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：寬溫域顆粒數目濃度測量

Measurementmethodsforfineparticleemissionsfrommotor

vehiclesPart1:Measurementofparticlenumberconcentration

overawidetemperaturerange

（征求意見稿）

202x-0x-xx發布202x-xx-xx實施

中國內燃機學會發布

CSICEXXXX-202X

機動車細顆粒物排放測量方法第1部分：寬溫域顆粒數目濃

度測量

1.適用范圍

本標準規定了機動車細顆粒物排放測量用寬溫域顆粒數目濃度測量方法。

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

環境顆粒數目濃度的測定。

2.規范性引用文件

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顆粒系統術語

GB/T31159-2014大氣氣溶膠觀測術語

GB/T6167-2007塵埃粒子計數器性能試驗方法

JJF1562-2016凝結核粒子計數器校準規范

ISO/DIS27891氣溶膠顆粒數量濃度凝結核粒子計數器的校準（Aerosolparticle

numberconcentration–Calibrationofcondensationparticlecounters）

DINCENTS16976:2016大氣環境——大氣氣溶膠顆粒物數目濃度確定（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顆粒數目particlenumberPN

所有在測量量程內給定體積空氣中的顆粒總數。

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3.5計數效率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凝結核粒子計數器condensationparticlecounterCPC

一種測量微納米級顆粒數目濃度的儀器。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目濃度。

也稱凝聚核粒子計數器。

3.7寬溫域凝結核粒子計數器widetemperaturecondensationparticlecounterWTCPC

一種能在寬溫域（-10℃~200℃）內測量顆粒數目濃度的凝結核粒子計數器。

3.8工質workingfluid

用于凝結核粒子計數器，可產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目濃度測量儀（WTCPC），測量顆粒總數目濃度（個/cm3）。

最低配置需滿足GB18352.6-2016顆粒數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器（WTCPC）基于凝結核粒子計數原理，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（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激光檢

測區域時，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，包括高溫穩定性、路易斯數Le>1、沸點高等。

圖1儀器結構簡圖

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5.2類型

根據測量溫度差異，可以將儀器分為：

a）常溫凝結核粒子計數器

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器。超出該溫度范

圍的顆粒，需先經過加熱或冷卻等預處理操作，將顆粒溫度調節至常溫范圍后（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器

可在不經預處理的情況下，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、起泡現象；外露零部件結合部應整齊，無粗糙不平現象；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

可測量自身規定采樣溫度范圍、濃度范圍和粒徑范圍的顆粒數量濃度。

6.3環境條件

儀器工作環境條件參數如下：

環境溫度：-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器采樣溫度要求。

6.4數據傳輸

應有串口或CAN總線等方式，將監測結果、裝置工作狀態傳送給主控計算機；

應有無線傳輸或USB等接口導出監測數據。

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

3零計數率

10個/ml

4濃度范圍0-20000個/ml單顆粒計數模式

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，防止大顆粒或纖維的污染。

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，測量大氣數值穩定和接ULPA過濾器的零計數測試滿足要求后，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儀器狀態穩定，完全降溫后，正常停機。

8.3儀器校準

參照JJF1562-2016標準要求執行。

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8.4空白試驗（零計數率試驗）

對于零計數測試，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。

零計數率應滿足儀器規格書要求。

9.結果計算與表示

9.1定量分析

機動車尾氣中的顆粒數量濃度，按照式（1）進行計算。

濃度=數量÷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，將監測結果、裝置工作狀態傳送給主控計算機。

應有USB接口，導出監測數據。

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校準曲線相關系數應大于0.90。

10.3零計數率滿足指標要求。

10.4每完成一批次測試，應至少做一次零計數率檢測。

10.5干擾和消除

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

揮發性有機物等不干擾測定。

使用寬溫域顆粒數量濃度測定機動車尾氣中的顆粒數量時，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實驗室進行

校準，顆粒總數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

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

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

釋系統見圖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

排氣稀釋系統標定程序按GB18352.6-2016標準附件CD3.4執行。

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附錄B

（資料性附錄）

粒子取樣系統

粒子取樣系統應由稀釋通道、取樣探頭、基于WTCPC法的粒子計數器（PNC）和合適

的傳輸管組成，可根據GB18352.6-2016標準要求在粒子計數器上游安裝揮發性粒子去除器

（VPR），但不安裝也不影響顆粒物數量濃度測量結果。其他按GB18352.6-2016標準CD.4.3

節顆粒物數量排放測量設備要求執行。推薦的顆粒物數量取樣系統見圖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顆粒物數量取樣系統

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附錄C

（資料性附錄）

納米顆粒數目測量記錄表

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：%