ICS27.020

CCSJ92

CCSJ92CCSJ

92

團(tuán)體標(biāo)準(zhǔn)

CSICEXXXX-202X

機(jī)動(dòng)車(chē)細(xì)顆粒物排放測(cè)量方法第1

部分：寬溫域顆粒數(shù)目濃度測(cè)量

Measurementmethodsforfineparticleemissionsfrommotor

vehiclesPart1:Measurementofparticlenumberconcentration

overawidetemperaturerange

（征求意見(jiàn)稿）

202x-0x-xx發(fā)布202x-xx-xx實(shí)施

中國(guó)內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)發(fā)布

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機(jī)動(dòng)車(chē)細(xì)顆粒物排放測(cè)量方法第1部分：寬溫域顆粒數(shù)目濃

度測(cè)量

1.適用范圍

本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了機(jī)動(dòng)車(chē)細(xì)顆粒物排放測(cè)量用寬溫域顆粒數(shù)目濃度測(cè)量方法。

本標(biāo)準(zhǔn)適用于機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣中細(xì)顆粒物數(shù)目濃度的測(cè)定。本標(biāo)準(zhǔn)也可適用于其他類(lèi)似高溫

環(huán)境顆粒數(shù)目濃度的測(cè)定。

2.規(guī)范性引用文件

下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本

適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB18352.6-2016輕型汽車(chē)污染物排放限值及測(cè)量方法（中國(guó)第六階段）

GB/T16418-2008顆粒系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)

GB/T31159-2014大氣氣溶膠觀測(cè)術(shù)語(yǔ)

GB/T6167-2007塵埃粒子計(jì)數(shù)器性能試驗(yàn)方法

JJF1562-2016凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器校準(zhǔn)規(guī)范

ISO/DIS27891氣溶膠顆粒數(shù)量濃度凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器的校準(zhǔn)（Aerosolparticle

numberconcentration–Calibrationofcondensationparticlecounters）

DINCENTS16976:2016大氣環(huán)境——大氣氣溶膠顆粒物數(shù)目濃度確定（Ambientair-

Determinationoftheparticlenumberconcentrationofatmosphericaerosol）

3.術(shù)語(yǔ)和定義

GB/T16418中界定的以及下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。

3.1顆粒particle

有明確物理邊界的物質(zhì)，也稱(chēng)氣溶膠。顆粒可以是固體、液體，也可以是介于固體和液

體之間的任何一種混合物。

3.2空氣動(dòng)力學(xué)直徑aerodynamicdiameter

與所表征粒子具有相同的運(yùn)動(dòng)速度，密度為1g/cm3球形粒子的直徑。

注：引用GB/T31159-2014。

3.3細(xì)顆粒物（粒徑小于等于2.5μm）particlematter(PM2.5)

懸浮在空氣中，空氣動(dòng)力學(xué)直徑≤2.5μm的顆粒。

3.4顆粒數(shù)目particlenumberPN

所有在測(cè)量量程內(nèi)給定體積空氣中的顆?？倲?shù)。

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3.5計(jì)數(shù)效率countingefficiency

儀器采樣口所吸入的采樣氣體中，儀器顯示的顆粒濃度與實(shí)際顆粒濃度之比。

3.6凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器condensationparticlecounterCPC

一種測(cè)量微納米級(jí)顆粒數(shù)目濃度的儀器。通過(guò)使過(guò)工質(zhì)過(guò)飽和蒸汽冷凝在顆粒上，讓細(xì)

顆粒物凝結(jié)長(zhǎng)大到光學(xué)可測(cè)的尺寸，再采用光學(xué)Lorenz–Mie散射方法檢測(cè)顆粒的數(shù)目濃度。

也稱(chēng)凝聚核粒子計(jì)數(shù)器。

3.7寬溫域凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器widetemperaturecondensationparticlecounterWTCPC

一種能在寬溫域（-10℃~200℃）內(nèi)測(cè)量顆粒數(shù)目濃度的凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器。

3.8工質(zhì)workingfluid

用于凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器，可產(chǎn)生過(guò)飽和蒸汽并在待測(cè)顆粒表面凝結(jié)生長(zhǎng)至可檢測(cè)粒徑范

圍的工作介質(zhì)，如正丁醇、異丙醇、水等。

4.儀器

測(cè)量?jī)x器為寬溫域顆粒數(shù)目濃度測(cè)量?jī)x（WTCPC），測(cè)量顆?？倲?shù)目濃度（個(gè)/cm3）。

最低配置需滿(mǎn)足GB18352.6-2016顆粒數(shù)量濃度檢測(cè)相關(guān)要求。

5.方法原理、分類(lèi)

5.1方法原理

寬溫域凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器（WTCPC）基于凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)原理，主要由飽和腔、冷凝

腔、光學(xué)檢測(cè)器（激光束、棱鏡、檢測(cè)腔、檢測(cè)器）及流量控制系統(tǒng)（含流量控制、空氣處

理等）等部分組成。圖1是WTCPC結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖，其工作原理為：顆粒通過(guò)飽和腔和冷凝腔體時(shí)，

由于工質(zhì)過(guò)飽和蒸汽在顆粒表面的凝結(jié)，顆粒粒徑會(huì)相應(yīng)增大，當(dāng)其以一定速度流經(jīng)激光檢

測(cè)區(qū)域時(shí)，通過(guò)測(cè)量單位時(shí)間內(nèi)顆粒散射光信號(hào)，計(jì)算得到氣流中的顆粒數(shù)量濃度。飽和腔

內(nèi)的工作液需滿(mǎn)足寬溫域氣溶膠測(cè)量要求，包括高溫穩(wěn)定性、路易斯數(shù)Le>1、沸點(diǎn)高等。

圖1儀器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

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5.2類(lèi)型

根據(jù)測(cè)量溫度差異，可以將儀器分為：

a）常溫凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器

僅可直接測(cè)量常溫范圍（如15℃~25℃）內(nèi)的顆粒的凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器。超出該溫度范

圍的顆粒，需先經(jīng)過(guò)加熱或冷卻等預(yù)處理操作，將顆粒溫度調(diào)節(jié)至常溫范圍后（有可能造成

顆粒粒徑分布和濃度失真），方可進(jìn)入儀器進(jìn)行測(cè)量。

b）高溫凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器

可在不經(jīng)預(yù)處理的情況下，直接測(cè)量涵蓋高溫的寬溫域范圍（如-10℃~200℃）的顆粒

的凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器。

6.儀器基本功能要求

6.1外觀要求

儀器所有電鍍表面不應(yīng)有脫皮現(xiàn)象；噴漆或噴塑表面應(yīng)色澤均勻，不應(yīng)有明顯的擦傷、

露底、裂紋、起泡現(xiàn)象；外露零部件結(jié)合部應(yīng)整齊，無(wú)粗糙不平現(xiàn)象；面板上的文字、符號(hào)、

標(biāo)志應(yīng)端正清晰。

當(dāng)采用有毒工質(zhì)時(shí)，應(yīng)有顯著安全標(biāo)示。

6.2基本功能要求

可測(cè)量自身規(guī)定采樣溫度范圍、濃度范圍和粒徑范圍的顆粒數(shù)量濃度。

6.3環(huán)境條件

儀器工作環(huán)境條件參數(shù)如下：

環(huán)境溫度：-10℃~60℃；

相對(duì)濕度：≤85%。

注：待測(cè)顆粒采樣溫度需滿(mǎn)足凝結(jié)核粒子計(jì)數(shù)器采樣溫度要求。

6.4數(shù)據(jù)傳輸

應(yīng)有串口或CAN總線(xiàn)等方式，將監(jiān)測(cè)結(jié)果、裝置工作狀態(tài)傳送給主控計(jì)算機(jī)；

應(yīng)有無(wú)線(xiàn)傳輸或USB等接口導(dǎo)出監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

6.5電源

裝置可以使用220V/50Hz的交流試驗(yàn)電壓交流電，電壓220V±22V。

6.6絕緣電阻

儀器絕緣電阻不小于20MΩ。

7.儀器技術(shù)性能要求

WTCPC儀器應(yīng)具備的技術(shù)性能要求見(jiàn)表1。

表1WTCPC技術(shù)性能要求

序號(hào)參數(shù)指標(biāo)備注

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1采樣溫度-10℃~200℃全覆蓋

23±1nm：50±12%

2計(jì)數(shù)效率參考?xì)W盟EUPMP標(biāo)準(zhǔn)相關(guān)要求

41±1nm：＞90%

<5次/min，每次跳動(dòng)值不超過(guò)

3零計(jì)數(shù)率

10個(gè)/ml

4濃度范圍0-20000個(gè)/ml單顆粒計(jì)數(shù)模式

當(dāng)工質(zhì)與顆粒材質(zhì)浸潤(rùn)性較差

下限<10nm（接觸角>120°）時(shí)，可放寬

5粒徑范圍為<20nm

如單獨(dú)采用光電部件該指標(biāo)應(yīng)

上限>1000nm

大于2500nm

6采樣流量0.3L/min–2.83L/min可選相對(duì)誤差：±10%之內(nèi)

7開(kāi)機(jī)預(yù)熱穩(wěn)定時(shí)間<20min/

8關(guān)機(jī)前冷卻掃氣時(shí)間<15min/

9響應(yīng)時(shí)間<5s/

具有自動(dòng)注入和自動(dòng)排出工質(zhì)注排工質(zhì)無(wú)需拆卸，提高測(cè)量

10自動(dòng)注排工質(zhì)功能

功能重復(fù)性和準(zhǔn)確性

在儀器排氣通入環(huán)境前加裝顆

11尾氣清潔功能

粒物和有機(jī)物去除單元

23儀器絕緣電阻不小于20MΩ

8.測(cè)試方法

8.1使用前準(zhǔn)備

6.3.1每次使用前，清理WTCPC氣溶膠進(jìn)氣口過(guò)濾裝置，防止大顆?；蚶w維的污染。

6.3.2每次使用前，采用流量計(jì)對(duì)WTCPC氣溶膠進(jìn)氣口流量進(jìn)行校正，誤差在5%以?xún)?nèi)。

6.3.3每次使用前，在工作場(chǎng)所外等較清潔環(huán)境使用自帶的調(diào)零濾膜裝置對(duì)WTCPC進(jìn)行調(diào)

零。

6.3.4每次使用前，檢查和補(bǔ)充工質(zhì)溶液。

8.2使用流程

6.4.1儀器開(kāi)機(jī)前檢查、準(zhǔn)備（工質(zhì)添加等）。

6.4.2開(kāi)機(jī)預(yù)熱，設(shè)置待測(cè)目標(biāo)溫度。

6.4.3預(yù)熱達(dá)標(biāo)，測(cè)量大氣數(shù)值穩(wěn)定和接ULPA過(guò)濾器的零計(jì)數(shù)測(cè)試滿(mǎn)足要求后，開(kāi)始采樣。

6.4.4下一次采樣前，或達(dá)到間隔時(shí)間后，必須停止采樣，開(kāi)展儀器自清潔。

6.4.5完成檢測(cè)后，關(guān)機(jī)前，先進(jìn)行儀器內(nèi)部OPC維護(hù)等操作。

6.4.6儀器狀態(tài)穩(wěn)定，完全降溫后，正常停機(jī)。

8.3儀器校準(zhǔn)

參照J(rèn)JF1562-2016標(biāo)準(zhǔn)要求執(zhí)行。

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8.4空白試驗(yàn)（零計(jì)數(shù)率試驗(yàn)）

對(duì)于零計(jì)數(shù)測(cè)試，WTCPC至少與一個(gè)高效空氣過(guò)濾器（HEPA）連接到其入口運(yùn)行10

分鐘。

零計(jì)數(shù)率應(yīng)滿(mǎn)足儀器規(guī)格書(shū)要求。

9.結(jié)果計(jì)算與表示

9.1定量分析

機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣中的顆粒數(shù)量濃度，按照式（1）進(jìn)行計(jì)算。

濃度=數(shù)量÷氣體體積（1）

9.2結(jié)果表示

儀器直接顯示或通過(guò)CAN總線(xiàn)等方式，將監(jiān)測(cè)結(jié)果、裝置工作狀態(tài)傳送給主控計(jì)算機(jī)。

應(yīng)有USB接口，導(dǎo)出監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)。

9.3測(cè)量記錄

測(cè)量記錄應(yīng)滿(mǎn)足GB18352.6-2016標(biāo)準(zhǔn)要求。

10.質(zhì)量保證與質(zhì)量控制

10.1采樣測(cè)量期間流量相對(duì)偏差應(yīng)在10%以?xún)?nèi)。

10.2校準(zhǔn)曲線(xiàn)相關(guān)系數(shù)應(yīng)大于0.90。

10.3零計(jì)數(shù)率滿(mǎn)足指標(biāo)要求。

10.4每完成一批次測(cè)試，應(yīng)至少做一次零計(jì)數(shù)率檢測(cè)。

10.5干擾和消除

使用寬溫域顆粒數(shù)量濃度測(cè)定機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣中的顆粒數(shù)量時(shí)，尾氣中的揮發(fā)性有機(jī)物、半

揮發(fā)性有機(jī)物等不干擾測(cè)定。

使用寬溫域顆粒數(shù)量濃度測(cè)定機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣中的顆粒數(shù)量時(shí)，尾氣是否冷卻至常溫不干擾

測(cè)定。

11.注意事項(xiàng)

由于超細(xì)顆粒實(shí)時(shí)測(cè)量的特殊性，WTCPC需定期送至具備校準(zhǔn)能力的專(zhuān)業(yè)實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行

校準(zhǔn)，顆?？倲?shù)量濃度檢測(cè)效率等校準(zhǔn)指標(biāo)應(yīng)符合ISO27891要求，并應(yīng)用相應(yīng)粒徑和顆粒

總數(shù)量濃度條件下的檢測(cè)效率對(duì)WTCPC實(shí)際測(cè)量值進(jìn)行校準(zhǔn)。

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附錄A

（資料性附錄）

試驗(yàn)平臺(tái)和排氣稀釋系統(tǒng)

試驗(yàn)平臺(tái)滿(mǎn)足GB18352.6-2016標(biāo)準(zhǔn)的附件CD.1試驗(yàn)平臺(tái)規(guī)格與設(shè)定要求。

排氣稀釋系統(tǒng)滿(mǎn)足GB18352.6-2016標(biāo)準(zhǔn)的附件CD.3排氣稀釋系統(tǒng)要求。典型排氣稀

釋系統(tǒng)見(jiàn)圖2。

注：PDP：容積泵；CFV：臨界流量文丘里管；SSV：亞音速文丘里管；UFM：超聲波流量計(jì)

圖4排氣稀釋系統(tǒng)

排氣稀釋系統(tǒng)標(biāo)定程序按GB18352.6-2016標(biāo)準(zhǔn)附件CD3.4執(zhí)行。

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附錄B

（資料性附錄）

粒子取樣系統(tǒng)

粒子取樣系統(tǒng)應(yīng)由稀釋通道、取樣探頭、基于WTCPC法的粒子計(jì)數(shù)器（PNC）和合適

的傳輸管組成，可根據(jù)GB18352.6-2016標(biāo)準(zhǔn)要求在粒子計(jì)數(shù)器上游安裝揮發(fā)性粒子去除器

（VPR），但不安裝也不影響顆粒物數(shù)量濃度測(cè)量結(jié)果。其他按GB18352.6-2016標(biāo)準(zhǔn)CD.4.3

節(jié)顆粒物數(shù)量排放測(cè)量設(shè)備要求執(zhí)行。推薦的顆粒物數(shù)量取樣系統(tǒng)見(jiàn)圖3。其中，進(jìn)入PNC

的空氣溫度范圍應(yīng)滿(mǎn)足采樣溫度要求（-10℃-200℃）。

注：PSP：取樣探頭；PTT：顆粒物導(dǎo)管；PCF：取樣預(yù)分級(jí)器；PND：粒子稀釋器；ET：空氣溫度

圖5顆粒物數(shù)量取樣系統(tǒng)

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附錄C

（資料性附錄）

納米顆粒數(shù)目測(cè)量記錄表

C.1檢測(cè)儀器

儀器型號(hào)：

C.2取樣信息

溫度：℃壓力：V

相對(duì)濕度：%