ZAŁĄCZNIK 4

Procedura badania

1. Wstęp Niniejszy załącznik jest oparty na ogólnoświatowym zharmonizowanym cyklu badań (WHDC – ogólnoświatowy przepis techniczny nr 4).

3. Definicje, symbole i skróty

3.1. Definicje Do celów niniejszego regulaminu:

3.1.1. „maksymalna moc znamionowa (Pmax)” oznacza moc maksymalną w kW EKG (moc netto) podaną przez producenta w wystąpieniu o homologację;

3.1.2. „czas opóźnienia” odstęp czasu między zmianą składnika do pomiaru w punkcie odniesienia a reakcją układu wynoszącą 10 % odczytu końcowego (t10), przy czym sonda do próbkowania pełni rolę punktu odniesienia. Dla składników gazowych jest to czas przeniesienia mierzonego składnika z sondy próbkującej do czujnika;

3.1.3. „błąd pełzania” oznacza różnicę między reakcją zerową lub reakcją zakresu przyrządu pomiarowego przed badaniem emisji i po ich badaniu;

3.1.4. „metoda pełnego rozcieńczania przepływu” oznacza proces mieszania całego strumienia spalin z rozcieńczalnikiem zanim część rozcieńczonych spalin zostanie oddzielona w celu przeprowadzenia analizy;

3.1.5. „wysokie obroty (nhi)” oznaczają najwyższą prędkość obrotową silnika, przy której występuje 70 % maksymalnej mocy znamionowej;

3.1.6. „niskie obroty (nlo)” oznacza najniższą prędkość obrotową silnika, przy której występuje 55 % maksymalnej mocy znamionowej;

3.1.7. „moc maksymalna (Pmax)” oznacza moc maksymalną w kW podaną przez producenta;

3.1.8. „prędkość, przy której uzyskiwany jest maksymalny moment obrotowy” oznacza prędkość obrotową, przy której silnik osiąga maksymalny moment obrotowy, określoną przez producenta;

3.1.9. „znormalizowana wartość momentu obrotowego” oznacza wartość momentu obrotowego silnika wyrażoną w procentach, sprowadzoną do możliwego do wytworzenia maksymalnego momentu obrotowego przy danej prędkości obrotowej silnika;

3.1.10. „zapotrzebowanie operatora” oznacza sygnał wejściowy zadany przez operatora w celu sterowania mocą wyjściową silnika. Operatorem może być człowiek (tj. sterowanie ręczne) lub regulator (tj. sterowanie automatyczne) mechanicznie lub elektronicznie wprowadzający sygnał wejściowy wyznaczający moc wyjściową silnika. Sygnał wejściowy może być wzbudzany za pomocą pedału lub sygnału przyspieszenia, dźwigni lub sygnału regulacji przepływu paliwa, dźwigni lub sygnału zmiany przełożenia, lub ustawienia lub sygnału regulatora;

3.1.11. „metoda rozcieńczania przepływu częściowego” oznacza proces oddzielania części przepływu spalin i mieszania jej z odpowiednią ilością rozcieńczalnika, a następnie doprowadzenia do filtra do próbkowania cząstek stałych;

3.1.12. „liniowy cykl badania w warunkach ustalonych” oznacza cykl badania obejmujący ciąg faz badania pracy silnika w ustalonych warunkach przy prędkości i momencie obrotowym określonych dla każdej fazy oraz zachowaniu liniowych zmian pomiędzy kolejnymi fazami (badanie WHSC);

3.1.13. „Prędkość znamionowa” oznacza maksymalną prędkość silnika przy pełnym obciążeniu, na jaką pozwala regulator obrotów zgodnie z opisem producenta, lub, jeżeli nie istnieje taki regulator, prędkość przy której silnik wytwarza maksymalną moc, zgodnie z opisem producenta w dokumentacji handlowej i serwisowej.

3.1.14. „czas reakcji” oznacza różnicę w czasie między zmianą składnika mierzonego w punkcie odniesienia a reakcją układu wynoszącą 90 % odczytu końcowego (t90), przy czym punktem odniesienia jest sonda do próbkowania, a zmiana mierzonego składnika wynosi przynajmniej 60 % pełnej skali (FS) i zachodzi w czasie krótszym niż 0,1 sekundy. Czas reakcji układu obejmuje czas opóźnienia reakcji układu i czas narastania układu;

3.1.15. „czas narastania” oznacza okres czasu między 10 % a 90 % reakcji odczytu końcowego (t90–t10);

3.1.16. „reakcja zakresu” oznacza średnią reakcję na gaz zakresowy w przedziale czasowym 30 sekund;

3.1.17. „emisje jednostkowe” oznaczają emisje masowe określone w g/kWh;

3.1.18. „cykl badania” oznacza ciąg punktów testowych o określonej prędkości i momencie obrotowym, w których badany jest silnik w ustalonych (badanie WHSC) lub w nieustalonych warunkach eksploatacji (badanie WHTC);

3.1.19. „czas przemiany” oznacza różnicę czasu między czasem zmiany składnika mierzonego w punkcie odniesienia a czasem reakcji układu stanowiącym 50 % odczytu końcowego (t50) przy czym sonda do próbkowania pełni rolę punktu odniesienia. Czas przemiany stosowany jest do zestrajania sygnałów różnych przyrządów pomiarowych;

3.1.20. „cykl badania w warunkach nieustalonych” oznacza cykl badania z sekwencja znormalizowanych wartości prędkości i momentu obrotowego, które zmieniają się stosunkowo szybko (WHTC);

3.1.21. „reakcja zerowa” oznacza średni czas reakcji na gaz zerowy w przedziale czasu wynoszącym 30 sekund.

Rysunek 1

Definicje reakcji układu

3.2. Ogólne oznaczenia Oznaczenie Jednostka Pojęcie a 1 - Nachylenie linii regresji a 0 - Punkt przecięcie linii regresji z osią y A/F st - stosunek stechiometryczny powietrza do paliwa c ppm/obj. % Stężenie c d ppm/obj. % Stężenie w stanie suchym c w ppm/obj. % Stężenie w stanie wilgotnym cb ppm/obj. % Stężenie tła C d - Współczynnik wypływu SSV c gas ppm/obj. % Stężenie składników gazowych cząstek stałych na centymetr sześcienny Średnie stężenie cząstek stałych z rozcieńczonych spalin skorygowane do standardowych warunków (273.2 K i 101,33 kPa), liczba cząstek stałych na centymetr sześcienny cs,i cząstek stałych na centymetr sześcienny Nieciągły pomiar stężenia cząstek stałych w rozcieńczonych spalinach odczytany z licznika cząstek stałych, skorygowany z uwzględnieniem koincydencji oraz do standardowych warunków (273,2 °K i 101,33 kPa) d m Średnica di Średnica ruchliwości elektrycznej cząstek stałych (30, 50 lub 100 nm) d V m Średnica gardzieli zwężki D 0 m3/s Punkt przecięcia funkcji kalibracji PDP D - Współczynnik rozcieńczenia Δt s Przedział czasu e Liczba emitowanych cząstek stałych na kWh e gas g/kWh Emisja jednostkowa składników gazowych e PM g/kWh Emisja jednostkowa cząstek stałych e r g/kWh Emisja jednostkowa podczas regeneracji e w g/kWh Emisja jednostkowa ważona E CO2 procent Tłumienie CO2 analizatora NOx E E procent Sprawność dla etanu E H2O procent Tłumienie wody analizatora NOx E M procent Sprawność dla metanu E NOx procent Sprawność konwertera NOx f Hz Częstotliwość próbkowania danych f a - Laboratoryjny współczynnik powietrza F s - Mnożnik analityczny - Średni współczynnik redukcji stężenia cząstek stałych dla urządzenia zatrzymującego cząstki lotne charakterystyczny dla ustawień rozcieńczenia stosowanych na potrzeby badania H a g/kg Wilgotność bezwzględna powietrza wlotowego H d g/kg Wilgotność bezwzględna rozcieńczalnika i - Indeks oznaczający pomiar natychmiastowy (np. 1 Hz) k - Współczynnik kalibracji do skorygowania pomiarów licznika cząstek stałych do poziomu instrumentu referencyjnego, jeżeli nie odbywa się to wewnętrznie w liczniku cząstek stałych. Jeżeli współczynnik kalibracji stosuje się wewnętrznie w liczniku cząstek stałych, w powyższym równaniu za k podstawia się wartość 1 k c - Współczynnik typowy dla węgla k f,d m3/kg paliwa Dodatkowa ilość suchych spalin powstających w czasie pracy silnika k f,w m3/kg paliwa Dodatkowa ilość wilgotnych spalin powstających w czasie pracy silnika k h,D - Współczynnik korekcji wilgotności dla emisji NOx z silników o zapłonie samoczynnym k h,G - Współczynnik korekcji wilgotności dla emisji NOx z silników o zapłonie iskrowym kr Współczynnik korygujący układu regeneracji zgodnie z pkt 6.6.2, lub w przypadku silników bez okresowo regenerowanego układu oczyszczania kr = 1 k r,d 2.- Zmniejszający współczynnik korygujący regeneracji k r,u 3.- Zwiększający współczynnik korygujący regeneracji k w,a - Współczynnik korekcyjny powietrza wlotowego ze stanu suchego na wilgotny k w,d - Współczynnik korekcji rozcieńczalnika ze stanu suchego na wilgotny k w,e - Współczynnik korekcji rozcieńczonych spalin ze stanu suchego na wilgotny k w,r - Współczynnik korekcji nierozcieńczonych spalin w ze stanu suchego na wilgotny K V - Funkcja kalibracji CFV λ - Stosunek powietrza nadmiarowego mb mg Masa próbki cząstek stałych w zebranym rozpuszczalniku m d kg Masa próbki rozcieńczalnika przepuszczonego przez filtry do próbkowania cząstek stałych m ed kg Łączna masa rozcieńczonych spalin w cyklu m edf kg Masa ekwiwalentu rozcieńczonych spalin w cyklu badawczym m ew kg Łączna masa spalin w cyklu mex kg Całkowita masa rozcieńczonych spalin pobranych z tunelu rozcieńczającego wykorzystanych do próbkowania cząstek stałych m f mg Masa filtra do próbkowania cząstek stałych m gas g Masa emisji zanieczyszczeń gazowych w cyklu badawczym mp mg Masa pobranej próbki cząstek stałych m PM g Masa emisji cząstek stałych w cyklu badawczym mPM,corr g/badanie masa cząstek stałych skorygowana z uwzględnieniem pobrania przepływu próbek cząstek m se kg Masa próbki spalin pobranej w cyklu badawczym m sed kg Masa rozcieńczonych spalin przechodzących przez tunel rozcieńczający m sep kg Masa rozcieńczonych spalin przechodzących przez filtry cząstek stałych m ssd kg Masa wtórnego rozcieńczalnika M Nm Moment obrotowy M a g/mol Masa cząsteczkowa powietrza wlotowego M d g/mol Masa cząsteczkowa rozcieńczalnika M e g/mol Masa cząsteczkowa spalin M f Nm Moment obrotowy pochłaniany przez wyposażenie dodatkowe/urządzenia przeznaczone do zamontowania M gas g/mol Masa cząsteczkowa składników gazowych M r Nm Moment obrotowy pochłaniany przez wyposażenie dodatkowe/urządzenia przeznaczone do demontażu N - Liczba cząstek stałych emitowanych w cyklu badania n - Liczba pomiarów nr - Liczba pomiarów z regeneracją n min-1 Prędkość obrotowa silnika n hi min-1 Wysoka prędkość obrotowa silnika n lo min-1 Niska prędkość obrotowa silnika n pref min-1 Preferowana prędkość obrotowa silnika n p r/s Prędkość pompy PDP Ncold - Całkowita liczba cząstek stałych emitowanych w badaniu WHTC w cyklu zimnego rozruchu Nhot - Całkowita liczba cząstek stałych emitowanych badaniu WHTC w cyklu gorącego rozruchu Nin Stężenie liczbowe cząstek stałych przed elementami układu Nout Stężenie liczbowe cząstek stałych za elementami układu p a kPa Ciśnienie pary nasyconej w powietrzu wlotowym silnika p b kPa Całkowite ciśnienie atmosferyczne p d kPa Ciśnienie pary nasyconej rozcieńczalnika p p kPa Ciśnienie bezwzględne p r kPa Ciśnienie pary wodnej po kąpieli chłodzącej p s kPa Suche ciśnienie atmosferyczne P kW Moc P f kW Moc pochłaniana przez wyposażenie dodatkowe/urządzenia przeznaczone do zamontowania P r kW Moc pochłaniana przez wyposażenie dodatkowe/urządzenia przeznaczone do demontażu qex kg/s Masowe natężenie przepływu próbek cząstek stałych qm ad kg/s Masowe natężenie przepływu powietrza wlotowego w stanie suchym qm aw kg/s Masowe natężenie przepływu powietrza wlotowego w stanie wilgotnym qm Ce kg/s Masowe natężenie przepływu węgla w nierozcieńczonych spalinach qm Cf kg/s Masowe natężenie przepływu węgla do silnika qm Cp kg/s Masowe natężenie przepływu węgla w układzie częściowego rozcieńczania przepływu. qm dew kg/s Masowe natężenie przepływu rozcieńczonych spalin w stanie wilgotnym qm dw kg/s Masowe natężenie przepływu rozcieńczalnika w stanie wilgotnym qm edf kg/s Równoważne masowe natężenie przepływu rozcieńczonych spalin w stanie wilgotnym qm ew kg/s Masowe natężenie przepływu spalin w stanie wilgotnym qm ex kg/s Masowe natężenie przepływu próbki pobranej z tunelu rozcieńczającego qm f kg/s Masowe natężenie przepływu paliwa qm p kg/s Natężenie przepływu próbek spalin do układu częściowego rozcieńczania przepływu qsw kg/s Masowe natężenie przepływu skierowanego z powrotem do tunelu rozcieńczającego w celu skompensowania pobranych próbek cząstek stałych qv CVS m3/s Objętościowe natężenie przepływu CVS qv s dm3/min Natężenie przepływu w układzie analizy spalin qv t cm3/min Przepływ gazu znakującego r2 - Współczynnik determinacji r d - Współczynnik rozcieńczenia r D - Stosunek średnicy SSV r h - Współczynnik reakcji FID dla węglowodorów r m - Współczynnik reakcji FID dla metanolu r p - Stosunek ciśnienia SSV r s - Średni stosunek próbkowania s Odchylenie standardowe kg/m3 Gęstość ρe kg/m3 Gęstość spalin - Odchylenie standardowe T K Temperatura bezwzględna T a K Temperatura bezwzględna powietrza wlotowego t s Czas t 10 s Czas między impulsem wejściowym i osiągnięciem 10 % odczytu końcowego t 50 s Czas między impulsem wejściowym i osiągnięciem 50 % odczytu końcowego t 90 s Czas między impulsem wejściowym i osiągnięciem 90 % odczytu końcowego u - Stosunek gęstości (lub mas cząsteczkowych) składników gazowych i spalin podzielony przez 1 000 V 0 m3/r Objętość gazu pompowanego podczas jednego obrotu pompy PDP V s dm3 Pojemność układu stanowiska analitycznego spalin W act kWh Rzeczywista praca w cyklu podczas cyklu badawczego Wact,cold kWh Rzeczywista praca w cyklu podczas badania WHTC w cyklu zimnego rozruchu, zgodnie z pkt 7.8.6 Wact, hot kWh Rzeczywista praca w cyklu podczas badania WHTC w cyklu gorącego rozruchu, zgodnie z pkt 7.8.6 W ref kWh Referencyjna praca w cyklu podczas cyklu badawczego X 0 m3/r Funkcja kalibracji PDP

3.3. Symbole i skróty dotyczące składu paliwa w ALF Zawartość wodoru w paliwie, % wagowo w BET Zawartość węgla w paliwie, % wagowo w GAM Zawartość siarki w paliwie, % wagowo w DEL Zawartość azotu w paliwie, % wagowo w EPS Zawartość tlenu w paliwie, % wagowo α Stosunek molowy wodoru (H/C) γ Stosunek molowy siarki (S/C) δ Stosunek molowy azotu (N/C) ε Stosunek molowy tlenu (O/C) w odniesieniu do paliwa CHαOεNδSγ

3.4. Symbole i skróty dla związków chemicznych C1 Równoważnik węglowy 1 dla węglowodoru CH4 Metan C2H6 Etan C3H8 Propan CO Tlenek węgla CO2 Dwutlenek węgla DOP Dioktyloftalan HC Węglowodory H2O Woda NMHC Węglowodory niemetanowe NOx Tlenki azotu NO Tlenek azotu NO2 Dwutlenek azotu PM Cząstki stałe

3.5. Skróty CFV Zwężka Venturiego o przepływie krytycznym CLD Detektor chemiluminescencyjny CVS Próbkowanie stałej objętości deNOx układ deNOx EGR Recyrkulacja spalin ET Przewód odparowujący FID Detektor płomieniowo-jonizacyjny FTIR Analizator podczerwieni z transformacją Fouriera GC Chromatograf gazowy HCLD Podgrzewany detektor chemiluminescencyjny HFID Podgrzewany detektor płomieniowo-jonizacyjny LDS Spektrometr laserowo-diodowy LPG Gaz płynny NDIR Bezdyspersyjny analizator podczerwieni NG Gaz ziemny NMC Separator węglowodorów niemetanowych OT Przewód wylotowy PDP Pompa wyporowa Procent FS Procent pełnej skali PCF Preklasyfikator cząstek stałych PFS Układ częściowego rozcieńczania PNC Licznik cząstek stałych PND Rozcieńczalnik liczby cząstek stałych PTS Układ przesyłu cząstek stałych PTT Przewód przesyłowy cząstek stałych SSV Zwężka Venturiego o przepływie poddźwiękowym VGT Turbina o zmiennej geometrii VPR Urządzenie zatrzymujące cząstki lotne WHSC Zharmonizowany ogólnoświatowo cykl jezdny w warunkach ustalonych WHTC Zharmonizowany ogólnoświatowo cykl jezdny w warunkach nieustalonych

4. Wymagania ogólne Układ silnika musi być tak zaprojektowany, skonstruowany i zmontowany, aby umożliwić w warunkach normalnego użytkowania spełnianie przez silnik przepisów niniejszego załącznika w całym okresie eksploatacji, zgodnie z definicją zawarta w niniejszym regulaminie, także po zamontowaniu w pojeździe.

5. Wymagania dotyczące osiągów

5.1. Emisje zanieczyszczeń gazowych i cząstek stałych Emisje zanieczyszczeń gazowych i cząstek stałych z silnika określa się w ramach cykli badawczych WHTC i WHSC, jak opisano w pkt 7. Układy pomiarowe muszą spełniać wymogi liniowości, o których mowa w pkt 9.2, a także specyfikacje określone w pkt 9.3. (pomiar emisji zanieczyszczeń gazowych), Pkt 9.4. (pomiar emisji cząstek stałych) oraz w dodatku 2 do niniejszego załącznika. Organ udzielający homologacji typu może zatwierdzić inne układy lub analizatory, jeżeli okaże się, że dają one równoważne wyniki w rozumieniu pkt 5.1.1.

5.1.1. Równoważność Określenie równoważności układów opiera się na analizie korelacji siedmiu par próbek (lub większej ich liczby) między układem używanym a jednym z układów opisanych w niniejszym załączniku. „Wyniki” odnoszą się do ważonych wartości poziomów emisji dla określonego cyklu. Badanie korelacji wykonuje się w tym samym laboratorium, komorze do badań oraz na tym samym silniku i zaleca się jego równoczesne przeprowadzenie. Równoważność średnich wyników par próbek należy ustalić przy pomocy statystyki badań F i badań t, zgodnie z opisem w dodatku 3 pkt A.3.3, uzyskanej w warunkach panujących w tym laboratorium, komorze do badań i silniku, jak opisano powyżej. Wartości odstające należy ustalić zgodnie z ISO 5725 i wyłączyć z bazy danych. Układy wykorzystywane do przeprowadzania badań korelacji muszą być zatwierdzone przez organ udzielający homologacji typu.

5.2. Rodzina silników

5.2.1. Informacje ogólne Rodzina silników charakteryzuje się określonymi parametrami konstrukcyjnymi. Parametry te muszą być wspólne dla wszystkich silników danej rodziny. Producent silników może określić które silniki należą do jednej rodziny, pod warunkiem, że spełnione są wymagania zawarte w pkt 5.2.3. Rodzinę silników zatwierdza organ udzielający homologacji typu. Producent przedstawia organowi udzielającemu homologacji typu odpowiednie informacje dotyczące poziomów emisji poszczególnych silników należących do danej rodziny.

5.2.2. Przypadki szczególne W niektórych przypadkach może występować interakcja między parametrami. Fakt ten należy uwzględnić w celu zagwarantowania, że w skład rodziny silników wchodzą wyłącznie silniki o podobnych właściwościach emisji spalin. Przypadki takie musi zostać ustalone przez producenta i zgłoszone przez niego do organu udzielającego homologacji typu. Sytuację taką uwzględnia się jako kryterium dla utworzenia nowej rodziny silników. Jeżeli pewne urządzenia lub elementy niewymienione w pkt 5.2.3 mają znaczny wpływ na poziom emisji, muszą one zostać zidentyfikowane przez producenta zgodnie z dobrą praktyką inżynieryjną oraz muszą zostać zgłoszone do organu udzielającego homologacji typu. Sytuację taką uwzględnia się jako kryterium dla utworzenia nowej rodziny silników. Oprócz parametrów wymienionych w pkt 5.2.3 producent może wprowadzić dodatkowe kryteria pozwalające na określenie rodzin silników o węższym zakresie. Parametry te nie muszą być parametrami mającymi wpływ na poziom emisji.

5.2.3. Parametry definiujące rodzinę silników

5.2.3.1. Cykl spalania a) cykl 2-suwowy; b) cykl 4-suwowy; c) silnik obrotowy; d) inne.

5.2.3.2. Konfiguracja cylindrów

5.2.3.2.1. Układ cylindrów w bloku silnika a) widlasty („V”); b) rzędowy; c) gwiazdowy; d) inne (typu F, W, itd.).

5.2.3.2.2. Względne położenie cylindrów Silniki z takim samym blokiem mogą należeć do tej samej rodziny pod warunkiem, że ich wymiary średnicy mierzone od środka do środka są takie same.

5.2.3.3. Główne chłodziwo a) powietrze; b) woda; c) olej.

5.2.3.4. Pojemność skokowa poszczególnych cylindrów

5.2.3.4.1. Silnik z cylindrami o jednostkowej pojemności skokowej ≥ 0,75 dm 3 Aby silniki o pojemności skokowej cylindra ≥ 0,75 dm3 można było uznać za należące do tej samej rodziny, rozpiętość jednostkowych pojemności skokowych ich cylindrów nie może przekraczać 15 % największej pojemności skokowej cylindra należącego do rodziny.

5.2.3.4.2. Silnik z cylindrami o jednostkowej pojemności skokowej < 0,75 dm 3 Aby silniki o pojemności skokowej cylindra < 0,75 dm3 można było uznać za należące do tej samej rodziny, rozpiętość jednostkowych pojemności skokowych ich cylindrów nie może przekraczać 30 % największej pojemności skokowej cylindra należącego do rodziny.

5.2.3.4.3. Silnik z cylindrami o innych limitach jednostkowej pojemności skokowej Silniki z cylindrami, których jednostkowa pojemność skokowa przekracza limity określone w pkt 5.2.3.4.1 i 5.2.3.4.2 można uznać za należące do tej samej rodziny pod warunkiem zatwierdzenia przez organ udzielający homologacji typu. Zatwierdzenie takie opiera się na elementach technicznych (obliczenia, symulacje, wyniki badań, itd.) wykazujących, że przekroczenie wspomnianych limitów nie ma znaczącego wpływu na poziom emisji danego typu silników.

5.2.3.5. Metoda zasysania powietrza a) wolnossący b) doładowanie pod ciśnieniem; c) doładowanie pod ciśnieniem z chłodnicą powietrza doładowanego.

5.2.3.6. Rodzaj paliwa a) olej napędowy; b) gaz ziemny (NG); c) Skroplony gaz ropopochodny (LPG); d) etanol.

5.2.3.7. Typ komory spalania a) komora otwarta; b) komora dzielona; c) inne sposoby.

5.2.3.8. Typy zapłonu a) zapłon iskrowy; b) zapłon samoczynny.

5.2.3.9. Zawory i szczeliny a) konfiguracja; b) liczba zaworów na cylinder.

5.2.3.10. Sposób doprowadzania paliwa a) doprowadzenie paliwa płynnego: i) pompa oraz (wysokociśnieniowy) przewód i wtryskiwacz; (ii) pompa rzędowa lub rozdzielcza; (iii) zespół pompy i zespół wtryskiwacza; (iv) układ wspólnej szyny (common rail); (v) gaźnik(-i); (vi) inne. b) doprowadzenie paliwa gazowego i) w postaci gazu; (ii) w postaci cieczy; (iii) mieszalniki; (iv) inne. c) inne sposoby.

5.2.3.11. Różne urządzenia a) układ recyrkulacji spalin (EGR); b) wtrysk wody; c) wtrysk powietrza; d) inne.

5.2.3.12. Strategia sterowania elektronicznego Obecność lub brak jednostki kontroli elektronicznej (ECU) silnika uważa się za podstawowy parametr rodziny silników. W przypadku silników sterowanych elektronicznie producent przedstawia elementy techniczne będące podstawą zgrupowania silników w tej samej rodzinie, tzn. powody, dla których można oczekiwać, że silniki te będą spełniać te same wymagania w zakresie emisji. Elementami tymi mogą być obliczenia, symulacje, szacunki, opisy parametrów wtrysku, wyniki badań itd. Przykłady sterowanych elementów to: a) rozrząd; b) ciśnienie wtrysku; c) wtrysk wielopunktowy; d) ciśnienie doładowania; e) VGT; f) EGR.

5.2.3.13. Układy oczyszczania spalin Funkcja i kombinacje następujących urządzeń są uznawane za kryteria przynależności do rodziny silników: a) katalizator utleniający; b) katalizator trójdrożny; c) układ deNOx z selektywną redukcją NOx (dodanie czynnika redukującego); d) inne układy deNOx; e) pochłaniacz cząstek stałych z regeneracją pasywną; f) pochłaniacz cząstek stałych z regeneracją aktywną; g) inne pochłaniacze cząstek stałych; h) inne urządzenia. W przypadku gdy dany silnik został homologowany bez układu oczyszczania spalin jako silnik macierzysty lub jako członek rodziny, jeżeli został wyposażony w katalizator utleniający, można go włączyć do tej samej rodziny silników, pod warunkiem że nie wymaga paliwa o innych parametrach. Jeżeli silnik wymaga paliwa o szczególnych parametrach (np. filtry cząstek stałych wymagające szczególnych dodatków do paliwa, które umożliwiają proces regeneracji), to decyzja o jego włączeniu do danej rodziny jest uzależniona od elementów technicznych dostarczonych przez producenta. Elementy te muszą wskazywać, że przewidywany poziom emisji silnika w nie wyposażonego jest zgodny z tą samą wartością graniczną, co w przypadku silnika niewyposażonego w takie elementy. W przypadku gdy dany silnik został homologowany z układem oczyszczania spalin jako silnik macierzysty lub jako członek rodziny, której silnik macierzysty jest wyposażony w ten sam układ oczyszczania spalin, to silnika tego, jeżeli nie został wyposażony w układ oczyszczania spalin, nie można włączyć do tej samej rodziny silników.

5.2.4. Wybór silnika macierzystego

5.2.4.1. Silniki o zapłonie samoczynnym Po zatwierdzeniu rodziny silników przez organ udzielający homologacji typu silnik macierzysty rodziny wybiera się, wykorzystując podstawowe kryterium najwyższej dawki paliwa na suw dla deklarowanej prędkości przy maksymalnym momencie obrotowym. W przypadku gdy kryterium podstawowe spełniają dwa lub większa liczba silników, silnik macierzysty wybiera się, stosując kryterium dodatkowe najwyższej dawki paliwa na skok przy prędkości znamionowej.

5.2.4.2. Silniki z zapłonem iskrowym Po zatwierdzeniu rodziny silników przez organ udzielający homologacji typu silnik macierzysty rodziny wybiera się, wykorzystując podstawowe kryterium największej pojemności skokowej. W przypadku gdy nadrzędne kryterium spełniają dwa lub większa liczba silników, silnik macierzysty wybiera się, stosując kryteria dodatkowe w następującym porządku: a) najwyższa dawka paliwa na skok przy prędkości odpowiadającej deklarowanej mocy znamionowej; b) najwyższa wartość kąta wyprzedzenia zapłonu; c) najniższy współczynnik EGR.

5.2.4.3. Uwagi dotyczące wyboru silnika macierzystego Organ udzielający homologacji typu może stwierdzić, że najmniej korzystny poziom emisji rodziny silników najlepiej określić poprzez badanie dodatkowych silników. W takim przypadku producent silnika dostarcza odpowiednich informacji w celu określenia, które z silników badanej rodziny mogą wykazać najwyższy poziom emisji. Jeżeli silniki należące do rodziny posiadają inne cechy, które można uznać za wpływające na emisję spalin, cechy te należy określić i wziąć pod uwagę przy wyborze silnika macierzystego. Jeżeli silniki z danej rodziny wykazują te same poziomy emisji podczas różnych okresów trwałości użytecznej, fakt ten należy wziąć pod uwagę przy wyborze silnika macierzystego.

6. Warunki badania

6.1. Warunki badania laboratoryjnego Mierzy się temperaturę bezwzględną (Ta) powietrza wlotowego w silniku, wyrażaną w stopniach Kelvina, i ciśnienie suchego powietrza (p s), wyrażane w kPa, i wyznacza się parametr f a zgodnie z następującymi przepisami. W silnikach wielocylindrowych z wydzielonymi grupami kolektorów wlotowych, przykładowo w silnikach widlastych („V”), mierzy się średnią temperaturę poszczególnych grup. Parametr f a podaje się w wynikach badań. W celu uzyskania lepszej powtarzalności i odtwarzalności wyników badań, zaleca się, aby parametr f a zawierał się w przedziale 0,93 ≤ f a ≤ 1,07. a) Silniki o zapłonie samoczynnym: Silniki wolnossące i z doładowaniem mechanicznym: (1) Silniki z doładowaniem, z chłodzeniem powietrza wlotowego lub bez takiego chłodzenia: (2) b) Silniki o zapłonie iskrowym: (3)

6.2. Silniki z chłodzeniem powietrza doładowującego Należy rejestrować temperaturę powietrza doładowującego, która przy znamionowej prędkości obrotowej i pełnym obciążeniu nie może różnić się o więcej niż ±5 K od maksymalnej temperatury powietrza doładowującego określonej przez producenta. Temperatura środka chłodzącego musi wynosić co najmniej 293 K (20 °C). Jeżeli stosuje się laboratoryjny układ badawczy lub dmuchawę zewnętrzną, należy dobrać takie natężenie przepływu chłodziwa, aby temperatura powietrza doładowującego przy prędkości znamionowej i pełnym obciążeniu nie różniła się o więcej niż ±5 K od maksymalnej temperatury powietrza doładowującego określonej przez producenta. Należy utrzymywać temperaturę i natężenie przepływu chłodziwa w chłodnicy powietrza doładowującego w powyższych granicach wartości zadanych przez cały cykl badania, chyba że powoduje to niereprezentatywne przechłodzenie powietrza doładowującego. Pojemność chłodnicy powietrza doładowującego musi być zgodna z dobrą praktyką inżynierską i reprezentatywna dla instalacji znajdującej się w fabrycznych silnikach. Układ laboratoryjny musi być tak skonstruowany, aby ograniczał do minimum gromadzenie się kondensatu. Nagromadzony kondensat należy odprowadzić, a wszystkie zawory spustowe muszą zostać całkowicie zamknięte przed badaniem emisji. Jeżeli producent silnika poda graniczne wartości spadków ciśnienia w układzie chłodzenia powietrza doładowującego, należy zadbać, aby spadek ciśnienia w układzie chłodzenia powietrza doładowującego w warunkach pracy silnika określonych przez producenta nie przekraczał granicznej(-ych) wartości wskazanej(-ych) przez producenta. Spadek ciśnienia mierzy się w punktach określonych przez producenta.

6.3. Moc silnika Podstawą pomiaru emisji jednostkowych jest moc silnika i cykl pracy silnika zgodnie z pkt 6.3.1–6.3.5.

6.3.1. Ogólna zabudowa silnika Silnik bada się z wyposażeniem dodatkowym/urządzeniami wymienionymi z dodatku 6. Jeżeli wyposażenie dodatkowe/urządzenia nie są zainstalowane zgodnie z wymaganiami, ich moc uwzględnia się zgodnie z pkt 6.3.2–6.3.5.

6.3.2. Wyposażenie dodatkowe/urządzenia instalowane na czas badania emisji Jeżeli instalacja wyposażenia dodatkowego/urządzeń niezbędnych zgodnie z dodatkiem 6 do niniejszego załącznika na stanowisku pomiarowym nie byłaby właściwa, wyznacza się pochłanianą przez nie moc i odejmuje ją od zmierzonej mocy silnika (referencyjnej i rzeczywistej) w całym zakresie prędkości obrotowych silnika WHTC i przy prędkościach badania WHSC.

6.3.3. Wyposażenie dodatkowe/urządzenia demontowane na czas badania Wówczas gdy zdemontowanie wyposażenia dodatkowego/urządzeń, które nie są niezbędne zgodnie z dodatkiem 6 do niniejszego załącznika, nie jest możliwe, pochłanianą przez nie moc można wyznaczyć i dodać do zmierzonej mocy silnika (referencyjnej i rzeczywistej) w całym zakresie prędkości obrotowych silnika WHTC i przy prędkościach badania WHSC. Jeżeli otrzymana wartość przekracza 3 % mocy maksymalnej przy prędkości badania, fakt ten podaje się do wiadomości organu udzielającego homologacji typu.

6.3.4. Określenie mocy dodatkowej Moc pochłanianą przez wyposażenie dodatkowe/urządzenia należy ustalić wyłącznie, jeżeli: a) wyposażenie dodatkowe/urządzenia niezbędne zgodnie z dodatkiem 6 do niniejszego załącznika nie są zamontowane na silniku; lub b) wyposażenie dodatkowe/urządzenia, które nie są niezbędne zgodnie z dodatkiem 6 do niniejszego załącznika, są zamontowane na silniku. Wartości mocy dodatkowej i metodę pomiarową/obliczeniową stosowaną do określenia mocy dodatkowej w całym obszarze roboczym cykli badań podaje producent silnika, a zatwierdza organ udzielający homologacji typu.

6.3.5. Praca silnika w cyklu Do obliczenia referencyjnej i rzeczywistej pracy silnika w cyklu (zob. pkt 7.4.8 i 7.8.6) wykorzystuje się moc silnika ustaloną zgodnie z pkt 6.3.1. W takim przypadku P f i P r we wzorze 4 wynoszą zero, a P równa się P m. Jeżeli wyposażenie dodatkowe/urządzenia zainstalowano zgodnie z pkt 6.3.2 lub 6.3.3, pochłanianą przez nie moc wykorzystuje się do skorygowania każdej chwilowej wartości mocy uzyskanej w cyklu P m,i według poniższego wzoru: (4) gdzie: P m,i to zmierzona moc silnika, kW P f,i to moc pochłaniana przez montowane wyposażenie dodatkowe/urządzenia, kW P r,i to moc pochłaniana przez demontowane wyposażenie dodatkowe/urządzenia, kW.

6.4. Układ dolotowy silnika Zastosowany układ dolotowy silnika lub laboratoryjny układ badawczy musi się charakteryzować oporami przepływu nie większymi niż ±300 Pa maksymalnej wartości granicznej podanej przez producenta dla czystego filtra powietrza, prędkości znamionowej oraz pełnego obciążenia. Różnicę ciśnienia statycznego powodowaną przez opory mierzy się w punkcie wyznaczonym przez producenta.

6.5. Układ wydechowy silnika Zastosowany układ wydechowy silnika lub laboratoryjny układ badawczy musi się charakteryzować przeciwciśnieniem wydechu w granicach od 80 do 100 % górnej wartości granicznej wskazanej przez producenta dla prędkości znamionowej i pełnego obciążenia. Jeżeli maksymalny opór przepływu wynosi 5 kPa, wartość zadana musi się różnić od górnej wartości granicznej o co najmniej 1,0 kPa. Układ wydechowy musi spełniać wymagania dotyczące próbkowania spalin określone w pkt 9.3.10 i 9.3.11.

6.6. Silnik z układem oczyszczania spalin Jeżeli silnik wyposażony jest w układ oczyszczania spalin, średnica rury wydechowej przed sekcją rozprężania, w której znajduje się urządzenie do oczyszczania spalin, w odległości równej co najmniej czterem średnicom rury wydechowej od tej sekcji musi mieć taką samą średnicę jak stosowana lub jak wskazana przez producenta. Odległość od kołnierza kolektora wydechowego lub wylotu turbosprężarki do układu oczyszczania spalin musi być taka sama jak w pojeździe lub nie przekraczać odległości wskazanej przez producenta. Przeciwciśnienie wydechu lub opory przepływu muszą spełniać takie same kryteria jak podane powyżej i mogą być ustalane za pomocą zaworu. W przypadku urządzenia do oczyszczania spalin o zmiennych oporach przepływu opory maksymalne określa się dla stanu układu oczyszczania spalin (na poziomie dezaktywacji/starzenia się oraz regeneracji/obciążania) wskazanego przez producenta. Jeżeli maksymalny opór przepływu wynosi 5 kPa, wartość zadana musi się różnić od górnej wartości granicznej o co najmniej 1,0 kPa. Pojemnik z urządzeniem oczyszczającym można zdjąć na czas badań pozorowanych oraz odwzorowywania silnika i zastąpić równoważnym pojemnikiem zawierającym nieaktywny katalizator. Emisje zmierzone w cyklu badania muszą być reprezentatywne dla emisji w warunkach drogowych. W przypadku silnika wyposażonego w układ oczyszczania spalin wymagający użycia odczynnika producent wskazuje odczynnik, jaki należy zastosować we wszystkich badaniach. Silniki wyposażone w układy oczyszczania spalin z ciągłą regeneracją nie wymagają specjalnej procedury badania, lecz proces regeneracji należy wykazać zgodnie z pkt 6.6.1. W przypadku silników wyposażonych w układy oczyszczania spalin z okresową regeneracją, jak opisano w pkt 6.6.2, wyniki badania emisji są korygowane, aby uwzględnić regeneracje. W tym przypadku średnia emisji zależy od częstotliwości regeneracji wyrażonej jako ułamek liczby badań, podczas których zachodzi regeneracja.

6.6.1. Ciągła regeneracja Emisje mierzy się w ustabilizowanym układzie oczyszczania spalin, co gwarantuje powtarzalność emisji. Proces regeneracji musi następować co najmniej raz podczas badania WHTC w cyklu gorącego rozruchu, a producent musi określić normalne warunki, w jakich zachodzi regeneracja (ilość sadzy, temperatura, przeciwciśnienie wydechu itp.). Aby wykazać, że proces regeneracji jest ciągły, należy przeprowadzić co najmniej trzy badania WHTC w cyklu gorącego rozruchu. W celu wykazania ciągłego charakteru regeneracji silnik nagrzewa się zgodnie z pkt 7.4.1, poddaje kondycjonowaniu zgodnie z pkt 7.6.3 i rozpoczyna się pierwsze badanie WHTC w cyklu gorącego rozruchu. Kolejne badania w cyklu gorącego rozruchu rozpoczyna się po kondycjonowaniu zgodnie z pkt 7.6.3. Podczas badań należy rejestrować temperaturę i ciśnienie spalin (temperaturę przed i za układem oczyszczania spalin, przeciwciśnienie wydechu itp.). Jeżeli warunki określone przez producenta wystąpią podczas badania, a wyniki trzech (lub więcej) badań WHTC w cyklu gorącego rozruchu nie różnią się od siebie o więcej niż ±25 % lub 0,005 g/kWh, w zależności od tego, która z wartości jest wyższa, układ oczyszczania spalin uznaje się za układ z regeneracją ciągłą i zastosowanie mają ogólne przepisy dotyczące badania zawarte w pkt 7.6 (WHTC) i pkt 7.7 (WHSC). Jeżeli układ oczyszczania spalin posiada tryb bezpieczeństwa, który powoduje przełączenie układu na tryb okresowej regeneracji, sprawdza się go zgodnie z przepisami pkt 6.6.2. W tym szczególnym przypadku wartości graniczne emisji mogą zostać przekroczone i nie są ważone.

6.6.2. Regeneracja okresowa W przypadku układów oczyszczania spalin, których działanie polega na procesie okresowej regeneracji, emisje należy zmierzyć podczas co najmniej trzech badań WHTC w cyklu gorącego rozruchu przeprowadzonych jeden raz z regeneracją i dwa razy bez regeneracji na ustabilizowanym układzie oczyszczania spalin, a wyniki poddać ważeniu zgodnie z równaniem 5. Proces regeneracji musi wystąpić przynajmniej raz podczas badania WHTC w cyklu gorącego rozruchu. Silnik może być wyposażony w przełącznik, umożliwiający wstrzymanie lub uruchomienie procesu regeneracji, pod warunkiem że operacja ta nie wpływa na pierwotną kalibrację silnika. Producent deklaruje normalne warunki, w jakich zachodzi proces regeneracji (ilość sadzy, temperatura, przeciwciśnienie wydechu itp.) i czas jej trwania. Producent podaje także częstotliwość regeneracji wyrażoną jako stosunek liczby badań, podczas których zachodzi regeneracja, do liczby badań bez regeneracji. Dokładna procedura określania tej częstotliwości opiera się na danych dotyczących użytkowania na podstawie dobrej praktyki inżynierskiej i jest uzgadniana przez organ udzielający homologacji typu lub organ certyfikacji. Producent dostarcza układ oczyszczania spalin obciążony w taki sposób, aby proces regeneracji występował w nim podczas badania WHTC. Dla potrzeb tego badania silnik nagrzewa się zgodnie z pkt 7.4.1, poddaje kondycjonowaniu zgodnie z pkt 7.6.3 i rozpoczyna się badanie WHTC w cyklu gorącego rozruchu. Regeneracja nie może wystąpić podczas nagrzewania silnika. Średnie emisje jednostkowe pomiędzy fazami regeneracji są określane na podstawie średniej arytmetycznej kilku, w przybliżeniu jednakowo odległych w czasie, wyników badań WHTC w cyklu gorącego rozruchu (g/kWh). Zaleca się przeprowadzenie co najmniej jednego badania WHTC w cyklu gorącego rozruchu możliwie w jak najmniejszym odstępie czasu przed badaniem regeneracji i jednego badania WHTC w cyklu gorącego rozruchu bezpośrednio po badaniu regeneracji. Alternatywnie producent może przedstawić dane wykazujące, iż poziom emisji pozostaje niezmienny (±25 % lub 0,005 g/kWh, w zależności od tego, która z tych wielkości jest wyższa) między fazami regeneracji. W takim przypadku można wykorzystać pomiar emisji dokonany tylko podczas jednego badania WHTC w cyklu gorącego rozruchu. Podczas badania regeneracji rejestruje się wszystkie dane niezbędne do wykrycia regeneracji (emisje CO lub NOx, temperatura przed i za układem oczyszczania spalin, przeciwciśnienie wydechu itp.). Podczas badania regeneracji obowiązujące limity emisji mogą zostać przekroczone. Procedurę badania przedstawiono w sposób schematyczny na rys. 2.

Rysunek 2

Schemat regeneracji okresowej

Wynik emisji uzyskany w badaniu WHTC w cyklu gorącego rozruchu należy poddać ważeniu przy pomocy następującego równania:

(5)

gdzie:

n to liczba badań WHTC w cyklu gorącego rozruchu bez regeneracji nr liczba badań WHTC w cyklu gorącego rozruchu z regeneracją (przynajmniej jedno badanie) to średnia wartość emisji jednostkowej bez regeneracji, g/kWh to średnia wartość emisji jednostkowej z regeneracją, g/kWh

Przy ustalaniu stosuje się następujące przepisy:

a) jeżeli regeneracja trwa dłużej niż jedno badanie WHTC w cyklu gorącego rozruchu, przeprowadzane są kolejne pełne badania WHTC w cyklu gorącego rozruchu i kontynuowane są pomiary emisji bez kondycjonowania i wyłączania silnika, do czasu zakończenia regeneracji, a następnie obliczana jest średnia z badań WHTC w cyklu gorącego rozruchu;

b) jeżeli regeneracja zostanie zakończona podczas badania WHTC w cyklu gorącego rozruchu, badanie jest kontynuowane do samego końca.

W porozumieniu z organem udzielającym homologacji typu współczynniki korygujące układu regeneracji można stosować w sposób multiplikatywny c) lub addytywny d) na podstawie dobrej praktyki inżynierskiej;

c) multiplikatywne współczynniki korygujące oblicza się w następujący sposób: (zwiększający) (6) (zwiększający) (6a)

d) addytywne współczynniki korygujące oblicza się w następujący sposób: k r,u = e w - e (zwiększający) (7) kr,d = ew - er (zmniejszający) (8)

W odniesieniu do wyliczeń emisji jednostkowych w pkt 8.6.3 współczynniki korygujące układu regeneracji stosuje się w następujący sposób:

e) w przypadku badania bez regeneracji, k r,u odpowiednio mnoży się przez emisję jednostkową e lub do niej dodaje w równaniach 69 lub 70;

f) w przypadku badania z regeneracją, k r,d odpowiednio mnoży się przez emisję jednostkową e lub do niej dodaje w równaniach 69 lub 70.

Na wniosek producenta współczynniki korygujące układu regeneracji:

g) mogą być zastosowane w odniesieniu do innych silników z tej samej rodziny;

h) mogą być zastosowane w odniesieniu do innych rodzin silników wyposażonych w ten sam układ oczyszczania spalin, po uprzednim zatwierdzeniu przez organ udzielający homologacji typu lub organ certyfikacji, opartym na dostarczonych przez producenta dowodach technicznych wykazujących, że emisje obu rodzin są podobne.

6.7. Układ chłodzenia Należy stosować układ chłodzenia silnika o sprawności wystarczającej do utrzymania silnika w granicach normalnej temperatury roboczej przewidzianej przez producenta.

6.8. Olej silnikowy Olej smarowy jest określany przez producenta i musi być reprezentatywny dla olejów smarowych dostępnych na rynku, przy czym specyfikacje oleju smarowego użytego podczas badania należy odnotować i przedstawić w wynikach badań.

6.9. Specyfikacje dla paliwa wzorcowego Specyfikacje paliwa wzorcowego podano w załączniku 5. Temperatura paliwa musi być zgodna z zaleceniami producenta.

6.10. Emisje ze skrzyni korbowej Emisje ze skrzyni korbowej nie mogą być odprowadzane bezpośrednio do otaczającej atmosfery, z następującym wyjątkiem: silniki wyposażone w turbosprężarki, pompy, dmuchawy lub sprężarki doładowujące powietrze mogą odprowadzać emisje ze skrzyni korbowej do otaczającej atmosfery, jeśli emisje te zostaną dodane do emisji spalin (fizycznie lub matematycznie) podczas wszystkich badań poziomu emisji. Producenci korzystający z tego wyjątku instalują silniki w sposób umożliwiający skierowanie wszystkich emisji ze skrzyni korbowej do układu próbkowania emisji. Na potrzeby niniejszego punktu emisji ze skrzyni korbowej, kierowanych do przewodów wydechowych przed układem oczyszczania spalin podczas pracy silnika, nie uznaje się za emisje odprowadzane bezpośrednio do otaczającej atmosfery. Emisje z otwartej skrzyni korbowej kierowane są do układu wydechowego w celu przeprowadzenia pomiaru emisji w następujący sposób: a) materiały, z których wykonane są przewody, muszą być gładkie, przewodzić prąd elektryczny i nie wchodzić w reakcje z emisjami ze skrzyni korbowej. Długość przewodów musi być ograniczona do minimum; b) liczbę łuków rurowych w stosowanych w laboratorium przewodach skrzyni korbowej należy ograniczyć do minimum, a promień każdego łuku rurowego, których nie da się uniknąć, musi być jak największy; c) stosowane w laboratorium przewody wydechowe skrzyni korbowej muszą być podgrzewane, cienkościenne i spełniać wymagania producenta silnika dotyczące ciśnienia wstecznego w skrzyni korbowej; d) przewody wydechowe skrzyni korbowej są podłączane do wylotu nierozcieńczonych spalin za układem oczyszczania spalin, za zainstalowanym dławieniem przepływu spalin, ale przed wszelkimi sondami do próbkowania w odległości zapewniającej całkowite wymieszanie ze spalinami pochodzącymi z silnika przed pobraniem próbek. Przewód wydechowy skrzyni korbowej jest wprowadzony w swobodny strumień spalin, aby uniknąć efektu warstwy granicznej i ułatwić wymieszanie. Wylot przewodu wydechowego skrzyni korbowej może być skierowany w dowolnym kierunku względem strumienia nierozcieńczonych spalin.

6.11.1. Ciśnienie w skrzyni korbowej należy mierzyć we właściwym punkcie w całym cyklu badania poziomu emisji. Jest ono mierzone w otworze prętowego wskaźnika poziomu za pomocą ciśnieniomierza z pochyłą rurką.

6.11.1.1. Ciśnienie w kolektorze dolotowym mierzy się z dokładnością ±1 kPa.

6.11.1.2. Ciśnienie w skrzyni korbowej mierzy się z dokładnością ±0,01 kPa.

7. Procedury badawcze

7.1. Zasady pomiaru emisji W celu pomiaru emisji jednostkowych silnik jest uruchamiany w cyklach badań określonych w pkt 7.2.1 i 7.2.2. Pomiar emisji jednostkowych wymaga określenia masy składników znajdujących się w spalinach i odpowiedniego cyklu pracy silnika. Składniki ustala się za pomocą metod próbkowania opisanych w pkt 7.1.1 i 7.1.2.

7.1.1. Ciągłe pobieranie próbek Przy ciągłym pobieraniu próbek stężenie składnika bada się w sposób ciągły w spalinach nierozcieńczonych i rozcieńczonych. Stężenie mnoży się przez ciągłe natężenie przepływu spalin (nierozcieńczonych i rozcieńczonych) w miejscu próbkowania emisji, aby ustalić masowe natężenie przepływu składnika. Emisje danego składnika są sumowane w sposób ciągły przez cały cykl badań. Otrzymana suma stanowi całkowitą masę emitowanego składnika.

7.1.2. Okresowe pobieranie próbek Przy okresowym pobieraniu próbek próbka nierozcieńczonych lub rozcieńczonych spalin jest pobierana w sposób ciągły i zachowywana w celu późniejszego przeprowadzenia pomiaru. Pobrana próbka musi być proporcjonalna do natężenia przepływu spalin nierozcieńczonych i rozcieńczonych. Do przykładów okresowego pobierania próbek zalicza się gromadzenie rozcieńczonych składników gazowych w worku lub gromadzenie cząstek stałych (PM) na filtrze. Stężenia określone w wyniku okresowego pobierania próbek mnoży się przez całkowitą masę spalin lub przepływ masy (spalin nierozcieńczonych i rozcieńczonych), z których została pobrana próbka podczas cyklu badań. Otrzymany wynik stanowi całkowitą masę lub przepływ masy emitowanego składnika. W celu obliczenia stężenia PM ilość cząstek stałych nagromadzonych na filtrze z pobranych w sposób proporcjonalny próbek spalin dzieli się przez ilość przefiltrowanych spalin.

7.1.3. Procedury pomiaru W niniejszym załączniku zastosowano dwie zasady pomiaru, które są funkcjonalnie równoważne. Obie procedury mogą być stosowane zarówno dla badania WHTC, jak i WHSC: a) próbki składników gazowych pobiera się w sposób ciągły z nieoczyszczonych spalin, a cząstki stałe mierzy się przy pomocy układu częściowego rozcieńczania przepływu; b) składniki gazowe i cząstki stałe mierzy się przy pomocy układu pełnego rozcieńczenia przepływu (układu CVS). Dozwolone jest dowolne połączenie tych dwóch zasad (np. pomiaru gazów nieczyszczonych i pomiaru pełnego przepływu cząstek stałych).

7.2. Cykle badań

7.2.1. Cykl badania w warunkach nieustalonych WHTC Cykl badania w warunkach nieustalonych WHTC jest wymieniony w dodatku 1 jako składający się z sekundowych sekwencji znormalizowanych wartości prędkości i momentu obrotowego. W celu wykonania badania na stanowisku do badań silnika, znormalizowane wartości muszą zostać przeliczone na rzeczywiste wartości dla konkretnego badanego silnika w oparciu o krzywą odwzorowania parametrów silnika. Przeliczenie to określane jest mianem denormalizacji, a uzyskany w ten sposób cykl badania mianem cyklu odniesienia dla badanego silnika. Przy powyższych wartościach odniesienia prędkości i momentu obrotowego należy wykonać cykl badania na stanowisku do badań silnika oraz odnotować wartości prędkości, momentu obrotowego i mocy. W celu zatwierdzenia przebiegu testowego należy przeprowadzić analizę regresji pomiędzy wartościami odniesienia i wartościami rzeczywistymi prędkości, momentu obrotowego i mocy po zakończeniu badania. W celu obliczenia emisji jednostkowych oblicza się rzeczywistą pracę silnika w cyklu poprzez całkowanie rzeczywistej mocy silnika w cyklu. W celu zatwierdzenia cyklu rzeczywista praca w cyklu musi się mieścić w wyznaczonych granicach pracy w cyklu odniesienia. W przypadku zanieczyszczeń gazowych można zastosować ciągłe pobieranie próbek (nierozcieńczone lub rozcieńczone spaliny) lub okresowe pobieranie próbek (rozcieńczone spaliny). Próbka cząstek stałych musi zostać rozcieńczona kondycjonowanym rozcieńczalnikiem (np. otaczającym powietrzem) i zebrana na odpowiednim pojedynczym filtrze. Cykl badania WHTC przedstawiono schematycznie na rys. 3.

Rysunek 3

Cykl badania WHTC

7.2.2. Liniowy cykl badania w warunkach ustalonych WHSC Liniowy cykl badania w warunkach ustalonych WHSC składa się z kilku znormalizowanych faz prędkości i obciążenia, które przelicza się na wartości odniesienia dla konkretnego badanego silnika w oparciu o krzywą odwzorowania parametrów pracy silnika. W każdej fazie silnik musi pracować przez wyznaczony czas, przy czym prędkość obrotowa i obciążenie są zmieniane co 20 ± 1 s. W celu zatwierdzenia przebiegu testowego należy przeprowadzić analizę regresji pomiędzy wartościami odniesienia i wartościami rzeczywistymi prędkości, momentu obrotowego i mocy po zakończeniu badania. Podczas cyklu badania mierzy się wartości stężeń każdego z zanieczyszczeń gazowych, natężenie przepływu spalin i moc. Zanieczyszczenia gazowe mogą być rejestrowane w sposób ciągły lub gromadzone w worku do pobierania próbek. Próbkę cząstek stałych rozcieńcza się kondycjonowanym rozcieńczalnikiem (np. otaczającym powietrzem). Podczas pełnej procedury badania pobiera się jedną próbkę na odpowiednim pojedynczym filtrze. W celu obliczenia emisji jednostkowych oblicza się rzeczywistą pracę silnika w cyklu poprzez całkowanie rzeczywistej mocy silnika w cyklu. Wartości dla cyklu WHSC przedstawiono w tabeli 1. Poza fazą 1 początek każdej fazy określa się jako rozpoczęcie przerwy z poprzedniej fazy. Tabela 1 Cykl badania WHSC Faza Znormalizowana prędkość (w proc.) Znormalizowany moment obrotowy (w proc.) Długość fazy (s) obejmująca 20-sekundową przerwę 1 0 0 210 2 55 100 50 3 55 25 250 4 55 70 75 5 35 100 50 6 25 25 200 7 45 70 75 8 45 25 150 9 55 50 125 10 75 100 50 11 35 50 200 12 35 25 250 13 0 0 210 Suma 1 895

7.3. Ogólna sekwencja badania Następujący wykres przedstawia ogólne zalecenia, które powinny być przestrzegane podczas badania. Szczegóły dotyczące poszczególnych elementów zostały opisane w odpowiednich punktach. W stosownych przypadkach dopuszcza się odchylenia od zaleceń, jednak szczegółowe wymagania zawarte w odpowiednich punktach mają charakter obowiązkowy. W przypadku WHTC procedura badania obejmuje zimny rozruch, następnie naturalne lub wymuszone ochłodzenie silnika, po czym następuje okres nagrzewania i gorący rozruch. W przypadku WHSC procedura badania obejmuje gorący rozruch po uprzednim kondycjonowaniu silnika w fazie 9 badania WHSC.

7.4. Odwzorowanie parametrów silnika i cykl odniesienia Poprzedzające badanie pomiary silnika, kontrole osiągów silnika i kalibracje systemów wykonuje się przed procedurą odwzorowania parametrów silnika zgodnie z ogólną sekwencją badania przedstawioną w pkt 7.3. Jako podstawę do uzyskania cyklu odniesienia badania WHTC i WHSC dokonuje się odwzorowania parametrów pracy silnika przy pełnym obciążeniu w celu uzyskania krzywej prędkości w zależności od maksymalnego momentu obrotowego oraz prędkości w zależności od mocy. Krzywą odwzorowania wykorzystuje się do denormalizacji prędkości silnika (pkt 7.4.6) i momentu obrotowego silnika (pkt 7.4.7).

7.4.1. Nagrzewanie silnika Silnik jest nagrzewany przy 75 % do 100 % maksymalnej mocy lub zgodnie z zaleceniami producenta oraz dobrą praktyką inżynierską. Pod koniec nagrzewania silnik pracuje przez co najmniej 2 minuty w celu ustabilizowania temperatury płynu chłodzącego silnika i oleju smarowego w granicach ±2 % jej średnich wartości lub dopóki nie zadziała termostat regulujący temperaturę silnika.

7.4.2. Określanie zakresu prędkości odwzorowania Minimalne i maksymalne prędkości odwzorowania wyznacza się w następujący sposób: Minimalna prędkość obrotowa odwzorowania = prędkość biegu jałowego Maksymalna prędkość odwzorowania = n hi x 1,02 lub prędkość, przy której moment obrotowy pełnego obciążenia spada do zera w zależności od tego, która prędkość jest niższa.

7.4.3. Krzywa odwzorowania parametrów silnika Po ustabilizowaniu silnika zgodnie z pkt 7.4.1 odwzorowanie parametrów silnika przeprowadza się zgodnie z poniższą procedurą. a) silnik jest odciążony i pracuje na biegu jałowym; b) silnik pracuje przy maksymalnym zapotrzebowaniu operatora i minimalnej prędkości odwzorowywania; c) Prędkość obrotową silnika zwiększa się w tempie 8 ± 1 min-1/s z minimalnej do maksymalnej prędkości odwzorowywania, lub w sposób ciągły umożliwiający przejście z minimalnej do maksymalnej prędkości odwzorowywania w ciągu 4 do 6 min. Prędkość obrotowa silnika i moment obrotowy są rejestrowane z częstotliwością próbkowania wynoszącą co najmniej jeden punkt na sekundę. Przy wyborze opcji b) w pkt 7.4.7 do ustalenia wartości ujemnego momentu obrotowego odniesienia, krzywa odwzorowania może przy minimalnym zapotrzebowaniu operatora przejść bezpośrednio z maksymalnej do minimalnej prędkości odwzorowania.

7.4.4. Odwzorowywanie alternatywne Jeżeli producent uważa, że powyższe techniki odwzorowywania nie są bezpieczne lub nie są reprezentatywne dla żadnego z rozważanych silników, możliwe jest wykorzystanie innych technik odwzorowywania. Techniki alternatywne muszą być zgodne z celem określonych procedur odwzorowywania wyznaczających maksymalnie dopuszczalny moment obrotowy dla wszystkich prędkości silnika uzyskanych w cyklach badania. Odstępstwa od technik odwzorowywania podanych w niniejszym punkcie wprowadzone ze względów bezpieczeństwa lub reprezentatywności zatwierdza organ udzielający homologacji typu podając uzasadnienie ich zastosowania. Jednakże wolno żadnym razie nie stosuje się metody ustalania krzywej momentu obrotowego, dla malejących prędkości obrotowych w przypadku silników z regulatorem lub z turbodoładowaniem.

7.4.5. Badania powtarzalne Nie ma potrzeby odwzorowywania parametrów silnika przed każdym cyklem badania. Parametry silnika są powtórnie odwzorowane przed cyklem badania, jeżeli: a) według dobrej praktyki inżynierskiej od ostatniego odwzorowania upłynął nadmiernie długi okres czasu; lub b) w silniku wprowadzono zmiany fizyczne lub go przekalibrowano, co mogło wpłynąć na osiągi silnika.

7.4.6. Denormalizacja prędkości silnika W celu utworzenia cykli odniesienia znormalizowane prędkości z dodatku 1 (WHTC) i tabeli 1 (WHSC) należy zdenormalizować, używając następującego równania: n ref = n norm x (0,45 x n lo + 0,45 x n pref + 0.1 x n hi – n idle) x 2,0327 + n idle (9) W celu ustalenia n pref obliczana jest całka maksymalnego momentu obrotowego w przedziale od n idle do n95h krzywej odwzorowania parametrów silnika wyznaczonej zgodnie z pkt 7.4.3. Prędkości silnika na rys. 4 i 5 wyznacza się następująco: n norm jest znormalizowaną prędkością w dodatku 1 i tabeli 1 podzieloną przez 100 n lo jest najniższą prędkością, przy której moc osiąga wartość 55 % maksymalnej mocy n pref jest prędkością silnika, przy której całka maksymalnego momentu obrotowego stanowi 51 % całkowitej całki z przedziału nidle do n95h n hi jest najwyższą prędkością, przy której moc osiąga wartość 70 % maksymalnej mocy n idle jest prędkością biegu jałowego n 95h jest najwyższą prędkością, przy której moc osiąga wartość 95 % maksymalnej mocy W przypadku silników (głównie silników o zapłonie iskrowym) ze stromą charakterystyką statyzmu regulatora, w których odcięcie dopływu paliwa nie pozwala na pracę silnika z prędkością rzędu n hi lub n 95h stosuje się następujące przepisy: n hi w równaniu 9 zastępuje się n Pmax x 1,02 n 95h zastępuje się n Pmax x 1,02

Rysunek 4:

Definicje prędkości silnika przy badaniu

Rysunek 5

Definicja npref

7.4.7. Denormalizacja momentu obrotowego silnika Wartości momentu obrotowego określone na schemacie dynamometru do pomiaru mocy silnika w dodatku 1 do niniejszego załącznika (WHTC) i w tabeli 1 (WHSC) są znormalizowane w odniesieniu do maksymalnego momentu obrotowego przy odpowiadającej prędkości. W celu utworzenia cykli odniesienia wartości momentu obrotowego dla każdej wartości prędkości odniesienia wyznaczonej w pkt 7.4.6 należy w następujący sposób zdenormalizować, korzystając z krzywej odwzorowania wyznaczonej zgodnie z pkt 7.4.3: (10) gdzie: M norm,i jest znormalizowanym momentem obrotowym, % M max,i jest maksymalnym momentem obrotowym z krzywej odwzorowania, Nm M f,i jest momentem obrotowym pochłanianym przez wyposażenie dodatkowe/urządzenia, jakie należy zamontować, Nm M r,i jest momentem obrotowym pochłanianym przez wyposażenie dodatkowe/urządzenia, jakie należy zdemontować, Nm Jeżeli wyposażenie dodatkowe/urządzenia zamontowano zgodnie z pkt 6.3.1 i dodatkiem 6 do niniejszego załącznika, M f i M r mają wartość zero. Ujemne wartości momentu obrotowego punktów kontroli (m w dodatku 1 do niniejszego załącznika) przyjmują, do celów utworzenia cyklu odniesienia, wartości odniesienia ustalone zgodnie z jednym z następujących sposobów: a) minus 40 % dodatniej wartości momentu obrotowego przy danej prędkości; b) odwzorowanie ujemnej wartości momentu obrotowego wymaganej do zmniejszenia prędkości odwzorowania silnika z maksymalnej do minimalnej; c) ustalenie ujemnej wartości momentu obrotowego niezbędnego dla pracy silnika na biegu jałowym i prędkości nhi oraz liniowej interpolacji między tymi dwoma punktami.

7.4.8. Obliczanie pracy w cyklu odniesienia Pracę w cyklu odniesienia ustala się w cyklu badania poprzez jednoczesne obliczenie chwilowych wartości mocy silnika na podstawie prędkości odniesienia i momentu obrotowego odniesienia wyznaczonych w pkt 7.4.6 i 7.4.7. Chwilowe wartości mocy silnika całkuje się w cyklu badania, aby obliczyć referencyjny cykl pracy Wref (kWh). Jeżeli urządzenia dodatkowe nie są zamontowane zgodnie z pkt 6.3.1, chwilowe wartości mocy należy skorygować za pomocą równania 4 z pkt 6.3.5. Tę samą metodę wykorzystuje się do całkowania mocy odniesienia i mocy rzeczywistej. Jeżeli wyznacza się wartości między sąsiadującymi wartościami odniesienia lub wartościami zmierzonymi, używa się interpolacji liniowej. Podczas całkowania rzeczywistego cyklu pracy wszystkie ujemne wartości momentu obrotowego należy przyjąć jako równe zeru i uwzględnić. Jeżeli całkowanie przeprowadza się przy częstotliwości niższej niż 5 Hz oraz jeżeli w określonym odcinku czasu wartość momentu obrotowego zmienia się z wartości dodatniej na ujemną, lub z ujemnej na dodatnią, wówczas część o wartości ujemnej przelicza się i przyjmuje jako równą zeru. Część o wartości dodatniej należy włączyć do wartości całkowanej.

7.5. Procedury przed badaniem

7.5.1. Instalacja urządzeń pomiarowych Oprzyrządowanie i sondy próbkujące instaluje się stosownie do potrzeb. Jeżeli do rozcieńczania przepływu spalin używa się układu pełnego rozcieńczania przepływu, układ należy połączyć z rurą wydechową.

7.5.2. Przygotowanie urządzeń pomiarowych do pobierania próbek Przed rozpoczęciem pobierania próbek emisji należy wykonać następujące czynności: a) w ciągu 8 godzin przed pobraniem próbek emisji przeprowadza się próby szczelności zgodnie z pkt 9.3.4; b) przy okresowym pobieraniu próbek podłącza się czyste zbiorniki, na przykład opróżnione worki; c) wszystkie instrumenty pomiarowe uruchamia się zgodnie z instrukcjami producenta i dobrą praktyką inżynierską; d) uruchamia się układy rozcieńczania, pompy do pobierania próbek, wentylatory chłodzące i systemy zbierania danych; e) natężenie przepływu próbki należy dostosować do pożądanego poziomu, w razie potrzeby stosując przepływ obejściowy; f) wymienniki ciepła w układzie próbkowania wstępnie rozgrzewa się lub schładza w zakresie ich temperatur roboczych dla potrzeb badania; g) należy umożliwić ustabilizowanie się temperatury roboczej rozgrzanych lub schłodzonych komponentów, takich jak ciągi pobierania próbek, filtry, chłodnice i pompy; h) układ rozcieńczania przepływu spalin włącza się co najmniej 10 minut przed sekwencją badania; i) wszelkie elektroniczne układy całkujące należy wyzerować lub ponownie wyzerować przed rozpoczęciem przerwy między badaniami.

7.5.3. Sprawdzanie analizatorów gazów Należy wybrać zakresy pomiarowe analizatorów gazu. Dozwolone jest stosowanie analizatorów emisji z automatycznym lub manualnym przełączaniem zakresu. W trakcie cyklu badania nie należy przełączać zakresu pomiarowego analizatorów emisji. Jednocześnie nie wolno przełączać wartości wzmocnienia analogowego wzmacniacza operacyjnego lub analogowych wzmacniaczy operacyjnych analizatora w trakcie cyklu badania. Reakcję zerową i reakcję zakresu ustala się dla wszystkich analizatorów używając gazów spełniających wymagania norm międzynarodowych, które spełniają wymagania określone w pkt 9.3.3. Zakres pomiarowy analizatorów FID należy ustawić na podstawie liczby atomów węgla równej jeden (C1).

7.5.4. Przygotowanie filtrów próbkujących cząstki stałe Przynajmniej na godzinę przed badaniem każdy z filtrów należy umieścić na płytce Petriego, zabezpieczonej przed zanieczyszczeniami pyłowymi i umożliwiającej wymianę powietrza, oraz włożyć do komory wagowej dla ustabilizowania. Po zakończeniu okresu stabilizacji każdy z filtrów należy zważyć i odnotować wagę tara. Następnie filtry należy przechowywać w zamkniętej płytce Petriego lub w uszczelnionym uchwycie filtra do chwili rozpoczęcia badania. Filtr należy wykorzystać w ciągu ośmiu godzin od wyjęcia z komory wagowej.

7.5.5. Regulacja układu rozcieńczenia Przepływ całkowicie rozcieńczonych spalin w układzie pełnego rozcieńczania przepływu lub przepływ rozcieńczonych spalin w układzie częściowego rozcieńczania przepływu należy tak ustawić, aby wyeliminować kondensację wody w układzie, oraz aby uzyskać temperaturę powierzchni filtra zawartą między 315 K (42 °C) i 325 K (52 °C).

7.5.6. Uruchamianie układu próbkowania cząstek stałych Należy włączyć układ próbkowania cząstek stałych i przełączyć go na przepływ przez układ obejściowy. Poziom tła cząstek stałych w rozcieńczalniku można wyznaczyć poprzez pobieranie próbek rozcieńczalnika przed wprowadzeniem spalin do tunelu rozcieńczającego. Pomiar ten może zostać wykonany przed lub po badaniu. Jeżeli pomiar wykonuje się zarówno przed jak i po cyklu badania, zmierzone wartości można uśrednić. Jeżeli stosuje się inny układ próbkowania dla pomiaru poziomu tła, pomiar ten przeprowadza się równolegle do badania.

7.6. Przebieg w cyklu badania WHTC

7.6.1. Ochłodzenie silnika Można zastosować procedurę naturalnego lub wymuszonego ochłodzenia silnika. W przypadku wymuszonego ochłodzenia stosuje się dobrą praktykę inżynierską w celu przygotowania układu nawiewającego chłodzące powietrze w stronę silnika, tłoczącego zimny olej przez układ smarowania silnika, obniżającego temperaturę płynu chłodzącego w układzie chłodzenia oraz obniżającego temperaturę układu oczyszczania spalin. W przypadku wymuszonego ochłodzenia układu oczyszczania spalin powietrze chłodzące jest stosowane dopiero gdy układ ochłodzi się poniżej swojej temperatury aktywacji katalizatora. Niedozwolone są wszelkie procedury chłodzenia, w wyniku których poziom emisji silnika nie jest reprezentatywny.

7.6.2. Badanie z rozruchem zimnego silnika Badanie z rozruchem zimnego silnika rozpoczyna się, gdy temperatura oleju silnikowego, płynu chłodzącego oraz układu oczyszczania spalin zawiera się w przedziale 293–303 K (20–30 °C). Silnik uruchamia się przy użyciu jednej z następujących metod: a) silnik uruchamia się zgodnie z zaleceniami instrukcji obsługi wykorzystując rozrusznik silnika oraz odpowiednio naładowany akumulator lub odpowiednie źródło energii elektrycznej; lub b) silnik uruchamia się za pomocą dynamometru. Silnik uruchamia się przy wartości ±25 % normalnej prędkości rozruchowej. Rozruch przerywa się w ciągu 1 s po uruchomieniu silnika. Jeżeli silnik nie uruchomi się po 15 s rozruchu, czynność tę przerywa się i ustala przyczynę niepowodzenia w uruchomieniu silnika, chyba że instrukcja obsługi lub książka serwisowa wskazuje dłuższy czas jako normalny czas rozruchu korbowego.

7.6.3. Okres nagrzewania Bezpośrednio po zakończeniu zimnego rozruchu silnik poddaje się kondycjonowaniu do badania w cyklu gorącego rozruchu przez 10 ± 1 min okresu nagrzewania.

7.6.4. Badanie w cyklu gorącego rozruchu Silnik uruchamia się po zakończeniu okresu nagrzewania określonego w pkt 7.6.3 przy wykorzystaniu metod rozruchu opisanych w pkt 7.6.2.

7.6.5. Sekwencja badania Zarówno w przypadku badania w cyklu zimnego, jak i gorącego rozruchu sekwencja badania zaczyna się w momencie uruchomienia silnika. Po uruchomieniu silnika zainicjowany zostaje cykl kontrolny, tak aby praca silnika odpowiadała pierwszej zadanej wartości cyklu. Badanie WHTC przeprowadza się zgodnie z cyklem odniesienia określonym w pkt 7.4. Punkty kontrolne prędkości obrotowej i momentu obrotowego silnika mają częstotliwość 5 Hz (zalecane 10 Hz) lub większą. Ustalone punkty oblicza się metodą liniowej interpolacji przy użyciu ustalonych punktów cyklu odniesienia rejestrowanych z częstotliwością 1 Hz. Rzeczywiste wartości prędkości obrotowej i momentu obrotowego silnika rejestruje się co najmniej co sekundę w trakcie cyklu badania (1 Hz), a impulsy można filtrować elektronicznie.

7.6.6. Gromadzenie istotnych danych dotyczących emisji Z chwilą rozpoczęcia sekwencji badania jednocześnie uruchamia się urządzenia pomiarowe oraz: a) rozpoczyna się gromadzenie lub analizę rozcieńczalnika w przypadku stosowania układu pełnego rozcieńczania przepływu; b) rozpoczyna się gromadzenie lub analizę rozcieńczonych lub nierozcieńczonych spalin, w zależności od stosowanej metody; c) rozpoczyna się pomiar ilości rozcieńczonych spalin oraz wymaganych temperatur i ciśnień; d) rozpoczyna się pomiar masowego natężenia przepływu spalin, w przypadku stosowania analizy nierozcieńczonych spalin; e) rozpoczyna się rejestrowanie sygnałów zwrotnych dotyczących prędkości i momentu obrotowego dynamometru. Jeżeli stosuje się pomiar nierozcieńczonych spalin, stężenia emisji (węglowodorów, węglowodorów niemetanowych, CO i NOx) oraz masowe natężenie przepływu spalin mierzy się w sposób ciągły i rejestruje w układzie komputerowym z częstotliwością co najmniej 2 Hz. Wszystkie inne dane rejestruje się z częstotliwością co najmniej 1 Hz. W przypadku analizatorów analogowych rejestruje się reakcję, a dane kalibracyjne można zastosować w trybie online lub offline podczas analizy danych. Jeżeli stosuje się układ pełnego rozcieńczania przepływu, stężenie węglowodorów i NOx mierzy się w sposób ciągły w tunelu rozcieńczającym z częstotliwością co najmniej 2 Hz. Stężenia średnie wyznacza się, całkując sygnały analizatora w trakcie cyklu badania. Czas reakcji układu nie może przekraczać 20 s i, gdy jest to niezbędne, koordynuje się go ze zmianami przepływu CVS i w razie potrzeby z czasem pobierania próbek/zwłoką początku cyklu badania. Stężenia CO, CO2 i NMHC można ustalić całkując ciągłe pomiary lub analizując stężenia tych substancji zebranych w workach do pobierania próbek podczas cyklu. Stężenia zanieczyszczeń gazowych w rozcieńczalniku wyznacza się przed wejściem spalin do tunelu rozcieńczającego całkując je lub zbierając w worku do pomiaru stężeń tła. Wszystkie pozostałe parametry, która należy zmierzyć, rejestruje się z minimalną częstotliwością jednego pomiaru na sekundę (1 Hz).

7.6.7. Pobieranie próbek cząstek stałych Na początku sekwencji badania przełącza się układ próbkowania cząstek stałych z obwodu obejściowego na gromadzenie cząstek. Jeżeli stosuje się układ częściowego rozcieńczania przepływu, pompę(-y) do pobierania próbek reguluje się w taki sposób, by natężenie przepływu przez sondę do pobierania próbek cząstek stałych lub przewód przesyłowy pozostawało proporcjonalne do masowego natężenia przepływu spalin, określonego zgodnie z pkt 9.4.6.1. Jeżeli stosuje się układ pełnego rozcieńczania przepływu, pompę(-y) do pobierania próbek reguluje się w taki sposób, by natężenie przepływu przez sondę do pobierania próbek cząstek stałych lub przewód przesyłowy utrzymywało się na poziomie wartości ±2,5 % ustalonego natężenia przepływu. Jeżeli wykorzystuje się wyrównywanie przepływu (tzn. proporcjonalne sterowanie przepływem próbek), wykazuje się, że stosunek natężenia przepływu głównego w tunelu do przepływu cząstek stałych nie odbiega od ustalonej wartości o więcej niż ±2,5 % (z wyjątkiem pierwszych 10 s pobierania próbek). Rejestruje się średnią temperaturę i ciśnienie na mierniku(-ach) gazu lub wlocie do urządzenia przepływowego. Jeżeli z powodu nagromadzenia dużej ilości cząstek stałych na filtrze niemożliwe jest utrzymanie ustalonego natężenia przepływu w całym cyklu (w zakresie ±2,5 %), badanie uznaje się za nieważne. Badanie przeprowadza się ponownie przy niższym natężeniu przepływu próbek.

7.6.8. Gaśniecie silnika i nieprawidłowe funkcjonowanie urządzeń Jeżeli silnik zgaśnie podczas badania w cyklu zimnego rozruchu, badanie uznaje się za nieważne. Silnik poddaje się kondycjonowaniu wstępnemu, ponownie uruchamia zgodnie z wymaganiami określonymi w pkt 7.6.2, oraz powtarza badanie. Jeżeli silnik zgaśnie w jakimkolwiek momencie badania w cyklu gorącego rozruchu, badanie uznaje się za nieważne. Silnik rozgrzewa się zgodnie z opisem w pkt 7.6.3, a badanie w cyklu gorącego rozruchu powtarza. W takim przypadku nie ma konieczności powtarzania badania w cyklu zimnego rozruchu. Jeżeli w trakcie cyklu badania ma miejsce awaria któregokolwiek z urządzeń wykorzystywanych w badaniu, badanie uznaje się za nieważne i powtarza się je zgodnie z powyższymi przepisami.

7.7. Przebieg w cyklu badania WHSC

7.7.1. Wstępne kondycjonowanie układu rozcieńczania i silnika Układ rozcieńczania i silnik uruchamia się i nagrzewa zgodnie z pkt 7.4.1. Po rozgrzaniu silnik i układ próbkowania poddaje się kondycjonowaniu wstępnemu, utrzymując silnik w ruchu w trybie 9 (zob. pkt 7.2.2 tabela 1) przez minimum 10 min przy jednoczesnym uruchomieniu układu rozcieńczania. Podczas tych operacji można zebrać ślepe próbki emisji cząstek stałych. Filtry do pobierania próbek nie muszą być stabilizowane ani ważone i mogą zostać odrzucone. Natężenie przepływu ustawia się na przybliżone wartości natężenia przepływu wybrane dla badania. Po wstępnym kondycjonowaniu wyłącza się silnik.

7.7.2. Rozruch silnika Po upływie 5 ± 1 min od zakończenia kondycjonowania wstępnego w trybie 9 zgodnie z opisem w pkt 7.7.1 silnik uruchamia się zgodnie z procedurą rozruchową zalecaną przez producenta w instrukcji obsługi, wykorzystując rozrusznik silnika lub dynamometr zgodnie z opisem w pkt 7.6.2.

7.7.3. Sekwencja badania Sekwencja badania rozpoczyna się po uruchomieniu silnika i w ciągu jednej minuty od skontrolowania pracy silnika w celu dopasowania do pierwszego trybu cyklu (bieg jałowy). Badanie WHSC przeprowadza się zgodnie z kolejnością trybów cyklu badawczego przedstawioną w tabeli 1 w pkt 7.2.2.

7.7.4. Gromadzenie istotnych danych dotyczących emisji Z chwilą rozpoczęcia sekwencji badania jednocześnie uruchamia się urządzenia pomiarowe oraz: a) rozpoczyna się gromadzenie lub analizę rozcieńczalnika w przypadku stosowania układu pełnego rozcieńczania przepływu; b) rozpoczyna się gromadzenie lub analizę rozcieńczonych lub nierozcieńczonych spalin, w zależności od stosowanej metody; c) rozpoczyna się pomiar ilości rozcieńczonych spalin oraz wymaganych temperatur i ciśnień; d) rozpoczyna się pomiar masowego natężenia przepływu spalin, w przypadku stosowania analizy nierozcieńczonych spalin; e) rozpoczyna się rejestrowanie sygnałów zwrotnych dotyczących prędkości i momentu obrotowego dynamometru. Jeżeli stosuje się pomiar nierozcieńczonych spalin, stężenia emisji (węglowodorów, węglowodorów niemetanowych, CO i NOx) oraz masowe natężenie przepływu spalin mierzy się w sposób ciągły i rejestruje w układzie komputerowym z częstotliwością co najmniej 2 Hz. Wszystkie inne dane rejestruje się z częstotliwością co najmniej 1 Hz. W przypadku analizatorów analogowych rejestruje się reakcję, a dane kalibracyjne można zastosować w trybie online lub offline podczas analizy danych. Jeżeli stosuje się układ pełnego rozcieńczania przepływu, stężenie węglowodorów i NOx mierzy się w sposób ciągły w tunelu rozcieńczającym z częstotliwością co najmniej 2 Hz. Stężenia średnie wyznacza się, całkując sygnały analizatora w trakcie cyklu badania. Czas reakcji układu nie może przekraczać 20 s i, gdy jest to niezbędne, koordynuje się go ze zmianami przepływu CVS i w razie potrzeby z czasem pobierania próbek/zwłoką początku cyklu badania. Stężenia CO, CO2 i NMHC można ustalić całkując ciągłe pomiary lub analizując stężenia tych substancji zebranych w workach do pobierania próbek podczas cyklu. Stężenia zanieczyszczeń gazowych w rozcieńczalniku wyznacza się przed wejściem spalin do tunelu rozcieńczającego całkując je lub zbierając w worku do pomiaru stężeń tła. Wszystkie pozostałe parametry, która należy zmierzyć, rejestruje się z minimalną częstotliwością jednego pomiaru na sekundę (1 Hz).

7.7.5. Pobieranie próbek cząstek stałych Na początku sekwencji badania przełącza się układ próbkowania cząstek stałych z obwodu obejściowego na gromadzenie cząstek. Jeżeli stosuje się układ częściowego rozcieńczania przepływu, pompę(-y) do pobierania próbek reguluje się w taki sposób, by natężenie przepływu przez sondę do pobierania próbek cząstek stałych lub przewód przesyłowy pozostawało proporcjonalne do masowego natężenia przepływu spalin, określonego zgodnie z pkt 9.4.6.1. Jeżeli stosuje się układ pełnego rozcieńczania przepływu, pompę(-y) do pobierania próbek reguluje się w taki sposób, by natężenie przepływu przez sondę do pobierania próbek cząstek stałych lub przewód przesyłowy utrzymywało się na poziomie wartości ±2,5 % ustalonego natężenia przepływu. Jeżeli wykorzystuje się wyrównywanie przepływu (tzn. proporcjonalne sterowanie przepływem próbek), wykazuje się, że stosunek natężenia przepływu głównego w tunelu do przepływu cząstek stałych nie odbiega od ustalonej wartości o więcej niż ±2,5 % (z wyjątkiem pierwszych 10 s pobierania próbek). Rejestruje się średnią temperaturę i ciśnienie na mierniku(-ach) gazu lub wlocie do urządzenia przepływowego. Jeżeli z powodu nagromadzenia dużej ilości cząstek stałych na filtrze niemożliwe jest utrzymanie ustalonego natężenia przepływu w całym cyklu (w zakresie ±2,5 %), badanie uznaje się za nieważne. Badanie przeprowadza się ponownie przy niższym natężeniu przepływu próbek.

7.7.6. Gaśniecie silnika i nieprawidłowe funkcjonowanie urządzeń Jeżeli silnik zgaśnie w którymkolwiek momencie cyklu, badanie uznaje się za nieważne. Silnik poddaje się kondycjonowaniu wstępnemu zgodnie z pkt 7.7.1, ponownie uruchamia zgodnie z pkt 7.7.2 oraz powtarza badanie. Jeżeli w trakcie cyklu badania ma miejsce awaria któregokolwiek z urządzeń wykorzystywanych w badaniu, badanie uznaje się za nieważne i powtarza się je zgodnie z powyższymi przepisami.

7.8. Procedury przeprowadzane po badaniu

7.8.1. Czynności wykonywane po badaniu Po zakończeniu badania kończy się pomiar masowego natężenia przepływu spalin, objętości rozcieńczonych spalin, przepływu gazu do worków zbiorczych oraz pracę pompy do pobierania próbek cząstek stałych. W przypadku układu z analizatorem całkującym kontynuuje się pobieranie próbek do chwili upłynięcia czasów reakcji układu.

7.8.2. Weryfikacja proporcjonalnego pobierania próbek W odniesieniu do każdej proporcjonalnej próbki zbiorczej, takiej jak próbka z worka do pobierania próbek lub próbka cząstek stałych, weryfikuje się, czy zastosowano proporcjonalne pobieranie próbek zgodnie z pkt 7.6.7 i 7.7.5. Każdą próbkę, która nie spełnia tego wymogu, uznaje się za nieważną.

7.8.3. Kondycjonowanie i ważenie cząstek stałych Filtr cząstek stałych umieszcza się w przykrytym lub zaplombowanym pojemniku bądź zamyka się uchwyty filtra, aby zabezpieczyć filtry do pobierania próbek przed otaczającymi zanieczyszczeniami. Zabezpieczone w ten sposób filtry ponownie umieszcza się w komorze wagowej. Filtr poddaje się kondycjonowaniu przez co najmniej jedną godzinę, a następnie waży zgodnie z pkt 9.4.5. Odnotowuje się masę brutto filtra.

7.8.4. Weryfikacja błędu pełzania Reakcje zera i punktu końcowego skali w zastosowanych zakresach analizatorów gazowych wyznacza się możliwie jak najszybciej, ale nie później niż w ciągu 30 minut od zakończenia cyklu badania lub w trakcie okresu rozgrzewania (tylko dla lit. b)). Dla celów niniejszego punktu cykl badania definiuje się następująco: (a) w przypadku WHTC: pełna sekwencja stan zimny – nagrzewanie – stan ciepły; (b) w przypadku badania WHTC w cyklu gorącego rozruchu (pkt 6.6): sekwencja nagrzewanie – stan ciepły; (c) w przypadku badania WHTC w cyklu gorącego rozruchu i wielokrotną regeneracją (pkt 6.6): łączna liczba badań w cyklu gorącego rozruchu; (d) w przypadku WHSC: cykl badania. Do błędu pełzania zera analizatora stosują się następujące przepisy: (a) reakcje zera i punktu końcowego skali przed badaniem oraz po badaniu można bezpośrednio wprowadzić do wzoru 66 w pkt 8.6.1 bez wyznaczania błędu pełzania zera; (b) jeżeli różnica wyników błędu pełzania przed badaniem i po badaniu jest mniejsza niż 1 % pełnej skali, zmierzone stężenia można wykorzystać bez korekty lub korygować pod kątem błędu pełzania zera zgodnie z pkt 8.6.1; jeżeli różnica wyników błędu pełzania przed badaniem i po badaniu jest równa 1 % pełnej skali lub większa, badanie uznaje się za nieważne lub zmierzone stężenia koryguje się ze względu na błąd pełzania zera zgodnie z pkt 8.6.1.

7.8.5. Analiza próbek gazów pobranych przy pomocy worków Następujące czynności wykonuje się tak szybko, jak jest to możliwe: a) próbki gazów pobrane przy pomocy worków analizuje się nie później niż w ciągu 30 minut od zakończenia badania w cyklu gorącego rozruchu lub w trakcie okresu rozgrzewania w przypadku badania w cyklu zimnego rozruchu; b) próbki tła analizuje się nie później niż w ciągu 60 minut od zakończenia badania w cyklu gorącego rozruchu.

7.8.6. Walidacja pracy w cyklu Przed obliczeniem rzeczywistej pracy w cyklu pomija się wszystkie punkty zarejestrowane przy uruchamianiu silnika. Rzeczywistą pracę w cyklu wyznacza się w cyklu badania poprzez synchroniczne zastosowanie rzeczywistych wartości prędkości i momentu obrotowego do obliczenia chwilowych wartości mocy silnika. Rzeczywistą pracę w cyklu Wact (kWh) oblicza się, całkując chwilowe wartości mocy silnika w cyklu badania. Jeżeli wyposażenie dodatkowe/urządzenia nie są zamontowane zgodnie z pkt 6.3.1, chwilowe wartości mocy należy skorygować za pomocą równania 4 z pkt 6.3.5. Do całkowania rzeczywistej mocy silnika stosuje się tę samą metodę, co opisana w pkt 7.4.8. Rzeczywistą pracę w cyklu Wact wykorzystuje się do porównania pracy w cyklu odniesienia Wref oraz do obliczenia emisji jednostkowych (zob. pkt 8.6.3). Wartość Wact znajduje się w przedziale od 85 % do 105 % wartości Wref.

7.8.7. Walidacyjne dane statystyczne z cyklu badania Regresje liniowe wartości rzeczywistych (n act, M act, P act) i wartości odniesienia (n ref, M ref, P ref) przeprowadza się zarówno dla WHTC, jak i WHSC. Aby zminimalizować zniekształcający efekt opóźnienia czasu reakcji między wartościami zarejestrowanymi i odniesienia, całą sekwencję sygnału zarejestrowanej prędkości i momentu obrotowego silnika można przyspieszyć lub opóźnić w czasie względem sekwencji odniesienia prędkości i momentu obrotowego. Jeżeli sygnały rzeczywiste są przesunięte, zarówno prędkość, jak i moment obrotowy przesuwa się o tę samą wielkość i w tym samym kierunku. Stosuje się metodę najmniejszych kwadratów, przy czym najlepiej pasujący wzór ma postać: y = a 1 x + a 0 (11) gdzie: y to rzeczywista wartość prędkości (min-1), momentu obrotowego (Nm) lub mocy (kW) a 1 to nachylenie linii regresji x to wartość odniesienia prędkości (min-1), momentu obrotowego (Nm) lub mocy (kW) a 0 punkt przecięcia linii regresji z osią y Standardowy błąd szacunku (SEE) y względem x i współczynnik determinacji (r2) oblicza się dla każdej linii regresji. Zaleca się wykonywanie tej analizy przy częstotliwości 1 Hz. Aby można było uznać badanie za ważne, muszą być spełnione wymagania podane w tabeli 2 (w przypadku WHTC) lub tabeli 3 (w przypadku WHSC). Tabela 2 Tolerancje linii regresji dla WHTC Prędkość Moment obrotowy Moc Standardowy błąd szacunku (SEE) na osi y względem osi x maksymalnie 5 % maksymalnej badanej prędkości maksymalnie 10 % maksymalnego momentu obrotowego silnika maksymalnie 10 % maksymalnej mocy silnika Spadek linii regresji, a 1 0,95–1,03 0,83–1,03 0,89–1,03 Współczynnik determinacji, r 2 min. 0,970 min. 0,850 min. 0,910 Punkt przecięcia linii regresji z osią y, a 0 maksymalnie 10 % prędkości biegu jałowego ±20 Nm lub ±2% maksymalnego momentu obrotowego w zależności od tego, która wartość jest wyższa ±4 kW lub ±2 % maksymalnej mocy w zależności od tego, która wartość jest wyższa Tabela 3 Tolerancje linii regresji dla WHSC Prędkość Moment obrotowy Moc Standardowy błąd szacunku (SEE) na osi y względem osi x maksymalnie 1 % maksymalnej badanej prędkości maksymalnie 2 % maksymalnego momentu obrotowego silnika maksymalnie 2 % maksymalnej mocy silnika Spadek linii regresji, a 1 0,99–1,01 0,98–1,02 0,98–1,02 Współczynnik determinacji, r 2 min. 0,990 min. 0,950 min. 0,950 Punkt przecięcia linii regresji z osią y, a 0 maksymalnie 1 % maksymalnej badanej prędkości ±20 Nm lub ±2% maksymalnego momentu obrotowego w zależności od tego, która wartość jest wyższa ±4 kW lub ±2 % maksymalnej mocy w zależności od tego, która wartość jest wyższa Wyłącznie do celów obliczenia regresji dopuszczalne jest pominięcie punktów przed tym obliczeniem, jeżeli przewiduje to tabela 4. Punktów tych nie pomija się jednak przy obliczaniu pracy w cyklu i emisji. Pomijanie punktów może być stosowane w odniesieniu do całości lub części cyklu. Tabela 4 Dopuszczalne pominięcia punktów z analizy regresji Zdarzenie Warunki Dopuszczalne pominięcia punktów Minimalne zapotrzebowanie operatora (punkt jałowy) n ref = 0 % oraz M ref = 0 % oraz M act > (M ref - 0,02 M max. mapped torque) oraz M act < (M ref + 0,02 M max. mapped torque) prędkość i moc Minimalne zapotrzebowanie operatora (punkt monitorowania) M ref < 0 % moc i moment obrotowy Minimalne zapotrzebowanie operatora n act ≤ 1,02 n ref i M act > M ref lub n act > n ref i M act ≤ M ref' lub n act > 1,02 n ref i M ref < M act ≤ (M ref + 0,02 M max. mapped torque) moc i albo moment obrotowy, albo prędkość Maksymalne zapotrzebowanie operatora n act < n ref i M act ≥ M ref lub n act ≥ 0,98 n ref i M act < M ref lub n act < 0,98 n ref i M ref > M act ≥ (M ref - 0,02 M max. mapped torque) moc i albo moment obrotowy, albo prędkość

8. Obliczanie emisji Ostateczne wyniki badania zaokrągla się jednorazowo do liczby miejsc dziesiętnych wskazanych w wartości granicznej dla danego zanieczyszczenia plus jedna dodatkowa znacząca cyfra, zgodnie z ASTM E 29-06B. Nie należy zaokrąglać wartości pośrednich prowadzących do ostatecznego wyniku jednostkowych emisji w stanie zatrzymania. Obliczanie węglowodorów lub węglowodorów niemetanowych oparte jest na następujących stosunkach molowych węgiel/wodór/tlen (C/H/O) w paliwie: CH1.86O0.006 dla oleju napędowego (B7), CH2.92O0.46 dla etanolu do specjalnych silników ZS (ED95), CH1.93O0.032 dla benzyny (E10), CH2.74O0.385 dla etanolu (E85), CH2.525 dla LPG (gazu płynnego), CH4 dla NG (gazu ziemnego) i biometanu. Przykłady procedury obliczeniowej zamieszczono w dodatku 5 do niniejszego załącznika. Molowe obliczenia emisji, przeprowadzone zgodnie z załącznikiem 7 do ogólnoświatowego przepisu technicznego nr 11 w sprawie protokołu badania emisji spalin w maszynach samojezdnych nieporuszających się po drogach, są dozwolone za uprzednią zgodą organu udzielającego homologacji typu.

8.1. Korekta ze stanu suchego na wilgotny Jeżeli emisje są mierzone w gazie suchym, zmierzone stężenie przelicza się na stężenie w gazie wilgotnym zgodnie z następującym wzorem: c w = kw × c d (12) gdzie: c d stężenie w gazie suchym w ppm lub w % objętości kw to współczynnik korekty ze stanu suchego na wilgotny (k w,a, k w,e, lub k w,d w zależności od zastosowanego wzoru)

8.1.1. Nierozcieńczone spaliny (13) lub (14) lub (15) przy czym: (16) oraz (17)

gdzie:

H a to wilgotność powietrza wlotowego, w g wody na kg suchego powietrza w ALF zawartość wodoru w paliwie, w % wagowo q mf,i chwilowe masowe natężenie przepływu paliwa, w kg/s q mad,I chwilowe masowe natężenie przepływu suchego powietrza wlotowego, w kg/s p r prężność par po kąpieli chłodzącej, w kPa p b całkowite ciśnienie atmosferyczne, w kPa w DEL zawartość azotu w paliwie, w % wagowo w EPS zawartość tlenu w paliwie, w % wagowo α to stosunek molowy wodoru w paliwie c CO2 to stężenie CO2 w spalinach suchych, w % c CO stężenie CO w spalinach suchych, w %

Wzory 13 i 14 są w zasadzie identyczne, przy czym współczynnik 1,008 we wzorach 13 i 15 stanowi przybliżenie bliższego rzeczywistości mianownika ze wzoru 14.

8.1.2. Rozcieńczone spaliny (18) lub (19) przy czym: (20) gdzie: α to stosunek molowy wodoru w paliwie c CO2w to stężenie CO2 w spalinach wilgotnych, w % c CO2d to stężenie CO2 w spalinach suchych, w % H d to wilgotność rozcieńczalnika, w g wody na kg suchego powietrza H a to wilgotność powietrza wlotowego, w g wody na kg suchego powietrza D to współczynnik rozcieńczenia (zob. pkt 8.5.2.3.2)

8.1.3. Rozcieńczalnik (21) przy czym: (22) gdzie: H d to wilgotność rozcieńczalnika, w g wody na kg suchego powietrza

8.2. Korekta NO x ze względu na wilgotność Ponieważ emisje NOx są uzależnione od warunków otaczającego powietrza, stężenie NOx koryguje się pod kątem wilgotności przy pomocy współczynników podanych w pkt 8.2.1 lub 8.2.2. Wilgotność powietrza wlotowego Ha można uzyskać z pomiaru wilgotności względnej, pomiaru punktu rosy, pomiaru prężności par lub pomiaru przy pomocy termometru suchego/mokrego, z wykorzystaniem ogólnie przyjętych wzorów.

8.2.1. Silniki o zapłonie samoczynnym (23) gdzie: H a to wilgotność powietrza wlotowego, w g wody na kg suchego powietrza

8.2.2. Silniki z zapłonem iskrowym (24) gdzie: H a to wilgotność powietrza wlotowego, w g wody na kg suchego powietrza

8.3. Korekta wyporu filtra cząstek stałych Masę filtra do pobierania próbek koryguje się ze względu na jego wypór w powietrzu. Korekta wyporu zależy od gęstości filtra do pobierania próbek, gęstości powietrza i gęstości odważników kalibracyjnych wagi i nie jest wliczana do wyporu samych cząstek stałych. Korektę wyporu stosuje się zarówno do masy tara filtra, jak i do masy brutto filtra. Jeżeli gęstość materiału filtra nie jest znana, wykorzystuje się następujące gęstości: a) filtry z włókna szklanego powlekanego teflonem: 2 300 kg/m3; b) teflonowe filtry membranowe: 2 144 kg/m3; c) teflonowe filtry membranowe z dodatkowym pierścieniem polimetylopentenu: 920 kg/m3. Dla odważników kalibracyjnych wykonanych ze stali nierdzewnej przyjmuje się gęstość 8 000 kg/m3. Jeżeli odważniki wykonane są z innego materiału, jego gęstość jest znana. Stosuje się następujący wzór: (25) przy czym: (26) gdzie: m uncor to nieskorygowana masa filtra cząstek stałych, w mg ρ a to gęstość powietrza, w kg/m3 ρ w to gęstość odważników kalibrujących wagę, w kg/m3 ρ f to gęstość filtra do pobierania próbek cząstek stałych, w kg/m3 p b całkowite ciśnienie atmosferyczne, w kPa T a temperatura powietrza w otoczeniu wagi, w K 28,836 to masa cząsteczkowa powietrza przy wilgotności odniesienia (282,5 K), w g/mol 8,3144 to stała molowa gazu Masę próbki cząstek stałych m p zastosowaną w pkt 8.4.3 i 8.5.3 oblicza się w następujący sposób: (27) gdzie: m f,G to masa brutto filtra cząstek stałych skorygowana ze względu na wypór, w mg m f,T to masa tara filtra cząstek stałych skorygowana ze względu na wypór, w mg

8.4. Częściowe rozcieńczanie przepływu spalin (PFS) i pomiar emisji gazów nierozcieńczonych Impulsy zawierające chwilowe wartości stężeń składników gazowych wykorzystywane są do obliczenia emisji masowych poprzez pomnożenie przez chwilowe masowe natężenie przepływu spalin. Chwilowe masowe natężenie przepływu spalin może być zmierzone bezpośrednio lub obliczone przy pomocy metody pomiaru powietrza wlotowego i przepływu paliwa, metody pomiaru gazu znakującego lub pomiaru powietrza wlotowego i stosunku powietrza do paliwa. Szczególną uwagę poświęca się czasom reakcji poszczególnych instrumentów. Występujące różnice uwzględnia się w momencie uzgadniania sygnałów. W przypadku cząstek stałych sygnały dotyczące masowego natężenia przepływu spalin są wykorzystywane do sterowania układem częściowego rozcieńczania przepływu w celu pobrania próbki proporcjonalnej do masowego natężenia przepływu spalin. Jakość tej proporcjonalności sprawdza się, stosując analizę metodą regresji pomiędzy próbką i przepływem spalin, zgodnie z pkt 9.4.6.1. Całą procedurę badania przedstawiono w sposób schematyczny na rys. 6.

Rysunek 6

Schemat układu pomiarowego nierozcieńczonego/częściowego przepływu spalin

8.4.1. Określanie masowego przepływu spalin

8.4.1.1. Wstęp Do obliczania emisji w nierozcieńczonych spalinach oraz do kontrolowania układu częściowego rozcieńczania przepływu niezbędne jest poznanie masowego natężenia przepływu spalin. Do określenia masowego natężenia przepływu spalin można zastosować jedną z metod opisanych w pkt 8.4.1.3–8.4.1.7.

8.4.1.2. Czas reakcji Dla potrzeb obliczeń emisji czas reakcji każdej z metod opisanych w pkt 8.4.1.3–8.4.1.7 jest równy czasowi reakcji analizatora wynoszącemu ≤ 10 s lub krótszy, zgodnie z wymogiem określonym w pkt 9.3.5. Dla potrzeb sterowania układem częściowego rozcieńczania przepływu wymagany jest krótszy czas reakcji. Dla układów częściowego rozcieńczania przepływu ze sterowaniem w trybie online czas reakcji jest ≤ 0,3 s. Dla układów częściowego rozcieńczania przepływu ze sterowaniem antycypowanym opartym na uprzednio zarejestrowanym przebiegu próbnym czas reakcji układu pomiaru przepływu spalin jest ≤ 5 s, a czas narastania ≤ 1 s. Czas reakcji układu określa producent przyrządu. Łączny czas reakcji wymagany dla przepływu spalin i układu częściowego rozcieńczania przepływu podano w pkt 9.4.6.1.

8.4.1.3. Metoda pomiaru bezpośredniego Pomiar bezpośredni chwilowego przepływu spalin przeprowadza się za pośrednictwem takich układów, jak: a) urządzenia wykorzystujące różnicę ciśnień, takie jak dysza przepływowa (szczegóły – zob. norma ISO 5167); b) przepływomierz ultradźwiękowy; c) przepływomierz wirowy. Podejmuje się środki ostrożności celem uniknięcia błędów pomiarowych, które mogłyby skutkować błędami w zmierzonych wartościach emisji. Takie środki ostrożności obejmują ostrożną instalację urządzeń w układzie wydechowym zgodnie z zaleceniami producentów takich urządzeń i dobrą praktyką inżynierską. W szczególności instalacja takich urządzeń nie wpływa na wydajność silnika i emisje. Przepływomierze spełniają wymogi liniowości, o których mowa w pkt 9.2.

8.4.1.4. Metoda pomiaru powietrza i paliwa Obejmuje ona pomiar przepływu powietrza i paliwa przy użyciu odpowiednich przepływomierzy. Chwilowy przepływ spalin oblicza się w następujący sposób: qm ew,i = qm aw,i + qm f,i (28) gdzie: qm ew,i chwilowe masowe natężenie przepływu spalin, w kg/s qm aw,i chwilowe masowe natężenie przepływu powietrza wlotowego, w kg/s qm f,i chwilowe masowe natężenie przepływu paliwa, w kg/s Przepływomierze spełniają wymogi liniowości, o których mowa w pkt 9.2, ale jednocześnie są wystarczająco dokładne, by spełniać również wymogi liniowości dla przepływu spalin.

8.4.1.5. Metoda pomiaru gazu znakującego Metoda ta obejmuje pomiar stężenia gazu znakującego w spalinach. Do przepływu spalin wprowadza się określoną ilość gazu obojętnego (np. czystego helu), pełniącego funkcję gazu znakującego. Gaz ten miesza się ze spalinami i jest nimi rozcieńczany, ale nie reaguje w rurze wydechowej. Następnie mierzy się stężenie takiego gazu w próbce spalin. Dla zapewnienia całkowitego wymieszania się gazu znakującego, sondę do pobierania próbek spalin umieszcza się w odległości 1 m lub odległości równej 30-krotnej średnicy rury wydechowej, w zależności od tego, która z tych wartości jest większa, od punktu wprowadzenia gazu znakującego. Sondę do pobierania próbek można umieścić bliżej punktu wprowadzenia gazu, jeżeli całkowite wymieszanie jest potwierdzone poprzez porównanie stężenia gazu znakującego ze stężeniem odniesienia podczas wprowadzania gazu znakującego przed silnikiem. Natężenie przepływu gazu znakującego ustawia się tak, aby jego stężenie przy jałowym biegu silnika po wymieszaniu było niższe niż pełna skala analizatora gazu znakującego. Przepływ spalin oblicza się w następujący sposób: (29) gdzie: qm ew,i chwilowe masowe natężenie przepływu spalin, w kg/s qv t natężenie przepływu gazu znakującego, w cm3/min c mix,i chwilowe stężenie gazu znakującego po wymieszaniu, w ppm ρe gęstość spalin, w kg/m3 (zob. tabela 5) c b stężenie tła gazu znakującego w powietrzu wlotowym, w ppm Stężenie tła gazu znakującego (c b) można określić poprzez uśrednienie stężenia tła zmierzonego bezpośrednio przed przebiegiem badania oraz po nim. Stężenie tła można pominąć jeżeli jest ono niższe niż 1 % stężenia gazu znakującego po wymieszaniu (c mix.i) przy maksymalnym przepływie spalin. Cały układ spełnia wymogi liniowości dla przepływu spalin, określone w pkt 9.2.

8.4.1.6. Metoda pomiaru przepływu powietrza i stosunku ilości powietrza do paliwa Metoda ta obejmuje obliczenie masy spalin na podstawie przepływu powietrza oraz stosunku powietrza do paliwa. Chwilowy masowy przepływ spalin oblicza się w następujący sposób: (30) przy czym: (31) (32) gdzie: qm aw,i chwilowe masowe natężenie przepływu powietrza wlotowego, w kg/s A/F st stosunek stechiometryczny powietrza do paliwa, w kg/kg λi to chwilowy współczynnik nadmiaru powietrza c CO2d to stężenie CO2 w spalinach suchych, w % c COd to stężenie CO w spalinach suchych, w ppm c HCw to stężenie węglowodorów (HC) w spalinach wilgotnych, w ppm Przepływomierz powietrza oraz analizatory spełniają wymogi liniowości, o których mowa w pkt 9.2, a cały układ spełnia określone w pkt 9.2 wymogi liniowości dla przepływu spalin. Jeżeli do pomiarów stosunku powietrza nadmiarowego wykorzystano urządzenie do pomiaru stosunku powietrza do paliwa, takie jak czujnik z dwutlenkiem cyrkonu, spełnia ono wymagania specyfikacji określone w pkt 9.3.2.7.

8.4.1.7. Metoda bilansu węgla Metoda ta obejmuje obliczenie masy spalin na podstawie przepływu paliwa oraz gazowych składników spalin, które zawierają węgiel. Chwilowy masowy przepływ spalin oblicza się w następujący sposób: (33) przy czym: k c= (cCO2d – cCO2d,a) x 0,5441 + cCOd/18 522 + cHCw/17 355 (34) oraz k fd = - 0,055586 x w ALF + 0,0080021 x w DEL + 0,0070046 x w EPS (35) gdzie: qmf,i to chwilowe masowe natężenie przepływu paliwa, w kg/s Ha to wilgotność powietrza wlotowego, w g wody na kg suchego powietrza w BET to zawartość węgla w paliwie, w % wagowo w ALF to zawartość wodoru w paliwie, w % wagowo w DEL to zawartość azotu w paliwie, w % wagowo w EPS to zawartość tlenu w paliwie, w % wagowo c CO2d to stężenie CO2 w spalinach suchych, w % c CO2d,a to stężenie CO2 w suchym powietrzu wlotowym, w % c COd to stężenie CO w spalinach suchych, w ppm c HCw to stężenie węglowodorów (HC) w spalinach wilgotnych, w ppm

8.4.2. Określanie składników gazowych

8.4.2.1. Wstęp Składniki gazowe w nierozcieńczonych spalin emitowanych przez badany silnik mierzy się przy pomocy układów próbkowania i pomiaru opisanych w pkt 9.3 i dodatku 2 do niniejszego załącznika. Procedurę oceny danych opisano w pkt 8.4.2.2. W pkt 8.4.2.3 i 8.4.2.4 opisano dwie procedury obliczeniowe, które są równoważne dla paliw wzorcowych wymienionych w załączniku 5. Procedura opisana w pkt 8.4.2.3 jest bardziej bezpośrednia, ponieważ wykorzystuje tabelaryczne wartości u dla obliczenia stosunku danego składnika do gęstości spalin. Procedura opisana w pkt 8.4.2.4 jest dokładniejsza dla rodzajów paliw, które odbiegają od specyfikacji zawartych w załączniku 5, jednak wymaga podstawowej analizy składu paliwa.

8.4.2.2. Ocena danych Istotne dane dotyczące emisji rejestruje się i przechowuje zgodnie z pkt 7.6.6. Do celów obliczenia emisji masowych składników gazowych ślady zarejestrowanych stężeń oraz ślad masowego natężenia przepływu spalin wyrównuje się w czasie z uwzględnieniem czasu przemiany, zdefiniowanym w pkt 3.1. W związku z tym czas reakcji układu masowego przepływu spalin oraz każdego analizatora emisji gazowej ustala się zgodnie z przepisami zawartymi odpowiednio w pkt 8.4.1.2 i 9.3.5, i rejestruje.

8.4.2.3. Obliczanie emisji masowej w oparciu o dane tabelaryczne Masę zanieczyszczeń (g/badanie) oblicza się poprzez obliczenie chwilowych emisji masowych ze stężeń nierozcieńczonych zanieczyszczeń oraz masowego przepływu spalin, wyrównanych w czasie z uwzględnieniem czasu przemiany, zgodnie z pkt 8.4.2.2, całkowanie wartości chwilowych w cyklu oraz pomnożenie scałkowanych wartości przez wartości u zamieszczone w tabeli 5. Jeżeli pomiaru dokonano w stanie suchym, przed dalszymi obliczeniami stosuje się korektę ze stanu suchego na wilgotny, o której mowa w pkt 8.1, w odniesieniu do chwilowych wartości stężeń. Do celów obliczenia stężeń NOx emisje masowe w stosownych przypadkach mnoży się przez współczynnik korekty wilgotności k h,D, lub k h,G, określony zgodnie z pkt 8.2. Stosuje się następujący wzór: m gas = (w g/badanie) (36) gdzie: u gas odpowiednia zawartość składnika spalin z tabeli 5 c gas,i chwilowe stężenie składnika w spalinach, w ppm qm ew,i to chwilowy przepływ masowy spalin, w kg/s f to częstotliwość próbkowania danych, w Hz n to liczba pomiarów Tabela 5 Wartości u i gęstości składników dla nierozcieńczonych spalin Paliwo ρ e Gaz NOx CO HC CO2 O2 CH4 ρ gas [kg/m3] 2,053 1,250 (1) 1,9636 1,4277 0,716 ugas (2) Olej napędowy (B7) 1,2943 0,001586 0,000966 0,000482 0,001517 0,001103 0,000553 etanol ED95) 1,2768 0,001609 0,000980 0,000780 0,001539 0,001119 0,000561 CNG (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 etanol E85) 1,2797 0,001604 0,000977 0,000730 0,001534 0,001116 0,000559

8.4.2.4. Obliczanie emisji masowej w oparciu o dokładne wzory Masę zanieczyszczeń (g/badanie) oblicza się poprzez obliczenie chwilowych emisji masowych ze stężeń nierozcieńczonych zanieczyszczeń, wartości u, oraz masowego przepływu spalin, uzgodnionych w czasie z uwzględnieniem czasu przemiany, zgodnie z pkt 8.4.2.2, oraz poprzez całkowanie wartości chwilowych w cyklu. Jeżeli pomiaru dokonano w stanie suchym, przed dalszymi obliczeniami stosuje się korektę ze stanu suchego na wilgotny, o której mowa w pkt 8.1, w odniesieniu do chwilowych wartości stężeń. Do celów obliczenia stężeń NOx emisję masową mnoży się przez współczynnik korekty wilgotności k h,D, lub k h,G, określony zgodnie z pkt 8.2. Stosuje się następujący wzór: m gas = (w g/badanie) (37) gdzie: u gas oblicza się ze wzoru 38 lub 39 c gas,i chwilowe stężenie składnika w spalinach, w ppm qm ew,i to chwilowy przepływ masowy spalin, w kg/s f to częstotliwość próbkowania danych, w Hz n to liczba pomiarów Chwilowe wartości u oblicza się w następujący sposób: u gas, i = M gas / (Me,i x 1,000) (38) lub u gas,i =ρgas / (ρe,i x 1,000) (39) przy czym: ρgas = M gas / 22,414 (40) gdzie: M gas to masa cząsteczkowa składnika gazowego, w g/mol (zob. dodatek 5 do niniejszego załącznika) Me,i to chwilowa masa cząsteczkowa spalin, w g/mol ρgas to gęstość składnika gazowego, w kg/m3 ρe,i to chwilowa gęstość spalin, w kg/m3 Masę cząsteczkową spalin M e oblicza się dla paliwa o składzie ogólnym CHαOεNδSγ, przy założeniu całkowitego spalania, w następujący sposób: (41) gdzie: qm aw,i chwilowe masowe natężenie przepływu powietrza wlotowego w stanie wilgotnym, w kg/s qm f,i chwilowe masowe natężenie przepływu paliwa, w kg/s H a to wilgotność powietrza wlotowego, w g wody na kg suchego powietrza M a masa cząsteczkowa suchego powietrza wlotowego = 28,965 g/mol Gęstość spalin ρe oblicza się w następujący sposób: (42) gdzie: qm ad,i chwilowe masowe natężenie przepływu powietrza wlotowego w stanie suchym, w kg/s qm f,i chwilowe masowe natężenie przepływu paliwa, w kg/s H a to wilgotność powietrza wlotowego, w g wody na kg suchego powietrza k fw współczynnik spalin w stanie wilgotnym typowy dla danego paliwa (wzór 16) w pkt 8.1.1.

8.4.3. Określenie emisji cząstek stałych

8.4.3.1. Ocena danych Masę cząstek stałych oblicza się według wzoru 27 w pkt 8.3. Do celów oceny stężenia cząstek stałych rejestruje się łączną masę próbek (m sep), które przeszły przez filtr w czasie cyklu badania. Za uprzednią zgodą organu udzielającego homologacji typu masę cząstek stałych można skorygować w celu uwzględnienia poziomu cząstek stałych w rozcieńczalniku, określonego zgodnie z pkt 7.5.6, zgodnie z dobrą praktyką inżynierską oraz specyfiką konstrukcji używanego układu pomiarowego.

8.4.3.2. Obliczanie emisji masowej W zależności od konstrukcji układu masę cząstek stałych (g/badanie) oblicza się zgodnie z jedną z metod opisanych w pkt 8.4.3.2.1 lub 8.4.3.2.2 po dokonaniu korekty wyporu filtra próbki cząstek stałych zgodnie z pkt 8.3.

8.4.3.2.1. Obliczenie oparte na stosunku pobierania próbek m PM = m p / (r s x 1,000) (43) gdzie: m p masa pobranych cząstek stałych w cyklu, w mg r s średni stosunek pobierania próbek w cyklu badania przy czym: r s = (44) gdzie: m se to