МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СОВЕТ ПО СТАНДАРТИЗАЦИИ, МЕТРОЛОГИИ И СЕРТИФИКАЦИИ

(МГС)

INTERSTATE COUNCIL FOR STANDARDIZATION, METROLOGY AND CERTIFICATION

(ISC)

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ

СТАНДАРТ

ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ПОРШНЕВЫЕ

Измерение выброса продуктов сгорания

Часть 4

Испытательные циклы для двигателей различного применения на установившихся режимах

(ISO 8178-4:2007, ЮТ)

Издание официальное

Предисловие

Цели, основные принципы и основной порядок проведения работ по межгосударственной стандартизации установлены ГОСТ 1.0-92 «Межгосударственная система стандартизации. Основные положения» и ГОСТ 1.2-2009 «Межгосударственная система стандартизации. Стандарты межгосударственные. правила и рекомендации по межгосударственной стандартизации. Правила разработки, принятия, применения, обновления и отмены»

Сведения о стандарте

1    ПОДГОТОВЛЕН Обществом с ограниченной ответственностью «Центральный научно-исследовательский дизельный институт» (ООО «ЦНИДИ») на основе собственного аутентичного перевода на русский язык стандарта, указанного в пункте 4

2    ВНЕСЕН Федеральным агентством по техническому регулированию и метрологии Российской Федерации

3    ПРИНЯТ Межгосударственным советом по стандартизации, метрологии и сертификации (протокол от 14 ноября 2013 г. Ne 44)

4    Настоящий стандарт идентичен международному стандарту ISO 8178-4:2007 Reciprocating internal combustion engines - Exhaust emission measurement - Pari 4: Steady-state test cycles for different engine applications (Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 4. Испытательные циклы для двигателей различного применения на установившихся режимах).

Перевод с английского языка (еп).

Официальные экземпляры международного стандарта, на основе которого подготовлен настоящий межгосударственный стандарт, и международных стандартов, на которые даны ссылки имеются в ФГУП «Стандартинформ».

В разделе «Нормативные ссылки» и тексте стандарта ссылки на международные стандарты актуализированы.

Сведения о соответствии межгосударственных стандартов ссылочным международным стандартам приведены в дополнительном приложении ДА

Степень соответствия - идентичная (ЮТ).

5    Приказом Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии от 23 апреля 2014 г. № 398-ст межгосударственный стандарт ГОСТ ISO 8178-4-2013 введен в действие в качестве национального стандарта Российской Федерации с 1 января 2015 г.

6 ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

ГОСТ ISO 8178-4-2013

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

©Стандартинформ. 2014

В Российской Федерации настоящий стандарт не может быть полностью или частично воспроизведен, тиражирован и распространен в качестве официального издания без разрешения Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии

МЕЖГОСУДАРСТВЕННЫЙ СТАНДАРТ

ДВИГАТЕЛИ ВНУТРЕННЕГО СГОРАНИЯ ПОРШНЕВЫЕ Измерение выброса продуктов сгорания Часть 4

Испытательные циклы для двигателей различного применения на установившихся режимах

Reciprocating internal combustion engines Exhaust emission measurement Part 4 Steady-state test cycles for different engine applications

Дата введения — 2015—01—01

1    Область применения

Настоящий стандарт распространяется на поршневые двигатели внутреннего сгорания передвижных. транспортных и стационарных установок (далее — двигатели) и устанавливает испытательные циклы для измерения и оценки выбросов газообразных вредных веществ и частиц с отработавшими газами двигателей, работающих на нагрузочное устройство на установившихся режимах

Для двигателей, используемых в установках, к которым предъявляются специальные требования (например отраслевые правила охраны труда и техники безопасности, правила работы для АЭС), могут задаваться дополнительные условия испытаний и специальные методы расчетов результатов.

Стандарт не распространяется на двигатели автомобилей, предназначенных для движения по шоссейным дорогам.

2    Нормативные ссылки

В настоящем стандарте использованы ссылки на следующие стандарты:

ISO 8178-1:2006 Reciprocating internal combustion engines - Exhaust emission measurement -Part 1: Test-bed measurement of gaseous and particulate exhaust emissions (Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 1. Измерение выбросов газов и частиц на испытательных стендах)

ISO 8178-2:2008 Reciprocating internal combustion engines - Exhaust emission measurement -Part 2: Measurement of gaseous and particulate exhaust emissions under field conditions (Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 2. Измерение выбросов газов и частиц в условиях эксплуатации)

ISO 8178-3:1994 Reciprocating internal combustion engines - Exhaust emission measurement -Part 3: Definitions and methods measurement of exhaust gas smoke under steady-state conditions (Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 3. Определение и методы измерения дымности выхлопных газов в стационарном режиме)

ISO 8178-5:2008 Reciprocating internal combustion engines - Exhaust emission measurement -Part 5:Test fuels (Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 5. Топливо для испытаний)

ISO 8178-6:2000 Reciprocating internal combustion engines - Exhaust emission measurement -Part 6: Report on measuring results and test report (Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 6. Отчет о результатах измерения и испытания)

ISO 8178-7:1996 Reciprocating internal combustion engines - Exhaust emission measurement -Part 7: Engine family determination (Двигатели внутреннего сгорания поршневые. Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 7. Определение семейства двигателей)

ISO 8178-8:1996 Reciprocating internal combustion engines - Exhaust emission measurement -Part 8: Engine group determination (Двигатели внутреннего сгорания поршневые Измерение выброса продуктов сгорания. Часть 8. Определение группы двигателей)

ISO 8528-1:2005 Reciprocating internal combustion engine driven alternating current generating sets - Part 1: Application, ratings and performance (Агрегаты генераторные переменного тока с приводом от

Издание официальное

поршневых двигателей внутреннего сгорания Часть 1: Применение, номинальные характеристики и режимы работы)

ISO 14396:2002 Reciprocating internal combustion engines - Determination and method for the measurement of engine power - Additional requirements for exhaust emission tests in accordance with ISO 8178 (Двигатели внутреннего сгорания поршневые Определение и метод измерения мощности двигателя Дополнительные требования к определению эмиссии выхлопных газов в соответствии с ISO 8178)

Примечание - При пользовании настоящим стандартом целесообразно проверить действие ссылочных стандартов в информационной системе общего пользования — на официальном сайте Федерального агентства по техническому регулированию и метрологии в сети Интернет или по ежегодному информационному указателю «Национальные стандарты*, который опубликован по состоянию на 1 января текущего года, и по выпускам ежемесячного информационного указателя «Национальные стандарты» за текущий год Если ссылочный стандарт заменен (изменен), то при пользовании настоящим стандартом следует руководствоваться заменяющим (измененным) стандартом Если ссылочный стандарт отменен без замены, то положение, в котором дана ссылка на него, применяется в части, не затрагивающей эту ссылку

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены следующие термины с соответствующими определениями:

3.1    испытательный цикл (test cycle): Последовательность испытательных режимов двигателя, каждый из которых характеризуется определенными значениями частоты вращения, крутящего момента и весового коэффициента, причем весовые коэффициенты применяются только в тех случаях, когда результаты испытаний выражены в граммах на киловатт-час.

3.2    подготовка двигателя к испытаниям (preconditioning of the engine): Прогрев двигателя при нагрузке не менее 80 % от объявленной (номинальной или полной) мощности до стабилизации параметров двигателя согласно рекомендациям изготовителя.

Примечание — Подготовка двигателя решает еще одну задачу - удаление отложений в выпускном тракте, которые могут оставаться после предыдущих испытаний, чтобы эти отложения не повлияли на результат. Кроме того, каждый режим включает в себя определенный период стабилизации, чтобы свести разброс результатов к минимуму

3.3    режим (mode): Рабочая точка на характеристике двигателя, определяемая установленными значениями частоты вращения и крутящего момента (или мощности).

3 4 длительность режима (mode length): Промежуток времени между началом изменения значений частоты вращения и (или) крутящего момента предыдущего режима и началом перехода на новый установившийся режим.

Примечание — Этот промежуток включает в себя время изменения частоты вращения и (или) крутящего момента, а также период работы двигателя на очередном режиме

3.5    объявленная (номинальная) частота вращения (rated speed): Частота вращения, при которой согласно заявлению изготовителя двигателя достигается объявленная (номинальная или полная) мощность.

Примечание - Подробнее об этом см ISO 14396.

3.6    промежуточная частота вращения (intermediate speed): Частота вращения, объявленная изготовителем двигателя с учетом требований, определяемых кривой крутящего момента

Примечание - См 6 2.

3.7    минимальная частота вращения (low speed): Наименьшая частота вращения двигателя, при которой достигается 50 % объявленной (номинальной или полной) мощности двигателя.

3.8    максимальная частота вращения (high speed): Наибольшая частота вращения двигателя, при которой достигается 70 % объявленной (номинальной или полной) мощности двигателя.

3.9    семейство двигателей (engine family): Объединенные изготовителем двигатели, которые вследствие единства их конструкции имеют подобные технические характеристики и показатели выбросов вредных веществ с отработавшими газами, при условии, что уровень выбросов, производимых двигателями, включенными в семейство, соответствует установленным нормам (ISO 8178-7. определение 2.1).

2

4 Обозначения и сокращения

В настоящем стандарте использованы обозначения и сокращения, установленные ISO 8178-1, ISO 8178-2. ISO 8178-3. ISO 8178-5. ISO 8178-6. ISO 8178-7 и ISO 8178-8. а также обозначения, приведенные в таблице 1.

5 Крутящий момент

5.1 Значения крутящего момента, указанные в испытательных циклах для каждого режима, представляют собой отношение фактического крутящего момента к максимальному (Cl. С2. El. Е2. F. G1, G2. G3 и Н) или к крутящему моменту, соответствующему объявленной (номинальной или полной) мощности двигателя, определяемой согласно ISO 8528-1 (D1. D2) при данном значении частоты вращения (см. ISO 8178-1:2006 пункт 12.5). Значения крутящего момента в зависимости от частоты вращения двигателя (если он не работает по винтовой характеристике) показаны на рисунке 1.

2    3    4

1 — внешняя характеристика при полной нагрузке; 2 — минимальная частота вращения холостого хода.

3— промежуточная частота вращения; А — объявленная (номинальная) частота вращения

Рисунок 1 - Внешняя характеристика двигателя (зависимость относительной величины крутящего момента в процентах от частоты вращения двигателя)

5.2 Для испытательного цикла ЕЗ используют относительные значения мощности, выраженные в процентах от максимальной величины объявленной мощности при объявленной частоте вращения. Данный цикл основан на теоретической винтовой характеристике, типичной для судов без ограничения длины с двигателями для тяжелых условий эксплуатации.

Для испытательного цикла Е4 используют относительные значения крутящего момента, выраженные в процентах от крутящего момента при объявленной мощности Данный цикл основан на теоретической винтовой характеристике, типичной для прогулочных судов, имеющих двигатели с искровым зажиганием.

Для испытательного цикла Е5 используют относительные значения мощности, выраженные в процентах от максимальной величины объявленной мощности при объявленной частоте вращения.

3

Данный цикл основан на теоретической винтовой характеристике, типичной для судов длиной менее 24 м с дизельными двигателями.

Примечание — Существуют и другие типы винтовых характеристик.

На рисунке 2 показаны две типичные винтовые характеристики, выбранные подкомитетом ISO /ТС 70/SC 8.

1 — крутящий момент Е4; 2- мощность ЕЗ. 3- холостой ход двигателя в интервале (0 - 20) % от обьявленной частоты вращения

Примечание - Величины о, МиР выражены в процентах от обьявленной частоты вращения, максимального крутящего момента и максимальной мощности соответственно

Рисунок 2 - Примеры винтовых характеристик по крутящему моменту и мощности

6 Частоты вращения при испытаниях

6.1    Объявленная частота вращения

По соглашению заинтересованных сторон для испытательных циклов, перечисленных в разделе 8 настоящего стандарта, вместо объявленной частоты вращения может быть использовано эталонное значение частоты вращения:

Эталонная частота вращения = минимальная частота вращения + 0.95 х (максимальная частота вращения - минимальная частота вращения), где:

минимальная частота вращения - это наименьшая частота вращения двигателя, при которой достигается 50 % обьявленной (номинальной или полной) мощности;

максимальная частота вращения - это наибольшая частота вращения двигателя, при которой достигается 70 % обьявленной (номинальной или полной) мощности.

Если измеренная эталонная частота вращения равна эталонной частоте вращения, обьявленной производителем с точностью до ± 3 %, то должна быть использована эталонная частота вращения. объявленная производителем. В случае превышения указанного допуска должна использоваться измеренная эталонная частота вращения.

6.2    Промежуточная частота вращения

6 2.1 Для двигателей, предназначенных для всережимной работы по внешней характеристике, в качестве промежуточной частоты вращения должна приниматься частота вращения при максимальном крутящем моменте, если она находится в диапазоне от 60 % до 75 % обьявленной частоты вращения, при условии, что двигатель при данной промежуточной частоте вращения развивает кру-

4

ГОСТ ISO 8178-4-2013

тящий момент не менее 96 % от максимального крутящего момента, развиваемого двигателем в диапазоне от 60 % до 75 % объявленной частоты вращения.

Если максимальный крутящий момент возникает при частоте вращения менее 60 % объявленной (номинальной) частоты вращения, то промежуточная частота вращения устанавливается равной 60 % объявленной (номинальной) частоты вращения.

Если максимальный крутящий момент возникает при частоте вращения более 75 % объявленной (номинальной) частоты вращения, то промежуточная частота вращения устанавливается равной 75 % объявленной (номинальной) частоты вращения.

Если при объявленной промежуточной частоте вращения развиваемый двигателем крутящий момент составляет менее 96 % от максимального крутящего момента, развиваемого двигателем в диапазоне от 60 % до 75 % от объявленной (номинальной) частоты вращения, то промежуточной частотой вращения считается частота вращения при максимальном крутящем моменте.

6.2.2    Для двигателей, не предназначенных для всережимной работы по внешней характеристике при полной нагрузке на установившемся режиме, промежуточная частота вращения обычно выбирается в диапазоне от 60 % до 75 % от объявленной (номинальной) частоты вращения.

6.2.3    Для главных судовых двигателей, работающих на винт фиксированного шага (см. 8.5). промежуточная частота вращения определяется в соответствии с разделом 8.

6.2.4    Для двигателей, проходящих испытания по циклу G1, промежуточная частота вращения составляет 85 % от объявленной (номинальной) частоты вращения.

7 Информация о проведении испытаний

Информация, необходимая для проведения испытаний, приведена в таблице 2

5

8 Режимы и весовые коэффициенты для испытательных циклов

8.1    Общие положения

Измерения и расчеты вредных выбросов должны производиться с использованием испытательного цикла, применимого к данному типу установок, согласно пунктам 8.3-8.8. По соглашению заинтересованных сторон может быть использован универсальный испытательный цикл, приведенный в приложении В. при этом величины выбросов для данного типа установок рассчитываются с учетом соответствующих весовых коэффициентов В особых случаях, не оговоренных в стандарте, выбор испытательного цикла производят по соглашению заинтересованных сторон.

Выброс частиц может измеряться методом одного фильтра или методом нескольких фильтров в соответствии с ISO 8178-1 пункт 13.2. При испытаниях на всех рабочих режимах измеряют концентрацию и массовый выброс частиц после стабилизации параметров режима двигателя. Время, необходимое для стабилизации параметров режима двигателя, зависит от его размеров и от окружающих условий.

Измерительное оборудование и испытательные циклы в соответствии с ISO 8178-1 и настоящим стандартом могут также использоваться для измерения выбросов двигателей с искровым зажиганием.

8.2    Требования

Все этапы проводят в той последовательности, которая определяется выбранным испытательным циклом. Минимальная продолжительность режима составляет 10 мин. Эта величина является стандартной для всех циклов, за исключением циклов «G» (см. 8.7.3). В случае необходимости продолжительность режима может быть увеличена, например, когда надо накопить достаточное количество материала для пробы или когда надо дождаться стабилизации параметров режима крупного двигателя.

Продолжительность режима должна быть зафиксирована и включена в отчет об испытаниях.

За исключением испытательных циклов «G» (см. 7.3) измерение и запись концентрации газообразных компонентов выпуска в любом режиме должны производиться в течение не менее 3 мин. при условии, что параметры режима стабилизировались, а значения частоты вращения и крутящего момента соответствуют требованиям данного режима. В соответствии с ISO 8178-1 пункт 13.2 для расчета выбросов должны использоваться только данные, полученные в течение последних 60 с из указанного 3-минутного периода.

Пробоотбор частиц должен начинаться лишь по истечении периода стабилизации параметров режима, установленного изготовителем двигателя. Его рекомендуется совмещать по времени с измерением газообразных выбросов. При использовании метода одного фильтра завершение пробоотбо-ра частиц должно совпадать по времени с завершением измерения газообразных выбросов с точностью ± 5 с.

При использовании метода нескольких фильтров пробоотбор частиц и измерение газообразных выбросов могут повторяться на каждом режиме до тех пор, пока не будет получена необходимая масса пробы, при условии поддержания заданных значений частоты вращения и крутящего момента.

Режимы испытаний могут повторяться при условии, что двигатель будет подготовлен путем работы на предшествующем режиме. Подготовка к работе на каждом режиме испытательного цикла должна проводиться в соответствии с ISO 8178-1 пункт 12.3. Если промежуток времени между окончанием одного режима и началом другого режима составляет более 20 мин., но не превышает 4 ч. двигатель должен быть (повторно) подготовлен к работе на очередном режиме путем прогона предшествующего режима. Если этот промежуток времени превышает 4 ч. двигатель должен быть подготовлен к работе на очередном режиме в соответствии с ISO 8178-1 пункт 12.3.

Если в любой момент испытательного режима произошел отказ измерительного оборудования, либо частота вращения или нагрузка двигателя не соответствуют требованиям ISO 8178-1 подпункт 12.7.1, испытательный режим считается недействительным и может быть прекращен. Испытательный режим может быть возобновлен при условии подготовки двигателя путем прогона предшествующего режима.

8.3    Испытательные циклы С «Двигатели для внедорожного транспорта и промышленного

оборудования)»

8.3.1    Испытательный цикл С1 «Дизельные двигатели для внедорожного транспорта и промышленного оборудования»

8.3.1.1    Режимы испытаний и весовые коэффициенты цикла С1 приведены в таблице 3.

6

ГОСТ ISO 8178-4-2013

8.3.1.2    Проведение испытаний

Испытания должны проводиться последовательно на всех режимах испытательного цикла С1 согласно их нумерации в порядке возрастания.

При этом должны соблюдаться требования 8.2.

8.3.1.3    Критерии применяемости данного испытательного цикла.

Типичными примерами установок, к которым применим испытательный цикл, являются:

• промышленные буровые установки, компрессоры и т.п.;

-    строительные машины, включая колесные погрузчики, бульдозеры, гусеничные погрузчики, автомобильные погрузчики, самосвалы, гидравлические экскаваторы и т.п.;

-    сельскохозяйственное оборудование, почвенные фрезы:

-    лесозаготовительное оборудование;

-    самоходные сельскохозяйственные машины (включая тракторы);

-    погрузо-разгрузочное оборудование;

-    вилочные погрузчики:

-дорого-строительные машины (грейдеры, катки, асфальтоукладочные машины);

-    снегоуборочная техника;

-    тракторы-снегоходы;

-    аэродромная техника;

-    передвижные вышки;

-    автокраны.

Приведенный список не является исчерпывающим.

Примечания

1    Двигатели с номинальной мощностью менее 20 кВт. предназначенные для установок, перечисленных в 8 7.4 (испытательные циклы G). могут испытываться с применением испытательных циклов, приведенных в 8 3 (испытательные циклы С)

2    Двигатели в установках с гидростатической или гидродинамической передачей, если рабочий диапазон их частоты вращения составляет ± 15 % от номинальной частоты вращения, а время их работы на малой частоте вращения холостого хода не превышает 15 % от общего времени работы, могут испытываться по испытательному циклу D2 (см 8 4).

8.3.2 Испытательный цикл С2 «Двигатели с искровым зажиганием мощностью 20 кВт и более для внедорожного транспорта и промышленного оборудования»

8.3.2.1 Режимы испытаний и весовые коэффициенты

Режимы испытаний цикла С2 и весовые коэффициенты приведены в таблице 4.

7