1 范圍

 

GB/T 8190的本部分規(guī)定了往復(fù)式柴油發(fā)電機(jī)國家標(biāo)準(zhǔn)(RIO)穩(wěn)態(tài)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(fā)動機(jī)還可規(guī)定單獨(dú)的要求。

GB/T 8190的本部分不涉及瞬態(tài)工況的測量。在瞬態(tài)工況下使用煙度計，由于儀器類型不同，所得結(jié)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(fù)式內(nèi)燃機(jī)，其中包括用于驅(qū)動農(nóng)用拖拉機(jī)和道路車輛的發(fā)動機(jī)。

本部分也適用于驅(qū)動筑路和土方機(jī)械、工業(yè)卡車以及其他尚無合適國家標(biāo)準(zhǔn)用以測量排氣煙度的發(fā)動機(jī)。

注：如將水噴人排氣系統(tǒng)，則只能在噴水處上游進(jìn)行測量或取樣。

 

2  規(guī)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(nèi)容）或修訂版均不適用于本部分，然而，鼓勵根據(jù)本部分達(dá)成協(xié)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(fù)式內(nèi)燃機(jī) 詞匯 第1部分：發(fā)動機(jī)設(shè)計和運(yùn)行術(shù)語

ISO 10054 壓燃式內(nèi)燃機(jī) 發(fā)動機(jī)穩(wěn)態(tài)工況排氣煙度測量儀 濾紙式煙度計

ISO 11614 往復(fù)壓燃式內(nèi)燃機(jī) 排氣消光度測量儀和光吸收系數(shù)測定儀

 

3  術(shù)語和定義

本標(biāo)準(zhǔn)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(jù)ISO/IEC導(dǎo)則52）。

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

3.2

透光度 τ transmittance τ

表示由光源射出、經(jīng)煙氣遮擋的通道到達(dá)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(jīng)煙氣遮擋的通道未能到達(dá)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(fā)光器和受光器之間被排氣流貫穿的那部分光束，經(jīng)對密度梯度和邊緣效應(yīng)引起的不均勻性進(jìn)行修正后的長度，以m表示。

3.5

光吸收系數(shù)k light absorption coefficient k

由比爾一朗伯特（Beer-Lambert）定律規(guī)定的系數(shù)，用公式表示：

或

注1：為正確比較，應(yīng)標(biāo)明測量時的環(huán)境溫度和大氣壓力，因?yàn)樗鼈儠绊懳障?/span>數(shù)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(biāo)準(zhǔn)、用光吸收系數(shù)"為通用術(shù)語，但是，更確切的術(shù)語應(yīng)是“消光系數(shù)”。使用時，兩種術(shù)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(guī)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(tǒng)的無用容積和泄露，實(shí)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(guī)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(lán)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(qiáng)，并與原光強(qiáng)進(jìn)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(jié)構(gòu)（參見3.9.1和3.9.2）。

4.3  規(guī)程

4.3.1  部分流式消光煙度計

使排氣氣樣經(jīng)取樣探頭和取樣管流過測量室，以進(jìn)行連續(xù)測量。測量接收光的光強(qiáng)。

4.3.2  全流式消光煙度計

將測量室安裝在發(fā)動機(jī)排氣系統(tǒng)中或在距排氣管末端下游某一規(guī)定距離處，測量接收光的光強(qiáng)：

4.4  一般要求

測量儀器應(yīng)符合ISO 11614的規(guī)定。其相關(guān)零件應(yīng)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(yīng)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(yīng)仍具有代表性。

整體安裝時應(yīng)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(jìn)口處達(dá)到所需溫度條件，可在取樣管內(nèi)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(nèi)的反射或散射作用，應(yīng)使照射在受光器上的雜散光減至最少。（例如：可在內(nèi)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(guī)定的限值范圍內(nèi)，光在通過排氣時的透射性應(yīng)與排氣流素?zé)o關(guān)。

4.4.1.4  排氣溫度

 

當(dāng)平均運(yùn)行一溫度T不是313K時，消光煙度計讀數(shù)K_obs,應(yīng)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(yīng)用上列公式時，測量室內(nèi)所有點(diǎn)的排氣溫度應(yīng)不低于343K和不高于553K。如果溫度超出該范圍，則不再修正，應(yīng)記下讀數(shù)，并注明溫度。該溫度范圍是認(rèn)為室內(nèi)所有水份均以蒸汽形式存在，而所有其他不凝結(jié)的非固體顆粒（如不凝結(jié)的未燃燃油或潤滑油量）在正常的全負(fù)荷排煙中的數(shù)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(fā)動機(jī)的排氣，因?yàn)樵?/font>373K時排氣中可能含有凝結(jié)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(yán)格溫度范圍內(nèi)進(jìn)行測量?；蛘?，如要避免測量這種微滴，則應(yīng)將該發(fā)動機(jī)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(dāng)用全流式消光煙度計測定光吸收系數(shù)時，4.4.1.4中有關(guān)排氣溫度的說明同樣適用。

4.4.2.1  測量設(shè)備的布置

測量設(shè)備應(yīng)按下列兩種方法之一布置。

a)內(nèi)置法：測量室安放在發(fā)動機(jī)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(guī)定距離處大氣中的煙度。

4.5  對光學(xué)系統(tǒng)的要求

光學(xué)系統(tǒng)應(yīng)由兩部分組成：光源和受光器。也可應(yīng)用帶反射元件的裝置。

4.5.1  光源

光源應(yīng)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(fā)光二極管（LED)，光譜峰值為550 nm～570 nm。

4.5.2  受光器

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

4.5.3  反射和防護(hù)元件

如果應(yīng)用反射和防護(hù)元件，則光源/受光器系統(tǒng)不得取用4.5.2規(guī)定的所需頻率限值范圍外的響應(yīng)，并在測量期間不應(yīng)使測量值產(chǎn)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(shù)差。當(dāng)用潔凈空氣保護(hù)光敏元件免受積碳時，應(yīng)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(guī)定。

注：不是所有測量消光度的儀器都適于測量光吸收系數(shù)。因?yàn)楣馔ǖ烙行чL度并不總是很容易就可確定，而且當(dāng)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(nèi)。

4.6  標(biāo)定

須采用已知透光度的中密度濾光片來標(biāo)定測量儀器。

4.7  測量參數(shù)

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

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(lán)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(dá)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(jù)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(guī)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(jù)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(biāo)出。

5.4  一般要求

測量儀器應(yīng)符合ISO 10054的規(guī)定。

5.5  排氣溫度和壓力

所測排氣的基準(zhǔn)狀況為298 K和100 kPa。當(dāng)所測排氣密度與基準(zhǔn)狀況下之值的差大于5％時，應(yīng)給出將測量值修正至標(biāo)準(zhǔn)基準(zhǔn)狀況下的方法。

 

6  試驗(yàn)報告

 

如果需要，試驗(yàn)報告至少應(yīng)包括以下部分：

    a)  發(fā)動機(jī)說明：

—制造廠；

        —型式和名稱；

一標(biāo)定功率；

一標(biāo)定轉(zhuǎn)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(fā)動機(jī)和煙度計或消光煙度計所處環(huán)境狀況：

一溫度；

一壓力；

一濕度。

d)  試驗(yàn)時的發(fā)動機(jī)工況：

一功率；

一轉(zhuǎn)速；

一探頭進(jìn)口處的排氣溫度（如適用）；

一探頭進(jìn)口處的排氣壓力（如適用）。

e)  試驗(yàn)結(jié)果。

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

應(yīng)記錄消光煙度計中的煙氣溫度，或?qū)⑾舛?/font>N修正到373 K。