Rozporządzenie delegowane Komisji (UE) 2017/654 z dnia 19 grudnia 2016 r. uzupełniające rozporządzenie Parlamentu Europejskiego i Rady (UE) 2016/1628 odnośnie do wymogów technicznych i ogólnych dotyczących wartości granicznych emisji i homologacji typu w odniesieniu do silników spalinowych wewnętrznego spalania przeznaczonych do maszyn mobilnych nieporuszających się po drogach

Załącznik VII

W mocy

Metody oceny danych i obliczeń

1. Wymogi ogólne

Wielkość emisji oblicza się zgodnie z postanowieniami sekcji 2 (obliczenia w oparciu o masę) lub sekcji 3 (obliczenia w oparciu o liczbę moli). Nie zezwala się na łączenie obu tych metod. Prowadzenie obliczeń zgodnie z obiema sekcjami 2 i 3 nie jest wymagane.

Wymogi szczegółowe dotyczące pomiaru liczby cząstek stałych, w stosownych przypadkach, określono w dodatku 5.

1.1. Symbole ogólne

Sekcja 2

Sekcja 3

Jednostka

Ilość

Powierzchnia

Powierzchnia przekroju poprzecznego gardzieli zwężki Venturiego

b, D

d.u. (3)

Punkt przecięcia linii regresji z osią y

A/F

— Stosunek stechiometryczny powietrza do paliwa

— Współczynnik

— Współczynnik wypływu

— Współczynnik przepływu

ppm, % obj.

Stężenie / ułamek molowy (μmol/mol = ppm)

(1) ppm, % obj.

Stężenie w stanie suchym

(1) ppm, % obj.

Stężenie w stanie mokrym

(1) ppm, % obj.

Stężenie tła

dil

— Współczynnik rozcieńczenia (2)

m3/obrót

Punkt przecięcia do wzorcowania pompy wyporowej

Średnica

Średnica gardzieli zwężki Venturiego

g/kWh

Emisje jednostkowe

gas

g/kWh

Emisja jednostkowa składników gazowych

g/kWh

Emisja jednostkowa cząstek stałych

1 – PF

Sprawność konwersji (PF = współczynnik przenikania)

— Współczynnik stechiometryczny

Częstotliwość

— Współczynnik węglowy

— Stosunek ciepła właściwego

g/kg

Wilgotność bezwzględna

— Współczynnik korekcji

Funkcja wzorcowania CFV

m3/kg paliwa

Współczynnik właściwy dla danego paliwa

— Współczynnik korekcji wilgotności dla NOx, silniki z zapłonem samoczynnym

— Współczynnik dostosowania w dół

— Współczynnik mnożnikowy regeneracji

— Współczynnik dostosowania w górę

w,a

— Współczynnik korekcji powietrza dolotowego ze stanu suchego na mokry

w,d

— Współczynnik korekcji powietrza rozcieńczającego ze stanu suchego na mokry

w,e

— Współczynnik korekcji rozcieńczonych gazów spalinowych ze stanu suchego na mokry

w,r

— Współczynnik korekcji nierozcieńczonych gazów spalinowych ze stanu suchego na mokry

kg/(m·s)

Lepkość dynamiczna

g/mol

Masa molowa (3)

(1) g/mol

Masa molowa powietrza dolotowego

g/mol

Masa molowa gazów spalinowych

gas

g/mol

Masa molowa składników gazowych

Masa

d.u. (3)

Nachylenie linii regresji

m2/s

Lepkość kinematyczna

Masa próbki powietrza rozcieńczającego przechodzącego przez filtry do pobierania próbek cząstek stałych

(1) kg

Masa całkowita rozcieńczonych gazów spalinowych w cyklu

edf

(1) kg

Masa równoważnych gazów spalinowych rozcieńczonych w cyklu badania

(1) kg

Masa całkowita gazów spalinowych w cyklu

(1) mg

Masa pobranej próbki cząstek stałych

f,d

(1) mg

Masa próbki cząstek stałych zebranej z powietrza rozcieńczającego

gas

Masa emisji gazowych w cyklu badania

Masa emisji cząstek stałych w cyklu badania

(1) kg

Masa próbki gazów spalinowych pobranej w cyklu badania

sed

(1) kg

Masa rozcieńczonych gazów spalinowych przechodzących przez tunel rozcieńczający

sep

(1) kg

Masa rozcieńczonych gazów spalinowych przechodzących przez filtry cząstek stałych

ssd

Masa wtórnego powietrza rozcieńczającego

— Całkowita liczba serii

mol

Ilość substancji

ṅ

mol/s

Wielkość natężenia substancji

min– 1

Prędkość obrotowa silnika

r/s

Prędkość obrotowa pompy wyporowej

Moc

kPa

Ciśnienie

kPa

Ciśnienie atmosferyczne powietrza suchego

kPa

Całkowite ciśnienie atmosferyczne

kPa

Ciśnienie nasycenia pary wodnej w powietrzu rozcieńczającym

abs

kPa

Ciśnienie bezwzględne

H2O

kPa

Prężność pary wodnej

kPa

Ciśnienie atmosferyczne powietrza suchego

1 – E

Współczynnik przenikania

ṁ

kg/s

Natężenie masowe

ṁ (1)

kg/s

Masowe natężenie przepływu powietrza dolotowego w stanie suchym

(1) kg/s

Masowe natężenie przepływu powietrza dolotowego w stanie mokrym

(1) kg/s

Masowe natężenie przepływu węgla w nierozcieńczonych gazach spalinowych

(1) kg/s

Masowe natężenie przepływu węgla do silnika

(1) kg/s

Masowe natężenie przepływu węgla w układzie rozcieńczania przepływu częściowego

dew

(1) kg/s

Masowe natężenie przepływu rozcieńczonych gazów spalinowych w stanie mokrym

(1) kg/s

Masowe natężenie przepływu powietrza rozcieńczającego w stanie mokrym

edf

(1) kg/s

Równoważne masowe natężenie przepływu rozcieńczonych gazów spalinowych w stanie mokrym

(1) kg/s

Masowe natężenie przepływu gazów spalinowych w stanie mokrym

(1) kg/s

Masowe natężenie przepływu próbki pobranej z tunelu rozcieńczającego

(1) kg/s

Masowe natężenie przepływu paliwa

(1) kg/s

Natężenie przepływu próbek gazów spalinowych do układu rozcieńczania przepływu częściowego

V̇

m3/s

Objętościowe natężenie przepływu

CVS

(1) m3/s

Natężenie objętościowe CVS

(1) dm3/min

Natężenie przepływu w układzie analizatora gazów spalinowych

(1) cm3/min

Natężenie przepływu gazu znakującego

kg/m3

Gęstość masowa

kg/m3

Gęstość gazów spalinowych

— Stosunek ciśnień

— Stosunek rozcieńczenia (2)

μm

Średnia chropowatość powierzchni

Wilgotność względna

m/m

Stosunek średnic (układy CVS)

— Stosunek ciśnienia dla SSV

Re#

— Liczba Reynoldsa

Stała Sutherlanda

— Odchylenie standardowe

°C

Temperatura

Moment obrotowy silnika

Temperatura bezwzględna

Czas

Δt

Przedział czasu

— Stosunek między gęstością składnika gazowego a gęstością gazów spalinowych

Objętość

V̇

m3/s

Natężenie objętościowe

m3/r

Objętość gazu pompowanego przez pompę wyporową podczas jednego obrotu

kWh

Praca

act

kWh

Rzeczywista praca w cyklu podczas cyklu badania

— Współczynnik wagowy

g/g

Ułamek masowy

mol/mol

Stężenie średnie ważone względem natężenia przepływu

s/obr.

Funkcja wzorcowania pompy wyporowej

— Zmienna ogólna

Średnia arytmetyczna

— Współczynnik ściśliwości

(1) Zob. indeksy dolne; np.: ṁ

air dla natężenia masowego powietrza suchego, ṁ

fuel dla natężenia masowego paliwa itp.

(2) Stosunek rozcieńczenia r

d w sekcji 2 i DR w sekcji 3: różne symbole, ale to samo znaczenie i te same równania. Współczynnik rozcieńczenia D w sekcji 2 i x

dil w sekcji 3: różne oznaczenia, ale to samo znaczenie fizyczne; równanie (7-124) przedstawia zależność między x

dil a DR.

(3) d.u. = do ustalenia.

1.2. Indeksy dolne

Sekcja 2 (1)

Sekcja 3

Ilość

act

Wielkość rzeczywista

Pomiar chwilowy (np.: 1 Hz)

Poszczególna wielkość z szeregu

(1) W sekcji 2 znaczenie indeksu dolnego zależy od powiązanej wielkości; na przykład indeks dolny „d” może oznaczać stan suchy, tak jak w „c

d = stężenie w stanie suchym”, powietrze rozcieńczające, jak w „p

d = prężność par nasyconych powietrza rozcieńczającego” lub „k

w,d = współczynnik korekcji ze stanu suchego na mokry dla powietrza rozcieńczającego”, stosunek rozcieńczenia, jak w „r

d”.

1.3. Symbole i skróty składników chemicznych (stosowane także jako indeks dolny)

Sekcja 2

Sekcja 3

Ilość

Argon

Równoważnik węglowy 1 dla węglowodoru

CH4

Metan

C2H6

Etan

C3H8

Propan

Tlenek węgla

CO2

Dwutlenek węgla

Wodór atomowy

Wodór cząsteczkowy

Węglowodór

H2O

Woda

Hel

Azot atomowy

Azot cząsteczkowy

NOx

Tlenki azotu

Tlenek azotu

NO2

Dwutlenek azotu

Tlen atomowy

Cząstki stałe

Siarka

1.4. Symbole i skróty dla składu paliwa

Sekcja 2 (1)

Sekcja 3 (2)

Ilość

C (4)

Zawartość węgla w paliwie, ułamek masowy [g/g] lub [% wag.]

Zawartość wodoru w paliwie, ułamek masowy [g/g] lub [% wag.]

Zawartość azotu w paliwie, ułamek masowy [g/g] lub [% wag.]

Zawartość tlenu w paliwie, ułamek masowy [g/g] lub [% wag.]

Zawartość siarki w paliwie, ułamek masowy [g/g] lub [% wag.]

Stosunek atomowy wodoru do węgla (H/C)

Stosunek atomowy tlenu do węgla (O/C) (3)

Stosunek atomowy siarki do węgla (S/C)

Stosunek atomowy azotu do węgla (N/C)

(1) W odniesieniu do paliwa o wzorze chemicznym CHαOεNδSγ.

(2) W odniesieniu do paliwa o wzorze chemicznym CHαOβSγNδ.

(3) Należy zwrócić uwagę na różne znaczenia symbolu β w dwóch sekcjach dotyczących obliczania wielkości emisji: w sekcji 2 symbol ten odnosi się do paliwa o wzorze chemicznym CHαSγNδOε (tj. o wzorze CβHαSγNδOε, gdzie β = 1, zakładając jeden atom węgla w cząsteczce), natomiast w sekcji 3 symbol ten odnosi się do stosunku tlenu do węgla dla CHαOβSγNδ. Tym samym β z sekcji 3 odpowiada ε z sekcji 2.

(4) Ułamek masowy w opatrzony symbolem składnika chemicznego w indeksie dolnym.

2. Obliczenia emisji w oparciu o masę

2.1. Pomiar emisji gazowych w spalinach nierozcieńczonych

2.1.1. Badania NRSC z fazami dyskretnymi

Oblicza się natężenie emisji gazowej qm

gas,

[g/h] dla każdej fazy i badania w warunkach stałych poprzez pomnożenie stężenia emisji gazowej przez odpowiadający jej przepływ w następujący sposób:

(7-1)

gdzie:

1 dla cgasr,w,i w [ppm] i k = 10 000 dla cgasr,w,i w [% obj.]

współczynnik korekcji NOx [-], stosowany do obliczania emisji NOx (zob. pkt 2.1.4)

gas

współczynnik właściwy dla składnika lub stosunek między gęstością składnika gazowego i gęstością gazów spalinowych [-]

ew,

masowe natężenie przepływu gazów spalinowych w fazie i w stanie mokrym [kg/s]

gas,

stężenie emisji w nierozcieńczonych gazach spalinowych w fazie i w stanie mokrym [ppm] lub [% obj.]

2.1.2. Cykle badań w warunkach zmiennych (NRTC i LSI-NRTC) oraz badania RMC

Masę całkowitą emisji gazowych w badaniu m

gas [g/badanie] oblicza się poprzez pomnożenie zestrojonych czasowo stężeń chwilowych przez wartości przepływu gazów spalinowych oraz całkowanie po cyklu badania za pomocą równania (7-2):

(7-2)

gdzie:

częstotliwość pobierania próbek danych [Hz]

współczynnik korekcji NOx [-], stosowany tylko do obliczania emisji NOx

1 dla cgasr,w,i w [ppm] i k = 10 000 dla cgasr,w,

w [% obj.]

gas

współczynnik właściwy dla składnika [-] (zob. pkt 2.1.5)

liczba pomiarów [-]

ew,

chwilowe masowe natężenie przepływu gazów spalinowych w stanie mokrym [kg/s]

gas,

chwilowe stężenie emisji w nierozcieńczonych gazach spalinowych, w stanie mokrym [ppm] lub [% obj.]

2.1.3. Przekształcenie stężenia ze stanu suchego na mokry

Jeżeli emisje są mierzone w stanie suchym, zmierzone stężenie c

d w stanie suchym przelicza się na stężenie c

w w stanie mokrym za pomocą równania (7-3):

(7-3)

gdzie:

współczynnik przekształcenia ze stanu suchego na mokry [-]

stężenie emisji w stanie suchym [ppm] lub [% obj.].

W przypadku spalania zupełnego współczynnik przekształcenia ze stanu suchego na mokry dla nierozcieńczonych gazów spalinowych zapisuje się jako k

w,a [-] i oblicza za pomocą równania (7-4):

(7-4)

gdzie:

wilgotność powietrza dolotowego [g H2O/kg suchego powietrza]

chwilowe natężenie przepływu paliwa [kg/s]

ad,

chwilowe natężenie przepływu suchego powietrza dolotowego [kg/s]

ciśnienie wody za urządzeniem schładzającym [kPa]

całkowite ciśnienie barometryczne [kPa]

zawartość wodoru w paliwie [% wag.]

dodatkowa objętość spalania [m3/kg paliwa]

przy czym:

(7-5)

gdzie:

zawartość wodoru w paliwie [% wag.]

zawartość azotu w paliwie [% wag.]

zawartość tlenu w paliwie [% wag.]

W równaniu (7-4) można przyjąć stosunek p

r/p

(7-6)

W przypadku spalania niezupełnego (bogate mieszanki paliwowo-powietrzne) oraz dla badań emisji bez bezpośrednich pomiarów przepływu paliwa preferuje się drugą metodę obliczania k

w,a:

(7-7)

gdzie:

CO2

stężenie CO2 w nierozcieńczonych gazach spalinowych w stanie suchym [% obj.]

stężenie CO w nierozcieńczonych gazach spalinowych w stanie suchym [ppm]

ciśnienie wody za urządzeniem schładzającym [kPa]

całkowite ciśnienie barometryczne [kPa]

molowy stosunek węgla do wodoru [-]

wilgotność powietrza dolotowego [-]

(7-8)

2.1.4. Korekcja NOx ze względu na wilgotność i temperaturę

Ponieważ wartość emisji NOx zależy od stanu powietrza atmosferycznego, stężenie NOx jest korygowane z uwzględnieniem temperatury i wilgotności otoczenia za pomocą współczynników kh,D lub kh,G [-] podanych w równaniach (7-9) i (7-10). Współczynniki te są ważny dla zakresu wilgotności od 0 do 25 g H2O/kg suchego powietrza.

a) dla silników o zapłonie samoczynnym

(7-9)

b) dla silników o zapłonie iskrowym

kh.G = 0,6272 + 44,030 × 10– 3 × Ha – 0,862 × 10– 3 × Ha

(7-10)

gdzie:

wilgotność powietrza dolotowego [g H2O/kg suchego powietrza].

2.1.5. Współczynnik właściwy dla składnika u

W pkt 2.1.5.1 i 2.1.5.2 opisano dwie procedury dokonywania obliczeń. Procedura opisana w pkt 2.1.5.1 jest bardziej bezpośrednia, ponieważ wykorzystuje tabelaryczne wartości u dla obliczenia stosunku danego składnika do gęstości gazów spalinowych. Procedura opisana w pkt 2.1.5.2 jest dokładniejsza dla rodzajów paliw, które odbiegają od specyfikacji zawartych w załączniku VIII, jednak wymaga podstawowej analizy składu paliwa.

2.1.5.1. Wartości stabelaryzowane

Przy zastosowaniu pewnych uproszczeń do równań z pkt 2.1.5.2 (założenie dotyczące wartości λ i warunków powietrza dolotowego przedstawione w tabeli 7.1) otrzymane wartości dla u

gas podano w tabeli 7.1.

Tabela 7.1

Wartości u dla nierozcieńczonych gazów spalinowych i gęstości składników (dla stężenia emisji wyrażonego w ppm)

Paliwo

ρe

Gaz

NOx

CO2

CH4

ρgas [kg/m3]

2,053

1,250

()

1,9636

1,4277

0,716

ugas ()

Olej napędowy (olej napędowy dla maszyn nieporuszających się po drogach)

1,2943

0,001586

0,000966

0,000482

0,001517

0,001103

0,000553

Alkohol etylowy do specjalnych silników o zapłonie samoczynnym

(ED95)

1,2768

0,001609

0,000980

0,000780

0,001539

0,001119

0,000561

Gaz ziemny / biometan ()

1,2661

0,001621

0,000987

0,000528 ()

0,001551

0,001128

0,000565

Propan

1,2805

0,001603

0,000976

0,000512

0,001533

0,001115

0,000559

Butan

1,2832

0,001600

0,000974

0,000505

0,001530

0,001113

0,000558

LPG ()

1,2811

0,001602

0,000976

0,000510

0,001533

0,001115

0,000559

Benzyna (E10)

1,2931

0,001587

0,000966

0,000499

0,001518

0,001104

0,000553

Alkohol etylowy

(E85)

1,2797

0,001604

0,000977

0,000730

0,001534

0,001116

0,000559

(1) W zależności od paliwa.

(2) Przy λ = 2, suchym powietrzu, 273 K, 101,3 kPa.

(3) Wartości u z dokładnością do 0,2 % dla następującego składu masy: C = 66 – 76 %; H = 22 – 25 %; N = 0 – 12 %.

(4) NMHC na podstawie CH2,93 (dla całości HC stosuje się współczynnik u

gas dla CH4).

(5) Wartości u z dokładnością do 0,2 % dla następującego składu masy: C3 = 70 – 90 %; C4 = 10 – 30 %.

2.1.5.2. Wartości obliczone

Współczynnik właściwy dla składnika, u

gas,i, można obliczyć ze stosunku gęstości składnika do gęstości spalin lub z odpowiedniego stosunku mas molowych [równania (7-11) lub (7-12)]:

(7-11)

lub

(7-12)

gdzie:

gas

masa molowa składnika gazowego [g/mol]

chwilowa masa molowa nierozcieńczonych gazów spalinowych w stanie mokrym [g/mol]

gas

gęstość składnika gazowego [kg/m3]

e,i

chwilowa gęstość spalin nierozcieńczonych w stanie mokrym [kg/m3].

Masę molową gazów spalinowych, M

e,i otrzymuje się dla ogólnego składu paliwa CHαOεNδSγ przy założeniu spalania zupełnego i oblicza za pomocą równania (7-13):

(7-13)

gdzie:

chwilowe masowe natężenie przepływu paliwa w stanie mokrym [kg/s]

aw,

chwilowe masowe natężenie przepływu powietrza dolotowego w stanie mokrym [kg/s]

stosunek molowy wodoru do węgla [-]

stosunek molowy azotu do węgla [-]

stosunek molowy tlenu do węgla [-]

stosunek atomowy siarki do węgla [-]

wilgotność powietrza dolotowego [g H2O/kg suchego powietrza]

masa cząsteczkowa suchego powietrza dolotowego = 28,965 g/mol.

Chwilową gęstość nierozcieńczonych gazów spalinowych r

[kg/m3] oblicza się za pomocą równania (7-14):

(7-14)

gdzie:

chwilowe masowe natężenie przepływu paliwa [kg/s]

ad,

chwilowe masowe natężenie przepływu suchego powietrza dolotowego [kg/s]

wilgotność powietrza dolotowego [g H2O/kg suchego powietrza]

dodatkowa objętość spalania [m3/kg paliwa] [zob. równanie (7-5)]

2.1.6. Masowe natężenie przepływu gazów spalinowych

2.1.6.1. Metoda pomiaru powietrza i paliwa

Metoda ta obejmuje pomiar przepływu powietrza i przepływu paliwa przy użyciu odpowiednich przepływomierzy. Chwilowy przepływ gazów spalinowych qm

ew,

[kg/s] oblicza się za pomocą równania (7-15):

ew,

= qm

aw,

+ qm

(7-15)

gdzie:

aw,

chwilowe masowe natężenie przepływu powietrza dolotowego [kg/s]

chwilowe masowe natężenie przepływu paliwa [kg/s]

2.1.6.2. Metoda pomiaru gazu znakującego

Metoda ta obejmuje pomiar stężenia gazu znakującego w gazach spalinowych. Chwilowy przepływ gazów spalinowych q

mew,i [kg/s] oblicza się za pomocą równania (7-16):

(7-16)

gdzie:

natężenie przepływu gazu znakującego [m3/s]

mix,

chwilowe stężenie gazu znakującego po wymieszaniu [ppm]

gęstość nierozcieńczonych gazów spalinowych [kg/m3]

stężenie tła gazu znakującego w powietrzu dolotowym [ppm].

Stężenie tła gazu znakującego c

b można określić poprzez uśrednienie stężenia tła zmierzonego bezpośrednio przed przebiegiem badania oraz po nim. Jeżeli stężenie tła jest niższe niż 1 % stężenia gazu znakującego po wymieszaniu, c

mix,

, przy maksymalnym przepływie gazów spalinowych, stężenie tła można pominąć.

2.1.6.3. Metoda pomiaru przepływu powietrza i stosunku ilości powietrza do paliwa

Metoda ta obejmuje obliczenie masy gazów spalinowych na podstawie przepływu powietrza oraz stosunku powietrza do paliwa. Chwilowy przepływ masowy gazów spalinowych q

mew,

[kg/s] oblicza się za pomocą równania (7-17):

(7-17)

przy czym:

(7-18)

(7-19)

gdzie:

aw,

masowe natężenie przepływu powietrza dolotowego w stanie mokrym [kg/s]

A/F

stechiometryczny stosunek powietrza do paliwa [-]

chwilowy stosunek powietrza nadmiarowego [-]

COd

stężenie CO w nierozcieńczonych gazach spalinowych w stanie suchym [ppm]

CO2d

stężenie CO2 w nierozcieńczonych gazach spalinowych w stanie suchym [%]

HCw

stężenie HC w nierozcieńczonych gazach spalinowych w stanie mokrym [ppm C1]

stosunek molowy wodoru do węgla [-]

stosunek molowy azotu do węgla [-]

stosunek molowy tlenu do węgla [-]

stosunek atomowy siarki do węgla [-]

2.1.6.4. Metoda bilansu węgla, metoda 1-etapowa

Do obliczenia masowego natężenia przepływu gazów spalinowych w stanie mokrym qm

ew,

[kg/s] można wykorzystać następujący wzór 1-etapowy określony w równaniu (7-20):

(7-20)

przy czym współczynnik węglowy f

c [-] jest określony przez:

(7-21)

gdzie:

chwilowe masowe natężenie przepływu paliwa [kg/s]

zawartość węgla w paliwie [% wag.] (zob. równanie (7-82) w pkt 3.3.3.1 lub tabela 7.3)

wilgotność powietrza dolotowego [g H2O/kg suchego powietrza]

dodatkowa objętość spalania w stanie suchym [m3/kg paliwa]

CO2d

stężenie CO2 w nierozcieńczonych gazach spalinowych, w stanie suchym [%]

CO2d,a

stężenie CO2 w powietrzu atmosferycznym, w stanie suchym [%]

COd

stężenie CO w nierozcieńczonych gazach spalinowych, w stanie suchym [ppm]

HCw

stężenie HC w nierozcieńczonych gazach spalinowych w stanie mokrym [ppm]

a współczynnik k

fd [m3/kg paliwa] w stanie suchym obliczany jest za pomocą równania (7-22) poprzez odjęcie wody powstałej ze spalania od wartości k

fd = k

f – 0,11118 · w

(7-22)

gdzie:

współczynnik właściwy dla paliwa z równania (7-5) [m3/kg paliwa]

zawartość wodoru w paliwie [% wag.]

2.2. Emisje rozcieńczonych zanieczyszczeń gazowych

2.2.1. Masa emisji gazowych

Masowe natężenie przepływu gazów spalinowych mierzy się przy pomocy układu pobierania próbek przy zachowaniu stałej objętości (CVS), który może wykorzystywać pompę wyporową (PDP), zwężkę Venturiego o przepływie krytycznym (CFV) lub zwężkę Venturiego o przepływie poddźwiękowym (SSV).

W odniesieniu do układów ze stałym przepływem masowym (np. z wymiennikiem ciepła) masę zanieczyszczeń m

gas (g/badanie) wyznacza się za pomocą równania (7-23):

gas = k

h · k · u

gas · c

gas · m

(7-23)

gdzie:

gas oznacza stosunek między gęstością składnika gazów spalinowych a gęstością powietrza, podany w tabeli 7.2 lub obliczony za pomocą równania (7-34) [-]

gas = średnie stężenie składnika w stanie mokrym skorygowane o stężenie tła, odpowiednio w [ppm] lub [% obj.]

h = współczynnik korekcji NOx [-], stosowany tylko do obliczania emisji NOx

k = 1 dla cgasr,w,

w [ppm], k = 10 000 dla c

gasr,w,

w [% obj.]

ed = masa całkowita rozcieńczonych gazów spalinowych w cyklu [kg/badanie].

W odniesieniu do układów z kompensacją przepływu (bez wymiennika ciepła) masę zanieczyszczeń m

gas [g/badanie] wyznacza się poprzez obliczenie chwilowych emisji gazowych, całkowanie oraz korekcję ze względu na tło za pomocą równania (7-24):

(7-24)

gdzie:

stężenie emisji w rozcieńczonych gazach spalinowych w stanie mokrym [ppm] lub [% obj.]

stężenie emisji w powietrzu rozcieńczającym, w stanie mokrym [ppm] lub [% obj.]

ed,

masa rozcieńczonych gazów spalinowych w przedziale czasowym i [kg]

masa całkowita rozcieńczonych gazów spalinowych w cyklu [kg]

gas

wartość stabelaryzowana z tabeli 7.2 [-]

współczynnik rozcieńczenia [zob. równanie (7-28) z pkt 2.2.2.2)] [-]

współczynnik korekcji NOx [-], stosowany tylko do obliczania emisji NOx

1 dla c w [ppm], k = 10 000 dla c w [% obj.].

Jeżeli chodzi o stężenia c

gas, c

e i c

d, mogą to być wartości zmierzone z próbki okresowej (worka, ale nie jest to dozwolone w przypadku NOx i HC) lub wartości z pomiarów ciągłych uśrednione poprzez całkowanie. Również wartość m

ed,

musi być uśredniona przez całkowanie po całym cyklu badania.

W poniższych równaniach pokazano, jak obliczyć wymagane wielkości (c

e, u

gas i m

ed).

2.2.2. Przekształcenie stężenia ze stanu suchego na mokry

Wszystkie stężenia określone w pkt 2.2.1 zmierzone w stanie suchym przekształca się na stężenia w stanie mokrym za pomocą równania (7-3).

2.2.2.1. Rozcieńczone gazy spalinowe

Stężenia zmierzone w stanie suchym przekształca się na stężenia w stanie mokrym za pomocą jednego z następujących dwóch równań [(7-25) lub (7-26)] do równania:

(7-25)

lub

(7-26)

gdzie:

stosunek molowy wodoru do węgla w paliwie [-]

CO2w

stężenie CO2 w rozcieńczonych gazach spalinowych w stanie mokrym [% obj.]

CO2d

stężenie CO2 w rozcieńczonych gazach spalinowych w stanie suchym [% obj.]

Współczynnik korekcji ze stanu suchego na mokry k

w2 uwzględnia zawartość wody w powietrzu dolotowym i w powietrzu rozcieńczającym; oblicza się go za pomocą równania (7-27):

(7-27)

gdzie:

wilgotność powietrza dolotowego [g H2O/kg suchego powietrza]

wilgotność powietrza rozcieńczającego [g H2O/kg suchego powietrza]

współczynnik rozcieńczenia [zob. równanie (7-28) z pkt 2.2.2.2)] [-]

2.2.2.2. Współczynnik rozcieńczenia

Współczynnik rozcieńczenia D [-] (niezbędny do korekcji ze względu na tło i do obliczenia k

w2) oblicza się za pomocą równania (7-28):

(7-28)

gdzie:

współczynnik stechiometryczny [-]

CO2,e

stężenie CO2 w rozcieńczonych gazach spalinowych w stanie mokrym [% obj.]

HC,e

stężenie HC w rozcieńczonych gazach spalinowych w stanie mokrym [ppm C1]

CO,e

stężenie CO w rozcieńczonych gazach spalinowych w stanie mokrym [ppm]

Współczynnik stechiometryczny oblicza się za pomocą równania (7-29):

(7-29)

gdzie:

stosunek molowy wodoru do węgla w paliwie [-]

Alternatywnie, jeśli skład paliwa nie jest znany, można wykorzystać następujące współczynniki stechiometryczne:

S (olej napędowy) = 13,4

(LPG) = 11,6

(NG) = 9,5

(E10) = 13,3

(E85) = 11,5

Jeżeli wykonuje się bezpośredni pomiar przepływu gazów spalinowych, współczynnik rozcieńczenia D [-] można obliczyć za pomocą równania (7-30):

(7-30)

gdzie:

CVS to objętościowe natężenie przepływu rozcieńczonych gazów spalinowych [m3/s]

ew = objętościowe natężenie przepływu nierozcieńczonych gazów spalinowych [m3/s]

2.2.2.3. Powietrze rozcieńczające

w,d = (1 – k

w3) · 1,008

(7-31)

przy czym:

(7-32)

gdzie:

wilgotność powietrza rozcieńczającego [g H2O/kg suchego powietrza]

2.2.2.4. Wyznaczanie stężenia skorygowanego o stężenie tła

Aby otrzymać stężenia netto zanieczyszczeń, należy odjąć średnie stężenie tła zanieczyszczeń gazowych w powietrzu rozcieńczającym od stężeń zmierzonych. Wartości średnie stężeń tła można ustalić metodą analizy próbki z worka lub za pomocą pomiaru ciągłego z całkowaniem. Stosuje się równanie (7-33):

(7-33)

gdzie:

gas

stężenie netto zanieczyszczeń gazowych [ppm] lub [% obj.]

gas,e

stężenie emisji w rozcieńczonych gazach spalinowych w stanie mokrym [ppm] lub [% obj.]

stężenie emisji w powietrzu rozcieńczającym, w stanie mokrym [ppm] lub [% obj.]

współczynnik rozcieńczenia [zob. równanie (7-28) z pkt 2.2.2.2)] [-]

2.2.3. Współczynnik właściwy dla składnika u

Współczynnik właściwy dla składnika u

gas dla gazów rozcieńczonych można obliczyć za pomocą równania (7-34) albo przyjąć jego wartość z tabeli 7.2; w tabeli 7.2 przyjęto, że gęstość rozcieńczonych gazów spalinowych jest równa gęstości powietrza.

(7-34)

gdzie:

gas

masa molowa składnika gazowego [g/mol]

d,w

masa molowa rozcieńczonych gazów spalinowych [g/mol]

da,w

masa molowa powietrza rozcieńczającego [g/mol] (zob. równanie (7-144) w pkt 3.9.3)

r,w

masa molowa spalin nierozcieńczonych [g/mol] (zob. dodatek 2 pkt 5)

współczynnik rozcieńczenia [zob. równanie (7-28) z pkt 2.2.2.2)] [-]

Tabela 7.2

Wartości u dla rozcieńczonych gazów spalinowych (dla stężenia emisji wyrażonego w ppm) i gęstości składników

Paliwo

ρe

Gaz

NOx

CO2

CH4

ρgas [kg/m3]

2,053

1,250

(1) 1,9636

1,4277

0,716

ugas (2)

Olej napędowy (olej napędowy dla maszyn nieporuszających się po drogach)

1,2943

0,001586

0,000966

0,000482

0,001517

0,001103

0,000553

Alkohol etylowy do specjalnych silników o zapłonie samoczynnym (ED95)

1,2768

0,001609

0,000980

0,000780

0,001539

0,001119

0,000561

Gaz ziemny / biometan (3)

1,2661

0,001621

0,000987

0,000528 (4)

0,001551

0,001128

0,000565

Propan

1,2805

0,001603

0,000976

0,000512

0,001533

0,001115

0,000559

Butan

1,2832

0,001600

0,000974

0,000505

0,001530

0,001113

0,000558

LPG (5)

1,2811

0,001602

0,000976

0,000510

0,001533

0,001115

0,000559

Benzyna (E10)

1,2931

0,001587

0,000966

0,000499

0,001518

0,001104

0,000553

Alkohol etylowy (E85)

1,2797

0,001604

0,000977

0,000730

0,001534

0,001116

0,000559

(1) W zależności od paliwa.

(2) Przy λ = 2, suchym powietrzu, 273 K, 101,3 kPa.

(3) Wartości u z dokładnością do 0,2 % dla następującego składu masy: C = 66 – 76 %; H = 22 – 25 %; N = 0 – 12 %.

(4) NMHC na podstawie CH2,93 (dla całości HC stosuje się współczynnik u

gas dla CH4).

(5) Wartości u z dokładnością do 0,2 % dla następującego składu masy: C3 = 70 – 90 %; C4 = 10 – 30 %.

2.2.4. Obliczanie przepływu masowego gazów spalinowych

2.2.4.1. Układ PDP-CVS

Jeżeli temperatura rozcieńczonych gazów spalinowych m

ed utrzymywana jest na stałym poziomie z tolerancją ± 6 K w całym cyklu za pomocą wymiennika ciepła, masę rozcieńczonych gazów spalinowych [kg/badanie] w cyklu oblicza się za pomocą równania (7-35):

(7-35)

gdzie:

objętość gazu tłoczonego na obrót w warunkach badania [m3/obr.]

łączna liczba obrotów pompy w badaniu [obr./badanie]

ciśnienie bezwzględne na wlocie pompy [kPa]

średnia temperatura rozcieńczonych gazów spalinowych na wlocie pompy [K]

1,293 kg/m3

gęstość powietrza przy 273,15 K i 101,325 kPa

Jeżeli używa się układu z kompensacją przepływu (tzn. bez wymiennika ciepła), masę rozcieńczonych gazów spalinowych m

ed,

[kg] w przedziale czasowym oblicza się za pomocą równania (7-36):

(7-36)

gdzie:

objętość gazu tłoczonego na obrót w warunkach badania [m3/obr.]

ciśnienie bezwzględne na wlocie pompy [kPa]

całkowita liczba obrotów pompy w danym przedziale czasu i

średnia temperatura rozcieńczonych gazów spalinowych na wlocie pompy [K]

1,293 kg/m3

gęstość powietrza przy 273,15 K i 101,325 kPa

2.2.4.2. Układ CFV-CVS

Jeżeli temperatura rozcieńczonych gazów spalinowych utrzymywana jest na stałym poziomie (z tolerancją ± 11 K) w całym cyklu za pomocą wymiennika ciepła, przepływ masowy w ciągu cyklu m

ed [g/badanie] oblicza się za pomocą równania (7-37):

(7-37)

gdzie:

czas trwania cyklu [s]

współczynnik wzorcowania zwężki Venturiego o przepływie krytycznym dla warunków normalnych

ciśnienie bezwzględne na wlocie zwężki Venturiego [kPa]

temperatura bezwzględna na wlocie zwężki Venturiego [K]

1,293 kg/m3

gęstość powietrza przy 273,15 K i 101,325 kPa

Jeżeli używa się układu z kompensacją przepływu (tzn. bez wymiennika ciepła), masę rozcieńczonych gazów spalinowych m

ed,

[kg] w przedziale czasowym oblicza się za pomocą równania (7-38):

(7-38)

gdzie:

Dti

przedział czasowy badania [s]

współczynnik wzorcowania zwężki Venturiego o przepływie krytycznym dla warunków normalnych

ciśnienie bezwzględne na wlocie zwężki Venturiego [kPa]

temperatura bezwzględna na wlocie zwężki Venturiego [K]

1,293 kg/m3

gęstość powietrza przy 273,15 K i 101,325 kPa

2.2.4.3. Układ SSV-CVS

Jeżeli temperatura rozcieńczonych gazów spalinowych utrzymywana jest na stałym poziomie (z tolerancją ± 11 K) w całym cyklu za pomocą wymiennika ciepła, masę rozcieńczonych gazów spalinowych w ciągu cyklu m

ed [kg/badanie] oblicza się za pomocą równania (7-39):

ed = 1,293 · qV

SSV · Δt

(7-39)

gdzie:

1,293 kg/m3

gęstość powietrza przy 273,15 K i 101,325 kPa

Δt

czas trwania cyklu [s]

SSV

natężenie przepływu powietrza w warunkach normalnych (101,325 kPa, 273,15 K) [m3/s]

przy czym:

(7-40)

gdzie:

zbiór stałych i konwersji jednostek = 0,0056940

średnica gardzieli SSV [mm]

współczynnik wypływu SSV [-]

ciśnienie bezwzględne na wlocie zwężki Venturiego [kPa]

temperatura na wlocie zwężki Venturiego [K]

stosunek statycznego ciśnienia bezwzględnego w gardzieli SSV do podobnego ciśnienia na wlocie,

[-]

stosunek średnicy gardzieli SSV do wewnętrznej średnicy rury wlotowej

[-]

Jeżeli używa się układu z kompensacją przepływu (tzn. bez wymiennika ciepła), masę rozcieńczonych gazów spalinowych m

ed,

[kg] w przedziale czasowym oblicza się za pomocą równania (7-41):

ed,

= 1,293 · qV

SSV · Δt

(7-41)

gdzie:

1,293 kg/m3

gęstość powietrza przy 273,15 K i 101,325 kPa

Δti

przedział czasowy [s]

SSV

objętościowe natężenie przepływu w SSV [m3/s]

2.3. Obliczanie emisji cząstek stałych

2.3.1. Cykle badań w warunkach zmiennych (NRTC i LSI-NRTC) oraz badania RMC

Masę cząstek stałych oblicza się po dokonaniu korekcji pod względem wyporu próbki cząstek stałych zgodnie z pkt 8.1.13.2.5 załącznika VI.

2.3.1.1. Układ rozcieńczania przepływu częściowego

2.3.1.1.1. Obliczenie oparte na stosunku pobierania próbek

Emisję cząstek stałych w cyklu m

PM [g] oblicza się za pomocą równania (7-42):

(7-42)

gdzie:

masa cząstek stałych zebranych w cyklu [mg]

średni stosunek pobierania próbek w całym cyklu badania [-]

przy czym:

(7-43)

gdzie:

masa próbki nierozcieńczonych gazów spalinowych w cyklu [kg]

masa całkowita nierozcieńczonych gazów spalinowych w cyklu [kg]

sep

masa rozcieńczonych gazów spalinowych przechodzących przez filtry cząstek stałych [kg]

sed

masa rozcieńczonych gazów spalinowych przepływających przez tunel rozcieńczający [kg]

W przypadku układu pobierania próbek całkowitego m

sep i m

sed są identyczne.

2.3.1.1.2. Obliczenie oparte na stosunku rozcieńczenia

Emisję cząstek stałych w cyklu m

PM [g] oblicza się za pomocą równania (7-44):

(7-44)

gdzie:

masa cząstek stałych zebranych w cyklu [mg]

sep

masa rozcieńczonych gazów spalinowych przechodzących przez filtry cząstek stałych [kg]

edf

masa równoważnych rozcieńczonych gazów spalinowych w cyklu [kg]

Masę całkowitą równoważnych rozcieńczonych gazów spalinowych w cyklu m

edf [kg] wyznacza się za pomocą równania (7-45):

(7-45)

przy czym:

(7-46)

(7-47)

gdzie:

edf,

chwilowe równoważne masowe natężenie przepływu rozcieńczonych gazów spalinowych [kg/s]

ew,

chwilowe masowe natężenie przepływu gazów spalinowych w stanie mokrym [kg/s]

chwilowy stosunek rozcieńczenia [-]

dew,

chwilowe masowe natężenie przepływu rozcieńczonych gazów spalinowych w stanie mokrym [kg/s]

dw,i

chwilowe masowe natężenie przepływu powietrza rozcieńczającego [kg/s]

częstotliwość pobierania próbek danych [Hz]

liczba pomiarów [-]

2.3.1.2. Układ rozcieńczania przepływu całkowitego

Emisję masową oblicza się za pomocą równania (7-48):

(7-48)

gdzie:

oznacza masę pobranych cząstek stałych w cyklu [mg]

sep

oznacza masę rozcieńczonych gazów spalinowych przechodzących przez filtry cząstek stałych [kg]

oznacza masę rozcieńczonych gazów spalinowych w cyklu [kg]

przy czym:

sep = m

set – m

ssd

(7-49)

gdzie:

set

masa podwójnie rozcieńczonych gazów spalinowych przechodzących przez filtr cząstek stałych [kg]

ssd

masa wtórnego powietrza rozcieńczającego [kg].

2.3.1.2.1. Korekcja ze względu na tło

Masę cząstek stałych m

PM,c [g] można skorygować ze względu na tło za pomocą równania (7-50):

(7-50)

gdzie:

masa cząstek stałych zebranych w cyklu [mg]

sep

masa rozcieńczonych gazów spalinowych przechodzących przez filtry cząstek stałych [kg]

masa powietrza rozcieńczającego przechodzącego przez układ pobierania cząstek stałych tła [kg]

masa cząstek stałych tła zebranych z powietrza rozcieńczającego [mg]

masa rozcieńczonych gazów spalinowych w cyklu [kg]

współczynnik rozcieńczenia [zob. równanie (7-28) z pkt 2.2.2.2)] [-]

2.3.2. Obliczenia dla badań NRSC z fazami dyskretnymi

2.3.2.1. Układ rozcieńczania

Wszystkie obliczenia opierają się na uśrednionych wartościach z poszczególnych faz i okresu pobierania próbek.

a) W przypadku rozcieńczania przepływu częściowego równoważny przepływ masowy rozcieńczonych gazów spalinowych wyznacza się za pomocą równania (7-51) i przy użyciu układu z pomiarem przepływu przedstawionego na rysunku 9.2:

(7-51)

(7-52)

gdzie:

edf

równoważne masowe natężenie przepływu rozcieńczonych gazów spalinowych [kg/s]

masowe natężenie przepływu gazów spalinowych w stanie mokrym [kg/s]

stosunek rozcieńczenia [-]

dew

masowe natężenie przepływu rozcieńczonych gazów spalinowych w stanie mokrym [kg/s]

masowe natężenie przepływu powietrza rozcieńczającego [kg/s].

b) W przypadku układów rozcieńczania przepływu całkowitego wartość qm

dew wykorzystywana jest jako qm

edf.

2.3.2.2. Obliczanie współczynnika masowego natężenia przepływu cząstek stałych

Natężenie przepływu emisji cząstek stałych w cyklu q

mPM [g/h] oblicza się za pomocą równań (7-53), (7-56), (7-57) lub (7-58):

a) dla metody jednofiltrowej

(7-53)

(7-54)

(7-55)

gdzie:

masowe natężenie przepływu cząstek stałych [g/h]

masa cząstek stałych zebranych w cyklu [mg]

średnie równoważne masowe natężenie przepływu rozcieńczonych gazów spalinowych w stanie mokrym [kg/s]

edf

równoważne masowe natężenie przepływu rozcieńczonych gazów spalinowych w stanie mokrym dla fazy i [kg/s]

WFi

współczynnik wagowy dla fazy i [-]

sep

masa rozcieńczonych gazów spalinowych przechodzących przez filtry cząstek stałych [kg]

sep

masa próbki rozcieńczonych gazów spalinowych przechodzących przez filtry pobierania próbek cząstek stałych w fazie i [kg]

liczba pomiarów [-]

b) dla metody wielofiltrowej

(7-56)

gdzie:

masowe natężenie przepływu cząstek stałych dla fazy i [g/h]

masa zebranej próbki cząstek stałych dla fazy i [mg]

edf

równoważne masowe natężenie przepływu rozcieńczonych gazów spalinowych w stanie mokrym dla fazy i [kg/s]

sep

masa próbki rozcieńczonych gazów spalinowych przechodzących przez filtry pobierania próbek cząstek stałych w fazie i [kg]

Masę cząstek stałych w cyklu badania wyznacza się poprzez zsumowanie średnich wartości dla poszczególnych faz i w okresie pobierania próbek.

Masowe natężenie przepływu cząstek stałych qm

PM [g/h] lub qm

i [g/h] można skorygować o tło w następujący sposób:

c) dla metody jednofiltrowej

(7-57)

gdzie:

masowe natężenie przepływu cząstek stałych [g/h]

masa pobranej próbki cząstek stałych [mg]

sep

masa próbki rozcieńczonych gazów spalinowych przechodzących przez filtry pobierania próbek cząstek stałych [kg]

f,d

masa próbki cząstek stałych zebranej z powietrza rozcieńczającego [mg]

masa próbki powietrza rozcieńczającego przechodzącego przez filtry do filtry do pobierania próbek cząstek stałych [kg]

współczynnik rozcieńczenia dla fazy i [zob. równanie (7-28) z pkt 2.2.2.2] [-]

WFi

współczynnik wagowy dla fazy i [-]

średnie równoważne masowe natężenie przepływu rozcieńczonych gazów spalinowych w stanie mokrym [kg/s]

d) dla metody wielofiltrowej

(7-58)

gdzie:

masowe natężenie przepływu cząstek stałych dla fazy i [g/h].

masa zebranej próbki cząstek stałych dla fazy i [mg]

sep

masa próbki rozcieńczonych gazów spalinowych przechodzących przez filtry pobierania próbek cząstek stałych w fazie i [kg]

f,d

masa próbki cząstek stałych zebranej z powietrza rozcieńczającego [mg]

masa próbki powietrza rozcieńczającego przechodzącego przez filtry do filtry do pobierania próbek cząstek stałych [kg]

współczynnik rozcieńczenia [zob. równanie (7-28) z pkt 2.2.2.2)] [-]

medf

równoważne masowe natężenie przepływu rozcieńczonych gazów spalinowych w stanie mokrym dla fazy i [kg/s]

Jeżeli wykonano więcej niż jeden pomiar, zamiast mf,d/md stosuje się

2.4. Praca w cyklu i emisje jednostkowe

2.4.1. Emisje gazowe

2.4.1.1. Cykle badań w warunkach zmiennych (NRTC i LSI-NRTC) oraz badania RMC

Należy odnieść się do pkt 2.1 i 2.2 dla, odpowiednio, nierozcieńczonych i rozcieńczonych gazów spalinowych. Otrzymane wartości mocy P [kW] całkuje się po przedziale czasowym badania. Pracę całkowitą W

act [kWh] oblicza się za pomocą równania (7-59):

(7-59)

gdzie:

chwilowa moc silnika [kW]

chwilowa prędkość obrotowa silnika [obr./min]

chwilowy moment obrotowy silnika [Nm]

act

rzeczywista praca w cyklu [kWh]

częstotliwość pobierania próbek danych [Hz]

liczba pomiarów [-]

Δti

okres pomiaru [s]

Jeżeli urządzenia pomocnicze zamontowano zgodnie z załącznikiem VI dodatek 2, nie należy wprowadzać dostosowań do chwilowego momentu obrotowego silnika w równaniu (7-59). Zgodnie z pkt 6.3.2 lub 6.3.3 załącznika VI do niniejszego rozporządzenia w przypadku niezamontowania niezbędnych urządzeń pomocniczych, które należało zamontować na potrzeby badania, lub jeżeli urządzenia pomocnicze, które należało usunąć na potrzeby badania, są zamontowane, wartość Ti

zastosowaną w równaniu (7-59) należy dostosować za pomocą równania (7-60):

i = T

,meas + T

AUX

(7-60)

gdzie:

,meas

zmierzona wartość chwilowego momentu obrotowego silnika

Ti,

AUX

odpowiednia wartość momentu obrotowego wymagana do sterowania urządzeniami pomocniczymi określona zgodnie z równaniem (6-18) w załączniku VI.

Emisje jednostkowe e

gas [g/kWh] oblicza się w następujący sposób, w zależności od rodzaju cyklu badania.

(7-61)

gdzie:

gas

masa całkowita emisji [g/badanie]

act

praca w cyklu [kWh].

W przypadku NRTC w odniesieniu do emisji gazowych innych niż CO2 końcowy wynik badania e

gas [g/kWh] oblicza się jako średnią ważoną z wyników badania w cyklu zimnego rozruchu i badania w cyklu gorącego rozruchu za pomocą równania (7-62):

(7-62)

gdzie:

cold oznacza masowe emisje gazowe podczas badania NRTC w cyklu zimnego rozruchu [g]

act, cold oznacza rzeczywistą pracę w cyklu podczas badania NRTC w cyklu zimnego rozruchu [kWh]

hot oznacza masowe emisje gazowe podczas badania NRTC w cyklu gorącego rozruchu [g]

act, hot oznacza rzeczywistą pracę w cyklu podczas badania NRTC w cyklu gorącego rozruchu [kWh]

W przypadku NRTC w odniesieniu do CO2 końcowy wynik badania e

CO2 [g/kWh] oblicza się z wyników badania NRTC w cyklu gorącego rozruchu za pomocą równania (7-63):

(7-63)

gdzie:

CO2, hot oznacza masowe emisje CO2 podczas badania NRTC w cyklu gorącego rozruchu [g]

act, hot oznacza rzeczywistą pracę w cyklu podczas badania NRTC w cyklu gorącego rozruchu [kWh]

2.4.1.2. Badania NRSC z fazami dyskretnymi

Emisje jednostkowe e

gas [g/kWh] oblicza się za pomocą równania (7-64):

(7-64)

gdzie:

gas,

średnie masowe natężenie przepływu emisji dla fazy i [g/h]

moc silnika dla fazy i [kW] obliczona poprzez dodanie do mocy zmierzonej Pmeas

[kW] mocy wymaganej do sterowania urządzeniami pomocniczymi PAUX

[kW] określonej zgodnie z równaniem (6-8) w załączniku VI (Pi

= Pmeas

+ PAUX

WFi

współczynnik wagowy dla fazy i [-]

Nmode

liczba faz mającego zastosowanie badania NRSC z fazami dyskretnymi.

2.4.2. Emisja cząstek stałych

2.4.2.1. Cykle badań w warunkach zmiennych (NRTC i LSI-NRTC) oraz badania RMC

Emisje jednostkowe cząstek stałych oblicza się przy użyciu równania (7-61), gdzie w miejsce e

gas [g/kWh] i m

gas [g/badanie] podstawia się, odpowiednio, e

PM [g/kWh] i m

PM [g/badanie]:

(7-65)

gdzie:

masa całkowita emisji cząstek stałych obliczona zgodnie z pkt 2.3.1.1 lub 2.3.1.2 [g/badanie]

act

praca w cyklu [kWh].

Emisje dla złożonego cyklu w warunkach zmiennych (tj. badania NRTC w cyklu zimnego rozruchu i badania NRTC w cyklu gorącego rozruchu) oblicza się zgodnie z pkt 2.4.1.1.

2.4.2.2. Badania NRSC z fazami dyskretnymi

Emisje jednostkowe cząstek stałych e

PM [g/kWh] oblicza się za pomocą równania (7-66) lub (7-67):

a) dla metody jednofiltrowej

(7-66)

gdzie:

moc silnika dla fazy i [kW] obliczona poprzez dodanie do mocy zmierzonej Pmeas

[kW] mocy wymaganej do sterowania urządzeniami pomocniczymi PAUX

[kW] określonej zgodnie z równaniem (6-8) w załączniku VI (Pi

= Pmeas

+ PAUX

)

WFi

współczynnik wagowy dla fazy i [-]

masowe natężenie przepływu cząstek stałych [g/h]

Nmode

liczba faz mającego zastosowanie badania NRSC z fazami dyskretnymi.

b) dla metody wielofiltrowej

(7-67)

gdzie:

moc silnika dla fazy i [kW] obliczona poprzez dodanie do mocy zmierzonej Pmeas

[kW] mocy wymaganej do sterowania urządzeniami pomocniczymi PAUX

[kW] określonej zgodnie z równaniem (6-8) w załączniku VI (Pi

= Pmeas

+ PAUX

)

WFi

współczynnik wagowy dla fazy i [-]

masowe natężenie przepływu cząstek stałych dla fazy i [g/h].

Nmode

liczba faz mającego zastosowanie badania NRSC z fazami dyskretnymi.

Dla metody jednofiltrowej efektywny współczynnik wagowy WF

dla każdej z faz oblicza się za pomocą równania (7-68):

(7-68)

gdzie:

sep

masa próbki rozcieńczonych gazów spalinowych przechodzących przez filtry do pobierania próbek cząstek stałych w fazie i [kg]

średnie równoważne masowe natężenie przepływu rozcieńczonych gazów spalinowych [kg/s]

edf

równoważne masowe natężenie przepływu rozcieńczonych gazów spalinowych dla fazy i [kg/s]

sep

masa próbki rozcieńczonych gazów spalinowych przechodzących przez filtry do pobierania próbek cząstek stałych [kg]

Wartość efektywnego współczynnika wagowego musi się mieścić w zakresie 0,005 (wartość bezwzględna) dla współczynników wagowych podanych w dodatku 1 do załącznika XVII.

2.4.3. Dostosowanie ze względu na nieczęsto (okresowo) regenerowane układy ograniczania emisji

W przypadku silników innych niż te należące do kategorii RLL, wyposażonych w układy wtórnej obróbki spalin z nieczęstą (okresową) regeneracją (zob. załącznik VI pkt 6.6.2), emisje jednostkowe zanieczyszczeń gazowych i cząstek stałych obliczone zgodnie z pkt 2.4.1 i 2.4.2 należy skorygować przy użyciu odpowiedniego mnożnikowego współczynnika dostosowania albo odpowiedniego addytywnego współczynnika dostosowania. Jeżeli podczas badania nie wystąpiła regeneracja nieczęsta, należy zastosować współczynnik w górę (k

ru,m lub k

ru,a). Jeżeli podczas badania wystąpiła regeneracja nieczęsta, należy zastosować współczynnik w dół (k

rd,m lub k

rd,a). Jeżeli w przypadku badań NRSC współczynniki dostosowania zostały określone dla każdej fazy, stosuje się je dla każdej fazy podczas obliczania ważonego wyniku emisji.

2.4.4. Dostosowanie z użyciem współczynnika pogorszenia jakości

Emisje jednostkowe zanieczyszczeń gazowych i cząstek stałych obliczone zgodnie z pkt 2.4.1 i 2.4.2, w stosownych przypadkach z uwzględnieniem współczynnika dostosowania regeneracji nieczęstej zgodnie z pkt 2.4.3, także należy skorygować przy użyciu mnożnikowego lub addytywnego współczynnika pogorszenia jakości określonego na podstawie wymogów zawartych w załączniku III.

2.5. Wzorcowanie przepływomierzy rozcieńczonych spalin (CVS) i powiązane obliczenia

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

Można stosować przepływomierze różnego typu, np. wzorcowaną zwężkę Venturiego, wzorcowany przepływomierz laminarny, wzorcowany przepływomierz turbinowy.

2.5.1. Pompa wyporowa (PDP)

Wszystkie parametry odnoszące się do pompy mierzy się równocześnie z parametrami odnoszącymi się do wzorcującej zwężki Venturiego, która jest połączona szeregowo z pompą. Obliczone natężenie przepływu (w m3/s na wlocie pompy, ciśnienie bezwzględne i temperatura) wykreśla się w odniesieniu do funkcji korelacji stanowiącej wartość określonego połączenia parametrów pompy. Następnie wyznacza się równanie liniowe wiążące wydatek pompy i funkcję korelacji. Jeżeli układ CVS wyposażono w napęd o zróżnicowanej prędkości, wzorcowanie przeprowadza się oddzielnie dla każdego wykorzystywanego zakresu.

Należy zachować stabilność temperatury podczas wzorcowania.

Nieszczelności wszystkich połączeń i przewodów między wzorcującą zwężką Venturiego a pompą układu CVS należy utrzymywać na poziomie mniejszym niż 0,3 % punktu odpowiadającego najmniejszemu przepływowi (jest to punkt o największych oporach i najmniejszej prędkości obrotowej PDP).

Współczynnik natężenia przepływu powietrza (qV

CVS) dla każdej wartości dławienia (minimum 6 ustawień) oblicza się w m3/s z danych przepływomierza, wykorzystując metodę zalecaną przez producenta. Natężenie przepływu powietrza następnie przelicza się na przepływ pompy (V

0) w m3/obr. przy temperaturze i ciśnieniu bezwzględnym na wlocie pompy za pomocą równania (7-69):

(7-69)

gdzie:

CVS

natężenie przepływu powietrza w warunkach normalnych (101,325 kPa, 273,15 K) [m3/s]

temperatura na wlocie pompy [K]

ciśnienie bezwzględne na wlocie pompy [kPa]

prędkość obrotowa pompy [obr./s]

Aby uwzględnić powiązania między wahaniami ciśnienia na pompie oraz współczynnikiem poślizgu pompy, oblicza się funkcję korelacji (X

0) [s/obr.] między prędkością obrotową pompy, różnicą ciśnień między wlotem i wylotem pompy oraz ciśnieniem bezwzględnym na wylocie pompy za pomocą równania (7-70):

(7-70)

gdzie:

różnica ciśnień między wlotem i wylotem pompy [kPa]

bezwzględne ciśnienie wylotowe na wylocie pompy [kPa]

prędkość obrotowa pompy [obr./s]

Aby wyznaczyć równanie wzorcowania, stosuje się równanie liniowe wyznaczone metodą najmniejszych kwadratów (7-71):

0 = D

0 –m · X

(7-71)

przy czym D

0 [m3/obr.] i m [m3/s] oznaczają, odpowiednio, rzędną punktu przecięcia i współczynnik nachylenia opisujące linię regresji.

W przypadku układu CVS o zróżnicowanej prędkości krzywe wzorcowania wyznaczone dla różnych zakresów wydatku pompy są w przybliżeniu równoległe, a wartości punktu przecięcia (D

0) wzrastają proporcjonalnie do spadku wydatku pompy.

Wartości wyliczone z równania muszą się mieścić w zakresie ± 0,5 % zmierzonej wartości V

0. Wartości m będą się różnić w zależności od pompy. Dopływ cząstek stałych z czasem spowoduje zmniejszenie poślizgu pompy, co będzie odzwierciedlone niższymi wartościami m. Dlatego wzorcowanie przeprowadza się przy pierwszym uruchomieniu pompy, po ważniejszych czynnościach konserwacyjnych oraz jeżeli ogólna weryfikacja układu wykazuje zmianę współczynnika poślizgu.

2.5.2. Zwężka Venturiego o przepływie krytycznym (CFV)

Wzorcowanie CFV opiera się na równaniu przepływu dla zwężki Venturiego o przepływie krytycznym. Przepływ gazu jest funkcją ciśnienia wlotowego zwężki i temperatury.

Aby ustalić zakres występowania przepływu krytycznego, K

V wykreśla się jako funkcję ciśnienia na wlocie zwężki Venturiego. Dla przepływu krytycznego (zdławionego) K

V będzie mieć względnie stałą wartość. W miarę spadku ciśnienia (wzrostu podciśnienia) przepływ w zwężce Venturiego staje się mniej dławiony i spada wartość K

V, co oznacza, że układ CFV pracuje poza dopuszczalnym zakresem.

Współczynnik natężenia przepływu powietrza (qV

CVS) dla każdej wartości dławienia (minimum 8 ustawień) oblicza się w m3/s z danych przepływomierza, wykorzystując metodę zalecaną przez producenta. Współczynnik wzorcowania K

oblicza się w oparciu o dane wzorcowania dla każdego ustawienia za pomocą równania (7-72):

(7-72)

gdzie:

SSV

natężenie przepływu powietrza w warunkach normalnych (101,325 kPa, 273,15 K) [m3/s]

temperatura na wlocie zwężki Venturiego [K]

ciśnienie bezwzględne na wlocie zwężki Venturiego [kPa]

Oblicza się średnią wartość K

V i odchylenie standardowe. Odchylenie standardowe nie może przekraczać ± 0,3 % uśrednionej wartości K

2.5.3. Zwężka Venturiego o przepływie poddźwiękowym (SSV)

Wzorcowanie zwężki SSV opiera się na równaniu przepływu dla zwężki Venturiego o przepływie poddźwiękowym. Przepływ gazu jest funkcją ciśnienia i temperatury na wlocie oraz spadku ciśnienia między wlotem SSV a gardzielą, jak pokazano w równaniu (7-40).

Natężenie przepływu powietrza (qV

SSV) dla każdego ustawionego dławienia (minimum 16 ustawień) oblicza się w normalnych m3/s na podstawie danych z przepływomierza przy pomocy metody zalecanej przez producenta. Współczynnik wypływu oblicza się w oparciu o dane wzorcowania dla każdego ustawienia za pomocą równania (7-73):

(7-73)

gdzie:

zbiór stałych i konwersji jednostek = 0,0056940

SSV

natężenie przepływu powietrza w warunkach normalnych (101,325 kPa, 273,15 K) [m3/s]

in,V

temperatura na wlocie zwężki Venturiego [K]

średnica gardzieli SSV [mm]

stosunek gardzieli SSV do bezwzględnego ciśnienia statycznego na wlocie = 1 – Δp/p

p [-]

stosunek średnicy gardzieli SSV, d

V, do wewnętrznej średnicy rury wlotowej D [-]

Do oznaczenia zakresu przepływu poddźwiękowego należy sporządzić wykres C

d jako funkcję liczby Reynoldsa Re dla gardzieli SSV. Re dla gardzieli SSV oblicza się za pomocą równania (7-74):

(7-74)

przy czym:

(7-75)

gdzie:

zbiór stałych i konwersji jednostek = 27,43831

SSV

natężenie przepływu powietrza w warunkach normalnych (101,325 kPa, 273,15 K) [m3/s]

średnica gardzieli SSV [mm]

bezwzględna lub dynamiczna lepkość gazu [kg/(m · s)]

1,458 × 106 (stała doświadczalna) [kg/(m · s · K0,5)]

110,4 (stała empiryczna) [K].

Jako że qV

SSV stanowi daną do równania Re, obliczenia należy rozpocząć od wstępnego założenia wartości qV

SSV lub C

d wzorcującej zwężki Venturiego i powtarzać do momentu uzyskania zbieżności qV

SSV. Metoda osiągania zbieżności musi cechować się dokładnością do 0,1 % lub większą.

Dla minimum szesnastu punktów w obszarze przepływu poddźwiękowego wyliczone wartości C

d z wynikowego równania dopasowania krzywej wzorcowania mieszczą się w przedziale ± 0,5 % zmierzonej wartości C

d dla każdego punktu wzorcowania.

2.6. Korekcja ze względu na pełzanie

2.6.1. Procedura ogólna

Obliczenia z niniejszej sekcji wykonuje się w celu określenia, czy błąd pełzania analizatora gazowego unieważnia wyniki z danego przedziału czasowego badania. Jeżeli błąd pełzania nie unieważnia wyników z danego przedziału czasowego badania, odpowiedzi analizatora gazowego dla danego przedziału czasowego badania koryguje się pod względem pełzania zgodnie z pkt 2.6.2. Odpowiedzi analizatora gazowego skorygowane pod względem pełzania wykorzystuje się do wszystkich dalszych obliczeń emisji. Dopuszczalny próg pełzania analizatora gazowego w danym przedziale czasowym badania został określony w pkt 8.2.2.2 załącznika VI.

Ogólna procedura badania jest zgodna z przepisami określonymi w dodatku 1, a stężenia xi

lub

zastępuje się stężeniami ci

lub

2.6.2. Procedura obliczeń

Korekcję ze względu na pełzanie oblicza się za pomocą równania (7-76):

(7-76)

gdzie:

driftcor

stężenie skorygowane ze względu na pełzanie [ppm]

refzero

stężenie odniesienia gazu zerowego, które zwykle wynosi zero, o ile nie podano inaczej [ppm]

refspan

stężenie odniesienia gazu wzorcowego do ustawiania zakresu pomiarowego [ppm]

prespan

odpowiedź analizatora gazowego na stężenie gazu wzorcowego do ustawiania zakresu pomiarowego odnotowana przed rozpoczęciem przedziału czasowego badania [ppm]

postspan

odpowiedź analizatora gazowego na stężenie gazu wzorcowego do ustawiania zakresu pomiarowego odnotowana po zakończeniu przedziału czasowego badania [ppm]

lub

stężenie zarejestrowane, tj. zmierzone, podczas badania przed zastosowaniem korekcji pełzania [ppm]

prezero

odpowiedź analizatora gazowego na stężenie gazu zerowego odnotowana przed rozpoczęciem przedziału czasowego badania [ppm]

postzero

odpowiedź analizatora gazowego na stężenie gazu zerowego odnotowana po zakończeniu przedziału czasowego badania [ppm]

3. Obliczenie emisji w oparciu o liczbę moli

3.1. Indeksy dolne

Ilość

abs

Wielkość bezwzględna

act

Wielkość rzeczywista

air

Powietrze w stanie suchym

atmos

Wielkość atmosferyczna

bkgnd

Tło

Węgiel

cal

Wielkość wzorcowa

CFV

Zwężka Venturiego o przepływie krytycznym

cor

Wielkość skorygowana

dil

Powietrze rozcieńczające

dexh

Rozcieńczone gazy spalinowe

dry

Wielkość w stanie suchym

exh

Nierozcieńczone gazy spalinowe

exp

Wielkość oczekiwana

Wielkość równoważna

fuel

Paliwo

Pomiar chwilowy (np.: 1 Hz)

Poszczególna wielkość z szeregu

idle

Stan dla obrotów biegu jałowego

Wielkość na wejściu

init

Wielkość początkowa, z reguły przed badaniem emisji

max

Wartość maksymalna (szczytowa)

meas

Wielkość mierzona

min

Wartość minimalna

mix

Masa molowa powietrza

out

Wielkość na wyjściu

part

Wielkość częściowa

PDP

Pompa wyporowa

raw

Spaliny nierozcieńczone

ref

Wielkość odniesienia

rev

Obroty

sat

Stan nasycony

slip

Poślizg PDP

smpl

Pobieranie próbek

span

Wielkość do ustawiania zakresu pomiarowego

SSV

Zwężka Venturiego o przepływie poddźwiękowym

std

Wielkość standardowa

test

Wielkość badawcza

total

Wielkość całkowita

uncor

Wielkość nieskorygowana

vac

Wielkość dla podciśnienia

weight

Odważnik wzorcowy

wet

Wielkość w stanie mokrym

zero

Wielkość zerowa

3.2. Symbole do bilansu chemicznego

dil/exh = ilość gazu rozcieńczającego lub powietrza nadmiarowego na jeden mol gazów spalinowych

H2Oexh = ilość wody w spalinach na jeden mol gazów spalinowych

Ccombdry = ilość węgla w spalinach pochodzącego z paliwa na jeden mol gazów spalinowych w stanie suchym

H2Oexhdry = ilość wody w spalinach na jeden suchy mol gazów spalinowych w stanie suchym

prod/intdry = ilość suchych produktów stechiometrycznych na jeden suchy mol powietrza dolotowego

dil/exhdry = ilość gazu rozcieńczającego lub powietrza nadmiarowego na jeden mol gazów spalinowych w stanie suchym

int/exhdry = ilość powietrza dolotowego wymagana do wytworzenia rzeczywistych produktów spalania na jeden mol gazów spalinowych (nierozcieńczonych lub rozcieńczonych) w stanie suchym

raw/exhdry = ilość nierozcieńczonych gazów spalinowych, bez powietrza nadmiarowego, na jeden mol gazów spalinowych (nierozcieńczonych lub rozcieńczonych) w stanie suchym

O2intdry = ilość O2 w powietrzu dolotowym na jeden mol suchego powietrza dolotowego

CO2intdry = ilość CO2 w powietrzu dolotowym na jeden mol suchego powietrza dolotowego

H2Ointdry = ilość H2O w powietrzu dolotowym na jeden mol suchego powietrza dolotowego

CO2int = ilość CO2 w powietrzu dolotowym na jeden mol powietrza dolotowego

CO2dil = ilość CO2 w gazie rozcieńczającym na jeden mol gazu rozcieńczającego

CO2dildry = ilość CO2 w gazie rozcieńczającym na jeden mol suchego gazu rozcieńczającego

H2Odildry = ilość H2O w gazie rozcieńczającym na jeden mol suchego gazu rozcieńczającego

H2Odil = ilość H2O w gazie rozcieńczającym na jeden mol gazu rozcieńczającego

[emission]meas = ilość emisji zmierzonych w próbce przez dany analizator gazowy

[emission]dry = ilość emisji na jeden suchy mol próbki w stanie suchym

H2O[emission]meas = ilość wody w próbce w miejscu detekcji emisji

H2Oint = ilość wody w powietrzu dolotowym w oparciu o pomiar wilgotności powietrza dolotowego

3.3. Podstawowe parametry i zależności

3.3.1. Powietrze suche i substancje chemiczne

W niniejszej sekcji stosuje się następujące wartości dla składu powietrza suchego:

O2airdry = 0,209445 mol/mol

Arairdry = 0,00934 mol/mol

N2airdry = 0,78084 mol/mol

CO2airdry = 375 μmol/mol

W niniejszej sekcji stosuje się następujące masy molowe lub efektywne masy molowe substancji chemicznych:

air = 28,96559 g/mol (powietrze suche)

Ar = 39,948 g/mol (argon)

C = 12,0107 g/mol (węgiel)

CO = 28,0101 g/mol (tlenek węgla)

CO2 = 44,0095 g/mol (dwutlenek węgla)

H = 1,00794 g/mol (wodór atomowy)

H2 = 2,01588 g/mol (wodór cząsteczkowy)

H2O = 18,01528 g/mol (woda)

He = 4,002602 g/mol (hel)

N = 14,0067 g/mol (azot atomowy)

N2 = 28,0134 g/mol (azot cząsteczkowy)

NOx = 46,0055 g/mol (tlenki azotu (*))

O = 15,9994 g/mol (tlen atomowy)

O2 = 31,9988 g/mol (tlen cząsteczkowy)

C3H8 = 44,09562 g/mol (propan)

S = 32,065 g/mol (siarka)

HC = 13,875389 g/mol (węglowodory całkowite (**))

(**) Efektywną masę molową HC określa się na podstawie stosunku atomowego wodoru do węgla, α, wynoszącego 1,85.

(*) Efektywna masa molowa NOx określona jest na podstawie masy molowej dwutlenku azotu, NO2.

W niniejszej sekcji stosuje się następującą stałą molową gazu R dla gazów doskonałych:

R = 8,314472J (mol ·K)

W niniejszej sekcji stosuje się następujące wartości stosunku ciepła właściwego γ [J/(kg · K)]/[J/(kg · K)] dla powietrza rozcieńczającego i rozcieńczonych gazów spalinowych:

air = 1,399 (stosunek ciepła właściwego dla powietrza dolotowego lub powietrza rozcieńczającego)

dil = 1,399 (stosunek ciepła właściwego dla rozcieńczonych gazów spalinowych)

exh = 1,385 (stosunek ciepła właściwego dla nierozcieńczonych gazów spalinowych)

3.3.2. Powietrze mokre

W niniejszej sekcji opisano sposób wyznaczania ilości wody w gazie doskonałym:

3.3.2.1. Prężność pary wodnej

Prężność pary wodnej p

H2O [kPa] dla danego warunku temperatury nasycenia, T

sat [K], oblicza się za pomocą równania (7-77) lub (7-78):

a) dla pomiarów wilgotności wykonywanych przy temperaturze otoczenia od 0 do 100 °C lub dla pomiarów wilgotności wykonywanych nad wodą przechłodzoną w temperaturach otoczenia od – 50 do 0 °C:

(7-77)

gdzie:

H2O = prężność pary wodnej dla warunku temperatury nasycenia [kPa]

sat = temperatura nasycenia wody dla zmierzonego warunku [K]

b) dla pomiarów wilgotności wykonywanych nad lodem w temperaturach otoczenia od (– 100 do 0) °C:

(7-78)

gdzie:

sat = temperatura nasycenia wody dla zmierzonego warunku [K]

3.3.2.2. Punkt rosy

Jeżeli wilgotność mierzy się jako punkt rosy, ilość wody w gazie doskonałym x

H2O [mol/mol] uzyskuje się za pomocą równania (7-79):

(7-79)

gdzie:

H2O = ilość wody w gazie doskonałym [mol/mol]

H2O = prężność pary wodnej dla zmierzonego punktu rosy, T

sat = T

dew [kPa]

abs = statyczne ciśnienie bezwzględne w stanie mokrym w miejscu pomiaru punktu rosy [kPa]

3.3.2.3. Wilgotność względna

Jeżeli wilgotność mierzy się jako wilgotność względną RH %, ilość wody w gazie doskonałym x

H2O [mol/mol] oblicza się za pomocą równania (7-80):

(7-80)

gdzie:

RH % = wilgotność względna [%]

H2O = ciśnienie pary wodnej przy 100 % wilgotności względnej w miejscu pomiaru wilgotności względnej, T

sat = T

amb [kPa]

abs = statyczne ciśnienie bezwzględne w stanie mokrym w miejscu pomiaru wilgotności względnej [kPa]

3.3.2.4. Określenie punktu rosy na podstawie wilgotności względnej i temperatury termometru suchego

Jeżeli wilgotność mierzy się jako wilgotność względną RH %, punkt rosy, T

dew, wyznacza się na podstawie RH % i temperatury termometru suchego za pomocą równania (7-81):

(7-81)

gdzie:

H2O = prężność pary wodnej przeskalowana w odniesieniu do wilgotności względnej w miejscu pomiaru wilgotności względnej, T

sat = T

amb

dew = punkt rosy wyznaczony na podstawie pomiaru wilgotności względnej i temperatury termometru suchego

3.3.3. Właściwości paliwa

Ogólny wzór paliwa to CH

, przy czym α to stosunek atomowy wodoru do węgla (H/C), β to stosunek atomowy tlenu do węgla (O/C), γ to stosunek atomowy siarki do węgla (S/C) i δ to stosunek atomowy azotu do węgla (N/C). Na podstawie tego wzoru można obliczyć ułamek masowy węgla w paliwie w

C. W przypadku oleju napędowego można użyć prostego wzoru CH

. Można zastosować wartości domyślne składu paliwa z tabeli 7.3:

Tabela 7.3

Wartości domyślne stosunku atomowego wodoru do węgla, α, stosunku atomowego tlenu do węgla, β, stosunku atomowego siarki do węgla, γ, stosunku atomowego azotu do węgla, δ, oraz ułamka masowego węgla w paliwie, w

C, dla paliw wzorcowych

Paliwo

Stosunki atomowe wodoru, tlenu, siarki i azotu do węgla

CHαOβSγNδ

Stężenie masowe węgla, w

[g/g]

Olej napędowy (olej napędowy dla maszyn nieporuszających się po drogach)

CH1,80O0S0N0

0 869

Alkohol etylowy do specjalnych silników o zapłonie samoczynnym (ED95)

CH2,92O0,46S0N0

0,538

Benzyna (E10)

CH1,92O0,03S0N0

0 833

Benzyna (E0)

CH1,85O0S0N0

0 866

Alkohol etylowy (E85)

CH2,73O0,36S0N0

0 576

LPG

CH2,64O0S0N0

0 819

Gaz ziemny/biometan

CH3,78O0 016S0N0

0 747

3.3.3.1. Obliczanie stężenia masowego węgla, wC

Jako alternatywę dla wartości domyślnych podanych w tabeli 7.3 lub w przypadku, gdy nie podano wartości domyślnych dla stosowanego paliwa wzorcowego, można obliczyć stężenie masowe węgla w

C na podstawie zmierzonych właściwości paliwa, za pomocą równania (7-82). Wartości α i β wyznacza się dla paliwa i wprowadza do równania we wszystkich przypadkach, jednak wartości γ i δ można ewentualnie określić na poziomie zera, jeżeli mają taką wartość w odpowiednim wierszu tabeli 7.3:

(7-82)

gdzie:

C = masa molowa węgla;

α = stosunek atomowy wodoru do węgla w spalanej mieszance paliwowej, ważony pod względem zużycia molowego;

H = masa molowa wodoru;

β = stosunek atomowy tlenu do węgla w spalanej mieszance paliwowej, ważony pod względem zużycia molowego;

O = masa molowa tlenu;

γ = stosunek atomowy siarki do węgla w spalanej mieszance paliwowej, ważony pod względem zużycia molowego;

S = masa molowa siarki;

δ = stosunek atomowy azotu do węgla w spalanej mieszance paliwowej, ważony pod względem zużycia molowego;

N = masa molowa azotu.

3.3.4. Korekta stężenia węglowodorów całkowitych (THC) pod względem zanieczyszczenia początkowego

W przypadku pomiaru HC, x

THC[THC-FID] oblicza się w oparciu o stężenie początkowego zanieczyszczenia THC x

THC[THC-FID]init z pkt 7.3.1.3 w załączniku VI za pomocą równania (7-83):

(7-83)

gdzie:

THC[THC-FID]cor = stężenie THC skorygowane pod względem zanieczyszczenia [mol/mol]

THC[THC-FID]uncorr = nieskorygowane stężenie THC [mol/mol]

THC[THC-FID]init = stężenie początkowego zanieczyszczenia THC [mol/mol]

3.3.5. Stężenie średnie ważone względem natężenia przepływu

W niektórych punktach niniejszej sekcji może być konieczne obliczenie stężenia średniego ważonego względem natężenia przepływu, aby określić, czy stosuje się określone przepisy. Wartość średnia ważona względem przepływu to średnia danej wartości po zważeniu jej proporcjonalnie do odpowiedniego natężenia przepływu. Na przykład jeżeli stężenie gazu mierzy się w sposób ciągły w nierozcieńczonych gazach spalinowych z silnika, jego stężenie średnie ważone względem natężenia przepływu stanowi sumę iloczynów każdego zapisanego stężenia i odpowiadającego mu molowego natężenia przepływu gazów spalinowych podzieloną przez sumę zapisanych wartości natężenia przepływu. W kolejnym przykładzie stężenie w worku w układzie CVS równa się stężeniu średniemu ważonemu względem natężenia przepływu, ponieważ sam układ CVS dokonuje ważenia stężenia w worku pod względem przepływu.

Dla wartości granicznej emisji można oczekiwać określonego stężenia średniego ważonego względem natężenia przepływu, w oparciu o wcześniejsze badania na podobnych silnikach lub przy użyciu podobnej aparatury i przyrządów.

3.4. Bilanse chemiczne paliwa, powietrza dolotowego i gazów spalinowych

3.4.1. Uwagi ogólne

Bilanse chemiczne paliwa, powietrza dolotowego i gazów spalinowych mogą być wykorzystywane do obliczania przepływów, ilości wody w przepływach oraz stężenia w stanie mokrym składników w przepływach. W oparciu o natężenie przepływu jednego ze strumieni: paliwa, powietrza dolotowego albo gazów spalinowych można zastosować bilanse chemiczne, aby wyznaczyć natężenia przepływu dwóch pozostałych strumieni. Na przykład można zastosować bilanse chemiczne oraz natężenie przepływu powietrza dolotowego albo paliwa w celu wyznaczenia natężenia przepływu nierozcieńczonych gazów spalinowych.

3.4.2. Procedury wymagające bilansów chemicznych

Bilanse chemiczne są wymagane do wyznaczenia następujących wielkości:

a) ilości wody w przepływie nierozcieńczonych lub rozcieńczonych gazów spalinowych, x

H2Oexh, jeżeli nie mierzy się ilości wody na potrzeby poprawki o ilość wody usuwaną przez układ pobierania próbek;

b) średniego ułamka powietrza rozcieńczającego w rozcieńczonych gazach spalinowych ważonego względem natężenia przepływu, x

dil/exh, jeżeli nie mierzy się przepływu powietrza rozcieńczającego na potrzeby poprawki o emisje tła. Należy zauważyć, że jeżeli do tego celu używa się bilansów chemicznych, zakłada się, że gazy spalinowe są stechiometryczne, nawet jeżeli nie są.

3.4.3. Procedura bilansu chemicznego

Obliczenia bilansu chemicznego obejmują układ równań wymagających iteracji. Oszacowuje się wartości początkowe maksymalnie trzech wielkości: ilości wody w mierzonym przepływie, x

H2Oexh, ułamka powietrza rozcieńczającego w rozcieńczonych gazach spalinowych (lub powietrza nadmiarowego w nierozcieńczonych gazach spalinowych), x

dil/exh, oraz ilości produktów na podstawie równoważnika C1 na jeden suchy mol zmierzonego przepływu w stanie suchym, x

Ccombdry. W bilansie chemicznym można wykorzystać ważone czasowo wartości średnie wilgotności powietrza spalania i wilgotności powietrza rozcieńczającego, o ile wilgotność powietrza spalania i wilgotność powietrza rozcieńczającego mieszczą się w tolerancji ± 0,0025 mol/mol w stosunku do ich odpowiednich wartości średnich dla danego przedziału czasowego badania. Dla każdego stężenia składnika emisji x i ilości wody x

H2Oexh wyznacza się stężenie w stanie całkowicie suchym, x

dry i x

H2Oexhdry. Stosuje się również następujące wartości dla paliwa: stosunek atomowy wodoru do węgla, α, tlenu do węgla, β, oraz ułamek masowy węgla w paliwie, w

C. Dla paliwa badawczego można zastosować α i β lub wartości domyślne z tabeli 7.3.

W celu ukończenia bilansu chemicznego wykonuje się następujące czynności:

a) zmierzone stężenia, takie jak x

CO2meas, x

NOmeas, i x

H2Oint, przekształca się na stężenia w stanie suchym poprzez podzielenie ich przez jeden minus ilość wody obecnej podczas ich pomiarów; na przykład: x

H2OxCO2meas, x

H2OxNOmeas, oraz x

H2Oint. Jeżeli ilość wody obecnej podczas pomiaru „w stanie mokrym” jest taka sama jak nieznana ilość wody w przepływie gazów spalinowych, x

H2Oexh, należy ją rozwiązać iteracyjnie dla takiej wartości w systemie równań. Jeżeli mierzy się tylko całkowitą zawartość NOx, a nie NO i NO2 oddzielnie, w oparciu o właściwą ocenę techniczną oszacowuje się podział ogólnego stężenia NOx na NO i NO2 do celów bilansów chemicznych. Można założyć, że stężenie molowe NOx, x

NOx, składa się z 75 % NO i 25 % NO2. W przypadku układów oczyszczania z gromadzeniem NO2 można założyć, że x

NOx składa się z 25 % NO i 75 % NO2. Do obliczeń masy emisji NOx stosuje się masę molową NO2 jako efektywną masę molową wszystkich tlenków NOx, niezależnie od rzeczywistego ułamka NO2 w NOx;

b) równania od (7-82) do (7-99) z lit. d) niniejszego punktu wprowadza się do programu komputerowego w celu iteracyjnego rozwiązania dla x

H2Oexh, x

Ccombdry i x

dil/exh. Wartości początkowe x

H2Oexh, x

Ccombdry, i x

dil/exh oszacowuje się w oparciu o właściwą ocenę techniczną. Zaleca się, aby szacowana początkowa ilość wody była około dwukrotnie większa niż ilość wody w powietrzu dolotowym lub powietrzu rozcieńczającym. Zaleca się, aby szacowana początkowa wartość x

Ccombdry stanowiła sumę zmierzonych wartości CO2, CO i THC. Zaleca się również, aby szacowana początkowa wartość x

dil wynosiła od 0,75 do 0,95, np. 0,8. Wartości w układzie równań iteruje się do chwili, kiedy wszystkie ostatnio zaktualizowane oszacowania nie różnią się o więcej niż ± 1 % od swoich ostatnio obliczonych wartości;

c) w układzie równań z lit. d) niniejszego punktu stosowane są następujące symbole i indeksy dolne, gdzie jednostką x jest mol/mol:

Symbol

Opis

dil/exh

Ilość gazu rozcieńczającego lub powietrza nadmiarowego na jeden mol gazów spalinowych

H2Oexh

Ilość H2O w spalinach na jeden mol gazów spalinowych

Ccombdry

Ilość węgla w spalinach pochodzącego z paliwa na jeden mol gazów spalinowych w stanie suchym

H2Oexhdry

Ilość wody w spalinach na jeden suchy mol gazów spalinowych w stanie suchym

prod/intdry

Ilość suchych produktów stechiometrycznych na jeden suchy mol powietrza dolotowego

dil/exhdry

Ilość gazu rozcieńczającego lub powietrza nadmiarowego na jeden mol gazów spalinowych w stanie suchym

int/exhdry

Ilość powietrza dolotowego wymagana do wytworzenia rzeczywistych produktów spalania na jeden mol gazów spalinowych (nierozcieńczonych lub rozcieńczonych) w stanie suchym

raw/exhdry

Ilość nierozcieńczonych spalin, bez powietrza nadmiarowego, na jeden mol gazów spalinowych (nierozcieńczonych lub rozcieńczonych) w stanie suchym

O2intdry

Ilość O2 w powietrzu dolotowym na jeden mol suchego powietrza dolotowego; można założyć x

O2intdry = 0,209445 mol/mol

CO2intdry

Ilość CO2 w powietrzu dolotowym na jeden mol suchego powietrza dolotowego. Można zastosować x

CO2intdry = 375 μmol/mol, ale zaleca się pomiar rzeczywistego stężenia powietrza dolotowego

H2Ointdry

Ilość H2O w powietrzu dolotowym na jeden mol suchego powietrza dolotowego

CO2int

Ilość CO2 w powietrzu dolotowym na jeden mol powietrza dolotowego

CO2dil

Ilość CO2 w gazie rozcieńczającym na jeden mol gazu rozcieńczającego

CO2dildry

Ilość CO2 w gazie rozcieńczającym na jeden mol suchego gazu rozcieńczającego. Jeżeli stosuje się powietrze jako rozcieńczalnik, można zastosować x

CO2dildry = 375 μmol/mol, ale zaleca się pomiar rzeczywistego stężenia powietrza dolotowego

H2Odildry

Ilość H2O w gazie rozcieńczającym na jeden mol suchego gazu rozcieńczającego

H2Odil

Ilość H2O w gazie rozcieńczającym na jeden mol gazu rozcieńczającego

[emission]meas

Ilość emisji zmierzonych w próbce przez dany analizator gazowy

[emission]dry

Ilość emisji na jeden suchy mol próbki w stanie suchym

H2O[emission]meas

Ilość wody w próbce w miejscu detekcji emisji. Wartości te mierzy się lub oszacowuje zgodnie z pkt 9.3.2.3.1

H2Oint

Ilość wody w powietrzu dolotowym w oparciu o pomiar wilgotności powietrza dolotowego

H2Ogas

Współczynnik równowagi reakcji wodno-gazowej. Można zastosować wartość 3,5 lub obliczyć inną w oparciu o właściwą ocenę techniczną

Stosunek atomowy wodoru do węgla w spalanej mieszance paliwowej (), ważony pod względem zużycia molowego

Stosunek atomowy tlenu do węgla w spalanej mieszance paliwowej (), ważony pod względem zużycia molowego

d) Stosuje się następujące równania [(7-84) do (7-101)] w celu iteracyjnego rozwiązania x

dil/exh, x

H2Oexh i x

Ccombdry:

(7-84)

(7-85)

(7-86)

(7-87)

(7-88)

(7-89)

(7-90)

(7-91)

(7-92)

(7-93)

(7-94)

(7-95)

(7-96)

(7-97)

(7-98)

(7-99)

(7-100)

(7-101)

Na koniec bilansu chemicznego oblicza się molowe natężenie przepływu, jak określono w pkt 3.5.3 i 3.6.3.

3.4.4. Korekcja NOx ze względu na wilgotność

Wszystkie stężenia NOx, w tym stężenia tła w powietrzu rozcieńczającym, koryguje się pod względem wilgotności powietrza dolotowego przy użyciu równań (7-102) lub (7-103):

(a) dla silników z zapłonem samoczynnym:

NOxcor = x

NOxuncor · (9,953 · x

H2O + 0,832)

(7-102)

(b) dla silników z zapłonem iskrowym:

NOxcor = x

NOxuncor · (18,840 · x

H2O + 0,68094)

(7-103)

gdzie:

NOxuncor

nieskorygowane stężenie molowe NOx w gazach spalinowych [μmol/mol]

H2O

ilość wody w powietrzu dolotowym [mol/mol]

3.5. Pomiar emisji gazowych w spalinach nierozcieńczonych

3.5.1. Masa emisji gazowych

Aby obliczyć masę całkowitą emisji gazowej w badaniu m

gas [g/badanie], stężenie molowe emisji mnoży się przez odpowiedni przepływ molowy i masę molową gazów spalinowych; następnie całkuje się po cyklu badania [równanie (7-104)]:

(7-104)

gdzie:

gas

masa molowa ogólnej emisji gazowej [g/mol]

ṅ

exh

chwilowe molowe natężenie przepływu gazów spalinowych w stanie mokrym [mol/s]

gas

chwilowe ogólne stężenie molowe gazu w stanie mokrym [mol/mol]

czas [s]

Ponieważ równanie (7-104) musi być rozwiązane przez całkowanie numeryczne, zostaje przekształcone na równanie (7-105):

⇒

(7-105)

gdzie:

gas

ogólna masa molowa emisji [g/mol]

ṅ

exh

chwilowe molowe natężenie przepływu gazów spalinowych w stanie mokrym [mol/s]

gas

chwilowe ogólne stężenie molowe gazu w stanie mokrym [mol/mol]

częstotliwość pobierania próbek danych [Hz]

liczba pomiarów [-]

Równanie ogólne można zmodyfikować w zależności od tego, jaki układ pomiarowy się stosuje, czy pobieranie próbek ma charakter okresowy, czy ciągły, oraz czy próbki pobiera się z przepływu o natężeniu zmiennym zamiast stałego.

a) W przypadku ciągłego pobierania próbek, dla ogólnego przypadku zmiennego natężenia przepływu, masę emisji gazowej m

gas [g/badanie] oblicza się za pomocą równania (7-106):

(7-106)

gdzie:

gas

ogólna masa molowa emisji [g/mol]

ṅ

exh

chwilowe molowe natężenie przepływu gazów spalinowych w stanie mokrym [mol/s]

gas

chwilowy ułamek molowy emisji gazowej w stanie mokrym [mol/mol]

częstotliwość pobierania próbek danych [Hz]

liczba pomiarów [-]

b) Ponownie w przypadku ciągłego pobierania próbek, ale dla szczególnego przypadku stałego natężenia przepływu, masę emisji gazowej m

gas [g/badanie] oblicza się za pomocą równania (7-107):

(7-107)

gdzie:

gas

ogólna masa molowa emisji [g/mol]

ṅ

exh

molowe natężenie przepływu gazów spalinowych w stanie mokrym [mol/s]

średni ułamek molowy emisji gazowej w stanie mokrym [mol/mol]

Δt

czas trwania przedziału czasowego badania.

c) W przypadku okresowego pobierania próbek, niezależnie od tego, czy natężenie przepływu jest zmienne czy stałe, równanie (7-104) można uprościć za pomocą równania (7-108):

(7-108)

gdzie:

gas

ogólna masa molowa emisji [g/mol]

ṅ

exh

chwilowe molowe natężenie przepływu gazów spalinowych w stanie mokrym [mol/s]

średni ułamek molowy emisji gazowej w stanie mokrym [mol/mol]

częstotliwość pobierania próbek danych [Hz]

liczba pomiarów [-]

3.5.2. Przekształcenie stężenia ze stanu suchego na mokry

Parametry w niniejszym punkcie zostały otrzymane z wyników bilansu chemicznego obliczonego w pkt 3.4.3. Istnieje następująca zależność między stężeniami molowymi gazu w zmierzonym przepływie x

gasdry i x

gas [mol/mol] wyrażonym, odpowiednio, w stanie suchym i mokrym [równania (7-109) i (7-110)]:

(7-109)

(7-110)

gdzie:

H2O

ułamek molowy wody w zmierzonym przepływie w stanie mokrym [mol/mol]

H2Odry

ułamek molowy wody w zmierzonym przepływie w stanie suchym [mol/mol]

W przypadku emisji gazowych stężenie ogólne x [mol/mol] koryguje o ilość usuniętej wody za pomocą równania (7-111):

(7-111)

gdzie:

[emission]meas

ułamek molowy emisji w zmierzonym przepływie w miejscu pomiaru [mol/mol]

H2O[emission]meas

ilość wody w zmierzonym przepływie dla pomiaru stężenia [mol/mol]

H2Oexh

ilość wody w przepływomierzu [mol/mol].

3.5.3. Molowe natężenie przepływu gazów spalinowych

Natężenie przepływu nierozcieńczonych gazów spalinowych można zmierzyć bezpośrednio lub obliczyć na podstawie bilansu chemicznego z pkt 3.4.3. Molowe natężenie przepływu nierozcieńczonych gazów spalinowych oblicza się ze zmierzonego molowego natężenia przepływu powietrza dolotowego lub z masowego natężenia przepływu paliwa. Molowe natężenie przepływu nierozcieńczonych gazów spalinowych można obliczyć z próbek emisji, ṅ

exh, w oparciu o zmierzone molowe natężenie przepływu powietrza dolotowego, ṅ

int, lub zmierzone masowe natężenie przepływu paliwa, ṁ

fuel, oraz wartości obliczone przy użyciu bilansu chemicznego z pkt 3.4.3. Rozwiązuje się je dla bilansu chemicznego z pkt 3.4.3 przy zastosowaniu tej samej częstotliwości, dla której aktualizowane i zapisywane są ṅ

int lub ṁ

fuel.

a) Natężenie przepływu emisji ze skrzyni korbowej. Przepływ nierozcieńczonych gazów spalinowych można obliczyć w oparciu o ṅ

int lub ṁ

fuel tylko w przypadku, gdy co najmniej jedno z poniższych twierdzeń jest prawdziwe w odniesieniu do natężenia przepływu emisji ze skrzyni korbowej:

(i) badany silnik jest wyposażony w produkcyjny system kontroli emisji z zamkniętą skrzynią korbową, w którym przepływ emisji ze skrzyni jest kierowany z powrotem do powietrza dolotowego, za przepływomierzem powietrza dolotowego (w kierunku przepływu);

(ii) podczas badania emisji przepływ z otwartej skrzyni korbowej jest kierowany do gazów spalinowych zgodnie z pkt 6.10 załącznika VI;

(iii) emisje i przepływ z otwartej skrzyni korbowej mierzy się i dodaje do obliczeń emisji jednostkowych;

(iv) przy użyciu danych dotyczących emisji lub analizy technicznej można wykazać, że pominięcie natężenia przepływu emisji z otwartej skrzyni korbowej nie ma negatywnego wpływu na zgodność z obowiązującymi normami.

b) Obliczenia molowego natężenia przepływu w oparciu o powietrze dolotowe.

W oparciu o ṅ

int molowe natężenie przepływu gazów spalinowych ṅ

exh [mol/s] oblicza się za pomocą równania (7-112):

(7-112)

gdzie:

ṅ

exh

molowe natężenie przepływu nierozcieńczonych gazów spalinowych, w którym mierzone są emisje [mol/s]

ṅ

int

molowe natężenie przepływu powietrza dolotowego, z uwzględnieniem wilgotności w powietrzu dolotowym [mol/s]

int/exhdry

ilość powietrza dolotowego wymagana do wytworzenia rzeczywistych produktów spalania na jeden mol gazów spalinowych (nierozcieńczonych lub rozcieńczonych) w stanie suchym [mol/mol]

raw/exhdry

ilość nierozcieńczonych gazów spalinowych, bez powietrza nadmiarowego, na jeden mol gazów spalinowych (nierozcieńczonych lub rozcieńczonych) w stanie suchym [mol/mol]

H2Oexhdry

ilość wody w gazach spalinowych na jeden mol gazów spalinowych w stanie suchym [mol/mol]

c) Obliczenia molowego natężenia przepływu w oparciu o masowe natężenie przepływu paliwa.

Opierając się na ṁ

fuel, ṅ

exh [mol/s] oblicza się w następujący sposób:

W przypadku badań laboratoryjnych obliczenia te można stosować tylko podczas badań NRSC z fazami dyskretnymi i badań RMC [równanie (7-113)]:

(7-113)

gdzie:

ṅ

exh

molowe natężenie przepływu nierozcieńczonych gazów spalinowych, w którym mierzone są emisje

ṁ

fuel

natężenie przepływu paliwa, z uwzględnieniem wilgotności w powietrzu dolotowym [g/s]

ułamek masowy węgla dla danego paliwa [g/g]

H2Oexhdry

ilość H2O na jeden suchy mol zmierzonego przepływu [mol/mol]

masa cząsteczkowa węgla 12,0107 g/mol

Ccombdry

ilość węgla w gazach spalinowych pochodzącego z paliwa na jeden mol gazów spalinowych w stanie suchym [mol/mol]

d) Obliczenia molowego natężenia przepływu gazów spalinowych w oparciu o zmierzone molowe natężenie przepływu powietrza dolotowego, molowe natężenie przepływu rozcieńczonych gazów spalinowych i bilans chemiczny spalin rozcieńczonych

Molowe natężenie przepływu gazów spalinowych ṅ

exh [mol/s] można obliczyć w oparciu o zmierzone molowe natężenie przepływu powietrza dolotowego, ṅ

int, zmierzone molowe natężenie przepływu rozcieńczonych gazów spalinowych, ṅ

dexh, oraz wartości obliczone przy użyciu bilansu chemicznego z pkt 3.4.3. Należy zauważyć, że bilans chemiczny musi opierać się na stężeniach rozcieńczonych gazów spalinowych. W przypadku obliczeń ciągłego przepływu rozwiązuje się je dla bilansu chemicznego z pkt 3.4.3 przy zastosowaniu tej samej częstotliwości, dla której aktualizowane i zapisywane są ṅ

int i ṅ

dexh. Obliczoną wartość ṅ

dexh można wykorzystać podczas weryfikacji stosunku rozcieńczenia cząstek stałych, obliczania molowego natężenia przepływu powietrza rozcieńczającego podczas korekcji ze względu na tło w pkt 3.6.1 oraz obliczania masowych emisji w pkt 3.5.1 w odniesieniu do substancji zmierzonych w spalinach nierozcieńczonych.

W oparciu o molowe natężenie przepływu rozcieńczonych gazów spalinowych i powietrza dolotowego molowe natężenie przepływu gazów spalinowych ṅ

exh [mol/s] oblicza się w następujący sposób:

(7-114)

gdzie:

ṅ

exh

molowe natężenie przepływu nierozcieńczonych gazów spalinowych, w którym mierzone są emisje [mol/s];

int/exhdry

ilość powietrza dolotowego wymagana do wytworzenia rzeczywistych produktów spalania na jeden mol gazów spalinowych (nierozcieńczonych lub rozcieńczonych) w stanie suchym [mol/mol];

raw/exhdry

ilość nierozcieńczonych gazów spalinowych, bez powietrza nadmiarowego, na jeden mol gazów spalinowych (nierozcieńczonych lub rozcieńczonych) w stanie suchym [mol/mol];

H2Oexh

ilość wody w gazach spalinowych na jeden mol gazów spalinowych [mol/mol];

ṅ

dexh

molowe natężenie przepływu rozcieńczonych gazów spalinowych, w którym mierzone są emisje [mol/s];

ṅ

int

molowe natężenie przepływu powietrza dolotowego, z uwzględnieniem wilgotności w powietrzu dolotowym [mol/s].

3.6. Emisje rozcieńczonych zanieczyszczeń gazowych

3.6.1. Obliczenia masy emisji i korekcja ze względu na tło

Masę emisji gazowych m

gas [g/badanie] w zależności od molowych natężeń przepływu emisji oblicza się w następujący sposób:

a) Na potrzeby ciągłego pobierania próbek, przy zmiennym natężeniu przepływu, obliczenia przeprowadza się za pomocą równania (7-106):

[zob. równanie (7-106)]

gdzie:

gas

ogólna masa molowa emisji [g/mol]

ṅexhi

chwilowe molowe natężenie przepływu gazów spalinowych w stanie mokrym [mol/s]

xgasi

chwilowe ogólne stężenie molowe gazu w stanie mokrym [mol/mol]

częstotliwość pobierania próbek danych [Hz]

liczba pomiarów [-]

b) Na potrzeby ciągłego pobierania próbek, przy zmiennym natężeniu przepływu, obliczenia przeprowadza się za pomocą równania (7-107):

[zob. równanie (7-107)]

gdzie:

gas

ogólna masa molowa emisji [g/mol]

ṅexh

molowe natężenie przepływu gazów spalinowych w stanie mokrym [mol/s]

średni ułamek molowy emisji gazowej w stanie mokrym [mol/mol]

Δt

czas trwania przedziału czasowego badania.

c) Na potrzeby okresowego pobierania próbek, niezależnie od tego, czy natężenie przepływu jest zmienne, czy stałe, obliczenia przeprowadza się za pomocą równania (7-108):

[zob. równanie (7-108)]

gdzie:

gas

ogólna masa molowa emisji [g/mol]

ṅexhi

chwilowe molowe natężenie przepływu gazów spalinowych w stanie mokrym [mol/s]

średni ułamek molowy emisji gazowej w stanie mokrym [mol/mol]

częstotliwość pobierania próbek danych [Hz]

liczba pomiarów [-]

d) W przypadku rozcieńczonych gazów spalinowych obliczone wartości masy zanieczyszczeń należy skorygować poprzez odjęcie masy emisji tła pochodzących z powietrza rozcieńczającego:

(i) po pierwsze, wyznacza się molowe natężenie przepływu powietrza rozcieńczającego nairdil [mol/s] dla całego przedziału czasowego badania. Może to być wartość zmierzona lub wartość obliczona w oparciu o przepływ rozcieńczonych gazów spalinowych i średni ułamek powietrza rozcieńczającego w rozcieńczonych gazach spalinowych ważony względem natężenia przepływu,

;

(ii) całkowity przepływ powietrza rozcieńczającego n

airdil [mol] mnoży się przez średnie stężenie emisji tła. Wartość ta może być średnią ważoną ze względu na czas lub średnią ważoną ze względu na przepływ (np. tło próbkowane proporcjonalnie). Iloczyn n

airdil i średniego stężenia emisji tła stanowi wartość całkowitą emisji tła;

(iii) jeżeli wynikiem jest wartość molowa, należy ją przekształcić na masę emisji tła m

bkgnd [g] poprzez pomnożenie jej przez masę molową emisji M

gas [g/mol];

(iv) masę całkowitą emisji tła odejmuje się od masy całkowitej emisji w celu skorygowania jej o emisje tła;

(v) przepływ całkowity powietrza rozcieńczającego można wyznaczyć za pomocą bezpośredniego pomiaru przepływu. W takim przypadku oblicza się masę całkowitą tła w oparciu o przepływ powietrza rozcieńczającego, n

airdil. Masę tła odejmuje się od masy całkowitej. Wynik wykorzystuje się do obliczeń emisji jednostkowych;

(vi) przepływ całkowity powietrza rozcieńczającego można wyznaczyć z przepływu całkowitego rozcieńczonych gazów spalinowych i z bilansu chemicznego paliwa, powietrza dolotowego i gazów spalinowych, jak opisano w pkt 3.4. W takim przypadku oblicza się masę całkowitą tła w oparciu o przepływ całkowity rozcieńczonych gazów spalinowych, n

dexh. Następnie wynik mnoży się przez średni ułamek powietrza rozcieńczającego w rozcieńczonych gazach spalinowych ważony względem natężenia przepływu,

Uwzględniając oba przypadki (v) i (vi), stosuje się równania (7-115) i (7-116):

lub

(7-115)

gascor = m

gas – m

bkgnd

(7-116)

gdzie:

gas

masa całkowita emisji gazowej [g]

bkgnd

masy całkowite emisji tła [g]

gascor

masa emisji gazowych skorygowanych o emisje tła [g]

gas

masa cząsteczkowa ogólnej emisji gazowej [g/mol]

gasdil

stężenie emisji gazowych w powietrzu rozcieńczającym [mol/mol]

airdil

przepływ molowy powietrza rozcieńczającego [mol]

średni ułamek powietrza rozcieńczającego w rozcieńczonych gazach spalinowych ważony względem natężenia przepływu [mol/mol]

ułamek gazowy tła [mol/mol]

dexh

przepływ całkowity rozcieńczonych gazów spalinowych [mol]

3.6.2. Przekształcenie stężenia ze stanu suchego na mokry

Te same zależności dla gazów nierozcieńczonych (pkt 3.5.2) stosuje się do przekształcenia ze stanu suchego na mokry w odniesieniu do próbek rozcieńczonych. W odniesieniu do powietrza rozcieńczającego wykonuje się pomiar wilgotności w celu obliczenia ułamka pary wodnej x

H2Odildry [mol/mol] w powietrzu rozcieńczającym za pomocą równania (7-96):

[zob. równanie (7-96)]

gdzie:

H2Odil

ułamek molowy wody w przepływie powietrza rozcieńczającego [mol/mol]

3.6.3. Molowe natężenie przepływu gazów spalinowych

a) Obliczenia przy użyciu bilansu chemicznego

Molowe natężenie przepływu ṅ

exh [mol/s] można obliczyć w oparciu o masowe natężenie przepływu paliwa ṁ

fuel za pomocą równania (7-113):

(zob. równanie 7-113)

gdzie:

ṅ

exh

molowe natężenie przepływu nierozcieńczonych gazów spalinowych, w którym mierzone są emisje

ṁ

fuel

natężenie przepływu paliwa, z uwzględnieniem wilgotności w powietrzu dolotowym [g/s]

ułamek masowy węgla dla danego paliwa [g/g]

H2Oexhdry

ilość H2O na jeden suchy mol zmierzonego przepływu [mol/mol]

masa cząsteczkowa węgla 12,0107 g/mol

Ccombdry

ilość węgla w gazach spalinowych pochodzącego z paliwa na jeden mol gazów spalinowych w stanie suchym [mol/mol]

b) Pomiar

Molowe natężenie przepływu gazów spalinowych można zmierzyć za pomocą trzech układów:

(i) molowe natężenie przepływu przez PDP. molowe natężenie przepływu przez PDP. Na podstawie prędkości, z jaką pompa wyporowa (PDP) pracuje w danym przedziale czasowym badania, odpowiednie nachylenie a

1 i punkt przecięcia a

0 [-], obliczone przy użyciu procedury wzorcowania określonej w pkt 3.9.2, wykorzystuje się do obliczenia molowego natężenia przepływu ṅ [mol/s] za pomocą równania (7-117):

(7-117)

przy czym:

(7-118)

gdzie:

współczynnik wzorcowania [m3/s]

współczynnik wzorcowania [m3/obr.]

in, p

out

ciśnienie wlotowe/wylotowe [Pa]

stała molowa gazu [J/(mol·K)]

temperatura na wlocie [K]

rev

objętość przepompowana przez PDP [m3/obr.]

n.,PDP

prędkość obrotowa PDP [obr./s];

(ii) molowe natężenie przepływu przez SSV. W oparciu o równanie C

d w zależności od R

# wyznaczone zgodnie z pkt 3.9.4 oblicza się molowe natężenie przepływu przez zwężkę Venturiego o przepływie poddźwiękowym (SSV) w czasie badania emisji ṅ [mol/s] za pomocą równania (7-119):

(7-119)

gdzie:

ciśnienie wlotowe [Pa]

powierzchnia przekroju poprzecznego gardzieli zwężki Venturiego [m2]

stała molowa gazu [J/(mol·K)]

temperatura na wlocie [K]

współczynnik ściśliwości

mix

masa molowa rozcieńczonych gazów spalinowych [kg/mol]

współczynnik wypływu SSV [-]

współczynnik przepływu SSV [-];

(iii) molowe natężenie przepływu przez CFV. Aby obliczyć molowe natężenie przepływu przez pojedynczą zwężkę lub kombinację zwężek Venturiego, wykorzystuje się jej odpowiednią średnią C

d i inne stałe wyznaczone zgodnie z pkt 3.9.5. Molowe natężenie przepływu ṅ [mol/s] podczas badania emisji oblicza się za pomocą równania (7-120):

(7-120)

gdzie:

ciśnienie wlotowe [Pa]

powierzchnia przekroju poprzecznego gardzieli zwężki Venturiego [m2]

stała molowa gazu [J/(mol·K)]

temperatura na wlocie [K]

współczynnik ściśliwości

mix

masa molowa rozcieńczonych gazów spalinowych [kg/mol]

współczynnik wypływu CFV [-]

współczynnik przepływu CFV [-].

3.7. Oznaczanie cząstek stałych

3.7.1. Pobieranie próbek

a) Pobieranie próbek ze zmiennego natężenia przepływu:

Jeżeli pobiera się próbkę okresową ze zmiennego natężenia przepływu gazów spalinowych, uzyskuje się próbkę proporcjonalną do zmieniającego się natężenia przepływu gazów spalinowych. Natężenie przepływu całkuje się po przedziale czasowym badania w celu wyznaczenia przepływu całkowitego. Średnie stężenie cząstek stałych

(które jest już wyrażone w jednostkach masy na mol próbki) mnoży się przez przepływ całkowity, aby otrzymać masę całkowitą cząstek stałych m

PM [g] za pomocą równania (7-121):

(7-121)

gdzie:

ṅi

chwilowe molowe natężenie przepływu gazów spalinowych [mol/s]

średnie stężenie cząstek stałych [g/mol]

Δti

przedział czasowy pobierania próbek [s].

b) Pobieranie próbek ze stałego natężenia przepływu

Jeżeli pobiera się próbkę okresową ze stałego natężenia przepływu gazów spalinowych, wyznacza się średnie molowe natężenie przepływu, z którego uzyskiwana jest próbka. Średnie stężenie cząstek stałych mnoży się przez przepływ całkowity, aby otrzymać masę całkowitą cząstek stałych m

PM [g] za pomocą równania (7-122):

(7-122)

gdzie:

ṅ

molowe natężenie przepływu gazów spalinowych [mol/s]

średnie stężenie cząstek stałych [g/mol]

Δt

czas trwania przedziału czasowego badania [s].

W przypadku pobierania próbek ze stałym stosunkiem rozcieńczenia (DR) m

PM [g] oblicza się za pomocą równania (7-123):

(7-123)

gdzie:

PMdil

masa cząstek stałych w powietrzu rozcieńczającym [g]

stosunek rozcieńczenia [-] zdefiniowany jako stosunek masy emisji m do masy rozcieńczonych gazów spalinowych m

dil/exh (DR = m/m

dil/exh).

Stosunek rozcieńczenia DR można wyrazić jako funkcję x

dil/exh [równanie (7-124)]:

(7-124)

3.7.2. Korekcja ze względu na tło

W celu skorygowania masy cząstek stałych o tło stosuje się takie samo podejście jak w pkt 3.6.1. Poprzez pomnożenie

przez przepływ całkowity powietrza rozcieńczającego otrzymuje się masę całkowitą tła cząstek stałych (m

PMbkgnd [g]). Po odjęciu masy całkowitej tła od masy całkowitej otrzymuje się masę cząstek stałych skorygowaną o tło m

PMcor [g] [równanie (7-125)]:

(7-125)

gdzie:

PMuncor

nieskorygowana masa cząstek stałych [g]

średnie stężenie cząstek stałych w powietrzu rozcieńczającym [g/mol]

airdil

przepływ molowy powietrza rozcieńczającego [mol]

3.8. Praca w cyklu i emisje jednostkowe

3.8.1. Emisje gazowe

3.8.1.1. Cykle badań w warunkach zmiennych (NRTC i LSI-NRTC) oraz badania RMC

Należy odnieść się do pkt 3.5.1 i 3.6.1 dla, odpowiednio, nierozcieńczonych i rozcieńczonych gazów spalinowych. Otrzymane wartości mocy Pi

[kW] całkuje się po przedziale czasowym badania. Pracę całkowitą W

act [kWh] oblicza się za pomocą równania (7-126):

(7-126)

gdzie:

chwilowa moc silnika [kW]

chwilowa prędkość obrotowa silnika [obr./min]

chwilowy moment obrotowy silnika [N·m]

act

rzeczywista praca w cyklu [kWh]

częstotliwość pobierania próbek danych [Hz]

liczba pomiarów [-]

Δti

okres pomiaru [s]

Jeżeli urządzenia pomocnicze zamontowano zgodnie z załącznikiem VI dodatek 2, nie należy wprowadzać dostosowań do chwilowego momentu obrotowego silnika w równaniu (7-126). Zgodnie z pkt 6.3.2 lub 6.3.3 załącznika VI do niniejszego rozporządzenia w przypadku niezamontowania niezbędnych urządzeń pomocniczych, które należało zamontować na potrzeby badania, lub jeżeli urządzenia pomocnicze, które należało usunąć na potrzeby badania, są zamontowane, wartość Ti

zastosowaną w równaniu (7-126) należy dostosować za pomocą równania (7-127):

i = T

,meas + T

AUX

(7-127)

gdzie:

i,meas

to zmierzona wartość chwilowego momentu obrotowego silnika

i,AUX

to odpowiednia wartość momentu obrotowego wymagana do sterowania urządzeniami pomocniczymi określona zgodnie z pkt 7.7.2.3 lit. b) załącznika VI.

Emisje jednostkowe e

gas [g/kWh] oblicza się w następujący sposób, w zależności od rodzaju cyklu badania.

(7-128)

gdzie:

gas

masa całkowita emisji [g/badanie]

act

praca w cyklu [kWh].

W przypadku NRTC w odniesieniu do emisji gazowych innych niż CO2 końcowym wynikiem badania e

gas [g/kWh] jest średnia ważona z wyników badania w cyklu zimnego rozruchu i badania w cyklu gorącego rozruchu obliczona za pomocą równania (7-129):

(7-129)

gdzie:

cold oznacza masowe emisje gazowe podczas badania NRTC w cyklu zimnego rozruchu [g]

act, cold oznacza rzeczywistą pracę w cyklu podczas badania NRTC w cyklu zimnego rozruchu [kWh]

hot oznacza masowe emisje gazowe podczas badania NRTC w cyklu gorącego rozruchu [g]

act, hot oznacza rzeczywistą pracę w cyklu podczas badania NRTC w cyklu gorącego rozruchu [kWh]

W przypadku NRTC w odniesieniu do CO2 końcowy wynik badania e

CO2 [g/kWh] oblicza się z wyników badania NRTC w cyklu gorącego rozruchu za pomocą równania (7-130):

(7-130)

gdzie:

CO2, hot oznacza masowe emisje CO2 podczas badania NRTC w cyklu gorącego rozruchu [g]

act, hot oznacza rzeczywistą pracę w cyklu podczas badania NRTC w cyklu gorącego rozruchu [kWh]

3.8.1.2. Badania NRSC z fazami dyskretnymi

Emisje jednostkowe e

gas [g/kWh] oblicza się za pomocą równania (7-131):

(7-131)

gdzie:

ṁ

gas,

średnie masowe natężenie przepływu emisji dla fazy i [g/h]

moc silnika dla fazy i [kW] obliczona poprzez dodanie do mocy zmierzonej Pmeas

[kW] mocy wymaganej do sterowania urządzeniami pomocniczymi PAUX

[kW] określonej zgodnie z równaniem (6-8) w załączniku VI (Pi

= Pmeas

+ PAUX

)

WFi

współczynnik wagowy dla fazy i [-]

Nmode

liczba faz mającego zastosowanie badania NRSC z fazami dyskretnymi.

3.8.2. Emisja cząstek stałych

3.8.2.1. Cykle badań w warunkach zmiennych (NRTC i LSI-NRTC) oraz badania RMC

Emisje jednostkowe cząstek stałych oblicza się przez przekształcenie równania (7-128) w równanie (7-132), gdzie w miejsce e

gas [g/kWh] i m

gas [g/badanie] podstawia się, odpowiednio, e

PM [g/kWh] i m

PM [g/badanie]:

(7-132)

gdzie:

masa całkowita emisji cząstek stałych obliczona zgodnie z pkt 3.7.1 [g/badanie]

act

praca w cyklu [kWh].

Emisje dla złożonego cyklu w warunkach zmiennych (tj. badania NRTC w cyklu zimnego rozruchu i badania NRTC w cyklu gorącego rozruchu) oblicza się zgodnie z pkt 3.8.1.1.

3.8.2.2. Badania NRSC z fazami dyskretnymi

Emisję jednostkową cząstek stałych e

PM [g/kWh] oblicza się w następujący sposób:

3.8.2.2.1.

Dla metody jednofiltrowej za pomocą równania (7-133):

(7-133)

gdzie:

moc silnika dla fazy i [kW] obliczona poprzez dodanie do mocy zmierzonej Pmeas

[kW] mocy wymaganej do sterowania urządzeniami pomocniczymi PAUX

[kW] określonej zgodnie z równaniem (6-8) w załączniku VI (Pi

= Pmeas

+ PAUX

)

WFi

współczynnik wagowy dla fazy i [-]

ṁ

masowe natężenie przepływu cząstek stałych [g/h]

Nmode

liczba faz mającego zastosowanie badania NRSC z fazami dyskretnymi.

3.8.2.2.2.

Dla metody wielofiltrowej za pomocą równania (7-134):

(7-134)

gdzie:

moc silnika dla fazy i [kW] obliczona poprzez dodanie do mocy zmierzonej Pmeas

[kW] mocy wymaganej do sterowania urządzeniami pomocniczymi PAUX

[kW] określonej zgodnie z równaniem (6-8) w załączniku VI (Pi

= Pmeas

+ PAUX

)

WFi

współczynnik wagowy dla fazy i [-]

ṁ

masowe natężenie przepływu cząstek stałych dla fazy i [g/h].

Nmode

liczba faz mającego zastosowanie badania NRSC z fazami dyskretnymi.

Dla metody jednofiltrowej efektywny współczynnik wagowy WF

eff

, dla każdej z faz oblicza się za pomocą równania (7-135):

(7-135)

gdzie:

smpldexh

masa próbki rozcieńczonych gazów spalinowych przechodzących przez filtry filtry do pobierania próbek cząstek stałych w fazie i [kg]

smpldexh

masa próbki rozcieńczonych gazów spalinowych przechodzących przez filtry filtry do pobierania próbek cząstek stałych [kg]

ṁ

eqdexhwet

równoważne masowe natężenie przepływu rozcieńczonych gazów spalinowych dla fazy i [kg/s]

średnie równoważne masowe natężenie przepływu rozcieńczonych gazów spalinowych [kg/s]

Wartość efektywnego współczynnika wagowego musi się mieścić w zakresie 0,005 (wartość bezwzględna) dla współczynników wagowych podanych w dodatku 1 do załącznika XVII.

3.8.3. Dostosowanie ze względu na nieczęsto (okresowo) regenerowane układy ograniczania emisji

W przypadku silników innych niż te należące do kategorii RLL, wyposażonych w układy wtórnej obróbki spalin z nieczęstą (okresową) regeneracją (zob. załącznik VI pkt 6.6.2), emisje jednostkowe zanieczyszczeń gazowych i cząstek stałych obliczone zgodnie z pkt 3.8.1 i 3.8.2 należy skorygować przy użyciu odpowiedniego mnożnikowego współczynnika dostosowania albo odpowiedniego addytywnego współczynnika dostosowania. Jeżeli podczas badania nie wystąpiła regeneracja nieczęsta, należy zastosować współczynnik w górę (k

ru,m lub k

ru,a). Jeżeli podczas badania wystąpiła regeneracja nieczęsta, należy zastosować współczynnik w dół (k

rd,m lub k

rd,a). Jeżeli w przypadku badań NRSC współczynniki dostosowania zostały określone dla każdej fazy, stosuje się je dla każdej fazy podczas obliczania ważonego wyniku emisji.

3.8.4. Dostosowanie z użyciem współczynnika pogorszenia jakości

Emisje jednostkowe zanieczyszczeń gazowych i cząstek stałych obliczone zgodnie z pkt 3.8.1 i 3.8.2, w stosownych przypadkach z uwzględnieniem współczynnika dostosowania regeneracji nieczęstej zgodnie z pkt 3.8.3, także należy skorygować przy użyciu mnożnikowego lub addytywnego współczynnika pogorszenia jakości określonego na podstawie wymogów zawartych w załączniku III.

3.9. Wzorcowanie przepływomierzy rozcieńczonych spalin (CVS) i powiązane obliczenia

W niniejszej sekcji opisano obliczenia służące do wzorcowania poszczególnych przepływomierzy. W pkt 3.9.1 opisano najpierw, jak przekształcić dane wyjściowe z przepływomierza odniesienia, aby wykorzystać je w równaniach wzorcowania, które opierają się na stężeniu molowym. W pozostałych punktach opisano obliczenia wzorcowania, które dotyczą poszczególnych rodzajów przepływomierzy.

3.9.1. Przekształcenia dotyczące przepływomierza odniesienia

Równania wzorcowania w niniejszej sekcji wykorzystują molowe natężenie przepływu, ṅ

ref, jako wielkość odniesienia. Jeżeli przyjęty przepływomierz odniesienia wskazuje natężenie przepływu w postaci innej wielkości, np. standardowego natężenia objętościowego, ̇Vstdref, rzeczywistego natężenia objętościowego, ̇Vactdref, lub masowego natężenia, ṁ

ref, wskazania miernika odniesienia należy przekształcić na molowe natężenie przepływu za pomocą równań (7-136), (7-137) i (7-138), uwzględniając, że chociaż wartości natężenia objętościowego, natężenia masowego, ciśnienia, temperatury i masy molowej mogą się zmieniać w czasie badania emisji, to należy je utrzymywać na możliwie stałym poziomie dla każdego punktu ustalonego podczas wzorcowania przepływomierza:

(7-136)

gdzie:

ṅ

ref

molowe natężenie przepływu odniesienia [mol/s]

V̇

stdref

objętościowe natężenie przepływu odniesienia skorygowane do wartości normalnych ciśnienia i temperatura normalna [m3/s]

V̇

actref

objętościowe natężenie przepływu odniesienia dla rzeczywistych wartości ciśnienia i temperatury [m3/s]

ṁ

ref

masowy przepływ odniesienia [g/s]

std

ciśnienie normalne [Pa]

act

rzeczywiste ciśnienie gazu [Pa]

std

temperatura normalna [K]

act

rzeczywista temperatura gazu [K]

stała molowa gazu [J/(mol · K)]

mix

masa molowa gazu [g/mol].

3.9.2. Obliczenia wzorcowania pompy wyporowej (PDP)

Dla każdego położenia zaworu dławiącego oblicza się następujące wartości z wartości średnich wyznaczonych w pkt 8.1.8.4 załącznika VI w następujący sposób:

a) objętość przepompowywana na jeden obrót, V

rev (m3/obr.):

(7-137)

gdzie:

wartość średnia molowego natężenia przepływu odniesienia [mol/s]

stała molowa gazu [J/(mol · K)]

średnia temperatura na wlocie [K]

średnie ciśnienie na wlocie [Pa]

średnia prędkość obrotowa [obr./s];

b) współczynnik korekcji poślizgu PDP, K

s [s/obr.]:

(7-138)

gdzie:

średnie molowe natężenie przepływu odniesienia [mol/s]

średnia temperatura na wlocie [K]

średnie ciśnienie na wlocie [Pa]

średnie ciśnienie na wylocie [Pa]

średnia prędkość obrotowa PDP [obr./s]

stała molowa gazu [J/(mol · K)]

c) przeprowadza się regresję metodą najmniejszych kwadratów w odniesieniu do objętości PDP przepompowywanej na jeden obrót, V

rev, w zależności od współczynnika korekcji poślizgu PDP, K

s, poprzez obliczenie nachylenia a

1 i punktu przecięcia a

0, jak opisano w dodatku 4;

d) procedurę, o której mowa w lit. a)–c) niniejszego punktu, powtarza się dla każdej prędkości pracy PDP;

e) w tabeli 7.4 przedstawiono te obliczenia dla różnych wartości

Tabela 7.4

Przykłady danych do wzorcowania PDP

[obr./min]

[obr./s]

a1 [m3/min]

a1 [m3/s]

a0 [m3/obr.]

755,0

12,58

50,43

0,8405

0 056

987,6

16,46

49,86

0 831

-0 013

1254,5

20,9

48,54

0 809

0 028

1401,3

23 355

47,30

0,7883

-0 061

f) dla każdej prędkości pracy PDP wykorzystuje się odpowiednie nachylenie a

1 i punkt przecięcia a

0 do obliczenia natężenia przepływu podczas badań emisji, jak opisano w pkt 3.6.3 lit. b).

3.9.3. Równania rządzące i dopuszczalne założenia dla zwężki Venturiego

W niniejszej sekcji opisano równania rządzące i dopuszczalne założenia służące do wzorcowania zwężki Venturiego i obliczania przepływu przy pomocy zwężki Venturiego. Ponieważ zarówno zwężka Venturiego o przepływie poddźwiękowym (SSV), jak i zwężka Venturiego o przepływie krytycznym (CFV) działają w podobny sposób, ich równania rządzące są prawie takie same, oprócz równania opisującego ich stosunek ciśnień, r (tj. r

SSV do r

CFV). Niniejsze równania rządzące zakładają jednowymiarowy, izentropowy, nielepki, ściśliwy przepływ gazu doskonałego. W pkt 3.9.3 lit. d) opisano inne założenia, jakie można poczynić. Jeżeli niedozwolone jest założenie gazu doskonałego dla zmierzonego przepływu, równania rządzące uwzględniają korekcję pierwszego rzędu ze względu na zachowanie gazu rzeczywistego, mianowicie współczynnik ściśliwości Z. Jeżeli właściwa ocena techniczna wskazuje, że należy użyć wartości innej niż Z = 1, można zastosować odpowiednie równanie stanu w celu wyznaczenia wartości Z jako funkcji zmierzonych wartości ciśnienia i temperatury lub też opracować szczególne równania wzorcowania w oparciu o właściwą ocenę techniczną. Należy zauważyć, że równanie na współczynnik przepływu, C

f, opiera się na założeniu gazu doskonałego, mianowicie że wykładnik izentropowy, γ, jest równy stosunkowi ciepeł właściwych, cp

. Jeżeli właściwa ocena techniczna wskazuje, że należy użyć izentropowego wykładnika gazu rzeczywistego, można zastosować odpowiednie równanie stanu w celu wyznaczenia wartości y jako funkcji zmierzonych wartości ciśnienia i temperatury lub też opracować szczególne równania wzorcowania. Molowe natężenie przepływu gazów spalinowych ṅ[mol/s] oblicza się za pomocą równania (7-139):

(7-139)

gdzie:

współczynnik wypływu wyznaczony w pkt 3.9.3 lit. a) [-]

współczynnik przepływu wyznaczony w pkt 3.9.3 lit. b) [-]

powierzchnia przekroju poprzecznego gardzieli zwężki Venturiego [m2]

statyczne ciśnienie bezwzględne na wlocie zwężki Venturiego [Pa]

współczynnik ściśliwości [-]

mix

masa molowa mieszaniny gazowej [kg/mol]

stała molowa gazu [J/(mol · K)]

temperatura bezwzględna na wlocie zwężki Venturiego [K].

a) Przy użyciu danych zebranych w pkt 8.1.8.4 załącznika VI C

d oblicza się za pomocą równania (7-140):

(7-140)

gdzie:

ṅ

ref

molowe natężenie przepływu odniesienia [mol/s]

Pozostałe symbole jak w równaniu (7-139).

b) C

f wyznacza się przy użyciu jednej z następujących metod:

(i) tylko w przypadku przepływomierzy CFV C

fCFV wyznacza się z tabeli 7.5 na podstawie wartości dla β (stosunku gardzieli zwężki Venturiego do średnic wlotowych) i γ (stosunku ciepeł właściwych mieszaniny gazowej), wykorzystując interpolację liniową do wyznaczenia wartości pośrednich:

Tabela 7.5

fCFV w zależności od ß i γ dla przepływomierzy CFV

fCFV

exh = 1,385

dexh =γ

air = 1,399

0 000

0,6822

0,6846

0 400

0,6857

0,6881

0 500

0,6910

0,6934

0 550

0,6953

0,6977

0 600

0,7011

0,7036

0 625

0,7047

0,7072

0 650

0,7089

0,7114

0 675

0,7137

0,7163

0 700

0,7193

0,7219

0 720

0,7245

0,7271

0 740

0,7303

0,7329

0 760

0,7368

0,7395

0 770

0,7404

0,7431

0 780

0,7442

0,7470

0 790

0,7483

0,7511

0 800

0,7527

0,7555

0 810

0,7573

0,7602

0 820

0,7624

0,7652

0 830

0,7677

0,7707

0 840

0,7735

0,7765

0 850

0,7798

0,7828

(ii) dla przepływomierza CFV lub SSV można wykorzystać równanie (7-141) do obliczenia C

(7-141)

gdzie:

wykładnik izentropowy [-]. W przypadku gazu doskonałego jest to stosunek ciepeł właściwych mieszaniny gazów, cp

stosunek ciśnień wyznaczony w lit. c) ppkt 3 niniejszego punktu

stosunek średnicy gardzieli zwężki do średnicy wlotu.

c) stosunek ciśnień r oblicza się w następujący sposób:

(i) w przypadku układów SSV r

SSV oblicza się za pomocą równania (7-142):

(7-142)

gdzie:

Δp

SSV

różnica ciśnień statycznych; ciśnienie na wlocie zwężki pomniejszone o ciśnienie w gardzieli zwężki [Pa];

(ii) wyłącznie dla układów CFV r

CFV oblicza się iteracyjnie za pomocą równania (7-143):

(7-143)

d) można poczynić następujące założenia upraszczające do równań rządzących lub też opracować bardziej odpowiednie wartości do badań w oparciu o właściwą ocenę techniczną:

(i) w przypadku badania emisji w pełnych zakresach nierozcieńczonych gazów spalinowych, rozcieńczonych gazów spalinowych i powietrza rozcieńczającego można założyć, że mieszanina gazów zachowuje się jak gaz doskonały: Z = 1;

(ii) w przypadku pełnego zakresu nierozcieńczonych gazów spalinowych można założyć stały stosunek ciepeł właściwych wynoszący γ = 1,385;

(iii) w przypadku pełnego zakresu rozcieńczonych gazów spalinowych i powietrza (np. powietrza wzorcowego lub powietrza rozcieńczającego) można założyć stały stosunek ciepeł właściwych wynoszący γ = 1,399;

(iv) w przypadku pełnego zakresu rozcieńczonych gazów spalinowych i powietrza masę molową mieszaniny M

mix [g/mol] można uznać za funkcję jedynie ilości wody w powietrzu rozcieńczającym lub powietrzu wzorcowym, x

H2O, wyznaczonej zgodnie z pkt 3.3.2 i oblicza się ją za pomocą równania (7-144):

mix=M

air· (1 –x

H2O) +M

H2O· (x

H2O)

(7-144)

gdzie:

air

28,96559 g/mol

H2O

18,01528 g/mol

H2O

ilość wody w powietrzu rozcieńczającym lub wzorcowym [mol/mol];

(v) w przypadku pełnego zakresu rozcieńczonych gazów spalinowych i powietrza można przyjąć stałą masę molową mieszaniny, M

mix, dla wszystkich wzorcowań i wszystkich badań, o ile przyjęta masa molowa nie różni się o więcej niż ± 1 % od oszacowanej minimalnej i maksymalnej masy molowej podczas wzorcowania i badań. Takie założenie można przyjąć przy zapewnieniu wystarczającej kontroli ilości wody w powietrzu wzorcowym i w powietrzu rozcieńczającym lub przy usunięciu wystarczającej ilości wody zarówno z powietrza wzorcowego, jak i powietrza rozcieńczającego. W tabeli 7.6 podano przykłady dopuszczalnych zakresów punktu rosy powietrza rozcieńczającego w zależności od punktu rosy powietrza wzorcowego:

Tabela 7.6

Przykłady punktów rosy dla powietrza rozcieńczającego i powietrza wzorcowego, dla których można przyjąć stałą wartość M

mix

Jeżeli wzorcowy punkt rosy T

dew (°C) wynosi …

przyjmuje się następującą wartość stałą M

mix (g/mol)

dla następujących zakresów T

dew (°C) podczas badań emisji ()

stan suchy

28,96559

od stanu suchego do 18

28,89263

od stanu suchego do 21

28,86148

od stanu suchego do 22

28,81911

od stanu suchego do 24

28,76224

od stanu suchego do 26

28,68685

od – 8 do 28

28,58806

od 12 do 31

28,46005

od 23 do 34

(1) Zakres ważny dla wszystkich wzorcowań i badań emisji w zakresie ciśnienia atmosferycznego (od 80,000 do 103,325) kPa.

3.9.4. Wzorcowanie SSV

a) Podejście oparte na liczbie moli. Aby wywzorcować przepływomierz SSV, wykonuje się następujące czynności:

(i) liczbę Reynoldsa, Re

#, dla każdego molowego natężenia przepływu odniesienia oblicza się przy użyciu średnicy gardzieli zwężki Venturiego, d

t [równanie (7-145)]. Ponieważ do obliczenia Re#

konieczna jest lepkość dynamiczna μ, można użyć modelu lepkości właściwej, aby wyznaczyć μ dla gazu wzorcowego (z reguły powietrza), opierając się na właściwej ocenie technicznej [równanie (7-146)]. Alternatywnie do przybliżenia μ można zastosować model lepkości Sutherlanda z trzema współczynnikami (zob. tabela 7.7):

(7-145)

gdzie:

średnica gardzieli SSV [m]

mix

masa molowa mieszaniny [kg/mol]

ṅ

ref

molowe natężenie przepływu odniesienia [mol/s]

oraz przy użyciu modelu lepkości Sutherlanda z trzema współczynnikami:

(7-146)

gdzie:

lepkość dynamiczna gazu wzorcowego [kg/(m·s)]

lepkość odniesienia Sutherlanda [kg/(m·s)]

stała Sutherlanda [K]

temperatura odniesienia Sutherlanda [K]

temperatura bezwzględna na wlocie zwężki Venturiego [K].

Tabela 7.7

Parametry modelu lepkości Sutherlanda z trzema współczynnikami

Gaz ()

Zakres temperatury w granicach błędu ± 2 %

Ciśnienie graniczne

kg /(m · s)

kPa

Powietrze

1,716 × 10– 5

273

111

od 170 do 1900

≤ 1 800

CO2

1,370 × 10– 5

273

222

od 190 do 1700

≤ 3 600

H2O

1,12 × 10– 5

350

1 064

od 360 do 1500

≤ 10 000

1,919 × 10– 5

273

139

od 190 do 2000

≤ 2 500

1,663 × 10– 5

273

107

od 100 do 1500

≤ 1 600

(1) Do wymienionych gazów czystych stosuje się tylko parametry stabelaryzowane. Nie łączy się parametrów do obliczania lepkości mieszanin gazów.

(ii) tworzy się równanie na C

d w zależności od Re#

przy zastosowaniu sparowanych wartości (Re#

, C

d). C

d oblicza się zgodnie z równaniem (7-140), przy C

f uzyskanym z równania (7-141), lub stosuje się dowolne wyrażenie matematyczne, w tym wielomian lub szereg potęgowy. Równanie (7-147) to typowy przykład powszechnie stosowanego wyrażenia matematycznego dla zależności C

d i Re#

;

(7-147)

(iii) wykonuje się analizę regresji metodą najmniejszych kwadratów, aby wyznaczyć najlepiej pasujące współczynniki do równania i obliczyć statystyki regresji równania, standardowy błąd szacunku SEE i współczynnik determinacji r2 zgodnie z dodatkiem 3;

(iv) jeżeli równanie spełnia kryteria SEE < 0,5 % n

ref max (lub ṁ

refmax) oraz r

2 ≥ 0,995, równanie to można wykorzystać do wyznaczenia C

d do badań emisji, jak opisano w pkt 3.6.3 lit. b);

(v) jeżeli kryteria dotyczące SEE i r

2 nie są spełnione, można zastosować właściwą ocenę techniczną, aby pominąć punkty danych wzorcowania w celu spełnienia statystyk regresji. W celu spełnienia kryteriów stosuje się co najmniej siedem punktów danych wzorcowania;

(vi) jeżeli pominięcie punktów nie rozwiązuje wartości oddalonych, należy podjąć działania naprawcze. Na przykład można wybrać inne wyrażenie matematyczne do C

d w zależności od Re#

, sprawdzić szczelność lub powtórzyć proces wzorcowania. Jeżeli proces będzie powtarzany, do pomiarów stosuje się surowsze tolerancje i pozostawia więcej czasu na ustabilizowanie się przepływów;

(vii) po uzyskaniu zgodności równania z kryteriami regresji równanie to można stosować tylko do wyznaczania natężeń przepływu, które mieszczą się w zakresie natężeń przepływu odniesienia stosowanych do spełnienia kryteriów regresji równania na C

d w zależności od Re#

3.9.5. Wzorcowanie CFV

Niektóre przepływomierze CFV składają się z pojedynczej zwężki Venturiego, a inne z wielu zwężek, gdzie różne kombinacje zwężek Venturiego stosowane są do pomiaru różnych natężeń przepływu. W przypadku przepływomierzy CFV składających się z kilku zwężek Venturiego można wykonać wzorcowanie każdej zwężki niezależnie w celu wyznaczenia oddzielnego współczynnika wypływu C

d dla każdej zwężki albo wykonać wzorcowanie każdej kombinacji zwężek jako jednej zwężki. W przypadku wzorcowania kombinacji zwężek Venturiego suma aktywnej powierzchni gardzieli zwężek jest wykorzystywana jako A

t, pierwiastek kwadratowy z sumy kwadratów średnic aktywnych gardzieli zwężek jako d

t, a stosunek średnicy gardzieli zwężki do średnicy wlotu jest stosunkiem pierwiastka kwadratowego z sumy średnic aktywnych gardzieli zwężek(d

t) do średnicy wspólnego wejścia do wszystkich zwężek Venturiego (D). Aby wyznaczyć C

d dla pojedynczej zwężki Venturiego lub pojedynczej kombinacji zwężek Venturiego, wykonuje się następujące czynności:

a) w oparciu o dane zgromadzone dla każdego ustalonego punktu wzorcowego oblicza się indywidualne wartości C

d dla każdego punktu przy użyciu równania (7-140);

b) oblicza się średnią i odchylenie standardowe wszystkich wartości C

d zgodnie z równaniami (7-155) i (7-156);

c) jeżeli odchylenie standardowe wszystkich wartości C

d jest mniejsze lub równe 0,3 % średniej wartości C

d, w równaniu (7-120) wykorzystuje się średnią C

d, a CFV stosuje się tylko w zakresie do najmniejszego r zmierzonego podczas wzorcowania;

r = 1 – (Δp/pin

)

(7-148)

d) jeżeli odchylenie standardowe wszystkich wartości C

d przekracza 0,3 % średniej C

d, wartości C

d odpowiadające punktowi danych dla najmniejszego r zmierzonego podczas wzorcowania należy pominąć;

e) jeżeli liczba pozostałych punktów danych wynosi mniej niż siedem, to podejmuje się działania naprawcze polegające na sprawdzeniu danych wzorcowych lub powtórzeniu procesu wzorcowania. Jeżeli proces wzorcowania jest powtarzany, zaleca się sprawdzenie szczelności, stosowanie surowszych tolerancji do pomiarów oraz pozostawienie więcej czasu na ustabilizowanie się przepływów;

f) jeżeli liczba pozostałych wartości C

d wynosi co najmniej siedem, oblicza się średnią i odchylenie standardowe dla pozostałych wartości C

g) jeżeli odchylenie standardowe pozostałych wartości C

d jest mniejsze lub równe 0,3 % średniej z pozostałych wartości C

d, taką średnią C

d wykorzystuje się w równaniu (7-120) i wartości CFV stosuje się tylko w zakresie do najmniejszego r powiązanego z pozostałymi wartościami C

h) jeżeli odchylenie standardowe pozostałych wartości C

d nadal przekracza 0,3 % średniej z pozostałych wartości C

d, powtarza się czynności określone w lit. d)–g).

Dodatek 1

Korekcja ze względu na pełzanie

1. Zakres i częstotliwość

Obliczenia z niniejszym dodatku wykonuje się w celu określenia, czy błąd pełzania analizatora gazowego unieważnia wyniki z danego przedziału czasowego badania. Jeżeli błąd pełzania nie unieważnia wyników z danego przedziału czasowego badania, odpowiedzi analizatora gazowego dla danego przedziału czasowego badania koryguje się pod względem pełzania zgodnie z niniejszym dodatkiem. Odpowiedzi analizatora gazowego skorygowane pod względem pełzania wykorzystuje się do wszystkich dalszych obliczeń emisji. Dopuszczalny próg pełzania analizatora gazowego w danym przedziale czasowym badania został określony w pkt 8.2.2.2 załącznika VI.

2. Zasady korekcji

W obliczeniach w niniejszym dodatku wykorzystuje się odpowiedzi analizatora gazowego na stężenia odniesienia –stężenia zerowe i stężenia do ustawiania zakresu pomiarowego gazów analitycznych, oznaczone przed przedziałem czasowym badania i po takim przedziale. Obliczenia wykorzystuje się do korekcji odpowiedzi analizatora gazowego zarejestrowanych podczas przedziału czasowego badania. Korekcja opiera się na średnich odpowiedziach analizatora na gazy odniesienia – gazy zerowe i gazy wzorcowe do ustawiania zakresu pomiarowego oraz na stężeniach odniesienia samych gazów zerowych i gazów do ustawiania zakresu pomiarowego. Walidację i korekcję ze względu na pełzanie wykonuje się w następujący sposób:

3. Walidacja pełzania

Po zastosowaniu wszystkich pozostałych poprawek do wszystkich sygnałów analizatora gazowego, poza korekcją pełzania, oblicza się emisje jednostkowe zgodnie z pkt 3.8. Następnie wszystkie sygnały z analizatora gazowego koryguje się pod względem pełzania zgodnie z niniejszym dodatkiem. Następnie dokonuje się ponownego obliczenia emisji jednostkowych przy użyciu wszystkich sygnałów z analizatora gazowego skorygowanych pod względem pełzania. Wyniki dla emisji jednostkowych poddaje się walidacji i odnotowuje ich wartości przed korekcją pełzania i po korekcji pełzania zgodnie z pkt 8.2.2.2 załącznika VI.

4. Korekcja ze względu na pełzanie

Wszystkie sygnały z analizatora gazowego koryguje się w następujący sposób:

a) Każde odnotowane stężenie, xi, należy skorygować ze względu na ciągłe lub okresowe pobieranie próbek,

b) Korekcję ze względu na pełzanie oblicza się za pomocą równania (7-149):

(7-149)

gdzie:

driftcor

stężenie skorygowane ze względu na pełzanie [μmol/mol]

refzero

stężenie odniesienia gazu zerowego, które zwykle wynosi zero, o ile nie podano inaczej [μmol/mol]

refspan

stężenie odniesienia gazu wzorcowego do ustawiania zakresu pomiarowego [μmol/mol]

prespan

odpowiedź analizatora gazowego na stężenie gazu wzorcowego do ustawiania zakresu pomiarowego odnotowana przed rozpoczęciem przedziału czasowego badania [μmol/mol]

postspan

odpowiedź analizatora gazowego na stężenie gazu wzorcowego do ustawiania zakresu pomiarowego odnotowana po zakończeniu przedziału czasowego badania [μmol/mol]

lub

stężenie zarejestrowane, tj. zmierzone, podczas badania przed zastosowaniem korekcji ze względu na pełzanie [μmol/mol]

prezero

odpowiedź analizatora gazowego na stężenie gazu zerowego odnotowana przed rozpoczęciem przedziału czasowego badania [μmol/mol]

postzero

odpowiedź analizatora gazowego na stężenie gazu zerowego odnotowana po zakończeniu przedziału czasowego badania [μmol/mol]

c) w odniesieniu do wszelkich stężeń przed rozpoczęciem przedziału czasowego badania wykorzystuje się ostatnie stężenia oznaczone przed danym przedziałem czasowym badania. W przypadku niektórych przedziałów czasowych pomiar ostatnich stężeń gazu zerowego lub gazu do ustawiania zakresu pomiarowego mógł nastąpić przed jednym wcześniejszym przedziałem czasowym badania lub przed większą ich liczbą;

d) w odniesieniu do wszelkich stężeń po zakończeniu przedziału czasowego badania wykorzystuje się stężenia oznaczone jak najwcześniej po zakończeniu przedziału czasowego badania. W przypadku niektórych przedziałów czasowych takie najwcześniejsze pomiary stężeń gazu zerowego lub gazu do ustawiania zakresu pomiarowego mogą nastąpić po jednym kolejnym przedziale czasowym badania lub po większej ich liczbie;

e) Jeżeli nie zarejestrowano odpowiedzi analizatora na stężenie gazu wzorcowego przed rozpoczęciem przedziału czasowego badania (x

prezero), taką wartość x

prezero przyjmuje się za równą stężeniu odniesienia gazu do ustawiania zakresu pomiarowego: x

prespan = x

refspan;

f) Jeżeli nie zarejestrowano odpowiedzi analizatora na stężenie gazu zerowego przed rozpoczęciem przedziału czasowego badania (x

prezero), taką wartość x

prezero przyjmuje się za równą stężeniu odniesienia gazu zerowego: x

prezero = x

refzero;

g) z reguły stężenie odniesienia gazu zerowego, xrefzero, wynosi zero: xrefzero = 0 μmol/mol. W niektórych przypadkach może być jednak wiadomo, że xrefzero ma stężenie różne od zera. Na przykład jeżeli analizator CO2 jest zerowany przy użyciu powietrza atmosferycznego, można zastosować domyślne stężenie CO2 w powietrzu atmosferycznym wynoszące 375 μmol/mol. W tym przypadku, xrefzero = 375 μmol/mol. Jeżeli analizator zeruje się przy użyciu xrefzero, różnego od zera, analizator ustawia się tak, aby wskazywał rzeczywiste stężenie xrefzero. Na przykład jeżeli xrefzero = 375 μmol/mol, analizator ustawia się, aby wskazywał wartość 375 μmol/mol, kiedy przez analizator przepływa gaz zerowy.

Dodatek 2

Sprawdzenie przepływu węgla

1. Wprowadzenie

Tylko niewielka część węgla w gazach spalinowych pochodzi z paliwa, z czego minimalna część pojawia się w gazach spalinowych jako CO2. Stanowi to podstawę kontroli układu w oparciu o pomiar CO2. W przypadku silników o zapłonie iskrowym bez kontroli stosunku powietrza nadmiarowego λ lub silników o zapłonie iskrowym pracujących poza zakresem 0,97 ≤ λ ≤ 1,03 procedura musi dodatkowo obejmować pomiar HC i CO.

Przepływ węgla w układach pomiaru gazów spalinowych oznaczany jest na podstawie natężenia przepływu paliwa. Przepływ węgla w różnych punktach układu pobierania próbek emisji gazowych i stałych oznacza się ze stężenia CO2 (lub CO2, HC i CO) oraz natężeń przepływu gazów w tych punktach.

Ponieważ silnik jest znanym źródłem przepływu węgla, obserwując ten przepływ w rurze wydechowej oraz na wylocie układu pobierania próbek cząstek stałych z przepływu częściowego można zweryfikować szczelność i dokładność pomiaru przepływu. Kontrola taka ma tę zaletę, że składniki pracują w rzeczywistych warunkach badania silnika pod względem temperatury i przepływu.

Rys. 7.1 pokazuje punkty pobierania próbek, w których sprawdzany ma być przepływ węgla. Równania do obliczania przepływu węgla w każdym z punktów próbkowania zamieszczono w punktach poniżej.

Rysunek 7.1

Punkty pomiarowe do kontroli przepływu węgla

2. Natężenie przepływu węgla do silnika (lokalizacja 1)

Masowe natężenie przepływu węgla do silnika qmCf [kg/s] dla paliwa oblicza się za pomocą równania (7-150):

(7-150)

gdzie:

masowe natężenie przepływu paliwa [kg/s]

3. Natężenie przepływu węgla w nierozcieńczonych gazach spalinowych (lokalizacja 2)

3.1. Na podstawie CO2

Masowe natężenie przepływu węgla w rurze wydechowej silnika qmCe [kg/s] wyznacza się ze stężenia CO2 w spalinach nierozcieńczonych oraz z masowego natężenia przepływu gazów spalinowych za pomocą równania (7-151):

(7-151)

gdzie:

CO2,r

stężenie CO2 w nierozcieńczonych gazach spalinowych w stanie mokrym [ %]

CO2,a

stężenie CO2 w powietrzu atmosferycznym, w stanie mokrym [ %]

masowe natężenie przepływu gazów spalinowych w stanie mokrym [kg/s]

masa molowa gazów spalinowych [g/mol]

Jeżeli stężenie CO2 zostało zmierzone w stanie suchym, należy je przeliczyć na stężenie w stanie mokrym zgodnie z pkt 2.1.3 lub pkt 3.5.2.

3.2. Na podstawie CO2, HC i CO

Jako rozwiązanie alternatywne dla przeprowadzania obliczenia wyłącznie na podstawie CO2 w pkt 3.1, natężenie przepływu węgla w rurze wydechowej silnika qmCe [kg/s] wyznacza się ze stężenia CO2, HC i CO w spalinach nierozcieńczonych oraz z masowego natężenia przepływu gazów spalinowych za pomocą równania (7-152):

(7-152)

gdzie:

CO2,r

stężenie CO2 w nierozcieńczonych gazach spalinowych w stanie mokrym [ %]

CO2,a

stężenie CO2 w powietrzu atmosferycznym, w stanie mokrym [ %]

THC(C1),r

stężenie THC(C1) w nierozcieńczonych gazach spalinowych [ %]

THC(C1),a

stężenie THC(C1) w powietrzu atmosferycznym [ %]

CO,r

stężenie CO w nierozcieńczonych gazach spalinowych w stanie mokrym [ %]

CO,a

stężenie CO w powietrzu atmosferycznym, w stanie mokrym [ %]

masowe natężenie przepływu gazów spalinowych w stanie mokrym [kg/s]

masa molowa gazów spalinowych [g/mol]

Jeżeli stężenie CO2 lub CO zostało zmierzone w stanie suchym, należy je przeliczyć na stężenie w stanie mokrym zgodnie z pkt 2.1.3 lub pkt 3.5.2.

4. Natężenie przepływu węgla w układzie rozcieńczania (lokalizacja 3)

4.1. Na podstawie CO2

W przypadku układu rozcieńczania przepływu częściowego należy również uwzględnić stosunek rozdzielenia. Natężenie przepływu węgla w równoważnym układzie rozcieńczania qmCp [kg/s] (przy czym określenie równoważny oznacza, że układ jest równoważny względem układu rozcieńczania przepływu całkowitego, w którym rozcieńczany jest przepływ całkowity) oznacza się ze stężenia CO2 w rozcieńczonych gazach spalinowych, masowego natężenia przepływu spalin oraz natężenia przepływu próbki; nowe równanie (7-153) jest identyczne z równaniem (7-151), przy czym dodano jedynie współczynnik rozcieńczenia qm

dew/qm

(7-153)

gdzie:

CO2,d

stężenie CO2 w stanie mokrym w rozcieńczonych gazach spalinowych na wylocie tunelu rozcieńczającego [ %]

CO2,a

stężenie CO2 w powietrzu atmosferycznym, w stanie mokrym [ %]

dew

natężenie przepływu próbki spalin rozcieńczonych w układzie rozcieńczania przepływu częściowego [kg/s]

masowe natężenie przepływu gazów spalinowych w stanie mokrym [kg/s]

natężenie przepływu próbek gazów spalinowych do układu rozcieńczania przepływu częściowego [kg/s]

masa molowa gazów spalinowych [g/mol]

Jeżeli stężenie CO2 zostało zmierzone w stanie suchym, należy je przeliczyć na stężenie w stanie mokrym zgodnie z pkt 2.1.3 lub pkt 3.5.2.

4.2. Na podstawie CO2, HC i CO

W przypadku układu rozcieńczania przepływu częściowego należy również uwzględnić stosunek rozdzielenia. Jako rozwiązanie alternatywne dla przeprowadzania obliczenia wyłącznie na podstawie CO2 w pkt 4.1 natężenie przepływu węgla w równoważnym układzie rozcieńczania qmCp [kg/s] (przy czym określenie równoważny oznacza, że układ jest równoważny względem układu przepływu całkowitego, w którym rozcieńczany jest przepływ całkowity) oznacza się ze stężenia CO2, HC i CO w spalinach rozcieńczonych, masowego natężenia przepływu gazów spalinowych oraz natężenia przepływu próbki; nowe równanie (7-154) jest identyczne z równaniem (7-152), przy czym dodano jedynie współczynnik rozcieńczenia qm

dew/qm

(7-154)

gdzie:

CO2,d

stężenie CO2 w stanie mokrym w rozcieńczonych gazach spalinowych na wylocie tunelu rozcieńczającego [ %]

CO2,a

stężenie CO2 w powietrzu atmosferycznym, w stanie mokrym [ %]

THC(C1),d

stężenie THC(C1) w rozcieńczonych gazach spalinowych na wylocie tunelu rozcieńczającego [ %]

THC(C1),a

stężenie THC(C1) w powietrzu atmosferycznym [ %]

CO,d

stężenie CO w stanie mokrym w rozcieńczonych gazach spalinowych na wylocie tunelu rozcieńczającego [ %]

CO,a

stężenie CO w powietrzu atmosferycznym, w stanie mokrym [ %]

dew

natężenie przepływu próbki spalin rozcieńczonych w układzie rozcieńczania przepływu częściowego [kg/s]

masowe natężenie przepływu gazów spalinowych w stanie mokrym [kg/s]

natężenie przepływu próbek gazów spalinowych do układu rozcieńczania przepływu częściowego [kg/s]

masa molowa gazów spalinowych [g/mol]

Jeżeli stężenie CO2 lub CO zostało zmierzone w stanie suchym, należy je przeliczyć na stężenie w stanie mokrym zgodnie z niniejszym załącznikiem pkt 2.1.3 lub pkt 3.5.2.

5. Obliczanie masy molowej gazów spalinowych

Masę molową gazów spalinowych oblicza się za pomocą równania (7-13) (zob. pkt 2.1.5.2 niniejszego załącznika).

Ewentualnie można wykorzystać poniższe masy molowe gazów spalinowych:

e (olej napędowy) = 28,9 g/mol

e (LPG) = 28,6 g/mol

e (gaz ziemny / biometan) = 28,3 g/mol

e (benzyna) = 29,0 g/mol

Dodatek 3

Dane statystyczne

1. Średnia arytmetyczna

Średnią arytmetyczną,

, oblicza się za pomocą równania (7-155):

(7-155)

2. Odchylenie standardowe

Odchylenie standardowe dla próbki nieobciążonej (np. N–1), σ, oblicza się za pomocą równania (7-156):

(7-156)

3. Wartość średnia kwadratowa

Wartość średnią kwadratową, rms

y, oblicza się za pomocą równania (7-157):

(7-157)

4. Test t

Sprawdza się, czy dane przechodzą test t, za pomocą następujących równań i tabeli 7.8:

a) w przypadku niesparowanego testu t oblicza się wielkość t i liczbę jej stopni swobody v za pomocą równań (7-158) i (7-159):

(7-158)

(7-159)

b) W przypadku sparowanego testu t oblicza się wielkość t i liczbę jej stopni swobody v za pomocą równania (7-160), przy czym εi to błędy (np. różnice) pomiędzy każdą parą y

ref

i yi

v = N – 1

(7-160)

c) Stosuje się tabelę 7.8 w celu porównania t ze stabelaryzowanymi wartościami t

crit w zależności od liczby stopni swobody. Jeżeli wartość t jest mniejsza niż t

crit, t przechodzi test t.

Tabela 7.8

Wartości krytyczne t w zależności od liczby stopni swobody, v

Ufność

90 %

95 %

6 314

12 706

2 920

4 303

2 353

3 182

2 132

2 776

2 015

2 571

1 943

2 447

1 895

2 365

1 860

2 306

1 833

2 262

1 812

2 228

1 796

2 201

1 782

2 179

1 771

2 160

1 761

2 145

1 753

2 131

1 746

2 120

1 734

2 101

1 725

2 086

1 717

2 074

1 711

2 064

1 706

2 056

1 701

2 048

1 697

2 042

1 690

2 030

1 684

2 021

1 676

2 009

1 667

1 994

100

1 660

1 984

1 000 +

1 645

1 960

W celu określenia wartości nieuwzględnionych powyżej stosuje się interpolację liniową.

5. Test F

Wielkość F oblicza się za pomocą równania (7-161):

(7-161)

a) W przypadku testu F o poziomie ufności 90 % do celów porównania F ze stabelaryzowanymi wartościami Fcrit90

w zależności od (N – 1) i (Nref – 1) stosuje się tabelę 7.9. Jeżeli F jest mniejsze niż F

crit90, F przechodzi test F z poziomem ufności 90 %.

b) W przypadku testu F o poziomie ufności 95 % do celów porównania F ze stabelaryzowanymi wartościami F

crit95 w zależności od (N – 1) i (Nref – 1) stosuje się tabelę 7.10. Jeżeli F jest mniejsze niż F

crit95, F przechodzi test F z poziomem ufności 95 %.

Tabela 7-9

Wartości krytyczne, Fcrit90, w zależności od N-1 i Nref-1 przy ufności 90 %

N-1

120

1000+

ref-1

39,86

49,50

53,59

55,83

57,24

58,20

58,90

59,43

59,85

60,19

60,70

61,22

61,74

62,00

62,26

62,52

62,79

63,06

63,32

8,526

9,000

9,162

9,243

9,293

9,326

9,349

9,367

9,381

9,392

9,408

9,425

9,441

9,450

9,458

9,466

9,475

9,483

9,491

5,538

5,462

5,391

5,343

5,309

5,285

5,266

5,252

5,240

5,230

5,216

5,200

5,184

5,176

5,168

5,160

5,151

5,143

5,134

4,545

4,325

4,191

4,107

4,051

4,010

3,979

3,955

3,936

3,920

3,896

3,870

3,844

3,831

3,817

3,804

3,790

3,775

3,761

4,060

3,780

3,619

3,520

3,453

3,405

3,368

3,339

3,316

3,297

3,268

3,238

3,207

3,191

3,174

3,157

3,140

3,123

3,105

3,776

3,463

3,289

3,181

3,108

3,055

3,014

2,983

2,958

2,937

2,905

2,871

2,836

2,818

2,800

2,781

2,762

2,742

2,722

3,589

3,257

3,074

2,961

2,883

2,827

2,785

2,752

2,725

2,703

2,668

2,632

2,595

2,575

2,555

2,535

2,514

2,493

2,471

3,458

3,113

2,924

2,806

2,726

2,668

2,624

2,589

2,561

2,538

2,502

2,464

2,425

2,404

2,383

2,361

2,339

2,316

2,293

3,360

3,006

2,813

2,693

2,611

2,551

2,505

2,469

2,440

2,416

2,379

2,340

2,298

2,277

2,255

2,232

2,208

2,184

2,159

3,285

2,924

2,728

2,605

2,522

2,461

2,414

2,377

2,347

2,323

2,284

2,244

2,201

2,178

2,155

2,132

2,107

2,082

2,055

3,225

2,860

2,660

2,536

2,451

2,389

2,342

2,304

2,274

2,248

2,209

2,167

2,123

2,100

2,076

2,052

2,026

2,000

1,972

3,177

2,807

2,606

2,480

2,394

2,331

2,283

2,245

2,214

2,188

2,147

2,105

2,060

2,036

2,011

1,986

1,960

1,932

1,904

3,136

2,763

2,560

2,434

2,347

2,283

2,234

2,195

2,164

2,138

2,097

2,053

2,007

1,983

1,958

1,931

1,904

1,876

1,846

3,102

2,726

2,522

2,395

2,307

2,243

2,193

2,154

2,122

2,095

2,054

2,010

1,962

1,938

1,912

1,885

1,857

1,828

1,797

3,073

2,695

2,490

2,361

2,273

2,208

2,158

2,119

2,086

2,059

2,017

1,972

1,924

1,899

1,873

1,845

1,817

1,787

1,755

3,048

2,668

2,462

2,333

2,244

2,178

2,128

2,088

2,055

2,028

1,985

1,940

1,891

1,866

1,839

1,811

1,782

1,751

1,718

3,026

2,645

2,437

2,308

2,218

2,152

2,102

2,061

2,028

2,001

1,958

1,912

1,862

1,836

1,809

1,781

1,751

1,719

1,686

3,007

2,624

2,416

2,286

2,196

2,130

2,079

2,038

2,005

1,977

1,933

1,887

1,837

1,810

1,783

1,754

1,723

1,691

1,657

2,990

2,606

2,397

2,266

2,176

2,109

2,058

2,017

1,984

1,956

1,912

1,865

1,814

1,787

1,759

1,730

1,699

1,666

1,631

2,975

2,589

2,380

2,249

2,158

2,091

2,040

1,999

1,965

1,937

1,892

1,845

1,794

1,767

1,738

1,708

1,677

1,643

1,607

2,961

2,575

2,365

2,233

2,142

2,075

2,023

1,982

1,948

1,920

1,875

1,827

1,776

1,748

1,719

1,689

1,657

1,623

1,586

2,949

2,561

2,351

2,219

2,128

2,061

2,008

1,967

1,933

1,904

1,859

1,811

1,759

1,731

1,702

1,671

1,639

1,604

1,567

2,937

2,549

2,339

2,207

2,115

2,047

1,995

1,953

1,919

1,890

1,845

1,796

1,744

1,716

1,686

1,655

1,622

1,587

1,549

2,927

2,538

2,327

2,195

2,103

2,035

1,983

1,941

1,906

1,877

1,832

1,783

1,730

1,702

1,672

1,641

1,607

1,571

1,533

2,918

2,528

2,317

2,184

2,092

2,024

1,971

1,929

1,895

1,866

1,820

1,771

1,718

1,689

1,659

1,627

1,593

1,557

1,518

2,909

2,519

2,307

2,174

2,082

2,014

1,961

1,919

1,884

1,855

1,809

1,760

1,706

1,677

1,647

1,615

1,581

1,544

1,504

2,901

2,511

2,299

2,165

2,073

2,005

1,952

1,909

1,874

1,845

1,799

1,749

1,695

1,666

1,636

1,603

1,569

1,531

1,491

2,894

2,503

2,291

2,157

2,064

1,996

1,943

1,900

1,865

1,836

1,790

1,740

1,685

1,656

1,625

1,593

1,558

1,520

1,478

2,887

2,495

2,283

2,149

2,057

1,988

1,935

1,892

1,857

1,827

1,781

1,731

1,676

1,647

1,616

1,583

1,547

1,509

1,467

2,881

2,489

2,276

2,142

2,049

1,980

1,927

1,884

1,849

1,819

1,773

1,722

1,667

1,638

1,606

1,573

1,538

1,499

1,456

2,835

2,440

2,226

2,091

1,997

1,927

1,873

1,829

1,793

1,763

1,715

1,662

1,605

1,574

1,541

1,506

1,467

1,425

1,377

2,791

2,393

2,177

2,041

1,946

1,875

1,819

1,775

1,738

1,707

1,657

1,603

1,543

1,511

1,476

1,437

1,395

1,348

1,291

120

2,748

2,347

2,130

1,992

1,896

1,824

1,767

1,722

1,684

1,652

1,601

1,545

1,482

1,447

1,409

1,368

1,320

1,265

1,193

1000+

2,706

2,303

2,084

1,945

1,847

1,774

1,717

1,670

1,632

1,599

1,546

1,487

1,421

1,383

1,342

1,295

1,240

1,169

1,000

Tabela 7-10

Wartości krytyczne, Fcrit95, w zależności od N-1 i Nref-1 przy ufności 95 %

N-1

120

1000+

ref-1

161,4

199,5

215,7

224,5

230,1

233,9

236,7

238,8

240,5

241,8

243,9

245,9

248,0

249,0

250,1

251,1

252,2

253,2

254,3

18,51

19,00

19,16

19,24

19,29

19,33

19,35

19,37

19,38

19,39

19,41

19,42

19,44

19,45

19,46

19,47

19,48

19,49

10,12

9,552

9,277

9,117

9,014

8,941

8,887

8,845

8,812

8,786

8,745

8,703

8,660

8,639

8,617

8,594

8,572

8,549

8,526

7,709

6,944

6,591

6,388

6,256

6,163

6,094

6,041

5,999

5,964

5,912

5,858

5,803

5,774

5,746

5,717

5,688

5,658

5,628

6,608

5,786

5,410

5,192

5,050

4,950

4,876

4,818

4,773

4,735

4,678

4,619

4,558

4,527

4,496

4,464

4,431

4,399

4,365

5,987

5,143

4,757

4,534

4,387

4,284

4,207

4,147

4,099

4,060

4,000

3,938

3,874

3,842

3,808

3,774

3,740

3,705

3,669

5,591

4,737

4,347

4,120

3,972

3,866

3,787

3,726

3,677

3,637

3,575

3,511

3,445

3,411

3,376

3,340

3,304

3,267

3,230

5,318

4,459

4,066

3,838

3,688

3,581

3,501

3,438

3,388

3,347

3,284

3,218

3,150

3,115

3,079

3,043

3,005

2,967

2,928

5,117

4,257

3,863

3,633

3,482

3,374

3,293

3,230

3,179

3,137

3,073

3,006

2,937

2,901

2,864

2,826

2,787

2,748

2,707

4,965

4,103

3,708

3,478

3,326

3,217

3,136

3,072

3,020

2,978

2,913

2,845

2,774

2,737

2,700

2,661

2,621

2,580

2,538

4,844

3,982

3,587

3,357

3,204

3,095

3,012

2,948

2,896

2,854

2,788

2,719

2,646

2,609

2,571

2,531

2,490

2,448

2,405

4,747

3,885

3,490

3,259

3,106

2,996

2,913

2,849

2,796

2,753

2,687

2,617

2,544

2,506

2,466

2,426

2,384

2,341

2,296

4,667

3,806

3,411

3,179

3,025

2,915

2,832

2,767

2,714

2,671

2,604

2,533

2,459

2,420

2,380

2,339

2,297

2,252

2,206

4,600

3,739

3,344

3,112

2,958

2,848

2,764

2,699

2,646

2,602

2,534

2,463

2,388

2,349

2,308

2,266

2,223

2,178

2,131

4,543

3,682

3,287

3,056

2,901

2,791

2,707

2,641

2,588

2,544

2,475

2,403

2,328

2,288

2,247

2,204

2,160

2,114

2,066

4,494

3,634

3,239

3,007

2,852

2,741

2,657

2,591

2,538

2,494

2,425

2,352

2,276

2,235

2,194

2,151

2,106

2,059

2,010

4,451

3,592

3,197

2,965

2,810

2,699

2,614

2,548

2,494

2,450

2,381

2,308

2,230

2,190

2,148

2,104

2,058

2,011

1,960

4,414

3,555

3,160

2,928

2,773

2,661

2,577

2,510

2,456

2,412

2,342

2,269

2,191

2,150

2,107

2,063

2,017

1,968

1,917

4,381

3,522

3,127

2,895

2,740

2,628

2,544

2,477

2,423

2,378

2,308

2,234

2,156

2,114

2,071

2,026

1,980

1,930

1,878

4,351

3,493

3,098

2,866

2,711

2,599

2,514

2,447

2,393

2,348

2,278

2,203

2,124

2,083

2,039

1,994

1,946

1,896

1,843

4,325

3,467

3,073

2,840

2,685

2,573

2,488

2,421

2,366

2,321

2,250

2,176

2,096

2,054

2,010

1,965

1,917

1,866

1,812

4,301

3,443

3,049

2,817

2,661

2,549

2,464

2,397

2,342

2,297

2,226

2,151

2,071

2,028

1,984

1,938

1,889

1,838

1,783

4,279

3,422

3,028

2,796

2,640

2,528

2,442

2,375

2,320

2,275

2,204

2,128

2,048

2,005

1,961

1,914

1,865

1,813

1,757

4,260

3,403

3,009

2,776

2,621

2,508

2,423

2,355

2,300

2,255

2,183

2,108

2,027

1,984

1,939

1,892

1,842

1,790

1,733

4,242

3,385

2,991

2,759

2,603

2,490

2,405

2,337

2,282

2,237

2,165

2,089

2,008

1,964

1,919

1,872

1,822

1,768

1,711

4,225

3,369

2,975

2,743

2,587

2,474

2,388

2,321

2,266

2,220

2,148

2,072

1,990

1,946

1,901

1,853

1,803

1,749

1,691

4,210

3,354

2,960

2,728

2,572

2,459

2,373

2,305

2,250

2,204

2,132

2,056

1,974

1,930

1,884

1,836

1,785

1,731

1,672

4,196

3,340

2,947

2,714

2,558

2,445

2,359

2,291

2,236

2,190

2,118

2,041

1,959

1,915

1,869

1,820

1,769

1,714

1,654

4,183

3,328

2,934

2,701

2,545

2,432

2,346

2,278

2,223

2,177

2,105

2,028

1,945

1,901

1,854

1,806

1,754

1,698

1,638

4,171

3,316

2,922

2,690

2,534

2,421

2,334

2,266

2,211

2,165

2,092

2,015

1,932

1,887

1,841

1,792

1,740

1,684

1,622

4,085

3,232

2,839

2,606

2,450

2,336

2,249

2,180

2,124

2,077

2,004

1,925

1,839

1,793

1,744

1,693

1,637

1,577

1,509

4,001

3,150

2,758

2,525

2,368

2,254

2,167

2,097

2,040

1,993

1,917

1,836

1,748

1,700

1,649

1,594

1,534

1,467

1,389

120

3,920

3,072

2,680

2,447

2,290

2,175

2,087

2,016

1,959

1,911

1,834

1,751

1,659

1,608

1,554

1,495

1,429

1,352

1,254

1000+

3,842

2,996

2,605

2,372

2,214

2,099

2,010

1,938

1,880

1,831

1,752

1,666

1,571

1,517

1,459

1,394

1,318

1,221

1,000

6. Nachylenie

Nachylenie regresji metodą najmniejszych kwadratów, a

1y, oblicza się za pomocą równania (7-162):

(7-162)

7. Punkt przecięcia

Punkt przecięcia linii regresji metodą najmniejszych kwadratów, a

0y, oblicza się za pomocą równania (7-163):

(7-163)

8. Standardowy błąd szacunku

Standardowy błąd szacunku, SEE, oblicza się za pomocą równania (7-164):

(7-164)

9. Współczynnik determinacji

Współczynnik determinacji, r

2, oblicza się za pomocą równania (7-165):

(7-165)

Dodatek 4

Międzynarodowy wzór na przyciąganie z 1980 r.

Przyciąganie ziemskie, a

g, zależy od położenia, przy czym wartość a

g oblicza się dla danej szerokości geograficznej za pomocą równania (7-166):

= 9,7803267715 [1 + 5,2790414 × 10– 3 sin2

θ + 2,32718 × 10– 5 sin4

θ + 1,262 × 10– 7 sin6

θ + 7 × 10– 10 sin8

θ]

(7-166)

gdzie:

stopnie szerokości geograficznej północnej lub południowej

Dodatek 5

Obliczanie liczby cząstek stałych

1. Określenie liczby cząstek stałych

1.1. Zestrojenie czasowe

W przypadku układów rozcieńczania przepływu częściowego czas przebywania w układzie pobierania próbek i zliczania cząstek stałych należy obliczyć przez zestrojenie czasowe sygnału liczby cząstek stałych z cyklem badania i masowym natężeniem przepływu gazów spalinowych, zgodnie z procedurą opisaną w pkt 8.2.1.2 załącznika VI. Czas przekształcenia dla układu pobierania próbek i zliczania cząstek stałych określa się zgodnie z pkt 2.1.3.7 dodatku 1 do załącznika VI.

1.2. Określanie liczby cząstek stałych dla cykli badań w warunkach zmiennych (NRTC i LSI-NRTC) oraz badań RMC przy użyciu układu rozcieńczania przepływu częściowego

Jeżeli próbki cząstek stałych są pobierane za pomocą układu rozcieńczania przepływu częściowego zgodnie ze specyfikacjami określonymi w pkt 9.2.3 załącznika VI, liczbę cząstek stałych emitowanych w cyklu badania należy obliczyć za pomocą równania (7-167):

(7-167)

gdzie:

oznacza liczbę cząstek stałych emitowanych w cyklu badania, [#/test];

medf

oznacza masę ekwiwalentu rozcieńczonych gazów spalinowych w cyklu, wyznaczoną za pomocą równania (7-45) (pkt 2.3.1.1.2.), [kg/badanie];

oznacza współczynnik wzorcowania do skorygowania pomiarów licznika cząstek stałych do poziomu instrumentu referencyjnego, jeżeli nie odbywa się to wewnętrznie w liczniku cząstek stałych. Jeżeli współczynnik wzorcowania stosuje się wewnętrznie w liczniku cząstek stałych, w równaniu (7-167) za k podstawia się wartość 1;

oznacza średnie stężenie cząstek stałych ze rozcieńczonych gazów spalinowych skorygowane do warunków normalnych (273,2 K i 101,33 kPa), liczba cząstek stałych na centymetr sześcienny;

oznacza średni współczynnik redukcji stężenia cząstek stałych dla urządzenia zatrzymującego cząstki lotne charakterystyczny dla ustawień rozcieńczenia stosowanych na potrzeby badania;

przy czym:

(7-168)

gdzie:

cs,I

oznacza nieciągły pomiar stężenia cząstek stałych w rozcieńczonych gazach spalinowych odczytany z licznika cząstek stałych, skorygowany z uwzględnieniem koincydencji oraz warunków normalnych (273,2 K i 101,33 kPa), liczba cząstek stałych na centymetr sześcienny;

oznacza liczbę pomiarów stężenia cząstek stałych wykonanych w trakcie badania.

1.3. Określanie liczby cząstek stałych dla cykli badań w warunkach zmiennych (NRTC i LSI-NRTC) oraz badań RMC przy użyciu układu rozcieńczania przepływu całkowitego

Jeżeli próbki cząstek stałych są pobierane za pomocą układu rozcieńczania przepływu całkowitego zgodnie ze specyfikacjami określonymi w załączniku VI pkt 9.2.2, liczbę cząstek stałych emitowanych w cyklu badania należy obliczyć za pomocą równania (7-169):

(7-169)

gdzie:

oznacza liczbę cząstek stałych emitowanych w cyklu badania, [#/test];

med

oznacza przepływ całkowity spalin rozcieńczonych w całym cyklu, obliczony zgodnie z jedną z metod opisanych w pkt 2.2.4.1–2.2.4.3 w załączniku VII, kg/badanie;

oznacza średnie skorygowane stężenie cząstek stałych ze spalin rozcieńczonych skorygowane do warunków normalnych (273,2 K i 101,33 kPa), cząstki stałe na centymetr sześcienny;

oznacza średni współczynnik redukcji stężenia cząstek stałych dla urządzenia zatrzymującego cząstki lotne charakterystyczny dla ustawień rozcieńczenia stosowanych na potrzeby badania;

przy czym:

(7-170)

gdzie:

cs,I

oznacza nieciągły pomiar stężenia cząstek stałych w rozcieńczonych spalinach odczytany z licznika cząstek stałych, skorygowany z uwzględnieniem koincydencji oraz do warunków normalnych (273,2 K i 101,33 kPa), liczba cząstek stałych na centymetr sześcienny;

oznacza liczbę pomiarów stężenia cząstek stałych wykonanych w trakcie badania.

1.4. Określanie liczby cząstek stałych dla badań NRSC z fazami dyskretnymi przy użyciu układu rozcieńczania przepływu częściowego

Jeżeli próbki na potrzeby określenia liczby cząstek stałych są pobierane za pomocą układu rozcieńczania przepływu częściowego zgodnie ze specyfikacjami określonymi w pkt 9.2.3 załącznika VI, wskaźnik emisji cząstek stałych w każdej konkretnej fazie dyskretnej należy obliczyć za pomocą równania (7-171), stosując wartości średnie dla tej fazy:

(7-171)

gdzie:

Ṅ

oznacza wskaźnik emisji cząstek stałych podczas konkretnej fazy dyskretnej, [#/h];

qmedf

oznacza równoważne masowe natężenie przepływu spalin rozcieńczonych w stanie mokrym podczas konkretnej fazy dyskretnej, określone zgodnie z równaniem (7-51) (pkt 2.3.2.1), [kg/s];

oznacza średnie stężenie cząstek stałych z rozcieńczonych gazów spalinowych podczas konkretnej fazy dyskretnej, skorygowane do warunków normalnych (273,2 K i 101,33 kPa), liczba cząstek stałych na centymetr sześcienny;

oznacza średni współczynnik redukcji stężenia cząstek stałych dla urządzenia zatrzymującego cząstki lotne charakterystyczny dla ustawień rozcieńczenia stosowanych na potrzeby badania;

przy czym:

(7-172)

gdzie:

cs,I

oznacza liczbę pomiarów stężenia cząstek stałych wykonanych podczas okresu pobierania próbek w poszczególnych fazach dyskretnych.

1.5. Określanie liczby cząstek stałych dla cykli z fazami dyskretnymi przy użyciu układu rozcieńczania przepływu całkowitego

Jeżeli próbki na potrzeby określenia liczby cząstek stałych są pobierane za pomocą układu rozcieńczania przepływu całkowitego zgodnie ze specyfikacjami określonymi w pkt 9.2.2 załącznika VI, wskaźnik emisji cząstek stałych w każdej konkretnej fazie dyskretnej należy obliczyć za pomocą równania (7-173), stosując wartości średnie dla tej fazy:

(7-173)

gdzie:

Ṅ

oznacza wskaźnik emisji cząstek stałych podczas konkretnej fazy dyskretnej, [#/h];

qmdew

oznacza całkowite masowe natężenie przepływu spalin rozcieńczonych w stanie mokrym podczas konkretnej fazy dyskretnej, [kg/s];

oznacza średni współczynnik redukcji stężenia cząstek stałych dla urządzenia zatrzymującego cząstki lotne charakterystyczny dla ustawień rozcieńczenia stosowanych na potrzeby badania;

przy czym:

(7-174)

gdzie:

cs,I

oznacza liczbę pomiarów stężenia cząstek stałych wykonanych podczas okresu pobierania próbek w poszczególnych fazach dyskretnych.

2. Wynik badania

2.1. Obliczanie emisji jednostkowych dla cykli badań w warunkach zmiennych (NRTC i LSI-NRTC) oraz badań RMC

W każdym poszczególnym odpowiednim badaniu RMC, NRTC w cyklu gorącego rozruchu i NRTC w cyklu zimnego rozruchu emisje jednostkowe wyrażone w liczbie cząstek stałych na kWh oblicza się za pomocą równania (7-175):

(7-175)

gdzie:

oznacza liczbę cząstek stałych emitowanych podczas odpowiedniego badania RMC, badania NRTC w cyklu gorącego rozruchu lub badania NRTC w cyklu zimnego rozruchu,

Wact

oznacza rzeczywistą pracę w cyklu zgodnie z pkt 7.8.3.4 załącznika VI, [kWh].

Jeżeli chodzi o RMC, w przypadku silnika z nieczęstą (okresową) regeneracją układu wtórnej obróbki spalin (zob. pkt 6.6.2 załącznika VI) emisje jednostkowe należy skorygować przy użyciu odpowiedniego mnożnikowego współczynnika dostosowania albo odpowiedniego addytywnego współczynnika dostosowania. Jeżeli podczas badania nie wystąpiła regeneracja nieczęsta, należy zastosować współczynnik w górę (k

ru,m lub k

ru,a). Jeżeli podczas badania wystąpiła regeneracja nieczęsta, należy zastosować współczynnik w dół (k

rd,m lub k

rd,a).

Jeżeli chodzi o RMC, wynik końcowy należy również skorygować przy użyciu odpowiedniego mnożnikowego lub addytywnego współczynnika pogorszenia jakości określonego na podstawie wymogów zawartych w załączniku III.

2.1.1. Średni ważony wynik badania NRTC

W przypadku badania NRTC końcowy wynik badania jest średnim ważonym wynikiem badań w cyklu zimnego i gorącego rozruchu (z uwzględnieniem regeneracji nieczęstej w stosownych przypadkach), obliczonym za pomocą równania (7-176) lub (7-177):

a) w przypadku korygowania układu regeneracji w sposób multiplikatywny lub w przypadku silników bez nieczęsto regenerowanego układu wtórnej obróbki spalin

(7-176)

w przypadku korygowania układu regeneracji w sposób addytywny

(7-177)

gdzie:

Ncold

oznacza całkowitą liczbę cząstek stałych emitowanych w cyklu zimnego rozruchu podczas badania NRTC,

Nhot

oznacza całkowitą liczbę cząstek stałych emitowanych w cyklu gorącego rozruchu podczas badania NRTC,

Wact,cold

oznacza rzeczywistą pracę w cyklu podczas badania NRTC w cyklu zimnego rozruchu zgodnie z pkt 7.8.3.4 załącznika VI, [kWh],

Wact, hot

oznacza rzeczywistą pracę w cyklu podczas badania NRTC w cyklu gorącego rozruchu zgodnie z pkt 7.8.3.4 załącznika VI, [kWh],

oznacza korygowanie układu regeneracji zgodnie z pkt 6.6.2 załącznika VI, lub w przypadku silników bez nieczęsto regenerowanego układu wtórnej obróbki spalin kr

= 1.

Jeżeli podczas badania nie wystąpiła regeneracja nieczęsta, należy zastosować współczynnik w górę (k

ru,m lub k

ru,a). Jeżeli podczas badania wystąpiła regeneracja nieczęsta, należy zastosować współczynnik w dół (k

rd,m lub k

rd,a).

Wynik – w stosownych przypadkach z uwzględnieniem współczynnika dostosowania regeneracji nieczęstej – także należy skorygować przy użyciu mnożnikowego lub addytywnego współczynnika pogorszenia jakości określonego na podstawie wymogów zawartych w załączniku III.

2.2. Obliczanie emisji jednostkowej na potrzeby badań NRSC z fazami dyskretnymi

Emisje jednostkowe e [#/kWh] oblicza się za pomocą równania (7-178):

(7-178)

gdzie:

moc silnika dla fazy i [kW] obliczona poprzez dodanie do mocy zmierzonej Pmeas

[kW] mocy wymaganej do sterowania urządzeniami pomocniczymi PAUX

[kW] określonej zgodnie z równaniem (6-8) w załączniku VI (Pi

= Pmeas

+ PAUX

)

WFi

oznacza współczynnik wagowy dla fazy i [-]

Ṅi

oznacza średnie liczbowe natężenie przepływu emisji dla danej fazy i [#/h] obliczone ze wzoru (7-171) lub (7-173), w zależności od metody rozcieńczania

W przypadku silnika z nieczęstą (okresową) regeneracją układu wtórnej obróbki spalin (zob. pkt 6.6.2 załącznika VI) emisje jednostkowe należy skorygować przy użyciu odpowiedniego mnożnikowego współczynnika dostosowania albo odpowiedniego addytywnego współczynnika dostosowania. Jeżeli podczas badania nie wystąpiła regeneracja nieczęsta, należy zastosować współczynnik w górę (k

ru,m lub k

ru,a). Jeżeli podczas badania wystąpiła regeneracja nieczęsta, należy zastosować współczynnik w dół (k

rd,m lub k

rd,a). Jeżeli współczynniki dostosowania zostały określone dla każdej fazy, współczynniki te stosuje się dla każdej fazy podczas obliczania ważonego wyniku emisji w równaniu (7-178).

2.3. Zaokrąglanie wyników końcowych

Wynik końcowy badania NRSC i średni ważony wynik badania NRTC musi być zaokrąglony jednorazowo do trzech cyfr znaczących zgodnie z ASTM E 29–06B. Nie wolno zaokrąglać wartości pośrednich prowadzących do ostatecznego wyniku dotyczącego emisji jednostkowych.

2.4. Określanie poziomu tła cząstek stałych

2.4.1.

Na wniosek producenta silnika można pobrać próbki stężenia tła cząstek stałych z tunelu rozcieńczającego, przed badaniem lub po nim, w punkcie usytuowanym za filtrami cząstek stałych i węglowodorów w układzie zliczania cząstek stałych w celu określenia stężenia tła cząstek stałych w tunelu.

2.4.2.

Odejmowanie stężenia tła cząstek stałych w tunelu jest niedopuszczalne w przypadku homologacji typu, ale można je stosować na wniosek producenta, po uprzednim zatwierdzeniu przez organ udzielający homologacji typu, na potrzeby badania zgodności produkcji, jeżeli można wykazać, że udział tła w tunelu jest znaczący i można je następnie odjąć od wartości zmierzonych w rozcieńczonych gazach spalinowych.

Dodatek 6

Obliczanie wielkości emisji amoniaku

1. Obliczanie stężenia średniego dla cykli badań w warunkach zmiennych (NRTC i LSI-NRTC) oraz badań RMC

Średnie stężenie NH3 w gazie spalinowym w cyklu badania cNH3 [ppm] określa się poprzez połączenie wartości chwilowych z całego cyklu. Stosuje się równanie (7-179):

(7-179)

gdzie:

NH3,i

to chwilowe stężenie NH3 w gazach spalinowych [ppm]

to liczba pomiarów

W przypadku NRTC końcowy wynik badania oblicza się za pomocą równania (7-180):

cNH3 = (0,1 × cNH3,cold) + (0,9 × cNH3,hot)

(7-180)

gdzie:

NH3,cold

oznacza średnie stężenie NH3 podczas badania NRTC w cyklu zimnego rozruchu [ppm]

NH3,hot

oznacza średnie stężenie NH3 podczas badania NRTC w cyklu gorącego rozruchu [ppm]

2. Obliczanie średniego stężenia dla cykli z fazami dyskretnymi NRSC

Średnie stężenie NH3 w gazie spalinowym w cyklu badania cNH3 [ppm] określa się przez pomiar średniego stężenia w odniesieniu do każdej fazy oraz ważenie otrzymanego wyniku zgodnie z współczynnikami wagowymi mającymi zastosowanie do danego cyklu badania. Stosuje się równanie (7-181):

(7-181)

gdzie:

to średnie stężenie NH3 w gazach spalinowych dla fazy i [ppm]

Nmode

oznacza liczbę faz w cyklu badania

WFi

oznacza współczynnik wagowy dla fazy i [-]

Tekst urzędowy w EUR-Lex. Lexeva pokazuje treść przepisu, nie udziela porad prawnych. Moc prawną ma wyłącznie tekst opublikowany w Dzienniku Urzędowym Unii Europejskiej.