основе данных таблицы 1 с использованием корректирующих коэффициентов  по формуле
     

.                                                                 (1)

     
     Значения корректирующих коэффициентов в зависимости от вредного вещества устанавливают по таблице 2.
     
     
Таблица 2
          

     4.2.1, 4.2.2 (Измененная редакция, Изм. N 1).

     5 Методы определения удельных средневзвешенных выбросов вредных веществ с отработавшими газами двигателя*

_____________
     * Наименование раздела. Измененная редакция, Изм. N 1.
          
     5.1 Измеряемые параметры
     
     5.1.1 На каждом режиме испытаний двигателя измерению подлежат следующие показатели:
     
     эффективная мощность , кВт;
     
     частота вращения коленчатого вала , мин;
     
     расход воздуха, приведенный к нормальным атмосферным условиям (=101,3 кПа, =273 К) - , м/ч;
     
     концентрация в ОГ оксида углерода , об. %;
     
     концентрация в ОГ оксидов азота (в приведении к NO) - , об. %;
     
     концентрация в ОГ суммы углеводородов (в приведении к СН) - , об. %.
     
     (Измененная редакция, Изм. N 1).
     
     5.1.2 Применяемые оборудование и приборы для проведения измерений состава газов должны обеспечить точность не ниже указанной в таблице 3.
     
     

Таблица 3

     
     (Измененная редакция, Изм. N 1).
          
     
     5.1.3 Измерение других показателей двигателей - по ГОСТ 10448 и ГОСТ 10150.
     
     (Измененная редакция, Изм. N 1).
     
     5.2 Испытательные циклы и состав режимов испытаний в зависимости от назначения двигателя должны соответствовать ГОСТ 30574.
     
     Двигатель считается находящимся на данном режиме испытаний, если соответствующие ему значения частоты вращения и мощности установлены с точностью по ГОСТ 10448.
     
     (Измененная редакция, Изм. N 1).                   

     5.3 Методы определения нормируемых параметров
     
     Удельный средневзвешенный выброс -го вредного вещества рассчитывают по формуле
     

,                                                                         (2)

     
где  - молекулярная масса -го вредного вещества либо его эквивалента по приведению (, , ), кг/кмоль;

       -  количество режимов испытаний в испытательном цикле;
     
      - порядковый номер режима испытаний в испытательном цикле;
     
       - индекс вредного вещества;
      
      - измеренная при испытаниях в -м заданном режиме концентрация -го вредного вещества в ОГ, об. %;
     
      - объемный расход ОГ, приведенный к нормальным атмосферным условиям (=273 К, =101,3 кПа), м/ч, во "влажном" или "сухом" состоянии;
     
      - отношение эффективной мощности двигателя на данном режиме испытаний к номинальной эффективной мощности;
     
      - весовой коэффициент режима;
     
      - номинальная эффективная мощность двигателя, кВт.
     
     Объемный расход ОГ , м/ч, измеряют любым прямым способом с последующим приведением к стандартным атмосферным условиям либо рассчитывают по измеренным значениям расхода воздуха и топлива на каждом режиме испытаний по формуле
     

,                                                                                 (3)

     
где  - объемный расход воздуха, приведенный к нормальным атмосферным условиям (=273 К, =101,3 кПа), м/ч;

        - коэффициент приведения к нормальным атмосферным условиям расхода неразбавленных продуктов сгорания различных топлив (м/кг), принимаемый по таблице 5 для "сухого" или "влажного" состояния ОГ (или коэффициент состава топлива);
     
       - массовый расход топлива, кг/ч.
     
     
Таблица 5*
____________
     * Таблица 4 исключена. Изм. N 1.
     

     
     
     "Влажное" состояние ОГ принимают для случаев, когда влагосодержание неразбавленной пробы газов, подаваемой в газоанализатор, соответствует полному составу продуктов сгорания. "Сухое" состояние ОГ принимают для случаев, когда влагосодержание неразбавленной пробы газов, подаваемой в газоанализатор, меньше или равно равновесному при температуре ниже 298 К.
     
     Для остальных случаев принимают "сухое" состояние ОГ.
     
     Для расчета объемного расхода ОГ допускаются другие стандартные методы, например, метод баланса углерода и кислорода. Методы углеродного и углеродокислородного балансов приведены в приложении В.
          
     (Измененная редакция, Изм. N 1).
     
     

     6 Оборудование испытательного стенда  
         

     Испытательный стенд должен быть оборудован системой пробоотбора и газоанализаторами для измерения состава ОГ, а также устройствами для измерения расходов воздуха, топлива и мощности двигателя. Рекомендуемая схема установки для измерения состава неразбавленных ОГ приведена на рисунке 1.   
     
     (Измененная редакция, Изм. N 1).
           
               

1 - пробоотборный зонд; 2 - нагретая линия отбора проб; 3 - регулирующий клапан;
4 - предварительный фильтр; 5 - фильтр; 6 - насос; 1-6 - система пробоотбора; 2-6 - пробоотборная
магистраль с устройствами пробоподготовки; 7 - селективный клапан для подвода поверочных
газовых смесей; 8 - хемилюминесцентный газоанализатор; 9 - контроль потока через газоанализатор;
10 - контроль байпасного потока; 11 - газоанализатор пламенно-ионизационного типа;
12 - регулятор давления; 13 - газоанализатор недисперсного типа с поглощением в инфракрасной
области спектра; 14 - охладитель-конденсатор; 15 - линия отбора проб для анализа СО, СО, О;
16 - термометр; 17 - манометр

Рисунок 1 - Схема установки для анализа выбросов вредных веществ

     6.1 Система пробоотбора
     
     Система пробоотбора состоит из пробоотборного зонда и пробоотборной магистрали с устройствами пробоподготовки для транспортирования пробы на анализ.
     
     6.1.1 Пробоотборный зонд устанавливают на расстоянии не менее 0,5 м до выхода газов из выпускной системы в атмосферу и достаточно близко к двигателю, чтобы обеспечить температуру пробы газов не менее 373 К. Рекомендуется устанавливать зонд на расстоянии 6 диаметров прямого участка трубы от присоединительного фланца выпускного коллектора.
     
     Пробу неразбавленного газа для всех компонентов отбирают с помощью одного или нескольких пробоотборных зондов и делят перед входом в газоанализаторы. Пробоотборный зонд должен быть выполнен из нержавеющей стали с толщиной стенок не более 1 мм. Внутренний диаметр должен быть не более внутреннего диаметра трубок в системе распределения проб. Рекомендуется применять прямой многодырчатый пробоотборный зонд (не менее 3 отверстий в разных плоскостях) с закрытым концом.
     
     (Измененная редакция, Изм. N 1).
     
     6.1.2 Пробоотборную магистраль изготовляют из нержавеющей стали или тефлона. Не допускается использовать медь и ее сплавы, а также углеродистую сталь. Диаметр трубки пробоотборной магистрали 6-8 мм. Рекомендуемая длина пробоотборной магистрали - не более 5 м. При использовании более длинных пробоотборных магистралей следует определять степень искажения состава пробы по методике изготовителя оборудования. При этом дополнительная погрешность измерения не должна выходить за пределы ±2%. Применять магистрали длиной более 20 м не допускается.
     
     При определении состава неразбавленных газов температура поверхности внутренней стенки пробоотборной магистрали должна поддерживаться на уровне (453±20) К. При использовании устройства для разбавления пробы газов перед анализом допускается понижать температуру в пробоотборной магистрали до (373±20) К. При этом должна быть определена дополнительная погрешность измерения концентрации СН по методике изготовителя оборудования, которая не должна выходить за пределы ±2%.
     
     6.1.3 Устройства пробоподготовки (осушители, клапаны, фильтры и насос) устанавливают только в тех случаях, когда газоанализаторы не укомплектованы штатной системой пробоподготовки. В случае их установки должна быть оценена дополнительная погрешность измерения по методике изготовителя оборудования, которая не должна выходить за пределы ±2%.
     

     6.2 Газоанализаторы (ГОСТ 13320)
     
     Газоанализаторы должны быть проградуированы в объемных процентах (об. %) и иметь стандартный унифицированный выходной сигнал для возможности подключения самописца или использования в измерительных комплексах. Запаздывание показаний газоанализаторов, подключенных к системе пробоотбора, не должно превышать 3 с.
     
     6.2.1 Газоанализатор оксида углерода должен иметь недисперсионный инфракрасный детектор и обеспечивать измерение концентрации СО в диапазоне от 0,01 до 0,5%.
     
     6.2.2 Газоанализатор углеводородов должен иметь пламенно-ионизационный детектор, нагреваемый до температуры (453±1) К и обеспечивать измерение концентрации углеводородов по эквиваленту CH в диапазоне от 0,001% до 0,2%.
     
     6.2.3 Газоанализатор оксидов азота должен иметь хемилюминесцентный детектор или нагреваемый хемилюминесцентный детектор (при "влажном" состоянии пробы ОГ) с преобразователем NO в NO. Измеряемым компонентом должна быть сумма всех оксидов азота NO, выраженная через эквивалентную объемную долю оксидов вида NO. Газоанализатор должен обеспечивать измерения от 0,005 до 0,5% по эквиваленту NO при любом составе индивидуальных оксидов.
             
     При проведении испытаний, не связанных с сертификацией двигателя, допускается по согласованию с разработчиком стандарта применять другие методы измерения концентраций вредных веществ, обеспечивающих точность измерений не ниже указанных в таблице 3.
     
     Все газоанализаторы должны быть снабжены методиками поверки.
     
     Схема подключения газоанализаторов с приспособлениями для дополнительной регистрации концентраций СО и О, необходимых для случаев определения расхода газов  по методу углеродного или кислородного баланса, приведена на рисунке 1.
     
     6.2.2, 6.2.3 (Измененная редакция, Изм. N 1).
     
     

     7 Условия проведения измерений  

          
     7.1 Двигатель
     
     Измерения выбросов вредных веществ с ОГ судовых, тепловозных и промышленных двигателей следует проводить при всех видах стендовых испытаний по ГОСТ 10448.
     
     В условиях стабильного производства рекомендуется использовать концепции семейства и группы двигателей в соответствии с требованиями ГОСТ Р ИСО 8178-7 и ГОСТ Р ИСО 8178-8.
     
     Испытания проводят на двигателе, установленном на испытательном стенде, оснащенном измерителем эффективной мощности и обеспечивающим точность измерений не ниже указанной в ГОСТ 10448.
     
     Мощность для расчета удельных средневзвешенных выбросов вредных веществ принимается в соответствии с заданной в технических условиях изготовителя на конкретный двигатель (номинальная или полная).
     
     При испытаниях двигатель должен работать на топливе по ГОСТ 305 и маслах, указанных в технических условиях на двигатель конкретного типа.
     
     Если двигатель должен соответствовать специальным требованиям к выбросам на месте его установки, испытания проводят на том топливе, которое будет использоваться на месте установки.
     
     7.2 Атмосферные условия
     
     Все объемные расходы газов должны быть приведены к температуре 273 К и давлению 101,3 кПа.
     
     На испытательном стенде должны быть измерены температура , К, и давление сухого воздуха , кПа, на впуске в двигатель, а также относительная и абсолютная влажность воздуха.
     
     По результатам измерений рассчитывают параметр атмосферных условий  по одной из следующих формул:
     
     для двигателей без наддува, с наддувом от приводного нагнетателя или с комбинированным наддувом
     

;                                                                             (4)

     
     для двигателя с наддувом от свободного турбокомпрессора
     

.                                                                           (5)

     
     В случае использования результатов испытаний для сертификации двигателя эти результаты считают достоверными, если в течение времени проведения испытаний параметр  остается в пределах
     

.                                                                                           (6)

               
     7.1, 7.2 (Измененная редакция, Изм. N 1).
     
     

     8 Проведение измерений  

          
     Измерения проводят на режимах работы двигателя, указанных в таблице 4* в соответствии с его назначением. Рекомендуется начинать измерения с режима полной мощности и далее последовательно приближаться к режиму минимальной нагрузки.
________________
     * Изменением N 1 таблица 4 исключена. - Примечание .
     
     Перед началом измерений газоанализаторы следует прогреть и настроить по поверочным газовым смесям класса Государственных образцов (ПГС ГСО) по инструкции предприятия-изготовителя.
     
     Отсчет показаний газоанализаторов следует проводить на каждом режиме три раза с интервалом не менее 1 мин, причем первый отсчет следует проводить не ранее чем через 2 мин после установления температурного состояния двигателя на режиме испытаний. Результаты трех последовательных отсчетов должны отличаться друг от друга не более чем на 10%. За результат измерений принимают среднее арифметическое трех отсчетов.
     
     Одновременно регистрируют показатели двигателя, необходимые для определения значений нормируемых параметров.
     
     Результаты измерений и расчетов оформляют в виде отчета, содержание которого должно соответствовать [1].
     
     (Измененная редакция, Изм. N 1).
     
     

     9 Требования безопасности  

          
     9.1 Оборудование испытательного стенда и организация рабочего места при испытаниях должны соответствовать требованиям безопасности по ГОСТ 12.2.003 и ГОСТ 12.3.002.
     
     9.2 Каждый испытательный стенд, оборудованный газоанализаторами, должен быть снабжен инструкцией по технике безопасности, утвержденной в установленном порядке, с которой персонал, обслуживающий испытательный стенд, должен быть ознакомлен.
     
     9.3 Воздух рабочей зоны стендового помещения должен соответствовать ГОСТ 12.1.005.
     
     9.4 Уровни шума и вибрации на рабочих местах стендового помещения должны соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.003 и ГОСТ 12.1.012.
     
     9.5 Персонал, обслуживающий испытательный стенд, должен быть обеспечен средствами индивидуальной защиты органов слуха по ГОСТ Р 12.4.123.
     
     (Измененная редакция, Изм. N 1).
     
     

ПРИЛОЖЕНИЕ А
(рекомендуемое)

Газоанализаторы, рекомендуемые для контроля состава отработавших
газов двигателей при проведении испытаний*

_________________
     * Наименование приложения. Измененная редакция, Изм. N 1.
          

     
ПРИЛОЖЕНИЕ Б
(рекомендуемое)

Протокол результатов испытаний

          
     Результаты испытаний оформляют протоколом, в который должны быть занесены следующие обязательные данные:
     
     Б.1 Заводская марка двигателя, назначение, заводской номер, год изготовления, завод-изготовитель (фирма), страна, основные технические данные, тактность, число и размер цилиндров, конструктивная компоновка, номинальная эффективная мощность, номинальная частота вращения, наличие наддува (способ привода наддувочного агрегата), вид испытаний (сдача на заводе-изготовителе, сдача на ремонтном предприятии).
     
     (Измененная редакция, Изм. N 1).
     
     Б.2 Основные технические данные испытательного стенда:
     
     тип, марка, максимальный крутящий момент нагружающего устройства на номинальной частоте вращения двигателя, способ измерения расхода отработавших газов (прямое измерение, измерение расхода воздуха сужающим устройством, измерение расхода топлива и т.п.).
     
     (Измененная редакция, Изм. N 1).
     
     Б.3 Применяемые методы и приборы для измерения концентрации вредных веществ в отработавших газах.
     
     Для каждого вещества отдельно указывают:
     
     тип, заводскую марку прибора, температуру газов в системе пробоотбора, рабочие диапазоны измерительной шкалы; наибольшую погрешность измерения в рабочих диапазонах; результаты проверки по калибровочной газовой смеси; концентрацию определяемого компонента в калибровочной смеси, максимальную погрешность ее задания; дату изготовления калибровочной смеси.
     
     В случае использования химической методики указывают принцип метода, основной детектирующий прибор, чувствительность метода, максимальную погрешность в диапазоне определяемых концентраций, вещество и метод для калибровки.
     
     Б.4 Данные окружающего воздуха и топлива:
     
     температура, давление и влажность окружающего воздуха; вид, марка, калорийность и элементный состав (можно ограничиться только указанием содержания углерода) топлива.
     
     Б.5 Результаты измерений:
     
     крутящего момента;
     
     частоты вращения коленчатого вала;
     
     расходов ОГ (воздуха) и топлива;
     
     концентрации в ОГ вредных веществ.
     
     Б.6 Результаты расчетов:
     

     значения эффективной мощности на режимах испытаний;
     
     значения приведенных к нормальным условиям расходов ОГ;
     
     удельные средневзвешенные выбросы нормируемых вредных веществ.
     
     Б.7 Заключение о соответствии (несоответствии) испытываемого двигателя требованиям настоящего стандарта.
     
     В случае несоответствия указывают, по какому компоненту ОГ обнаружено превышение предельно допустимого выброса и его значение.
     
     (Измененная редакция, Изм. N 1).
          
     

ПРИЛОЖЕНИЕ В
(рекомендуемое)

     
Расчет расхода отработавших газов методами
углеродного и углеродокислородного балансов

     В приложении приведены методы расчета расхода отработавших газов и (или) расхода воздуха двигателем. Методы основываются на измерениях состава отработавших газов и расхода топлива. Приложение включает два метода для расчета массового расхода отработавших газов. Первый метод (углеродный баланс) применяется при использовании жидких углеводородных топлив, содержащих кислород и азот, в сумме не превышающих 1% по массе. Второй метод универсальный (углеродокислородный баланс) применяется при использовании жидких и газообразных топлив с содержанием Н, С, S, О, N в любых соотношениях.
     
     В таблице В.1 приведены символы величин, используемые в формулах для расчетов, их наименования и единицы величин.
     
     

Таблица B.1

 
     1 МЕТОД УГЛЕРОДНОГО БАЛАНСА  

     
     Метод включает шесть этапов расчета расхода отработавших газов по измеренным концентрациям углеродосодержащих компонентов с учетом состава топлива.
     
     1.1 Первый этап: расчет необходимого количества воздуха для сгорания стехиометрической смеси.
     
     Процесс полного сгорания:
     

С+ОСО                                                                                  (B.1)

     
4Н+О2НО                                                                               (В.2)

     
S+ОSO                                                                                (В.3)

     
                   (В.4)

     
     1.2. Второй этап: Расчет коэффициента избытка воздуха при условии полного сгорания топлива по концентрации СО.
     

           (В.5)

     1.3 Третий этап: Расчет отношения водород/углерод
          

.                                  (В.6)

     1.4 Четвертый этап: Расчет коэффициента состава топлива для пересчета состава отработавших газов при их переходе из "влажного" состояния в "сухое".
     
     1.4.1 Пересчет концентрации компонентов с "сухой" основы на "влажную":
     

conc=conc[1-·(расход топлива/расход "сухого" воздуха)];             (В.7)

·(расход топлива/расход "сухого" воздуха)=                                       (В.8)

=(объем воды в процессе сгорания/полный объем "влажных" отработавших газов).

Полный объем "влажных" отработавших газов=азот в воздухе для сгорания+

+избыточный кислород+аргон в воздухе для сгорания+вода в воздухе для сгорания+              (В.9)

+вода процесса сгорания+СО процесса сгорания+SО процесса сгорания.

     
     
      (B.10)

     
где  дм/моль;

     
      дм/моль;
     
      дм/моль.
     
     1.4.2 Формула для расчета коэффициента состава топлива после преобразований:
     

   (B.11)

     
     и
     

       (B.12)

     
     1.5 Пятый этап: Расчет коэффициента избытка воздуха
     
     1.5.1 Расчет коэффициента избытка воздуха при полном сгорании топлива
     

=расход воздуха/(расход топлива·стехиометрическое количество воздуха); (В.13)

     ;                                     (В.14)

;                                      (B.15)

     
     
          (B.16)

     
     
           (B.17)

     
     
.         (B.18)

     1.5.2 Расчет коэффициента избытка воздуха при неполном сгорании топлива ;                         (B.19)

(В.20)

     
     1.6 Шестой этап: Расчет массового расхода отработавших газов
     

Расход отработавших газов=расход топлива+расход воздуха на сгорание.             (В.21)

 Расход воздуха на сгорание=·расход топлива·стехиометрическое количество воздуха.     (В.22)

     
     Расход отработавших газов=расход топлива·(1+·стехиометрическое количество воздуха)
     

.                                         (B.24)

      2 Метод универсальный углеродокислородного баланса  

     
     2.1 Расчет массового расхода отработавших газов на основе углеродного баланса:
     

                         (B.25)

     
     2.1.1 Условие полного сгорания:
     

.                    (B.26)

     
     2.2 Расчет массового расхода отработавших газов на основе кислородного баланса:
     

,   (В.27)

     
где

     
     (B.28)

     
     и
     

.                (В.29)

     
     2.2.1 Условие полного сгорания:
     

.                             (B.30)

     
     2.3 Вывод кислородного баланса с учетом неполного сгорания
     
     2.3.1 Кислород на входе (г/ч):
     

.                                                (В.31)

     
     2.3.2 Кислород на выходе (г/ч):
     

     (В.32)

     
     Формула (В.32) базируется на следующих расчетах.
     
     Для расчета выбросов отдельных компонентов (г/ч) принимают "влажное" состояние отработавших газов:
     

;                    (B.33)

     
     
;            (B.34)

     
     
;           (B.35)

     
     
 ;      (В.36)

     
     
      (В.37)

     
     
;         (В.38)


;                             (В.39)

     
     
;               (В.40)

     
     
.                          (В.41)

     
     
     2.3.3 Кислород на входе (г/ч) (В.31):
     

     (B.42)

     
     рассчитывают по формуле (В.66).
     
     2.3.4 Выражение (В.42) в первых скобках - , во вторых -  [см. также формулы (В.28) и (В.29)],
     

где .                                  (В.43)

     
     2.3.5 Массовый расход потребляемого воздуха и отработавших газов рассчитывают по следующим формулам:
     

,         (B.44)

     
и, следовательно:

     
.    (B.45)

     
     2.4 Вывод углеродного баланса с учетом неполного сгорания
     
     2.4.1 Углерод на входе (г/ч):
     

.                                                                        (В.46)

     
     2.4.2 Углерод на выходе (г/ч):
     

.          (В.47)

     
     2.4.3 Формула (В.47) базируется на следующих расчетах.
     
     Для расчета выбросов отдельных компонентов принимается "влажное" состояние отработавших газов:
     

;                (В.48)

     
     
;             (В.49)

     
     
;             (В.50)

     
     
.                                  (В.51)

     
     
     2.4.4 Условие баланса:
     
     углерод на входе=углероду на выходе.
     

           (B.52)

     
     2.4.5 Расчет массового расхода отработавших газов на основе углеродного баланса:
     

                        (B.53)

     
     2.5 Расчет объемных расходов компонентов отработавших газов и их плотности с учетом неполноты сгорания:
     

;                                                                       (B.54)

     
;                                                                      (B.55)

     
;                                                                  (В.56)

     
;                                                                       (B.57)

     
     
;   (B.58)

     
     
          (B.59)

     
где  -  концентрация СО в воздухе для сгорания, % (по объему).

     
                                (B.60)

     
     
          (B.61)

     
     
          (B.62)

     
     
;                              (B.63)

     
     
         (B.64)

     
     
;                                                                        (B.65)

     
;                                                                  (B.66)

     
.                                                (B.67)

     
     2.6 Расчет коэффициентов состава топлива  и  при определении расхода отработавших газов
     

;                                                (B.68)

     
.                                              (B.69)

     
     2.6.1 Формулы для расчета расхода отработавших газов во "влажном" и "сухом" состоянии:
     

;                                    (В.70)

     
.                                                    (В.71)

     
     2.6.2 Расчет коэффициента состава топлива для отработавших газов во "влажном" состоянии
     
      

(B.72)

     
     После преобразований получаем численный вид формулы (В.72) для "влажных" отработавших газов:
     

                         (В.73)

     
     2.6.3 Расчет коэффициента состава топлива для отработавших газов в "сухом" состоянии
     

    (B.74)

     
     После преобразований получаем численный вид формулы (В.74) для "сухих" отработавших газов:
     

                     (B.75)

       
     ПРИЛОЖЕНИЕ В. (Введено дополнительно, Изм. N 1).
     
     

ПРИЛОЖЕНИЕ Г
(справочное)

     
Библиография

     
     [1] ИСО 8178-6:1995 Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выбросов вредных веществ. Часть 6. Отчет по результатам измерений и испытаний*.

_______________

     * Оригинал международного стандарта находится во ВНИИКИ Госстандарта России.
     
     
     ПРИЛОЖЕНИЕ Г. (Введено дополнительно, Изм. N 1).
     
     
     
Текст документа сверен по:
официальное издание
М.: ИПК Издательство стандартов, 1999
     
     
     
Юридическим бюро в текст

документа внесено Изменение N 1,

утвержденное Постановлением
Госстандарта России от 09.03.2004 N 128-ст