2.4.4 Система для отбора проб твердых частиц состоит из пробоотборника, расположенного в канале разрежения, и двух последовательно расположенных фильтров. Быстродействующие клапаны располагают за и перед фильтрами и в направлении потока.
Схема пробоотборника должна соответствовать схеме, указанной на рисунке 5.2.
Рисунок 5.2 - Схема пробоотборника твердых частиц
2.4.5 Пробоотборник твердых частиц должен соответствовать следующим требованиям:
он должен быть установлен поблизости от оси канала на расстоянии, составляющем приблизительно 10 диаметров канала, за точкой хода потока отработавших газов и должен быть внутренним диаметром не менее 12 мм;
расстояние между конусом пробоотборника и фильтродержателем должно быть не менее пяти диаметров пробоотборника, не более 1020 мм.
2.4.6 Прибор для измерения потока испытываемого газа состоит из насосов, регуляторов расхода и расходомеров.
2.4.7 Система отбора проб углеводородов состоит из пробоотборника, подогреваемых патрубка для сбора проб, фильтра и насоса. Пробоотборник должен быть установлен на одинаковом расстоянии от впускного отверстия, в которое входят отработавшие газы, и от пробоотборника твердых частиц, чтобы не допустить смещения проб. Его внутренний диаметр должен быть не менее 4 мм.
2.4.8 Температура всех подогреваемых элементов должна поддерживаться посредством нагревательной системы на уровне 473 К (200 °С) ± 10 К.
2.4.9 Если компенсация изменений расхода невозможна, должен быть предусмотрен теплообменник и устройство для регулирования температуры, обладающие характеристиками, указанными в 2.3.3.1, для обеспечения постоянного потока в системе и, следовательно, равномерности потока проб газа.
3.1.1 Нагнетательный поршневой насос - пробоотборник проб постоянного объема (PDP-CVS) соответствует требованиям настоящего приложения благодаря измерению при постоянной температуре и постоянном давлении, поддерживаемых во всех частях насоса. Общий объем измеряют подсчетом оборотов тарированного нагнетательного поршневого насоса. Пропорциональные пробы отбирают с помощью насосов, расходомера и клапана регулирования расходов при постоянной скорости потока.
3.1.2 На рисунке 5.3 приведено схематическое изображение такой системы отбора проб. Поскольку точность результатов может быть обеспечена системой любой конфигурации, требование точного воспроизведения схемы не является существенным. Дополнительные составные части, такие как контрольно-измерительные приборы, клапаны, соленоиды и переключатели, могут быть использованы для получения дополнительной информации и координации функционирования сложной системы.
3.1.3 В оборудование для сбора газа входят следующие компоненты:
3.1.3.1 фильтр (D) для разрежения воздуха, который, в случае необходимости, можно предварительно разогревать. Этот фильтр состоит из активированного древесного угля между двумя слоями бумаги и используется для уменьшения и стабилизации концентрации углеводородов в разрежающем воздухе, поступающем извне;
3.1.3.2 смесительная камера (М), в которой создается однородная смесь отработавших газов и воздуха;
Рисунок 5.3 - Схема системы отбора проб постоянного объема с нагнетательным насосом (PDP-CVS)
3.1.3.3 теплообменник (Н) мощности, достаточной для поддержания в течение испытания температуры смеси отработавших газов и воздуха, измеренной в точке непосредственно перед нагнетательным поршневым насосом, на уровне температуры ±6 К от расчетной рабочей температуры. Это устройство не должно влиять на концентрацию загрязняющих веществ в разреженных газах, отобранных для анализа;
3.1.3.4 система регулирования температуры (ТС), используемая для предварительного нагрева теплообменника перед испытанием и для контроля за его температурой в течение испытания, с тем чтобы отклонения от предусмотренной температуры находились в пределах ±6 К;
3.1.3.5 поршневой нагнетательный насос (PDP), используемый для перемещения потока смеси воздуха и отработавших газов постоянного объема; производительность насоса должна быть достаточной для того, чтобы препятствовать конденсации воды в системе при всех рабочих условиях, которые могут возникнуть в ходе испытания. Обычно для этого используют поршневой нагнетательный насос с производительностью:
3.1.3.5.1 вдвое больше максимального расхода отработавших газов, выделяемых в течение фаз ускорения испытательного цикла, или
3.1.3.5.2 достаточной для обеспечения того, чтобы объемная концентрация СО2 в камере разреженной смеси отработавших газов была менее 3 % (по объему) для бензина и дизельного топлива, менее 2,2 % (по объему) - для СНГ и менее 1,5 % (по объему) - для природного газа;
3.1.3.6 температурный датчик (Т1) (точность и прецизионность ±1 К), устанавливают в точке непосредственно перед поршневым нагнетательным насосом; он предназначен для постоянного контроля за температурой смеси разреженных отработавших газов в ходе испытания;
3.1.3.7 манометр (G1) (точность и прецизионность ±0,4 кПа), устанавливаемый непосредственно перед устройством для измерения объема и используемый для регистрации градиента давления между смесью газов и окружающим воздухом;
3.1.3.8 второй манометр (G2) (точность и прецизионность ±0,4 кПа), устанавливаемый таким образом, чтобы можно было определять перепад давления между впускным и выпускным отверстиями насоса;
3.1.3.9 два пробоотборника (S1 и S2), предназначенные для постоянного отбора проб разрежающего воздуха и разреженной смеси отработавших газов и воздуха;
3.1.3.10 фильтр (F) для извлечения твердых частиц из потока газов, используемых для анализа;
3.1.3.11 насосы (Р) для забора постоянного потока разрежающего воздуха, а также разреженной смеси отработавших газов и воздуха в ходе испытания;
3.1.3.12 регуляторы расхода (N), предназначенные для обеспечения постоянного единообразного потока проб газов, забираемых в течение испытания с помощью пробоотборников S1 и S2; расход газа должен быть таким, чтобы в конце каждого испытания количество проб было достаточным для анализа (приблизительно 10 л/мин);
3.1.3.13 расходомеры (FL), предназначенные для регулирования и контроля постоянного потока проб газов в ходе испытания;
3.1.3.14 быстродействующие клапаны (V) для направления постоянного потока проб газа в камеры для сбора проб или в атмосферу;
3.1.3.15 герметичные быстро закрывающиеся соединительные элементы (Q) между быстродействующими клапанами и камерами для проб; соединение должно автоматически закрываться со стороны камеры для проб; в качестве альтернативного варианта могут применяться другие способы доставки проб в анализатор (например трехходовые запорные краны);
3.1.3.16 камеры (В) для сбора проб разреженных отработавших газов и разрежающего воздуха в ходе испытания; они должны иметь достаточную емкость, чтобы не уменьшать поток проб газа; материал, из которого изготовлены камеры, должен быть таковым, чтобы не воздействовать ни на сами измерения, ни на химический состав проб газа (например слоистые полиэтиленовые или полиамидные пленки или фтористые полиуглеводороды);
3.1.3.17 цифровой счетчик (С) для регистрации числа оборотов нагнетательного поршневого насоса в ходе испытания.
3.1.4 Дополнительное оборудование, необходимое для испытания транспортных средств, оснащенных двигателем с воспламенением от сжатия.
В соответствии с требованиями 4.3.1.1 и 4.3.2 настоящего приложения при испытании транспортных средств, оснащенных двигателем с воспламенением от сжатия, должно использоваться дополнительное оборудование, обведенное на рисунке 5.3 пунктирной линией:
Fh - разогреваемый фильтр;
S3 - точка отбора проб рядом со смесительной камерой;
Vh - разогреваемый многоходовой клапан;
Q - быстродействующий соединитель для допуска образцов ВА атмосферного воздуха для анализа на HFID;
HFID - разогреваемый анализатор, основанный на принципе ионизации пламени;
R и I - устройство объединения и регистрации моментальных концентраций углеводородов;
Lh - подогретая линия отбора проб.
Температура всех нагреваемых элементов должна поддерживаться на уровне 463 К (190 °С) ± 10 К.
Система отбора проб твердых частиц:
S4 - пробоотборник в канале разрежения;
Fp - фильтрующее устройство, состоящее из двух последовательно расположенных фильтров, соединительное устройство для других групп, состоящее из двух параллельно расположенных фильтров, линия отбора проб, насосы, регуляторы расхода, расходомеры.
3.2.1 Использование трубки Вентури с критическим расходом в процедуре отбора проб CVS основано на принципах механики потока для потока критической скорости. Изменяемую скорость потока смеси разрежающего и отработавших газов поддерживают на уровне звуковой скорости, которая прямо пропорциональна квадратному корню температуры газа. В ходе испытания за потоком ведут постоянный контроль, его параметры фиксируют и обобщают с помощью компьютера.
Если используют дополнительное устройство переменного разрежения с критическим расходом, то необходимо обеспечить пропорциональность проб газов. Требования настоящего приложения соблюдаются, если давление и температура во впускных отверстиях обоих устройств переменного разрежения равны и объем потока газа, направляемого для отбора проб, пропорционален общему объему получаемой смеси разреженных отработавших газов.
3.2.2 На рисунке 5.4 приведено схематичное изображение такой системы отбора проб. Поскольку точность результатов может быть обеспечена системой любой конфигурации, требование точного воспроизведения схемы не является существенным. Дополнительные составные части, такие как контрольно-измерительные приборы, клапаны, соленоиды и переключатели, могут быть использованы для получения дополнительной информации и координации функционирования сложной системы.
3.2.3 В оборудование для сбора проб входят следующие компоненты:
3.2.3.1 фильтр (D) для разрежающего воздуха, который, в случае необходимости, можно предварительно разогревать; фильтр состоит из активированного древесного угля, проложенного двумя слоями бумаги, и используется для уменьшения и стабилизации концентрации углеводородов в разрежающем воздухе, поступающем извне;
3.2.3.2 смесительная камера (М), в которой создают однородную смесь отработавших газов и воздуха;
3.2.3.3 циклонный сепаратор (CS) для извлечения твердых частиц;
3.2.3.4 два пробоотборника (S1 и S2) для отбора проб разрежающего воздуха и разреженных отработавших газов;
3.2.3.5 пробоотборная трубка Вентури (SV) с критическим потоком для отбора пропорциональных проб разреженных отработавших газов в пробоотборнике S2;
3.2.3.6 фильтр (F) для извлечения твердых частиц из потока газов, направляемых для анализа;
3.2.3.7 насосы (Р) для забора части потока воздуха и разреженных отработавших газов в камеры в ходе испытания;
3.2.3.8 регулятор потока (N) для создания постоянного потока проб газов, отбираемых в ходе испытания из пробоотборника S1; расход газа должен быть таковым, чтобы в конце каждого испытания количество проб было достаточным для анализа (приблизительно 10 л/мин);
3.2.3.9 амортизатор (PS) установленный в системе отбора проб;
3.2.3.10 расходомеры (FL) для регулирования и контроля потока проб газов в ходе испытания;
3.2.3.11 быстродействующие соленоидные клапаны (V) для направления постоянного потока проб газов в камеры для сбора проб или в атмосферу;
3.2.3.12 герметические быстрозакрывающиеся соединительные элементы (Q) между трехходовыми клапанами и камерами для проб; соединительные элементы должны автоматически закрываться со стороны камеры для сбора проб; в качестве альтернативного варианта могут применяться другие способы доставки проб газов в анализатор (например, трехходовые запорные краны);
3.2.3.13 камеры (В) для сбора проб разреженных отработавших газов и разрежающего воздуха в ходе испытания; они должны иметь достаточную вместимость, чтобы не уменьшать потока проб; камеры должны быть изготовлены из такого материала, который не воздействовал бы отрицательно ни на сами изменения, ни на химический состав проб газов (например, слоистые полиэтиленовые или полиамидные пленки или фтористые полиуглеводороды);
3.2.3.14 манометр (G) с точностью и прецизионностью ± 0,4 кПа;
3.2.3.15 температурный датчик (Т) (точность и прецизионность ± 1 К) с временем срабатывания 0,1 с при изменении температуры на 62 % (согласно измерению в силиконовом масле);
3.2.3.16 измерительная трубка Вентури с критическим потоком (MV) для измерения объема потока разреженных отработавших газов;
3.2.3.17 вентилятор (BL), обладающий мощностью, достаточной для впуска всего объема разреженных отработавших газов.
3.2.3.18 Пропускная способность системы CFV-CVS должна быть такой, чтобы при любых рабочих условиях, которые могут возникнуть в ходе испытания, не происходило конденсации воды. Это обычно обеспечивается за счет использования вентилятора (BL), производительность которого:
3.2.3.18.1 в два раза превышает максимальный расход газов, выделенных в ходе фазы ускорения ездового цикла;
3.2.3.18.2 достаточна для обеспечения того, чтобы объемная концентрация СО2 в камере разреженной смеси отработавших газов была менее 3 %.
3.2.4 Дополнительное оборудование, необходимое для испытания транспортных средств, оснащенных двигателем с воспламенением от сжатия.
В соответствии с требованиями 4.3.1.1 и 4.3.2 настоящего приложения при испытании транспортных средств, оснащенных двигателем с воспламенением от сжатия, следует использовать дополнительное оборудование, обведенное на рисунке 5.4 пунктирной линией.
Fh - разогреваемый фильтр;
S3 - точка отбора проб рядом со смесительной камерой;
Vh - разогреваемый многоходовой клапан;
