機動車細顆粒物排放測量方法第1部分：寬溫域 顆粒數(shù)目濃度測量VIP

ICS27.020

CCSJ92

CCSJ92CCSJ

92

團體標準

CSICEXXXX-202X

機動車細顆粒物排放測量方法第1

部分：寬溫域顆粒數(shù)目濃度測量

Measurementmethodsforfineparticleemissionsfrommotor

vehiclesPart1:Measurementofparticlenumberconcentration

overawidetemperaturerange

（征求意見稿）

202x-0x-xx發(fā)布202x-xx-xx實施

中國內燃機學會發(fā)布

CSICEXXXX-202X

機動車細顆粒物排放測量方法第1部分：寬溫域顆粒數(shù)目濃

度測量

1.適用范圍

本標準規(guī)定了機動車細顆粒物排放測量用寬溫域顆粒數(shù)目濃度測量方法。

本標準適用于機動車尾氣中細顆粒物數(shù)目濃度的測定。本標準也可適用于其他類似高溫

環(huán)境顆粒數(shù)目濃度的測定。

2.規(guī)范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。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輕型汽車污染物排放限值及測量方法（中國第六階段）

GB/T16418-2008顆粒系統(tǒng)術語

GB/T31159-2014大氣氣溶膠觀測術語

GB/T6167-2007塵埃粒子計數(shù)器性能試驗方法

JJF1562-2016凝結核粒子計數(shù)器校準規(guī)范

ISO/DIS27891氣溶膠顆粒數(shù)量濃度凝結核粒子計數(shù)器的校準（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.術語和定義

GB/T16418中界定的以及下列術語和定義適用于本文件。

3.1顆粒particle

有明確物理邊界的物質，也稱氣溶膠。顆?？梢允枪腆w、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空氣動力學直徑aerodynamicdiameter

與所表征粒子具有相同的運動速度，密度為1g/cm3球形粒子的直徑。

注：引用GB/T31159-2014。

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

懸浮在空氣中，空氣動力學直徑≤2.5μm的顆粒。

3.4顆粒數(shù)目particlenumberPN

所有在測量量程內給定體積空氣中的顆?？倲?shù)。

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3.5計數(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際顆粒濃度之比。

3.6凝結核粒子計數(shù)器condensationparticlecounterCPC

一種測量微納米級顆粒數(shù)目濃度的儀器。通過使過工質過飽和蒸汽冷凝在顆粒上，讓細

顆粒物凝結長大到光學可測的尺寸，再采用光學Lorenz–Mie散射方法檢測顆粒的數(shù)目濃度。

也稱凝聚核粒子計數(shù)器。

3.7寬溫域凝結核粒子計數(shù)器widetemperaturecondensationparticlecounterWTCPC

一種能在寬溫域（-10℃~200℃）內測量顆粒數(shù)目濃度的凝結核粒子計數(shù)器。

3.8工質workingfluid

用于凝結核粒子計數(shù)器，可產(chǎn)生過飽和蒸汽并在待測顆粒表面凝結生長至可檢測粒徑范

圍的工作介質，如正丁醇、異丙醇、水等。

4.儀器

測量儀器為寬溫域顆粒數(shù)目濃度測量儀（WTCPC），測量顆?？倲?shù)目濃度（個/cm3）。

最低配置需滿足GB18352.6-2016顆粒數(shù)量濃度檢測相關要求。

5.方法原理、分類

5.1方法原理

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

腔、光學檢測器（激光束、棱鏡、檢測腔、檢測器）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結構簡圖，其工作原理為：顆粒通過飽和腔和冷凝腔體時，

由于工質過飽和蒸汽在顆粒表面的凝結，顆粒粒徑會相應增大，當其以一定速度流經(jīng)激光檢

測區(qū)域時，通過測量單位時間內顆粒散射光信號，計算得到氣流中的顆粒數(shù)量濃度。飽和腔

內的工作液需滿足寬溫域氣溶膠測量要求，包括高溫穩(wěn)定性、路易斯數(shù)Le>1、沸點高等。

圖1儀器結構簡圖

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5.2類型

根據(jù)測量溫度差異，可以將儀器分為：

a）常溫凝結核粒子計數(shù)器

僅可直接測量常溫范圍（如15℃~25℃）內的顆粒的凝結核粒子計數(shù)器。超出該溫度范

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

顆粒粒徑分布和濃度失真），方可進入儀器進行測量。

b）高溫凝結核粒子計數(shù)器

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

的凝結核粒子計數(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有脫皮現(xiàn)象；噴漆或噴塑表面應色澤均勻，不應有明顯的擦傷、

露底、裂紋、起泡現(xiàn)象；外露零部件結合部應整齊，無粗糙不平現(xiàn)象；面板上的文字、符號、

標志應端正清晰。

當采用有毒工質時，應有顯著安全標示。

6.2基本功能要求

可測量自身規(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℃；

相對濕度：≤85%。

注：待測顆粒采樣溫度需滿足凝結核粒子計數(shù)器采樣溫度要求。

6.4數(shù)據(jù)傳輸

應有串口或CAN總線等方式，將監(jiān)測結果、裝置工作狀態(tài)傳送給主控計算機；

應有無線傳輸或USB等接口導出監(jiān)測數(shù)據(jù)。

6.5電源

裝置可以使用220V/50Hz的交流試驗電壓交流電，電壓220V±22V。

6.6絕緣電阻

儀器絕緣電阻不小于20MΩ。

7.儀器技術性能要求

WTCPC儀器應具備的技術性能要求見表1。

表1WTCPC技術性能要求

序號參數(shù)指標備注

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1采樣溫度-10℃~200℃全覆蓋

23±1nm：50±12%

2計數(shù)效率參考歐盟EUPMP標準相關要求

41±1nm：＞90%

<5次/min，每次跳動值不超過

3零計數(shù)率

10個/ml

4濃度范圍0-20000個/ml單顆粒計數(shù)模式

當工質與顆粒材質浸潤性較差

下限<10nm（接觸角>120°）時，可放寬

5粒徑范圍為<20nm

如單獨采用光電部件該指標應

上限>1000nm

大于2500nm

6采樣流量0.3L/min–2.83L/min可選相對誤差：±10%之內

7開機預熱穩(wěn)定時間<20min/

8關機前冷卻掃氣時間<15min/

9響應時間<5s/

具有自動注入和自動排出工質注排工質無需拆卸，提高測量

10自動注排工質功能

功能重復性和準確性

在儀器排氣通入環(huán)境前加裝顆

11尾氣清潔功能

粒物和有機物去除單元

23儀器絕緣電阻不小于20MΩ

8.測試方法

8.1使用前準備

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

6.3.2每次使用前，采用流量計對WTCPC氣溶膠進氣口流量進行校正，誤差在5%以內。

6.3.3每次使用前，在工作場所外等較清潔環(huán)境使用自帶的調零濾膜裝置對WTCPC進行調

零。

6.3.4每次使用前，檢查和補充工質溶液。

8.2使用流程

6.4.1儀器開機前檢查、準備（工質添加等）。

6.4.2開機預熱，設置待測目標溫度。

6.4.3預熱達標，測量大氣數(shù)值穩(wěn)定和接ULPA過濾器的零計數(shù)測試滿足要求后，開始采樣。

6.4.4下一次采樣前，或達到間隔時間后，必須停止采樣，開展儀器自清潔。

6.4.5完成檢測后，關機前，先進行儀器內部OPC維護等操作。

6.4.6儀器狀態(tài)穩(wěn)定，完全降溫后，正常停機。

8.3儀器校準

參照JJF1562-2016標準要求執(zhí)行。

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8.4空白試驗（零計數(shù)率試驗）

對于零計數(shù)測試，WTCPC至少與一個高效空氣過濾器（HEPA）連接到其入口運行10

分鐘。

零計數(shù)率應滿足儀器規(guī)格書要求。

9.結果計算與表示

9.1定量分析

機動車尾氣中的顆粒數(shù)量濃度，按照式（1）進行計算。

濃度=數(shù)量÷氣體體積（1）

9.2結果表示

儀器直接顯示或通過CAN總線等方式，將監(jiān)測結果、裝置工作狀態(tài)傳送給主控計算機。

應有USB接口，導出監(jiān)測數(shù)據(jù)。

9.3測量記錄

測量記錄應滿足GB18352.6-2016標準要求。

10.質量保證與質量控制

10.1采樣測量期間流量相對偏差應在10%以內。

10.2校準曲線相關系數(shù)應大于0.90。

10.3零計數(shù)率滿足指標要求。

10.4每完成一批次測試，應至少做一次零計數(shù)率檢測。

10.5干擾和消除

使用寬溫域顆粒數(shù)量濃度測定機動車尾氣中的顆粒數(shù)量時，尾氣中的揮發(fā)性有機物、半

揮發(fā)性有機物等不干擾測定。

使用寬溫域顆粒數(shù)量濃度測定機動車尾氣中的顆粒數(shù)量時，尾氣是否冷卻至常溫不干擾

測定。

11.注意事項

由于超細顆粒實時測量的特殊性，WTCPC需定期送至具備校準能力的專業(yè)實驗室進行

校準，顆?？倲?shù)量濃度檢測效率等校準指標應符合ISO27891要求，并應用相應粒徑和顆粒

總數(shù)量濃度條件下的檢測效率對WTCPC實際測量值進行校準。

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附錄A

（資料性附錄）

試驗平臺和排氣稀釋系統(tǒng)

試驗平臺滿足GB18352.6-2016標準的附件CD.1試驗平臺規(guī)格與設定要求。

排氣稀釋系統(tǒng)滿足GB18352.6-2016標準的附件CD.3排氣稀釋系統(tǒng)要求。典型排氣稀

釋系統(tǒng)見圖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

圖4排氣稀釋系統(tǒng)

排氣稀釋系統(tǒng)標定程序按GB18352.6-2016標準附件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)應由稀釋通道、取樣探頭、基于WTCPC法的粒子計數(shù)器（PNC）和合適

的傳輸管組成，可根據(jù)GB18352.6-2016標準要求在粒子計數(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)量濃度測量結果。其他按GB18352.6-2016標準CD.4.3

節(jié)顆粒物數(shù)量排放測量設備要求執(zhí)行。推薦的顆粒物數(shù)量取樣系統(tǒng)見圖3。其中，進入PNC

的空氣溫度范圍應滿足采樣溫度要求（-10℃-200℃）。

注：PSP：取樣探頭；PTT：顆粒物導管；PCF：取樣預分級器；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)目測量記錄表

C.1檢測儀器

儀器型號：

C.2取樣信息

溫度：℃壓力：V

相對濕度：%