各種煙度計的定義

由于世界各國采用了不同的試驗規范、不同的煙度計和不同的煙度單位，造成了測量柴油機煙度排放這一污染物的復雜性。統一試驗規范和煙度測量?jì)x器及煙度單位是人們的共同愿望。國家技術(shù)監督局99年3月發(fā)布了GB3847－1999《壓燃式發(fā)動(dòng)機和裝用壓燃式發(fā)動(dòng)機車(chē)輛可見(jiàn)污染物排放限值與測量方法》，該標準等效采用了ECE R24。東風(fēng)汽車(chē)工程研究院通過(guò)對我國原煙度排放標準與GB3847－1999標準對比研究，表明了該標準的先進(jìn)性、科學(xué)性和實(shí)用性。

煙度排放測量技術(shù)與測試儀器 目前世界各國測量柴油機排氣煙度普遍采用兩大類(lèi)測試儀器：濾紙式煙度計和不透光煙度計。

1.濾紙式煙度計 濾紙式煙度計測量原理：是將一定容量廢氣中的碳煙，積存在濾紙上，通過(guò)光電檢測儀器測出被染黑濾紙的碳粒吸光率，以此代表排氣煙度。PS—為波許煙度，其單位為Rb。早期國內濾紙式煙度計是根據1983年標準的要求而設計制造的，部分煙度計采用了德國B(niǎo)osch公司的結構參數。煙度單位為波許煙度。測量方法中只對使用儀器的機械結構和光電單元進(jìn)行定義，沒(méi)有考慮外界環(huán)境（溫度、壓力）的影響，因此造成不同測量條件下所測得的煙度值有差異。正是由于濾紙式煙度計的上述問(wèn)題，1990年國際標準化組織ISO制訂了改進(jìn)測量的標準，即：ISO10054。該標準對波許煙度進(jìn)行準確規定，以FSN作為濾紙法煙度單位，對FSN煙度定義為：25℃、1bar下，有效煙柱長(cháng)度為405mm時(shí)濾紙式煙度1FSN=1PS。為與國際標準相一致，我國于九三年對標準加以修訂，標準號為GB14761.6.7－93，煙度排放標準采用FSN煙度單位。但國內并無(wú)符合該標準測量方法（FSN）的煙度測量?jì)x器的生產(chǎn)廠(chǎng)，該類(lèi)儀器主要靠進(jìn)口，價(jià)格較高，無(wú)法廣泛普及。因此絕大多數仍然沿用原來(lái)的濾紙煙度計（Bosch）。目前，國內所用的濾紙式煙度計主要有德國B(niǎo)OSCH煙度計、國產(chǎn)佛山FBY型煙度計、奧地利AVL409、AVL415型煙度計，其中只有AVL415是以FSN為單位的濾紙煙度計。這些儀器的工作原理基本相同，但也存在較大差異。 這些差距主要表現在取樣方式、濾紙有效面積等方面： 1) 取樣方式差別。早期濾紙煙度計均采用活塞式抽氣泵，取樣容積為定值。取樣活塞的運動(dòng)依靠彈簧彈力或壓縮空氣推動(dòng)。在一定的取樣時(shí)間內，由于濾紙沉積碳粒，阻力增加，造成取樣流量不均勻，從而影響煙度的測量。新型濾紙煙度計（FSN），以AVL415為例，它采用薄膜泵取樣，通過(guò)孔板流量計、溫度傳感器、壓力傳感器控制取樣流量，保證在一定取樣時(shí)間內均勻抽取樣氣。由于AVL415煙度計可以改變抽氣體積，因此可以在煙度值較小的測量工況保持很高的測量精度。另外，新型濾紙煙度計（FSN）對儀器的死區容積有精確的設定和計算，也就是說(shuō)取樣有效容積＝取樣容積－死區容積，從而減小不同取樣管長(cháng)度及取樣管殘余排氣對測量結果的影響。2) 濾紙有效面積差別。 濾紙有效面積主要取決于樣氣在濾紙上的染黑面積，不同生產(chǎn)廠(chǎng)根據標準規定濾紙有效工作直徑（26~32mm）來(lái)設計制造儀器，使得煙度計的結構參數各不相同，最終計算染黑度時(shí)的結果也會(huì )產(chǎn)生偏差。除上述兩種情況外，還存在硒光電池、光電轉換單元、取樣管路長(cháng)短等方面的差異，也會(huì )影響最終顯示結果。由于上述各種種煙度計均符合早期和現行國內及國際煙度排放標準，各種老的型號規格的儀器在國內仍然沿用。因此作為法規試驗、認證試驗等，應采用基準煙度計，以保證試驗結果的公正性和一致性。

 2.不透光式煙度計 測量原理：測量光穿過(guò)被測的具有一定長(cháng)度廢氣后到達接收器的那部分光與入射光的比例，從而確定廢氣的不透光特性。不透光煙度計基本原理是根據比爾-蘭勃特（Beer-Lambert）定律。通常用測定光吸收系數或不透光度表示排氣煙度，單位：m-1（或%）。(1) 采用不透光煙度計的目的 由于濾紙煙度計所測的是濾紙的染黑度，因此所測的煙度排放值沒(méi)有包含白煙、蘭煙的影響。對于全負荷煙度排放的測量，其排煙基本由碳煙組成，并且工況比較穩定，因此采用該煙度計測量的結果比較可靠。但對于瞬態(tài)過(guò)程如自由加速測量，濾紙煙度計所測到的煙度排放值只是整個(gè)自由加速過(guò)程的積分值，而不透光煙度計則可以真實(shí)反映自由加速過(guò)程中的煙度變化情況。因此，瞬態(tài)過(guò)程的煙度排放測量應采用不透光煙度計。 根據歐洲排放法規要求，國內不透光式煙度計主要用于GB 3847-1999 壓燃式發(fā)動(dòng)機和裝用壓燃式發(fā)動(dòng)機的車(chē)輛排氣可見(jiàn)污染物限值及測試方法測量排氣中的可見(jiàn)污染物，如黑煙、藍煙、白煙。 (2)不透光煙度計根據其不同的結構及取樣方式又分為全流式和分流式。

各種不透光煙度計在實(shí)際應用中有所區別：如應用于發(fā)動(dòng)機試驗臺架測量的不透光煙度計主要是取樣安裝位置要求，整車(chē)排氣尾管無(wú)法滿(mǎn)足。也就是說(shuō)如果在整車(chē)測量中能夠滿(mǎn)足儀器取樣系統的安裝要求同樣可以適用。 而用于整車(chē)尾氣測量的不透光煙度計就不太適用于發(fā)動(dòng)機試驗臺架測量應用。這主要是因為該類(lèi)儀器從經(jīng)濟實(shí)用的角度考慮，在取樣系統設計中無(wú)取樣溫度及壓力調節控制，樣氣主要是靠發(fā)動(dòng)機的排氣背壓壓入檢測室，發(fā)動(dòng)機的排氣背壓對其測量影響較大。因此該類(lèi)不透光煙度計的取樣點(diǎn)在消聲器之后，利用整車(chē)排氣管消聲器起穩壓作用，以確保測量穩定及重復性。其主要應用于整車(chē)自由加速尾氣煙度排放測量。

雖然不透光煙度計的測量原理基本相同，但由于不同生產(chǎn)廠(chǎng)商結構設計及電信號處理上的差別，其不同儀器在測量結果上存在差異。三種有代表性的不透光煙度計（AVL439、Celesco-107、Hartridge MK3）進(jìn)行臺架試驗對比試驗的結果表明（參照濾紙煙度計FSN）：在全負荷煙度測量中，三種不透光煙度計測量值較接近，并且與濾紙煙度計測量值對應關(guān)系基本一致。但對自由加速煙度，AVL439、MK3測量值很接近，C-107測量值與AVL439、MK3測量值相差一倍。造成這個(gè)差別的原因主要是：C-107為全流式，由于檢測單元直接夾裝在排氣管段或排氣管尾端，無(wú)取樣系統，且反應靈敏，無(wú)濾波方式，所測值為柴油機自由加速煙度的瞬態(tài)峰值。但該儀器的響應特性與現行法規要求不配套，它是根據美國排放法規要求而研制，既不適合歐洲排放法規，也不滿(mǎn)足現行GB3847-1999標準煙度排放測量。AVL 439為分流取樣式，配備了對檢測氣室溫度、壓力和流量控制單元，確保測量的穩定性和重復性。能連續測量全負荷不透光煙度，自由加速不透光煙度，滿(mǎn)足現行GB3847-1999標準。Hartridge MK3為分流取樣，可以連續測量煙度變化情況，測量結果低速段與AVL439基本一致，高速段差異較大。試驗分析Hartridge MK3儀器較簡(jiǎn)單，檢測室無(wú)壓力、溫度、流量控制，在高速段受取樣排氣溫度和排氣背壓影響較大所致，測量結果不穩定。另外Hartridge MK3在測量中由于瞬態(tài)響應受排氣充滿(mǎn)取樣室所需時(shí)間（傳遞時(shí)間約為0.2~0.6s）和取樣管路長(cháng)度的限制，所以不推薦用于瞬態(tài)煙度測量。（以上內容來(lái)自百度文庫）

  廣州市新力金屬有限公司研發(fā)生產(chǎn)的煙度計，原理是通過(guò)把煙度探頭安裝到排氣管，在發(fā)動(dòng)機工作過(guò)程中抽氣，發(fā)動(dòng)機的碳顆粒附著(zhù)在過(guò)濾材料，導致過(guò)濾材料透氣率下降，抽氣道有精密傳感器，對抽氣參數進(jìn)行模型分析，由于壓力和碳顆粒排放煙度存在一種正相關(guān)關(guān)系，通過(guò)模型計算發(fā)動(dòng)機排氣中的煙度值，達到測試發(fā)動(dòng)機排氣煙度目的。

   測試原理簡(jiǎn)單可靠，有再生功能，所以使用壽命長(cháng)，不需要經(jīng)常更換，而且價(jià)格便宜，不需要復雜的標定，在后處理領(lǐng)域具有廣闊應用前景。