1 范圍

 

GB/T 8190的本部分規定了往復式柴油發電機國家標準(RIO)穩態工況下兩種排煙特性的測量方法。一種方法是用測量光束的明暗度來評定排煙的消光度，另一種方法是用測量濾紙的黑度來評定碳煙含量。如有必要，對于特定用途的發動機還可規定單獨的要求。

GB/T 8190的本部分不涉及瞬態工況的測量。在瞬態工況下使用煙度計，由于儀器類型不同，所得結果均不能比較，除非取樣條件相同，儀器特性相似。

GB/T 8190的本部分適用于陸用、鐵路牽引和船用往復式內燃機，其中包括用于驅動農用拖拉機和道路車輛的發動機。

本部分也適用于驅動筑路和土方機械、工業卡車以及其他尚無合適國家標準用以測量排氣煙度的發動機。

注：如將水噴人排氣系統，則只能在噴水處上游進行測量或取樣。

 

2  規范性引用文件

 下列文件中的條款通過GB/T 8190的本部分的引用而成為本部分的條款。凡是注日期的引用文件，其隨后所有的修改單（不包括勘誤的內容）或修訂版均不適用于本部分，然而，鼓勵根據本部分達成協議的各方研究是否可使用這些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本適用于本部分。

ISO 2710-1往復式內燃機 詞匯 第1部分：發動機設計和運行術語

ISO 10054 壓燃式內燃機 發動機穩態工況排氣煙度測量儀 濾紙式煙度計

ISO 11614 往復壓燃式內燃機 排氣消光度測量儀和光吸收系數測定儀

 

3  術語和定義

本標準采用下列定義（參見ISO 2710-1)。

3.1

排煙 exhaust gas smoke

系由燃燒或熱解而成的、懸浮在排氣中的可見固體和/或液體顆粒（根據ISO/IEC導則52）。

注：黑煙（碳煙）主要由碳粒組成。藍煙通常由燃料或潤滑油不完全燃燒產生的微滴形成。白煙通常則由凝結水和/或液體燃油產生。

3.2

透光度 τ transmittance τ

表示由光源射出、經煙氣遮擋的通道到達觀察者或儀器受光器的那部分光線，以百分比表示。

3.3

消光度 N opacity N

表示由光源射出、經煙氣遮擋的通道未能到達觀察者或儀器受光器的那部分光線。

N=100—τ

以百分比表示。

3.4

光通道有效長度L_A effective optical path length L_A

表示發光器和受光器之間被排氣流貫穿的那部分光束，經對密度梯度和邊緣效應引起的不均勻性進行修正后的長度，以m表示。

3.5

光吸收系數k light absorption coefficient k

由比爾一朗伯特（Beer-Lambert）定律規定的系數，用公式表示：

或

注1：為正確比較，應標明測量時的環境溫度和大氣壓力，因為它們會影響吸收系數K為比較起見，還建議記錄  排氣溫度或修正至373K（參見4.4.1)。

注2：本標準、用光吸收系數"為通用術語，但是，更確切的術語應是“消光系數”。使用時，兩種術語意義完全相同。

3.6

碳煙  soot

所有包含在排氣中使濾紙變黑的組分。

3.7

濾紙煙值度FSN filter smoke number(FSN)

用以度量排氣煙度的特性，系用某一規定排氣煙柱在通過濾紙時，其所含碳煙使清潔濾紙染黑程度來表示。

3.8

   過濾煙柱有效長度 L_F effective filtered column length L_F

   過濾到取樣系統的無用容積和泄露，實際通過濾紙的排氣煙柱長度，用mm表示

3.9

消光煙度  opacimeter

利用透光度法測量煙度特性的儀器（見ISO 11614）。

3.9.1

部分流式消光煙度計 partial-flow opacimeter

僅有部分排氣流通過測量室儀器。

3.9.2

全流式消光煙度計 full-flow opacimeter

所有排氣流都通過測量室的儀器。

3.10

濾紙式煙度計filter-type smokemeter

使某一規定量的排氣通過一定面積的清潔濾紙，用濾紙的染黑程度確定濾紙煙度值的儀器（見ISO 10054）。

4  方法1：用消光煙度計測量煙度

4.1  用途

本方法可測量3.1中所述的全部三種煙度，但最適于測量黑煙和藍煙。

注：所測值將受光通道有效長度（3.4）和氣流溫度的影響。

4.2  原理

使光束通過儀器測量室中的排氣，測量其光強，并與原光強進行比較。

注：消光煙度計可制成采用全排氣流或部分排氣流的結構（參見3.9.1和3.9.2）。

4.3  規程

4.3.1  部分流式消光煙度計

使排氣氣樣經取樣探頭和取樣管流過測量室，以進行連續測量。測量接收光的光強。

4.3.2  全流式消光煙度計

將測量室安裝在發動機排氣系統中或在距排氣管末端下游某一規定距離處，測量接收光的光強：

4.4  一般要求

測量儀器應符合ISO 11614的規定。其相關零件應能又溫度的要求。

4.4.1  部分流式消光煙度計

4.4.1.1  取樣探頭

取樣探頭應放置在排氣流中以抽取有代表性的排氣氣樣。氣樣在抽入和通過測量室時應仍具有代表性。

整體安裝時應使從測量探頭到消光煙度計取樣管的管段盡可能短并向上傾斜。管路不得漏氣，并無急彎或縮頸，以免氣流造成不必要的局部阻力。

為使測量室進口處達到所需溫度條件，可在取樣管內安裝熱交換器，但不得因此而改變排氣特性。

4.4.1.2  測量室

由于測量室內的反射或散射作用，應使照射在受光器上的雜散光減至最少。（例如：可在內表面涂以無光炭黑和采用合適的總體布置）。

4.4.1.3  排氣流速

在消光煙度計制造廠規定的限值范圍內，光在通過排氣時的透射性應與排氣流素無關。

4.4.1.4  排氣溫度

 

當平均運行一溫度T不是313K時，消光煙度計讀數K_obs,應按下列公式修正至373 K:

 

注：對某一給定溫，例500K時的k值，可寫為k500。

應用上列公式時，測量室內所有點的排氣溫度應不低于343K和不高于553K。如果溫度超出該范圍，則不再修正，應記下讀數，并注明溫度。該溫度范圍是認為室內所有水份均以蒸汽形式存在，而所有其他不凝結的非固體顆粒（如不凝結的未燃燃油或潤滑油量）在正常的全負荷排煙中的數量微不足道。在這種情況下考慮溫度影響的修正公式才有效。

如果排氣中含有超過正常比例的非固體組分，則該正公式無效。例如，該公式不適用于高硫分重油發動機的排氣，因為在373K時排氣中可能含有凝結的酸性硫化物微滴。在此情況下，為了比較，必須在373 K左右的嚴格溫度范圍內進行測量。或者，如要避免測量這種微滴，則應將該發動機的排氣溫度保持在413 K以上，并且，如有需要，可修正到373 K，求出名義參考值，以供比較。

4.4.2  全流式消光煙度計

注：當用全流式消光煙度計測定光吸收系數時，4.4.1.4中有關排氣溫度的說明同樣適用。

4.4.2.1  測量設備的布置

測量設備應按下列兩種方法之一布置。

a)內置法：測量室安放在發動機排氣裝置中。

b)尾置法（尾氣取樣）：用儀器測量距排氣管末端下游規定距離處大氣中的煙度。

4.5  對光學系統的要求

光學系統應由兩部分組成：光源和受光器。也可應用帶反射元件的裝置。

4.5.1  光源

光源應是白熾燈，其比色溫度范圍為2 800K～3 250K(見ISO/IEC 10526）或是綠色發光二極管（LED)，光譜峰值為550 nm～570 nm。

4.5.2  受光器

受光器應由一光電管組成，其光譜響應曲線應和人眼的適光曲線相似（在波長為550 nm、570 nm范圍內為最大響應，在低于430 nm和高于680 nm時小于4％的最大響應），當用綠色發光二極管時，則由一光電二極管組成。

4.5.3  反射和防護元件

如果應用反射和防護元件，則光源/受光器系統不得取用4.5.2規定的所需頻率限值范圍外的響應，并在測量期間不應使測量值產生顯著偏差。

4.5.4  光通道有效長度

光通道有效長度（3.4）的值系用于計算光吸收系數差。當用潔凈空氣保護光敏元件免受積碳時，應考慮對光通道有效長度的影響。光通道有效長度L_A通常由儀器制造廠規定。

注：不是所有測量消光度的儀器都適于測量光吸收系數。因為光通道有效長度并不總是很容易就可確定，而且當用尾置式（尾氣取樣型）儀器時，被測排氣不是在無反射罩殼內。

4.6  標定

須采用已知透光度的中密度濾光片來標定測量儀器。

4.7  測量參數

應用儀器測量透光度，藉以計算消光度N和光吸收系數K。也可用儀器直接顯示光吸收系數。

5  方法2：用濾紙式煙度計測量煙度

 

5.1  用途

該方法適用于評定排氣中的碳煙含量。而不適用于測量藍煙或白煙（見3.1注）。

注：測量低碳煙含量時，可以不必更換濾紙，只要多次操作儀器即可達到所要求的長氣柱長度。

5.2  原理

用取樣管從排氣管抽出排氣氣樣，使其通過一已知面積的濾紙，該濾紙被有效長度為L_F的氣柱所含碳煙染黑，其黑度即可用以度量排氣中的碳煙含量。濾紙的黑度可根據染黑濾紙相對于清潔濾紙對光的反射率用計算來評定。

5.3  規程

將排氣氣樣吸入取樣探頭和取樣管，并以每單位面積的均勻氣流（例如使用活塞泵）使其通過濾紙。根據有效吸氣容積與濾紙染黑面積之比計算有效氣柱長度。該長度由儀器制造廠標出。

5.4  一般要求

測量儀器應符合ISO 10054的規定。

5.5  排氣溫度和壓力

所測排氣的基準狀況為298 K和100 kPa。當所測排氣密度與基準狀況下之值的差大于5％時，應給出將測量值修正至標準基準狀況下的方法。

 

6  試驗報告

 

如果需要，試驗報告至少應包括以下部分：

    a)  發動機說明：

—制造廠；

        —型式和名稱；

一標定功率；

一標定轉速。

b) 煙度計或消光煙度計說明：

一制造廠；

一使用儀器的型式和型號。

b)  發動機和煙度計或消光煙度計所處環境狀況：

一溫度；

一壓力；

一濕度。

d)  試驗時的發動機工況：

一功率；

一轉速；

一探頭進口處的排氣溫度（如適用）；

一探頭進口處的排氣壓力（如適用）。

e)  試驗結果。

消光煙度計至少應顯示消光度N，而濾紙式煙度計應給出濾紙煙度值FSN。如有可能，應計算出光吸收系數k。

應記錄消光煙度計中的煙氣溫度，或將消光度N修正到373 K。