Охрана природы

АТМОСФЕРА

ПОРШНЕВЫЕ ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО
СГОРАНИЯ ДЛЯ МАЛОГАБАРИТНЫХ
ТРАКТОРОВ И СРЕДСТВ МАЛОЙ
МЕХАНИЗАЦИИ

Нормы и методы измерения выбросов вредных
веществ с отработавшими газами и дымности
отработавших газов

 

 

 

ГОССТАНДАРТ РОССИИ
Москва

 

Предисловие

1 РАЗРАБОТАН И ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 56 «Дорожный транспорт»

2 ПРИНЯТ И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 22 сентября 2000 г. № 229-ст

3 Настоящий стандарт соответствует ИСО 8178-4:1996 «Двигатели поршневые внутреннего сгорания. Измерение выхлопов отработавших газов. Часть 4. Испытательные циклы для различных режимов работы двигателей» в части режимов работы двигателей при проведении испытаний по определению удельных выбросов вредных веществ с отработавшими газами

4 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5 ИЗДАНИЕ (октябрь 2003 г.) с Изменением № 1, принятым в ноябре 2001 г. (ИУС 2-2002)

 

ГОСТ Р 17.2.2.07-2000

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Охрана природы АТМОСФЕРА ПОРШНЕВЫЕ ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ДЛЯ МАЛОГАБАРИТНЫХ ТРАКТОРОВ И СРЕДСТВ МАЛОЙ МЕХАНИЗАЦИИ Нормы и методы измерения выбросов вредных веществ с отработавшими газами и дымности отработавших газов Protection of the environment. Atmosphere. Engines minitractors and minimechanical objects. Rates and testing methods of exhaust emission and smoke

Дата введения 2001-07-01

1 Область применения

Настоящий стандарт распространяется на вновь изготовленные и капитально отремонтированные на ремонтных предприятиях поршневые двигатели внутреннего сгорания (далее - двигатели): дизели мощностью менее 18 кВт и двигатели с искровым воспламенением мощностью менее 19 кВт, предназначенные для малогабаритных тракторов, включая мотоблоки, мотокультиваторов, мотопомп, средств малой механизации сельскохозяйственного, строительно-дорожного и коммунального применения.

Стандарт устанавливает нормы и методы определения выбросов вредных веществ с отработавшими газами двигателей, а также дымности отработавших газов дизелей.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

2 Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ГОСТ 17.2.1.02-76 Охрана природы. Атмосфера. Термины и определения выбросов двигателей автомобилей, тракторов, самоходных сельскохозяйственных и строительно-дорожных машин

ГОСТ 14846-81 Двигатели автомобильные. Методы стендовых испытаний

ГОСТ 18509-88 Дизели тракторные и комбайновые. Методы стендовых испытаний

ГОСТ 28523-90 Мобильные средства малой механизации сельскохозяйственных работ. Тракторы малогабаритные. Типы и основные параметры.

3 Определения

В настоящем стандарте применяют следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 вредные вещества: Вещества, содержащиеся в отработавших газах двигателей, оказывающие токсичное воздействие на окружающую среду. Нормированию подлежит количество оксидов азота, оксида углерода и суммарных углеводородов.

3.2 удельный выброс: Показатель, характеризующий количество вредного вещества, поступившее в атмосферу в единицу времени из системы выпуска двигателя, отнесенное к единице мощности, развиваемой двигателем.

3.3 дымность: Показатель, характеризующий степень поглощения светового потока, просвечивающего столб отработавших газов определенной длины.

3.4 коэффициент ослабления светового потока: Степень ослабления светового потока вследствие поглощения и (или) рассеивания света отработавшими газами при прохождении ими рабочей трубы дымомера.

3.5 натуральный показатель ослабления светового потока: Величина, обратная толщине слоя отработавших газов, проходя который поток излучения от источника света дымомера ослабляется в е раз.

3.6 коэффициент весомости режима: Показатель, характеризующий долю работы двигателя на каждом режиме.

3.7 эффективная база дымомера: Длина оптически однородного слоя отработавших газов, эквивалентного по ослаблению светового потока столбу тех же отработавших газов, заполняющих рабочую трубу дымомера в условиях измерения.

3.8 газоанализатор: Средство измерения объемной концентрации вредных веществ.

3.9 дымомер: Средство измерения дымности отработавших газов.

3.10 регуляторная (скоростная) характеристика по ГОСТ 18509: Зависимость изменения мощности, крутящего момента и удельного расхода топлива от частоты вращения коленчатого вала двигателя при положении органов управления регулятором частоты вращения, соответствующем полной подаче топлива (при полностью открытых дроссельной и воздушной заслонках).

3.11 номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя: По ГОСТ 18509.

3.12 номинальная мощность: По ГОСТ 18509.

3.13 эксплуатационная мощность: По ГОСТ 18509.

3.14 максимальная мощность: По ГОСТ 18509.

3.15 максимальный крутящий момент: Наибольшее значение крутящего момента, зафиксированное при снятии регуляторной характеристики двигателя в комплектации, соответствующей определению эксплуатационной мощности.

4 Обозначения и сокращения

Q_в - условный объемный расход воздуха через цилиндры двигателя, дм³/с;

i - число цилиндров;

V_h - рабочий объем цилиндра, дм³;

п - частота вращения коленчатого вала двигателя, мин^-1;

t - тактность двигателя (2 или 4);

g_CO - удельный выброс оксида углерода, г/(кВт · ч);

g_CH - удельный выброс суммарных углеводородов, г/(кВт · ч);

g_NOx- удельный выброс оксидов азота, г/(кВт · ч);

K - показатель ослабления светового потока по основной шкале, м^-1;

N - коэффициент ослабления светового потока по вспомогательной шкале, %;

F - показатель состояния окружающей среды;

Т_в.и - температура воздуха на входе в устройство для измерения расхода воздуха (при испытаниях по определению выбросов вредных веществ с отработавшими газами) или на расстоянии не более 0,15 м от входного отверстия впускного коллектора (при испытаниях по определению дымности отработавших газов), K;

Р_окр - атмосферное давление, кПа;

p_s - парциальное давление насыщенного водяного пара при температуре воздуха на входе в устройство для измерения расхода воздуха или на входе во впускной коллектор;

t_окр - температура окружающего воздуха, °С;

NO₂ - диоксид азота;

C₁H_1,85 - условный состав топлива;

С - углерод;

G_NOx - массовый выброс оксидов азота, г/ч;

G_CO - массовый выброс оксида углерода, г/ч;

G_CH - массовый выброс суммарных углеводородов, г/ч;

W_NOx - объемная концентрация оксидов азота в отработавших газах, млн^-1;

W_CO - объемная концентрация оксида углерода в отработавших газах, млн^-1;

W_CH - объемные концентрации суммарных углеводородов, млн^-1;

F_NOx - поправочный коэффициент на влажность для оксидов азота;

F_CH - коэффициент, равный 0,000479 для дизелей и 0,000485 для двигателей с искровым воспламенением;

K_x - коэффициент, учитывающий метод химического анализа (K_х = 1 при пламенно-ионизационном методе и K_х = 2 при инфракрасном методе);

G_о.г - расход отработавших газов, кг/ч;

G_т - расход топлива, кг/ч;

G_в - расход воздуха, кг/ч;

j_абс - абсолютная влажность воздуха на входе в устройство для измерения расхода воздуха, г Н₂О/кг воздуха;

j_окр - относительная влажность воздуха на входе в устройство для измерения расхода воздуха, %;

K_Bi - коэффициент весомости каждого из режимов;

N_ei - эффективная мощность на каждом из режимов, кВт;

n_xxmin - минимальная устойчивая частота вращения коленчатого вала двигателя при работе на холостом ходу, мин^-1;

n_ном - номинальная частота вращения коленчатого вала двигателя, мин^-1;

M_kmax - наибольшее значение крутящего момента на заданном скоростном режиме, Н · м;

n_max - частота вращения, соответствующая максимальному значению крутящего момента, мин^-1;

L - эффективная база дымомера, м.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

5 Нормы выбросов и дымности

5.1 Выбросы вредных веществ с отработавшими газами

5.1.1 Двигатели с искровым воспламенением

Удельные выбросы вредных веществ с отработавшими газами двигателей с искровым воспламенением при испытаниях не должны превышать норм, указанных в таблице 1.

Таблица 1

Нормы удельных выбросов суммарных углеводородов установлены в пересчете на углерод, а оксидов азота - в пересчете на диоксид азота.

5.1.2 Дизели

Удельные выбросы вредных веществ с отработавшими газами дизелей при испытаниях не должны превышать норм, указанных в таблице 2.

Таблица 2

Нормы удельных выбросов оксидов азота установлены в пересчете на диоксид азота, суммарных углеводородов - в пересчете на условный состав топлива.

5.2 Дымность отработавших газов дизелей

Дымность отработавших газов дизелей не должна превышать норм, указанных в таблице 3.

Таблица 3

Условный объемный расход воздуха Q_в вычисляют по формуле

Q_в = (iV_hn)/(30t).                                                            (1)

6 Методы испытаний

6.1 Средства испытаний

6.1.1 Выбросы вредных веществ с отработавшими газами и дымность отработавших газов двигателей определяют при работе двигателя, установленного на испытательном стенде.

6.1.2 Требования к испытательному стенду и к погрешности средств измерений - по ГОСТ 18509 (для дизелей) и ГОСТ 14846 (для двигателей с искровым воспламенением).

6.1.3 Требования к средствам измерений выбросов вредных веществ с отработавшими газами и дымности отработавших газов - по приложению А.

6.2 Порядок подготовки к проведению испытаний

6.2.1 Испытаниям подвергают двигатели, прошедшие технологическую обкатку в течение 55 моточасов.

6.2.2 Двигатели испытывают в комплектации, соответствующей эксплуатационной мощности согласно техническим условиям (ТУ).

Сопротивления воздуха на впуске в двигатель и отработавших газов на выпуске из двигателя при испытаниях должны соответствовать максимальным значениям, оговоренным в ТУ на двигатель.

6.2.3 При испытаниях следует применять топлива и масла марок согласно ТУ на испытуемый двигатель.

Топливо и масло должны соответствовать требованиям стандартов и (или) ТУ на них.

6.2.4 Температурные режимы двигателя - по ТУ.

6.2.5 Испытание следует проводить при показателе состояния окружающей среды

0,96 £ F £ 1,06,

который вычисляют по формуле

F = (99/(Р_окр - p_s))(Т_в.и/293)^0,7;                                             (2)

где p_s определяется по таблице 4.

Таблица 4

6.3 Порядок проведения испытаний

6.3.1 Перед началом испытаний по определению выбросов вредных веществ с отработавшими газами и дымности отработавших газов снимают скоростную (регуляторную) характеристику двигателя.

Эксплуатационная и максимальная мощности, максимальный крутящий момент, а также соответствующие им частоты вращения коленчатого вала и удельные расходы топлива должны соответствовать ТУ на двигатель.

При несоответствии мощностных и экономических показателей двигателя установленным требованиям испытания должны быть прекращены.

6.3.2 При испытаниях следует регистрировать:

- расход воздуха, кг/ч;

- расход топлива, кг/ч;

- частоту вращения коленчатого вала, мин^-1;

- крутящий момент, Н · м;

- температуру, °С:

под свечой (для двигателя с искровым воспламенением);

воздуха на входе в измерительное устройство или во впускной коллектор;

отработавших газов;

топлива;

- атмосферное давление, кПа;

- относительную влажность воздуха в точке измерения температуры воздуха, %.

6.3.3 Режимы работы двигателей при проведении испытаний по определению выбросов вредных веществ двигателей с искровым воспламенением приведены в приложении Б, дизелей - в приложении В.

6.3.4 При проведении испытаний по определению выбросов вредных веществ и дымности на каждом режиме двигатель должен проработать не менее 5 мин., после чего проводят измерения.

6.3.5 Показатели содержания вредных веществ в отработавших газах фиксируют посредством непрерывной записи в течение 1 мин. либо дискретно - пятикратным записыванием показателей каждого газоанализатора. За результат на каждом режиме принимают среднеарифметическое результатов пяти измерений (при дискретной записи) либо значение, полученное в результате осреднения графика (при непрерывной записи).

6.3.6 Дымность отработавших газов дизелей определяют на режимах регуляторной характеристики в диапазоне частот вращений коленчатого вала, соответствующих максимальной мощности и максимальному крутящему моменту. Количество режимов должно быть не менее шести и по возможности расположенных равномерно в указанном диапазоне.

6.3.7 Показатели дымности отработавших газов определяют при трехкратной дискретной фиксации показаний дымомера. За результат принимают среднеарифметическое результатов трех измерений.

6.3.8 Испытания следует проводить в один день без перерыва.

6.4 Порядок обработки результатов испытаний

6.4.1 Массовые выбросы вредных веществ рассчитывают для каждого режима (приложения Б и В) по формулам (методика дана из условия проведения расчета для влажного состояния отработавших газов):

G_NOx = 0,001587 · W_NOx · F_NOx · (G_т + G_в);                                     (3)

G_СО = 0,000966 · W_СО · (G_т + G_в);                                             (4)

G_CH = K_х · F_CH · W_CH · (G_т + G_в);                                               (5)

   (6)

                                                   (7)

(Измененная редакция, Изм. № 1).

6.4.2 Удельные выбросы вредных веществ вычисляют по формуле

g_{(NOx, CO, CH)} = Σ(G_{(NOx, CO, CH)}K_Вi)/Σ(N_eiK_Вi).                                        (9^*)

^* Формула (8) (Исключена, Изм. № 1).

6.5 Правила оформления результатов контроля

Результаты испытаний оформляют в виде протокола по форме, приведенной в приложении Г; к протоколу должны быть приложены все промежуточные данные испытаний, необходимые для расчета удельных выбросов оксидов азота, оксида углерода и суммарных углеводородов с отработавшими газами, а также для определения дымности отработавших газов.

При необходимости проведения идентификации двигателя протокол оформляют в соответствии с приложениями Г и Д.

(Измененная редакция, Изм. № 1).

7 Требования безопасности

7.1 Требования безопасности при проведении испытаний - по ГОСТ 18509 и ГОСТ 14846.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(обязательное)

Средства измерений

А.1 Требования к газоанализатору

А.1.1 Концентрацию вредных веществ в отработавших газах измеряют с помощью быстродействующих газоанализаторов непрерывного действия. Измерение концентрации оксидов азота следует производить анализатором хемилюминесцентного типа с преобразователем диоксида азота в оксид азота; оксида углерода - анализатором недисперсного типа с поглощением в инфракрасной части спектра; суммарных углеводородов - анализатором пламенно-ионизационного или инфракрасного типа.

Можно использовать анализаторы других типов при условии получения эквивалентных результатов.

А.1.2 Пробоотборная магистраль суммарных углеводородов и регистрирующее устройство анализатора должны быть с подогревом, обеспечивающим их температуру 150 - 200 °С. Пробоотборная линия оксидов азота должна обеспечивать температуру пробы не менее 70 °С. При испытаниях дизеля все нагреваемые пробоотборные линии должны быть снабжены противосажевым нагреваемым фильтром.

А.1.3 Относительная погрешность газоанализаторов, определенная без учета погрешности поверочных газовых смесей, не должна быть более ± 3 % относительно предельных показаний приборов для используемых диапазонов измерений. Относительная погрешность поверочных газовых смесей не должна превышать ± 2 % номинального значения их концентраций.

А.1.4 Система выпуска отработавших газов, пробоотборные зонды, пробоотборная линия и их соединения не должны давать утечку отработавших газов и подсос воздуха.

Материалы, контактирующие с отработавшими газами, не должны поглощать оксиды азота, оксид углерода и углеводороды.

Подсоединение газоанализаторов к системе выпуска двигателей - согласно инструкциям на газоанализаторы.

А.1.5 По окончании испытаний пробоотборные магистрали газоанализаторов должны быть продуты инертным газом (согласно инструкции на приборы). После продувки следует проверить тарировку газоанализаторов. Результаты измерений в ходе испытаний считаются достоверными, если показания анализаторов до и после испытаний отличаются не более чем на ±3 %.

А.2 Требования к дымомеру

А.2.1 Дымомер должен работать по методу просвечивания столба отработавших газов определенной длины. Эффективная база дымомера должна составлять 0,43 м.

А.2.2 В качестве источника света в измерительной схеме дымомера следует использовать электрическую лампу накаливания с цветовой температурой нити 2800 - 3250 К.

А.2.3 В качестве датчика в фотоизмерительной схеме дымомера следует использовать фотоприемник со спектральной характеристикой, близкой к спектральной характеристике глаза человека: максимальная чувствительность - при длине волны 550 - 570 нм; менее 4 % максимума - при длинах волн ниже 430 нм и выше 680 нм.

А.2.4 Дымомер должен быть снабжен индикатором дымности с двумя измерительными шкалами: основной и вспомогательной.

А.2.5 Основная измерительная шкала индикатора дымности должна быть градуирована в единицах натурального показателя ослабления светового потока K, м^-1. Диапазон шкалы изменений натурального показателя ослабления светового потока должен быть от 0 (абсолютно прозрачная среда) до ∞ (абсолютно светонепроницаемая среда).

А.2.6 Вспомогательная измерительная шкала индикатора дымности должна быть линейной и градуирована в относительных единицах коэффициента ослабления светового потока N, %. На шкале должно быть 100 делений в диапазоне изменения коэффициента ослабления светового потока от 0 (абсолютно прозрачная среда) до 100 % (абсолютно непрозрачная среда).

А.2.7 Связь между основной и вспомогательной шкалами индикатора дымомера выражается формулой

K = -L^-1Ln(1 - N/100)                                                   (A.1)

или

N = (1 - e^-KL)100,                                                    (A.2)

А.2.8 Если эффективная база дымомера, используемого при испытаниях, не равна 0,43 м, то показания, снятые по линейной шкале, должны быть приведены к показаниям линейной шкалы прибора с эффективной базой 0,43 м по формуле

N = 100[1 - (1 - N_L/100)^a],                                             (А.3)

где а - показатель степени

а = 0,43/L,

N_L - коэффициент ослабления при измерении дымомером с эффективной базой L (м), %.

А.2.9 Дымомер должен быть оборудован устройствами контроля температуры и давления столба отработавших газов, находящихся в измерительной камере.

Во время испытаний температура отработавших газов в измерительной камере дымомера должна поддерживаться в пределах 70 - 150 °С, а избыточное давление - 400 - 750 Па.

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(обязательное)

Режимы работы двигателей при проведении испытаний по определению выбросов вредных веществ двигателей с искровым воспламенением

ПРИЛОЖЕНИЕ В

(обязательное)

Режимы работы двигателей при проведении испытаний по определению удельных выбросов вредных веществ с отработавшими газами

ПРИЛОЖЕНИЕ Г

(обязательное)

Формы протоколов испытаний

ПРИЛОЖЕНИЯ В, Г (Измененная редакция, Изм. № 1).

ПРИЛОЖЕНИЕ Д

(обязательное)

Основные характеристики двигателя и сведения относительно проведения испытаний

1 Марка двигателя

1.1 Наименование и адрес предприятия-изготовителя

1.2 Заводской номер двигателя

1.3 Тактность

1.4 Диаметр цилиндра

1.5 Ход поршня

1.6 Количество и расположение цилиндров и порядок работы

1.7 Рабочий объем цилиндров

1.8 Номинальная частота вращения коленчатого вала

1.9 Максимальный крутящий момент

1.10 Степень сжатия

1.11 Тип рабочего процесса

1.12 Чертеж (чертежи) камеры сгорания и поршня с поршневыми кольцами (при необходимости чертеж прикладывается к заявке заказчиком)

1.13 Система охлаждения (жидкостная/воздушная)

1.14 Максимальная температура, разреженная предприятием-изготовителем

1.15 Максимальная температура отработавших газов на выходе из двигателя

1.16 Температура топлива: min: max:

1.17 Температура масла: min: max:

1.18 Наличие наддува двигателя

1.19 Марка турбокомпрессора

1.20 Наличие охладителя наддувочного воздуха (ОНВ)

1.20.1 Температура воздушного заряда на выходе из ОНВ при номинальной скорости двигателя и 100 %-ной нагрузке

1.20.2 Падение давления воздушного заряда в ОНВ при номинальной скорости двигателя и 100 %-ной нагрузке

1.21 Максимально допустимое разрежение во впускном коллекторе при номинальной частоте вращения коленчатого вала двигателя и 100 %-ной нагрузке

1.22 Максимально допустимое противодавление в выпускном коллекторе при номинальной частоте вращения коленчатого вала двигателя и 100 %-ной нагрузке

2 Дополнительные устройства очистки отработавших газов (при необходимости чертеж прикладывается к заявке заказчиком)

3 Вид топлива

3.1 Система подачи топлива (топливный насос) высокого давления, карбюратор, система впрыскивания бензина, система подачи газообразного топлива и т.д. (при необходимости чертеж прикладывается к заявке заказчиком)

3.2 Марка (марки) топливоподающего агрегата

3.3 Наличие устройства изменения угла опережения впрыскивания (зажигания) топлива (при необходимости чертеж прикладывается к заявке заказчиком)

3.4 Значение установочного угла опережения впрыскивания (зажигания) топлива (при необходимости характеристика прикладывается к заявке заказчиком)

3.5 Топливопроводы системы подачи топлива:

3.5.1 Длина

3.5.2 Внутренний диаметр

3.6 Форсунка (свечи зажигания):

3.6.1 Марка (марки)

3.6.2 Тип (типы)

3.6.3 Давление топлива в момент открытия форсунки

3.7 Регулятор:

3.7.1 Марка (марки)

3.7.2 Тип (типы)

3.8 Система запуска непрогретого двигателя:

3.8.1 Марка (марки)

3.8.2 Описание

4 Клапанное распределение:

4.1 Максимальный ход клапанов и углы открытия и закрытия, определяемые по отношению к мертвым точкам

Впускной клапан: открытие

закрытие

Выпускной клапан: открытие

закрытие

4.2 Исходные регулировочные зазоры на холодном двигателе

5 Характеристики двигателя

5.1 Максимальные обороты холостого хода

5.2 Минимальные обороты холостого хода

5.3 Затраты мощности на привод вентилятора, при частоте вращения коленчатого вала:

- номинальной

- соответствующей максимальному крутящему моменту

6. Приложения: чертежи, схемы.

ПРИЛОЖЕНИЕ Д (Введено дополнительно, Изм. № 1).

 

 

СОДЕРЖАНИЕ