ГОСТ Р ИСО 11614-2011 Двигатели внутреннего сгорания поршневые с воспламенением от сжатия. Прибор для измерения дымности и определения коэффициента поглощения светового потока в отработавших газах.

ГОСТ Р ИСО 11614-2011 Двигатели внутреннего сгорания поршневые с воспламенением от сжатия. Прибор для измерения дымности и определения коэффициента поглощения светового потока в отработавших газах.

ГОСТ Р ИСО 11614-2011

НАЦИОНАЛЬНЫЙ СТАНДАРТ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Двигатели внутреннего сгорания поршневые с воспламенением от сжатия

ПРИБОР ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ ДЫМНОСТИ И ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОЭФФИЦИЕНТА ПОГЛОЩЕНИЯ СВЕТОВОГО ПОТОКА В ОТРАБОТАВШИХ ГАЗАХ

Reciprocating internal combustion compression-ignition engines. Apparatus for measurement of the opacity and for determination of the light absorption coefficient of exhaust gas

ОКС 13.040.50

ОКП 45 0000

Дата введения 2012-03-01

Предисловие

Цели и принципы стандартизации в Российской Федерации установлены Федеральным законом от 27 декабря 2002 г. N 184-ФЗ "О техническом регулировании", а правила применения национальных стандартов Российской Федерации - ГОСТ Р 1.0-2004 "Стандартизация в Российской Федерации. Основные положения"

Сведения о стандарте

1 ПОДГОТОВЛЕН Федеральным государственным унитарным предприятием "Центральный Ордена Трудового Красного Знамени научно-исследовательский автомобильный и автомоторный институт" (ФГУП "НАМИ") на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 4

2 ВНЕСЕН Техническим комитетом по стандартизации ТК 56 "Дорожный транспорт"

3 УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ постановлением Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 14 июня 2011 г. N 120-ст

4 Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ИСО 11614:1999* "Двигатели внутреннего сгорания поршневые с воспламенением от сжатия. Прибор для измерения дымности и определения коэффициента поглощения светового потока в отработавших газах" (ISO 11614:1999 "Reciprocating internal combustion compression-ignition engines - Apparatus for measurement of the opacity and for determination of the light absorption coefficient of exhaust gas").

Наименование настоящего стандарта изменено относительно наименования указанного международного стандарта для приведения в соответствие с ГОСТ Р 1.5-2004 (пункт 3.5).

При применении настоящего стандарта рекомендуется использовать вместо ссылочных международных стандартов соответствующие им национальные стандарты Российской Федерации и межгосударственные стандарты, сведения о которых приведены в дополнительном приложении ДА

5 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

Информация об изменениях к настоящему стандарту публикуется в ежегодно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты", а текст изменений и поправок - в ежемесячно издаваемых информационных указателях "Национальные стандарты". В случае пересмотра (замены) или отмены настоящего стандарта соответствующее уведомление будет опубликовано в ежемесячно издаваемом информационном указателе "Национальные стандарты". Соответствующая информация, уведомление и тексты размещаются также в информационной системе общего пользования - на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет

Введение

ИСО (Международная организация по стандартизации) является международной федерацией, объединяющей национальные группы по стандартизации (группы членов ИСО). Работа по подготовке международных стандартов осуществляется, как правило, в технических комитетах. Каждый член группы, заинтересованный в тематике, объединяющей образованный технический комитет, имеет право быть представленным в нем. Международные организации, государственные и негосударственные, связанные с ИСО, также принимают участие в работе. ИСО тесно сотрудничает с Международной электротехнической комиссией (МЭК) по всем вопросам стандартизации электротехнических изделий.

Международные стандарты разработаны в соответствии с правилами, приведенными в Директивах ИСО/МЭК, часть 3.

Проекты международных стандартов, одобренные техническим комитетом, рассылаются членам группы для голосования. В соответствии с требованиями Международного стандарта принимается публикация, набравшая не менее 75% голосов поддержки.

Международный стандарт ИСО 11614 подготовлен Техническим комитетом ИСО/ТК 22, Дорожная техника, Подкомитетом SC 5, Испытания двигателей, при сотрудничестве с ИСО/ТК 70, Двигатели внутреннего сгорания, Подкомитетом SC 8, Измерение отработавших газов.

Данное первое издание ИСО 11614 заменяет стандарты ИСО 3173:1974 и ИСО/TR 4011:1976, которые технически пересмотрены, и отменяет их действие.

Приложение А формирует нормативную часть настоящего стандарта.

1 Область применения

Настоящий стандарт устанавливает общие требования и методы испытаний для приборов, называемых дымомерами, которые предназначены для измерения дымности и определения коэффициента поглощения светового потока в отработавших газах двигателей внутреннего сгорания (в том числе двигателей автомобильного транспорта).

2 Нормативные ссылки

Следующие нормативные документы* содержат положения, составляющие основу настоящего стандарта. Для датированных ссылок последующие поправки или изменения любых изданий неприменимы. Однако предусмотрено использование указанных ниже поздних публикаций нормативных документов сторонами соглашения, в основе которого лежит настоящий стандарт.

Для недатированных ссылок применяется самая поздняя публикация нормативных документов, на которые имеется ссылка. Члены МЭК и ИСО используют указатели международных стандартов, имеющие законную силу в настоящий момент.

ИСО 2602:1980 Статистическая интерпретация результатов испытаний. Оценка среднего значения. Доверительный интервал (ISO 2602:1980, Statistical interpretation of test results - Estimation of the mean - Confidence interval)

МЭК 60068-2-1:1990* Испытания на воздействие внешних факторов. Часть 2. Испытания. Испытания А: Холод. (IEC 60068-2-1:1990, Environmental testing - Part 2: Tests - Test A: Cold)

_______________

* Ссылочный стандарт заменен. Для однозначного соблюдения требований настоящего стандарта, выраженных в датированных ссылках, рекомендуется использовать только данный ссылочный стандарт.

МЭК 60068-2-2:1974* Испытания на воздействие внешних факторов. Часть 2. Испытания. Испытание В: Сухое тепло (IEC 60068-2-2:1974, Environmental testing - Part 2: Tests - Test В: Dry heat)

_______________

МЭК 60068-2-3:1969* Испытания на воздействия внешних факторов. Часть 2. Испытания. Испытание Са: Влажное тепло, постоянный режим (IEC 60068-2-3:1969, Environmental testing - Part 2: Tests - Test Ca: Damp heat, steady state)

_______________

МЭК 60068-2-31:1969 Испытания на воздействие внешних факторов. Часть 2. Испытания. Испытание Еc: Падение и опрокидывание, предназначенное, в основном, для аппаратуры (IEC 60068-2-31:1969, Environmental testing - Part 2: Tests - Test Еc: Drop and topple, primarily for equipmenttype specimens)

МЭК 61000-4-2:1995* Электромагнитная совместимость. Часть 4: Методики испытаний и измерений. Раздел 2: Испытание на невосприимчивость к электростатическому разряду (IEC 61000-4-2:1995, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4: Testing and measurement techniques - Section 2: Electrostatic discharge immunity test - Basic EMC publication)

_______________

МЭК 61000-4-3:1998* Электромагнитная совместимость. Часть 4: Методики испытаний и измерений. Раздел 3: Испытание на невосприимчивость к воздействию электромагнитного поля с излучением на радиочастотах (IEC 61000-4-3:1998, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4: Testing and measurement techniques - Section 3: Radiated, radio-frequency, electromagnetic field immunity test)

_______________

МЭК 61000-4-4:1995* Электромагнитная совместимость. Часть 4: Методики испытаний и измерений. Раздел 4: Испытание на невосприимчивость к быстрым переходным процессам и всплескам (IEC 61000-4-4:1995, Electromagnetic compatibility (EMC) - Part 4: Testing and measurement techniques - Section 4: Electrical fast transient/burst immunity test - Basic EMC publication)

_______________

CIE S 001:1986 Колориметрические источники света (CIE S 001:1986, Colorimetric illuminants)

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1

прозрачность

(transmittance)

Часть светового потока, распространяющегося от источника через затененный дымом участок и достигающего наблюдателя или приемника прибора

3.2

дымность

(opacity)

Часть светового потока, распространяющегося от источника через затененный дымом участок и не достигающего наблюдателя или приемника прибора

3.3

эффективная фотометрическая длина

(effective optical path length)

Длина участка светового луча между источником излучения и приемником (через который проходит поток отработавших газов), при необходимости скорректированная в соответствии с требованиями учета неоднородности, вызванной различием градиента плотности потока, а также эффекта интерференции.

3.4

коэффициент поглощения светового потока

(light absorption coefficient)

Величина, определяемая по закону Бугера-Ламберта-Бера

или

. (1)

Примечания

1 Для сопоставления полученных результатов необходимо в соответствии с 7.1 определять температуру и давление в зоне измерения дымности, так как они влияют на коэффициент поглощения светового потока

2 Использованный в данном стандарте термин "коэффициент поглощения светового потока" является общепринятым. Однако "коэффициент ослабления света" более точен: оба термина описывают один и тот же параметр.

4 Обозначения и единицы измерения

В настоящем стандарте используются следующие символы и единицы измерений:

Таблица 1


Символ	Размер- ность	Описание	Пункт стандарта
	дм /с	Минимальный расход газа	11.7.1
	дм /с	Максимальный расход газа	11.7.1
	дм /с	Средняя величина расхода газа	11.7.1
	кд	Интенсивность светового потока в приемнике при заполнении измерительной камеры отработавшими газами	3.1
	кд	Интенсивность светового потока в приемнике при заполнении измерительной камеры чистым воздухом	3.1
	м	Коэффициент поглощения светового потока	3.4; 7
	м	Коэффициент поглощения светового потока при температуре	7.3.7
	м	Измеренный и скорректированный по давлению и температуре коэффициент поглощения светового потока	7.3.7
	м	Измеренный коэффициент поглощения светового потока	7.3.7
	мм	Эффективная фотометрическая длина	3.3; 7.3.4
	мм	Эффективная фотометрическая длина испытуемого дымомера	11.6.5
	мм	Эффективная фотометрическая длина известного дымомера	11.6.5
	мм	Расстояние, определяющее место дымомера в измерительной камере, где температура равна средней температуре в зоне измерений	11.6.1.1
,	мм	Расстояние, установленное для различных половин при использовании определенных типов дымомеров	11.6.1.1
,	мм	Длина трубки	Приложение А
	%	Дымность	3.2, раздел 6
	%	Значение дымности, измеренное испытуемым дымомером	11.6.5
	%	Значение дымности, измеренное известным или измененным дымомером	11.6.5
,	дм /с	Крайние положения приспособления для разделения потока, разрешенные производителем	11.6.12
	кПа	Атмосферное давление	7.3.6
	кПа	Статическое давление в зоне измерения дымности	7.3.6
	дм /с	Расход газа при прохождении через зону измерения	8.2.1
	К	Температура	-
	К	Средняя температура при пропускании минимального потока газа с минимальной температурой	11.6.1.1
	К	Средняя температура при пропускании максимального потока газа с максимальной температурой	11.6.1.1
	К	Температура смеси	Приложение А
	К	Средняя температура газа в зоне измерения	7.3.7
	К	Температура продувочного воздуха	Приложение А
	К	Средняя температура испытуемого дымомера	11.6.5
	К	Средняя температура известного или измененного дымомера	11.6.5
	с	Время	-
	с	Физическая составляющая времени срабатывания	8.2.1
	с	Электрическая составляющая времени срабатывания	8.2.2
	с	Полное время срабатывания	8.2.3
	с	Время физической задержки	8.3
	с	Температурная составляющая времени срабатывания	8.4
	дм	Объем зоны измерения	8.2.1
	м/с	Скорость газа	-
	м/с	Средняя скорость при минимальном потоке газа	11.7.1
	м/с	Средняя скорость при максимальном потоке газа	11.7.1
	м/с	Средняя скорость при среднем потоке газа	11.7.1
	%	Прозрачность	3.1

5 Принципы работы дымомеров

5.1 Общие положения

Принцип работы дымомеров состоит в том, что в приемнике (например, фотоэлектрическом устройстве) измеряют величину светового потока, пропущенного через затененный дымом участок определенной длины, что позволяет оценивать светопоглощающие свойства данной среды.

"Длина участка измерения", на которой определяют дымность, зависит от конструкции дымомера. Это может быть полный поток в выпускной трубе (встроенный дымомер полного потока, см. рисунок 1), в воздухе (дымомер, устанавливаемый на конце выпускной трубы, см. рисунок 2) или часть отработавших газов из выпускной трубы (отбор отработавших газов в дымомер частичного потока).

Результаты измерений дымности всегда необходимо относить к данной эффективной фотометрической длине. Температура газа также может значительно повлиять на результаты, на что следует обратить внимание, если она не регулируется или не измеряется.

5.2 Измерение коэффициента поглощения светового потока

Не все приборы для измерения дымности подходят для определения коэффициента поглощения света, так как эффективная фотометрическая длина не всегда легко измеряется. То же и при использовании дымомера, установленного на конце выпускной трубы, так как измеряемые отработавшие газы находятся не в камере с неотражающей внутренней поверхностью. Общие технические требования, действительные для всех дымомеров, приведены в разделе 6. Дополнительные технические требования к дымомерам для определения коэффициента поглощения светового потока даны в разделе 7.

5.3 Использование прибора для различных видов испытаний

Дымомеры используют при следующих видах испытаний:

- стационарные режимы (SS): двигатель работает при постоянной частоте вращения и нагрузке на установившихся режимах;

- переходные режимы (ТС): двигатель работает при изменяющейся частоте вращения и/или нагрузке.

Дополнительные требования к дымомерам для проведения измерений при испытаниях на переходных режимах даны в разделе 8.

6 Технические требования к дымомерам для измерения дымности*

_______________

* Сравнение результатов измерений дымности возможно только при указанной эффективной фотометрической длине

(например, 430 мм) и температуре

(например, 373 К).

6.1 Основные технические требования

6.1.1 Измерение дымности проводят в объеме выпускной трубы (при использовании встроенного дымомера), в свободной струе на выходе выпускной трубы (дымомер устанавливают на ее конце) или в специальной камере (дымомер с отбором полного или частичного потока отработавших газов).

6.1.2 Индикатор должен быть в единицах дымности и иметь разрешение не менее 0,1% полной шкалы.

6.1.3 Установки ноля и полной шкалы дымомера не должны смещаться более чем на 0,5% дымности или 2% полной шкалы (в зависимости от того, какая величина меньше) в течение одного часа или времени проведения испытания (в зависимости от того, какая величина меньше).

6.1.4 Любой метод, используемый для защиты источника и приемника света (например, продувка воздухом), не должен быть причиной изменения эффективной фотометрической длины более чем на 2%.

6.1.5 Любое устройство, расположенное выше или ниже потока отработавших газов, не должно влиять на результаты измерения дымности газов, находящихся в измерительной зоне, больше чем на 0,5% дымности или на 2% полной шкалы (в зависимости от того, какая величина меньше) при значении дымности приблизительно 50% от полной шкалы.

6.1.6 Дымомер должен быть пригодным для использования в течение периода, достаточного для проведения измерения, без загрязнения источника света или фотоприемника. Считается удовлетворительным, если общее смещение меньше 0,5% дымности или 2% полной шкалы (в зависимости от того, какая величина меньше) в течение одного часа или времени проведения испытания (в зависимости от того, какая величина меньше).

6.1.7 Техническое обслуживание дымомера, установленное производителем (в соответствии с перечислением m) 10.2), должно позволять пользователю беспрепятственно проводить его без риска ухудшения функциональных свойств.

6.1.8 Подготовка дымомера (прогрев и стабилизация) не может превышать 15 мин. В течение этого времени измерения с помощью дымомера не проводят.

6.1.9 Дымомер не должен быть чувствителен к:

- климатическим влияниям (IEC 60068-2-1, IEC 60068-2-2, IEC 60068-2-3);

- механическому воздействию (IEC 60068-2-31);

- электромагнитным наводкам (IEC 61000-4-2, IEC 61000-4-3, IEC 61000-4-4);

- внешним источникам света.

6.1.10 Дымомеры, предназначенные для измерения дымности отработавших газов двигателей транспортных средств, должны обеспечивать практичные и безопасные соединения со стандартными положениями выпускной трубы, включая вертикальное и центральное снизу шасси.

6.1.11 Части дымомера, которые устанавливаются снаружи или перемещаются оператором вокруг транспортного средства (например, измерительная часть дымомера), должны работать от независимого источника питания с напряжением не более 50 В, если не подтверждено, что имеющаяся система питания является равнобезопасной.

6.2 Описание конструкций дымомеров

6.2.1 Зона измерения

Зона измерения - часть прибора, в которой проводятся измерения.

6.2.1.1 Дымомеры с измерительной камерой

Измерительная зона ограничивается:

- с двух сторон устройствами, предназначенными для защиты источника света и приемника;

- стенками измерительной камеры, расположенными параллельно газовому потоку;

- двумя расположенными по касательной (под углом) к световому потоку, перпендикулярными направлению газового потока (если такой способ применим) воображаемыми плоскостями, одна из которых ограничивает передний фронт газового потока, другая - задний.

6.2.1.2 Дымомеры, устанавливаемые на конце выпускной системы

В данном случае под измерительной зоной понимают участок видимого контура выпускной системы, глубина которого равна расстоянию между двумя воображаемыми плоскостями. Одна из них, параллельных направлению светового потока, представляет передний фронт газового потока, другая - задний. Длину указанной системы трудно определить точно, так как она зависит от того, насколько близко световой поток проходит через шлейф выпускных газов от конца выпускной трубы. Ввиду трудности точного определения эффективной фотометрической длины преобразование результатов измерений по отношению к коэффициенту поглощения светового потока осуществляют только с определенными допущениями.

6.2.2 Источник света (излучатель)

Источником света должна быть лампа накаливания с цветовой температурой от 2800 К до 3250 К (соответствующей CIE S 001) или зеленый светодиод (LED) с пиком спектральной характеристики от 550 до 570 нм.

6.2.3 Приемник

Приемник представляет собой фотоэлемент или фотодиод (с фильтром, если необходимо), который при использовании в качестве излучателя лампы накаливания должен иметь спектральную характеристику, соответствующую восприимчивости человеческого глаза (максимум спектральной характеристики), от 550 до 570 нм. При этом отклик системы на излучение ниже 430 нм и выше 680 нм должен составлять менее 4%.

6.2.4 Характеристики источника света и приемника

6.2.4.1 Конструкция прибора обеспечивает:

- параллельность лучей светового потока в пределах отклонения 3° от оптической оси;

- невосприимчивость приемника к прямым или отраженным световым лучам с углом падения более 3° к оптической оси.

Приемлема любая система, дающая результаты, эквивалентные указанным требованиям.

6.2.4.2 Электрическая схема прибора и его индикатор должны быть спроектированы таким образом, чтобы соотношение показаний индикатора и интенсивности светового потока, попавшего в приемник, оставалось линейным с точностью ±0,5% во всем диапазоне регулировки электрической схемы и температурном диапазоне работы источника света и приемника.

6.2.5 Настройка и калибровка измерительного прибора

6.2.5.1 Электрическая цепь излучателя и приемника должны быть спроектированы таким образом, чтобы показания шкалы прибора могли быть установлены на ноль при прохождении светового потока через измерительную зону, заполненную чистым воздухом, с индикацией отрицательных величин и величин выше полной шкалы.

Прибор должен обеспечивать возможность его регулировки и проверки по всей шкале (например, при использовании ширмы или нейтрального светофильтра, установленного перпендикулярно световому потоку; для проверки прибора в зоне значений, близких к 100% дымности, посредством полного отключения или блокировки источника света). Прибор должен автоматически или полуавтоматически проводить настройку ноля и калибровку перед началом измерений.

6.2.5.2 Промежуточную проверку осуществляют с помощью ширмы или нейтрального светофильтра с непрозрачностью от 15% до 60% полной шкалы прибора, установленного перпендикулярно световому потоку (непрозрачность определяют с точностью ±1%). Этот светофильтр не является неотъемлемой частью прибора.

Необходимо обеспечить установку светофильтров перпендикулярно световому потоку, проходящему через измерительную камеру, заполненную чистым воздухом, без применения каких-либо инструментов и открывания корпуса прибора.

Отклонение показаний шкалы дымомера от величины непрозрачности нейтрального светофильтра не должно превышать 2% по шкале дымности.

6.2.6 Устройство для регистрации результатов измерения

Прибор, наряду с визуальным считыванием, должен быть оборудован устройством для регистрации результатов измерений.

7 Дополнительные технические требования к дымомерам при определении коэффициента поглощения светового потока

7.1 Нормальные условия

При практическом исследовании характеристик двигателей удобно проводить измерения или приводить полученные данные к нормальным атмосферным условиям по давлению и температуре, равной 373 К. Это объясняется тем, что давление отработавших газов приблизительно равно давлению окружающей среды и измерения практически всеми дымомерами осуществляются при этом давлении, поэтому при расчетах необходимо использовать поправочные коэффициенты, учитывающие влияние изменения атмосферных условий на дымность отработавших газов и позволяющие привести экспериментальные данные к величинам параметров, соответствующим атмосферному давлению и температуре 373 К.

При сопоставлении результатов измерений дымности отработавших газов в двух различных экспериментах (с игнорированием отклонений рабочих характеристик двигателя) необходимо применять приведение к атмосферному давлению, равному 100 кПа и температуре 373 К, что совпадает с условиями проведения исследований характеристик двигателей, приведенных в ISO 1585 и ISO 3046-1 (давление воздуха на входе в двигатель 100 кПа).

7.2 Основные технические требования

7.2.1 Исследуемый газ должен проходить через трубу с неотражающей внутренней поверхностью или эквивалентную оптическую систему.

7.2.2 При определении эффективной фотометрической длины

необходимо принимать в расчет возможное влияние приборов и устройств, используемых для защиты излучателя и приемника.

7.2.3 На приборе и в техническом паспорте указывают его эффективную фотометрическую длину.

7.2.4 Если производитель специально не указывает, что дымомер предназначен исключительно для измерения очень низких коэффициентов поглощения светового потока, шкала дымомера должна быть проградуирована в абсолютных единицах коэффициента поглощения

, начиная от 0 и заканчивая, по крайней мере, 10 м

(дополнительно к шкале дымности, указанной в 6.1.2).

7.2.5 Шкала дымомера, отображающая коэффициент поглощения светового потока, должна иметь разрешение не менее 0,01 м

7.2.6 Калибровка ноля и шкалы прибора не должна изменяться более чем на 0,025 м

или 2% полной шкалы (в зависимости от того, какая величина меньше) в течение одного часа или времени проведения испытания (в зависимости от того, какая величина меньше).

7.3 Технические требования к конструкции

7.3.1 Общие положения

7.3.1.1 Конструкция должна обеспечивать равномерное заполнение измерительной камеры прибора однородным составом отработавших газов при работе двигателя на стационарных режимах (SS). Это условие должно соблюдаться, если в дополнение к 6.2.1.1 выполняются требования 7.3.1.2 и 7.3.1.3. Если производителем не указано, что измерительная камера постоянно заполняется пробой отработавших газов, необходима проверка потока для предотвращения колебаний количества пробы в приборе.

7.3.1.2 При измерении показателей дымности самописцем в течение 10 с (время отклика 1 с) отклонения при постоянной температуре пробы и постоянном коэффициенте поглощения света

, близким к 1,7 м

(или приблизительно 90% полной шкалы дымомера, если она меньше 2 м

), не должны превышать ±0,075 м

(или ±4% полной шкалы дымомера, если она меньше 2 м

7.3.1.3 Если в приборе измерительная камера разделена, то неравномерность потока газов между ее половинами не должна изменять показания больше чем на 0,05 м

при измерении дымности с коэффициентом поглощения, приблизительно равным 1,7 м

7.3.2 Источник света и приемник

Источник света и приемник должны соответствовать требованиям 6.2.2, 6.2.3 и 6.2.4, однако 7.3.3 может использоваться как альтернатива 6.2.4.1.

7.3.3 Измерительная камера и корпус дымомера

Попадание света на поверхность приемника, вызванного внутренним отражением или рассеиванием, должно быть уменьшено до минимума (например, нанесением на внутреннюю поверхность черного матового материала или компоновкой).

Когда не все поверхности измерительной камеры покрыты черным матовым материалом или параллельность лучей светового потока не соответствует требованиям 6.2.4, компоновка измерительной камеры должна гарантировать, что отклонение показаний измерений, вызванное совместным действием отражения и рассеивания, не превысит 0,075 м

по шкале

, если измерительная камера заполнена газом с коэффициентом поглощения света, приблизительно равным 1,7 м

(или не превышает 4% полной шкалы дымомера или, если она меньше 2 м

, то примерно 90%).

7.3.4 Определение эффективной фотометрической длины

Если эффективная фотометрическая длина

для определенного типа дымомера не может быть оценена непосредственно его геометрией, то ее можно определить:

- методом, описанным в 11.6.5.3;

- корреляцией с другим типом дымомера, имеющим известную эффективную фотометрическую длину

(по 11.6.5.2);

- другими эквивалентными методами.

7.3.5 Регулирование и калибровка измерительного прибора

В дополнение к требованиям 6.2.5.2 должна быть проведена промежуточная проверка прибора, если непрозрачность экрана или нейтрального светофильтра (по 6.2.5.2) не соответствует значению дымности в диапазоне от 1,5 до 2 м

, вычисленному для данной эффективной фотометрической длины прибора в соответствии с требованиями 3.4. Дополнительную промежуточную проверку проводят с использованием ширмы или нейтрального оптического фильтра, имеющего непрозрачность, эквивалентную коэффициенту поглощения от 1,5 до 2 м

и определенную с точностью ±0,05 м

. Результаты измерений, полученные при установке данного фильтра между источником света и приемником, должны быть в пределах ±0,15 м

эквивалентного коэффициента поглощения.

Во время этой проверки прибор с автоматической компенсацией температуры газов должен быть установлен для работы при 373 К.

7.3.6 Давление газа и продувочного воздуха

7.3.6.1 Давление отработавших газов в измерительной камере не может отличаться от атмосферного более чем на 0,75 кПа (7,5 мбар). Изменение давления газа и продувочного воздуха в измерительной камере не должно приводить к изменению коэффициента поглощения светового потока

более чем на 0,05 м

для газа с коэффициентом поглощения, близким к 1,7 м

(или более 2% от полной шкалы дымомеров, имеющих значения меньше 2 м

7.3.6.2 Если неизвестно, что конструкция прибора обеспечивает поддержание давления в измерительной камере, отличающегося от атмосферного более чем на 0,75 кПа (при работе дымомера в указанных пределах), дымомер должен быть оборудован соответствующими устройствами для определения давления в измерительной камере. Точность этих устройств должна быть не менее 0,2 кПа, а разрешающая способность 0,1 кПа. Прибор должен обеспечивать возможность калибровки устройства измерения давления внешним прибором.

Если невозможно провести измерения при атмосферном давлении (например, во встроенном дымомере, установленном на удалении от конца выпускной трубы), значения дымности должны быть приведены к атмосферному давлению по формуле

. (2)

7.3.6.3 Пределы изменений давления газа и продувочного воздуха должны автоматически проверяться прибором.

7.3.6.4 Если не очевидно, что конструкция прибора обеспечивает сохранение эффективной фотометрической длины

в пределах 2% при использовании методов защиты источника света и приемника (по 6.1.4), дымомер должен быть оборудован соответствующими устройствами для проверки.

Если двигатель испытывают при контролируемых атмосферных условиях (например, в климатической камере), необходимо расположить дымомер в области, где окружающее давление равно давлению, при котором испытывается двигатель. Если это невозможно, то измеренные значения дымности должны быть скорректированы с учетом разности давлений двигателя и дымомера.

7.3.7 Температура газа

7.3.7.1 Для предотвращения конденсации воды температура отработавших газов должна быть значительно выше температуры точки росы в любой точке системы выпуска и измерений. Это условие можно считать выполненным, если газ выходит из выпускной системы при 373 К и попадет в измерительную систему при температуре выше 343 К.

Если температура стенок системы, содержащей газ, на всем протяжении, вплоть до выхода из измерительной системы, будет ниже, то она должна подогреваться до соответствующей температуры (например, до 373 К).

7.3.7.2 Прибор должен прекращать измерения, если температура газа или камеры (если применяется) опускается ниже этого предела.

Дымомер должен быть оборудован соответствующими устройствами для определения средней температуры газа в измерительной камере

, а производитель - устанавливать эксплуатационные ограничения. Среднюю температуру определяют с точностью 5 К. Прибор обеспечивает возможность калибровки устройства измерения температуры газа при помощи внешнего прибора.

Если скорректированная средняя температура

отличается от 373 К, то измеренные значения должны быть (в пределах, определенных ниже) вычислены применительно к условиям при 373 К по формуле

. (3)

Если корректировка невозможна, то значение

при данной температуре должно быть записано как

(например:

7.3.7.3 Формулу (3) используют, если температура отработавших газов во всех точках измерительной камеры находится в диапазоне от 343 К до 553 К, если вне этого диапазона, то значения должны регистрироваться без корректировки, но с указанием температуры.

Считается, что в данном температурном диапазоне вся имеющаяся влага находится в состоянии сухого пара, а нетвердые частицы (пары несгоревшего топлива или смазочного масла) незначительны для определения дымности в нормальном потоке отработавших газов. При этих условиях формула приведения к температурным условиям является корректной; если отработавшие газы содержат аномально большое количество нетвердых частиц, то формула (3) приведения может быть некорректной. Например, она не может быть использована для приведения результатов замеров в отработавших газах двигателей, работающих на тяжелых видах топлива с высоким содержанием серы, когда отработавшие газы при температуре 373 К содержат сконденсированные капли серной кислоты. В этих случаях для сопоставления полученных результатов необходимо проводить измерения в более жестко ограниченном температурном диапазоне, близком к 373 К, или (если требуется) избегать измерения этих капель, а отработавшие газы двигателей должны поддерживаться при температуре выше 413 К, и результаты измерений, при необходимости, могут быть приведены к 373 К.

8 Измерения переходных процессов

8.1 Общие положения

При проведении испытаний двигателей на переходных режимах работы результат измерения может определяться мгновенным значением дымности на конце системы выпуска либо, с учетом скорости газа, количеством выпущенного дыма.

Обычно это количество рассматривается как более важное измерение. Различие может быть значительным при испытании транспортных средств, оснащенных двигателями с турбонаддувом, которые могут выпустить облако дыма в короткий период времени при наборе скорости прежде чем турбокомпрессор раскрутится для обеспечения необходимого соотношения топлива и воздуха. Примером системы измерения мгновенного значения дымности является дымомер полного потока, установленный непосредственно на конце системы выпуска. Замер небольшого выброса дыма при малых расходах будет восприниматься прибором как широкий импульс и давать такое же значение, как и при измерении высоких значений дымности с большими расходами газов. Форма характеристики дымности в координатах времени искажена изменяющейся характеристикой скорости газа, например при испытаниях на режимах свободного ускорения.

Если дымомер установлен на конце длинной трубы таким образом, что позволяет пропускать газ с максимальной скоростью (см. "время физической задержки

" в 8.3), то эффект изменения скорости газового потока будет устранен, и форма характеристики дымности может быть использована для измерения количества дыма.

Дымомеры хорошо подходят для измерения дымности и определения коэффициента поглощения светового потока при испытаниях двигателей на переходных режимах, но будут давать точные значения, если характеристика срабатывания дымомера будет адекватна продолжительности переходного процесса.

Существуют два способа измерения переходного процесса.

а) Определить характеристику дыма по времени, для чего полное время срабатывания прибора должно быть, по крайней мере, в пять раз меньше, чем время переходного процесса. Необходимо учитывать скорость газа, чтобы адекватно оценивать значительную эмиссию дыма при малых расходах газа двигателями с турбонаддувом при наборе скорости (например, на режимах свободного ускорения).

b) Зафиксировать среднее значение измерений на переходном режиме для определения максимального значения (см., например, EEC Directive 72/306 или UN/ECE Regulation No. 24)*. В этом случае также необходимо учитывать скорость газа, чтобы адекватно оценивать значительную эмиссию дыма при малых расходах газа двигателями с турбонаддувом при наборе скорости. Измерение пикового значения, характеризующее количество дыма при установке демпфера, обладает недостаточной информативностью при отсутствии данных о ширине импульса этого показания.

_______________

* В Правилах UN/ECE Regulation No. 24 и EEC Directive 72/306 при измерении дымности на режиме свободного ускорения определена физическая составляющая времени срабатывания менее 0,4 с, а его электрическая составляющая в диапазоне от 0,9 до 1,1 с. В стандарте ИСО 8178-9 для двигателей внедорожной техники указано время срабатывания менее 0,2 с.

Для этого полное время срабатывания

(8.2.4) или сумма физической

и электрической

составляющих времени срабатывания (8.2.2 и 8.2.3) должно быть определено при данных значениях и характеристиках с допуском. Также должно быть установлено время физической задержки

(см. 8.3) при данном значении измерения. Сопоставление результатов измерений переходных процессов, выполненных при использовании различных дымомеров, может проводиться только, если они имеют сходные характеристики

. При определении

многие одобренные дымомеры не могут достичь значения

меньше 0,4 с.

8.2 Время срабатывания дымомера

8.2.1 Общие положения

Полное время срабатывания

является суммой его физической

и электрической

составляющих.

a) Физическая составляющая времени срабатывания

состоит из фактического времени заполнения зоны измерения дымом и присущего таким процессам времени срабатывания аналоговой части схемы (например, срабатывание фотоприемника и формирование сигнала), что является составной частью так называемого исходного сигнала показаний дымности.

Для оценки

этот сигнал должен быть преобразован в шкалу коэффициента поглощения светового потока. Преобразованный сигнал без дальнейшей коррекции называется предварительным

-сигналом.

b) Электрическая составляющая времени срабатывания

состоит из времени, затрачиваемого на фильтрацию, которая может быть аналоговой (например, наличие резистора или конденсатора в цепи, дающее экспоненциальную характеристику) или цифровой (например, определение скользящего среднего значения оцифрованных параметров). Фильтрация может быть применена для получения первоначального сигнала показаний дымности, значения дымности, преобразованного в соответствии с величиной эффективной фотометрической длины, или величины коэффициента поглощения светового потока (предварительный

-сигнал). Использование фильтра (с учетом трех описанных положений) может оказать значительное влияние на полученные результаты, особенно при измерениях быстро-переходных процессов.

Добавочная фильтрация обычно включена для достижения установленного требованиями времени срабатывания.

8.2.2 Физическая составляющая времени срабатывания

Физическая составляющая времени срабатывания - интервал времени между моментами, когда предварительный

-сигнал достигает 10% и 90% полного отклонения при времени изменения измеряемого коэффициента поглощения светового потока газа меньше 0,01 с.

Физическая составляющая времени срабатывания дымомера с забором пробы газа определяется длиной пробоотборной линии. Для приборов, позволяющих осуществлять забор пробы из нескольких мест с различной длиной пробоотборных линий, физическая составляющая времени срабатывания должна определяться для всех случаев.

Для дымомеров полного потока, где зона измерения - перпендикулярное сечение трубы однородного диаметра, физическое время срабатывания вычисляют по формуле

(4)

и производитель указывает его как "вычисленное значение физической составляющей времени срабатывания"*.

_______________

* Фактор 0,8 используется для обеспечения сопоставимой величины времени срабатывания со значением, которое может быть определено экспериментально при изменении времени от 10% до 90%.

Для такого прибора скорость газа в зоне измерения не должна отличаться более чем на 50% от средней скорости при длине зоны измерения более 90%.

Для всех других дымомеров физическую составляющую времени срабатывания и характеристики определяют экспериментально (по 11.7.2).

8.2.3 Электрическая составляющая времени срабатывания

8.2.3.1 Общие положения

Если дымомер имеет более одного электрического выхода (например, для самописца, аналогового индикатора, цифрового дисплея), то при его использовании электрическая составляющая времени срабатывания определяется для каждого выходного канала.

При фиксировании электрической составляющей времени срабатывания важно определить выходные данные, масштаб (дымность или коэффициент поглощения светового потока), эффективную фотометрическую длину

и характеристики времени срабатывания.

8.2.3.2 Время срабатывания самописца

Сигнал, поступающий на самописец, обычно является предварительным сигналом дымности (без дополнительной фильтрации и преобразования). Если данные выдаются по шкале

, то это физическая составляющая времени срабатывания.

Время срабатывания выхода на самописец - интервал времени, за который выходной сигнал данного прибора изменяется от 10% до 90% полного отклонения при времени изменения дымности или коэффициента поглощения светового потока газа меньше 0,01 с.

8.2.3.3 Время срабатывания аналогового индикатора

При выводе сигнала на аналоговый индикатор "время срабатывания аналогового индикатора" определяется как интервал времени, за который показания аналогового индикатора изменяются от 10% до 90% полного отклонения при времени изменения дымности или коэффициента поглощения светового потока газа меньше 0,01 с.

8.2.3.4 Время срабатывания цифрового дисплея

Цифровые дисплеи нельзя использовать для отображения переменных значений кроме определения максимальных величин с любой дополнительной фильтрацией. Время срабатывания цифрового дисплея - интервал, за который его показания изменяются от 10% до 90% полного отклонения при времени изменения дымности или коэффициента поглощения светового потока газа меньше 0,01 с.

Для цифровой фильтрации могут применяться различные алгоритмы, например рекурсивные фильтры первого и второго порядка (например, фильтр Бесселя), а также скользящее арифметическое среднее. Фильтр может состоять из двух частей: первичного для корректировки физической составляющей задержки срабатывания и главного электрического. Необходимо указать параметры фильтра (тип, константы) и шкалу, к которой он применяется (дымность, коэффициент поглощения светового потока с приведением или без него по температуре и давлению).

8.2.4 Полное время срабатывания

Полное время срабатывания - комбинация физической и электрической составляющих времени, которую вычисляют по формуле

. (5)

Полное время срабатывания

определяет самый быстрый переходный процесс, для которого можно использовать прибор при измерении максимального значения дымности или определении ее характеристики в зависимости от времени.

8.3 Время физической задержки

В приборе с измерительной камерой газ поступает через линию пробоотбора и иногда через клапан, установленный на входе, прежде чем попасть в зону измерения. В этом случае время физической задержки

- интервал времени, за который газ проходит от входа в зонд до зоны измерения.

Время физической задержки

зависит от диаметра трубы выпускной системы, скорости газа, диаметра зонда и конструкции пробоотборной линии. Если скорость газа быстро изменяется (например, при испытаниях на режиме свободного ускорения), время физической задержки может исказить измеряемое максимальное значение переходного процесса. При очень малом времени задержки измерительный прибор чувствителен к мгновенному значению дымности пробы, попадающей в зону измерения; при большом времени задержки газ может проходить через измерительную камеру с постоянной скоростью, тогда измерительный прибор будет чувствителен к количеству дыма.

8.4 Температурная составляющая времени срабатывания

Если дымомер одобрен для проведения испытаний на переходных режимах и требуется приведение коэффициента поглощения светового потока

к температуре 373 К, то необходимо установить изменение температуры газа в измерительной камере.

При использовании температурных датчиков температурная составляющая времени срабатывания

характеризуется постоянной времени устройства для измерения температуры и скоростью газа. Постоянная тепловой инерции - время изменения показаний температуры от 10% до 90% между начальным и конечным состояниями при прохождении репрезентативной пробы воздуха (вместо отработавших газов) через прибор с резким изменением температуры (например, переключением потоков воздуха с различными температурами). Количество воздуха должно быть меньше количества отработавших газов, измеряемых при испытаниях, или равно ему, температурная составляющая времени срабатывания не должна превышать его общего значения

Вместо измерения температуры газового потока малоинерционным термопреобразователем также приемлемо поддержание постоянной температуры газа (в интервале ±5 К) на входе в дымомер. Например, при использовании дымомера с пробоотбором подогреваемая или охлаждаемая линия может обеспечить стабильную температуру пробы, поступающей в прибор. Применение данной системы не должно приводить к отделению сажи от потока.

8.5 Сохранение максимального значения

Для проведения измерений при испытаниях на переходных режимах прибор должен обеспечивать сохранение максимальных значений дымности

в течение как минимум 5 с и мгновенно обнулять их. Значения, находящиеся в памяти, не должны изменяться более чем на 1% за указанное время. Должна иметься возможность отключения опции сохранения максимального значения.

9 Технические требования к специальным дымомерам и их установке

9.1 Дымомер с пробоотбором

9.1.1 Зонды и пробоотборные трубки

9.1.1.1 Должны использоваться только зонды и пробоотборные трубки, поставляемые производителем дымомера. Если необходимы несколько зондов, то обязательно требуются соответствующие зонды и трубки.

9.1.1.2 Зонды должны быть оборудованы устройствами для монтажа на выпускной трубе.

9.1.1.3 Рекомендуется устанавливать зонд на прямолинейном участке выпускной трубы длиной не менее шести ее диаметров до зонда и трех диаметров за ним (по направлению потока) не менее 300 мм. Если данные требования выполнить невозможно, то необходимо убедиться, что в прибор поступает репрезентативное количество газа.

Вход пробоотборника должен вводиться в выпускную трубу не менее чем на 50 мм. Зонд представляет собой патрубок с открытым торцом, обращенным навстречу потоку и расположенным на осевой линии выпускной трубы или вблизи нее.

Когда обеспечить выполнение указанных требований ввиду большого (более 250 мм) диаметра трубы затруднительно, можно использовать альтернативный способ установки зонда. Однако необходимо гарантировать отбор репрезентативного количества газа.

9.1.1.4 Внутренний диаметр зонда должен гарантированно обеспечивать отбор и прохождение через дымомер репрезентативного количества газа.

9.1.1.5 При измерении дымности на транспортных средствах зонд может быть установлен не на оси выпускной трубы, однако зазор между его стенками и выпускной трубой должен быть не менее 5 мм или 10% от внутреннего диаметра зонда (в зависимости от того, какое значение больше).

9.1.1.6 Установка зонда пробоотборника в выпускную трубу не должна влиять на характеристики двигателя; данное требование обеспечивается, если противодавление при установке зонда увеличивается менее чем на 1 кПа.

9.2 Встроенный дымомер полного потока

В линии отбора нужно избегать резких изгибов, чтобы предотвратить накопление сажи.

Рекомендуется сохранять диаметр выпускной трубы неизменным в пределах трех ее диаметров до и после зоны измерения, а изменение в пределах шести диаметров вверх по направлению потока не выше 12° половинного угла.

Следует сделать плавное сужение выпускной трубы перед зоной измерения для ускорения и стабилизации потока. Допустимо применение труб с расширяющимися поперечными сечениями перед местом схождения и/или после зоны измерения, если изменения диаметров выпускных труб не превышают 12° половинного угла.

Если сужающаяся труба используется перед зоной измерения, то возможно плавное сужение более чем на 12° половинного угла.

Применения охладителя, как правило, избегают. Если он не используется, полученные значения должны быть скорректированы по температуре или температуру отработавших газов необходимо зарегистрировать.

Сходящиеся участки не могут влиять на характеристики работы двигателя, что обеспечивается, если противодавление при установке зонда увеличивается менее чем на 1 кПа.

9.3 Дымомер, устанавливаемый на конце выпускной трубы

Дымомер должен быть установлен соосно с выпускной трубой как можно ближе к ее концу, центр светового луча должен отстоять не дальше 20 мм или 1/3 диаметра трубы (меньшее из двух) от ее конца. Расстояние от светового луча до конца трубы необходимо зарегистрировать.

Дымомеры этого типа не рекомендуются для использования при диаметре выпускной трубы более 150 мм.

Другие меры предосторожности:

- дымомер должен быть установлен так, чтобы минимизировать колебания;

- необходимо предотвратить воздействие прибора на форму выходящего потока отработавших газов (например, любыми системами их извлечения).

9.4 Дымомер для испытаний на режимах свободного ускорения

9.4.1 Испытания на режимах свободного ускорения

Полное испытание двигателя на режимах свободного ускорения обычно состоит из шести фаз. Их краткая характеристика:

a) Подготовка транспортного средства: все настройки двигателя корректны (например, минимальные и максимальные обороты холостого хода), двигатель прогрет до рабочей температуры, в выпускной трубе отсутствуют утечки, установлена нейтральная передача и выключены все другие потребители энергии (например, кондиционер воздуха и свет).

b) Проверка прибора: стабилизирован, выставлены нулевая отметка и весь диапазон шкалы и подсоединен к одной выпускной трубе.

c) Подготовка системы выпуска: состоит из циклов свободного ускорения или определенных фаз с постоянной частотой вращения; отработавшие газы проходят через измерительную камеру.

d) Осуществление циклов свободного ускорения до тех пор, пока один из следующих критериев завершения не выполнен:

- арифметическая разница результатов (в

или

) определенного количества циклов не превышает предела;

- реализовано определенное количество циклов;

- пользователь прерывает процедуру;

- прибор обнаруживает ошибку (например, в соединении, температуре).

e) Проверка достоверности испытания:

- циклы закончены правильно;

- ноль шкалы не дрейфовал;

- результаты испытаний вычислены и сопоставимы со значениями по умолчанию (если применимо).

f) Оформление результатов записывают в форме протокола испытаний, содержащего следующие данные: место, дата и время проведения измерения, идентификация объекта испытаний (регистрационный номер двигателя или транспортного средства), результаты измерений и заключение (при необходимости).

Числовые значения ограничений определены в 10.1.6.

9.4.2 Цикл свободного ускорения

Цикл свободного ускорения состоит из пяти фаз.

a) Пауза: прибор информирует о необходимости работы двигателя на холостом ходу в течение определенного времени.

b) Начало ускорения: запускается измерение дымности. Испытатель получает указание быстрым нажатием на педаль акселератора установить и удерживать максимальную частоту вращения двигателя в течение 5 с; если не происходит ускорения - цикл прерывается.

c) Ускорение: быстро возрастает частота вращения двигателя, дымность увеличивается до максимального значения и дым из выпускной трубы поступает в дымомер.

d) Постоянная максимальная частота вращения двигателя: действие регулятора ограничивает ее нарастание. Максимальная частота вращения холостого хода должна удерживаться в течение определенного периода, после чего измерение дымности завершается.

е) Возвращение на режим минимальной частоты вращения холостого хода: испытатель получает указание отпустить педаль акселератора. Результат (например, максимальное значение) вычисляется по измеренным значениям дымности.

9.5 Установка дымомеров на испытательном стенде

9.5.1 Общие положения

В выпускной трубе за зондом пробоотборника (по направлению потока) может быть установлена дроссельная заслонка или другие средства увеличения давления в системе выпуска при условии, что это не влияет на характеристики двигателя. Для предотвращения воздействия на них необходимо применять выпускную трубу достаточной длины большего диаметра. Рекомендуемое минимальное расстояние между входом зонда и заслонкой - три диаметра трубы.

Подсоединение дымомера к выпускной трубе не должно оказывать воздействие на характеристики двигателя, что обеспечивается, если противодавление при установке зонда увеличивается менее чем на 1 кПа. Для предотвращения образования конденсата температура стенок на всем протяжении прохождения газа, включая измерительную камеру, должна быть значительно выше температуры точки росы.

Обычно температура отработавших газов существенно выше температуры точки росы, однако необходимы дополнительные меры предосторожности при низкой температуре отработавших газов и/или окружающей среды (двигатель не прогрет) или при высоком содержании серы в топливе. Если на двигателе установлено устройство отвода тепла отработавших газов, их поток, выходящий из него, также может дополнительно подогреваться для испарения образовавшегося конденсата.

Полная версия документа доступна с 20.00 до 24.00 по московскому времени.

Для получения доступа к полной версии без ограничений вы можете выбрать подходящий тариф или активировать демо-доступ.

Теги документа

гост двигатели гост двигатели внутреннего сгорания гост поршневые двигатели