1 范圍

 

GB/T 8190的本部分規定了往復式柴油發(fā)電機國家標準(RIO)穩態(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(lái)評定排煙的消光度，另一種方法是用測量濾紙的黑度來(lái)評定碳煙含量。如有必要，對于特定用途的發(fā)動(dòng)機還可規定單獨的要求。

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(lèi)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(dòng)農用拖拉機和道路車(chē)輛的發(fā)動(dòng)機。

本部分也適用于驅動(dòng)筑路和土方機械、工業(yè)卡車(chē)以及其他尚無(wú)合適國家標準用以測量排氣煙度的發(fā)動(dòng)機。

注：如將水噴人排氣系統，則只能在噴水處上游進(jìn)行測量或取樣。

 

2  規范性引用文件

 下列文件中的條款通過(guò)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(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往復式內燃機 詞匯 第1部分：發(fā)動(dòng)機設計和運行術(shù)語(yǔ)

ISO 10054 壓燃式內燃機 發(fā)動(dòng)機穩態(tài)工況排氣煙度測量?jì)x 濾紙式煙度計

ISO 11614 往復壓燃式內燃機 排氣消光度測量?jì)x和光吸收系數測定儀

 

3  術(shù)語(yǔ)和定義

本標準采用下列定義（參見(jiàn)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(jiàn)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(chǎn)生的微滴形成。白煙通常則由凝結水和/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觀(guān)察者或儀器受光器的那部分光線(xiàn)，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觀(guān)察者或儀器受光器的那部分光線(xiàn)。

N=100—τ

以百分比表示。

3.4

光通道有效長(cháng)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引起的不均勻性進(jìn)行修正后的長(cháng)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(shí)的環(huán)境溫度和大氣壓力，因為它們會(huì )影響吸收系數K為比較起見(jiàn)，還建議記錄  排氣溫度或修正至373K（參見(jiàn)4.4.1)。

注2：本標準、用光吸收系數"為通用術(shù)語(yǔ)，但是，更確切的術(shù)語(yǔ)應是“消光系數”。使用時(shí)，兩種術(shù)語(yǔ)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(guò)濾紙時(shí)，其所含碳煙使清潔濾紙染黑程度來(lái)表示。

3.8

   過(guò)濾煙柱有效長(cháng)度 L_F effective filtered column length L_F

   過(guò)濾到取樣系統的無(wú)用容積和泄露，實(shí)際通過(guò)濾紙的排氣煙柱長(cháng)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(jiàn)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(guò)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(guò)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(guò)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(jiàn)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(cháng)度（3.4）和氣流溫度的影響。

4.2  原理

使光束通過(guò)儀器測量室中的排氣，測量其光強，并與原光強進(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構（參見(jiàn)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(jīng)取樣探頭和取樣管流過(guò)測量室，以進(jìn)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(fā)動(dòng)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?jì)x器應符合ISO 11614的規定。其相關(guān)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(guò)測量室時(shí)應仍具有代表性。

整體安裝時(shí)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(wú)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(wú)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(chǎng)規定的限值范圍內，光在通過(guò)排氣時(shí)的透射性應與排氣流素無(wú)關(guān)。

4.4.1.4  排氣溫度

 

當平均運行一溫度T不是313K時(shí)，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(shí)的k值，可寫(xiě)為k500。

應用上列公式時(shí)，測量室內所有點(diǎn)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(guò)正常比例的非固體組分，則該正公式無(wú)效。例如，該公式不適用于高硫分重油發(fā)動(dòng)機的排氣，因為在373K時(shí)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(jìn)行測量?；蛘?，如要避免測量這種微滴，則應將該發(fā)動(dòng)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(shí)，4.4.1.4中有關(guān)排氣溫度的說(shuō)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(fā)動(dòng)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(xué)系統的要求

光學(xué)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(jiàn)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

受光器應由一光電管組成，其光譜響應曲線(xiàn)應和人眼的適光曲線(xiàn)相似（在波長(cháng)為550 nm、570 nm范圍內為最大響應，在低于430 nm和高于680 nm時(shí)小于4％的最大響應），當用綠色發(fā)光二極管時(shí)，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(chǎn)生顯著(zhù)偏差。

4.5.4  光通道有效長(cháng)度

光通道有效長(cháng)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(shí)，應考慮對光通道有效長(cháng)度的影響。光通道有效長(cháng)度L_A通常由儀器制造廠(chǎng)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(cháng)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(shí)，被測排氣不是在無(wú)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(lái)標定測量?jì)x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(jiàn)3.1注）。

注：測量低碳煙含量時(shí)，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(cháng)氣柱長(cháng)度。

5.2  原理

用取樣管從排氣管抽出排氣氣樣，使其通過(guò)一已知面積的濾紙，該濾紙被有效長(cháng)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(lái)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(guò)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(cháng)度。該長(cháng)度由儀器制造廠(chǎng)標出。

5.4  一般要求

測量?jì)x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(shí)，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(fā)動(dòng)機說(shuō)明：

—制造廠(chǎng)；

        —型式和名稱(chēng)；

一標定功率；

一標定轉速。

b) 煙度計或消光煙度計說(shuō)明：

一制造廠(chǎng)；

一使用儀器的型式和型號。

b)  發(fā)動(dòng)機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)  試驗時(shí)的發(fā)動(dòng)機工況：

一功率；

一轉速；

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。