Improving the accuracy of systems for gravimetric control of particulate matter in exhaust gases of transport diesel engines

Abstract

The requirements of regulatory documents ⎼ UNECE Regulations R-49, R-96, international standard ISO 8178, etc. were analyzed regarding the technical characteristics and conditions of use of reference full-flow and alternative partial-flow systems (tunnels) for diluting the exhaust gases of transport diesel engines with air and carrying out gravimetric control of the content of solid particles in them. The world and domestic experience of operating dilution tunnels of various types - full-flow with 1st and 2nd dilution lines and partial-flow mini- and micro-tunnels and partial-flow mini- and micro-tunnels were studied, which made it possible to establish empirical dependencies for evaluating the degree of influence of the temperature regimes of gas sampling on the accuracy of measurements of mass emissions particulate matter in different modes of diesel operation. Mathematical models have been developed to determine the sample temperatures of diluted exhaust gases in tunnels of various types and to estimate the resulting measurement error of the normalized average operational emission of diesel particulate matter ⎼ the PM indicator. Based on the results of environmental tests of transport diesel engines 1Ch12/14 and 4ChN12/14 according to the 13-step ESC test cycle and developed mathematical models, calculation studies were carried out to assess the effect on the accuracy of a mini-tunnel with a diameter of 10 cm and a micro-tunnel with a diameter of 3 cm of the sampling temperature regimes, which were compared with a reference tunnel with a diameter of 46 cm. The research results proved the expediency of adjusting the temperature of the sample in the micro-tunnel to increase its accuracy by eliminating the significant methodical errors of measuring the PM indicator, which amount to -1.6 ... -1.7%. It was established that in the mini-tunnel the corresponding errors are not significant and amount to -0.3 ... -0.4%, which indicates that there is no need to adjust the temperature of the sample in this system.Проаналізовано вимоги нормативних документів – Правил ЄЕК ООН R-49, R-96, міжнародного стандарту ISO 8178 та ін. щодо технічних характеристик та умов використання еталонних повнопотоких та альтернативних частковопотокових систем (тунелів) для розбавлення відпрацьованих газів транспортних дизелів повітрям і проведення гравіметричного контролю вмісту в них твердих частинок. Досліджено світовий та вітчизняний досвід експлуатації розбавляючих тунелів різних типів – повнопотокових з 1-ю і 2-ма лініями розбавлення та частковопотокових міні- і мікро- тунелів, що дозволило встановити емпіричні залежності для оцінювання ступенів впливу температурних режимів відбору газових проб на точність вимірювань масових викидів твердих частинок на різних режимах роботи дизеля. Розроблено математичні моделі для визначення температур проби розбавлених відпрацьованих газів в тунелях різних типів та оцінювання результуючої похибки вимірювання нормованого середньоексплуатаційного викиду дизельних твердих частинок – показника РМ. На основі результатів екологічних випробувань транспортних дизелів 1Ч12/14 та 4ЧН12/14 за 13- ступінчастим випробувальним циклом ESC та розроблених математичних моделей проведено розрахункові дослідження з оцінювання впливу на точність мінітунелю з діаметром 10 см та мікротунелю з діаметром 3 см температурних режимів пробовідбору, які порівнювались з режимами еталонного тунелю з діаметром 46 см. Результати досліджень довели доцільність регулювання температури проби в мікротунелі для підвищення його точності шляхом усунення суттєвих методичних похибок вимірювань показника РМ, які складають -1,6 … -1,7 %. Встановлено, що в мінітунелі відповідні похибки є не суттєвими і складають -0,3 … -0,4 %, що свідчить про відсутність потреби в регулюванні температури проби в цій системі.