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烟度排放标准及测量 1. 柴油发动机的发展给我们带来了很多便利，但柴油机的排放污染物对人类健康和环境造成很大的危害,因此世界各国都制订日益严格的排放法规来限制柴油机的排放污染物水平。这些日益严格的排放法规不仅推动了发动机技术发展，同时也促进了发动机测试技术的发展。针对柴油机烟度排放，国内自从1983年来相继制定了一系列的法规和标准，以控制柴油机烟度排放污染。这不仅促进了柴油机降低烟度的技术研究和应用，而且烟度测试仪器及测试技术也得到了发展。2. 柴油机烟度排放标准的发展概况 从1983年以来我国相继制定了以下烟度排放标准及测量方法： l GB 3843-1983 柴油机自由加速烟度排放标准 l GB 3844-1983 汽车柴油机全负荷烟度排放标准及相应的测量方法 l GB 14761.6.7-1993 汽车柴油机烟度排放标准及相应的测量方法 l GB 3847-1999 压燃式发动机和装用压燃式发动机车辆排气可见污染物限值及测试方法 由于世界各国采用了不同的试验规范、不同的烟度计和不同的烟度单位，造成了测量柴油机烟度排放这一污染物的复杂性。统一试验规范和烟度测量仪器及烟度单位是人们的共同愿望。国家技术监督局99年3月发布了GB3847－1999《压燃式发动机和装用压燃式发动机车辆可见污染物排放限值与测量方法》，该标准等效采用了ECE R24。东风汽车工程研究院通过对我国原烟度排放标准与GB3847－1999标准对比研究，表明了该标准的先进性、科学性和实用性。3. 烟度排放测量技术与测试仪器 目前世界各国测量柴油机排气烟度普遍采用两大类测试仪器：滤纸式烟度计和不透光烟度计。 3．1 滤纸式烟度计 滤纸式烟度计测量原理：是将一定容量废气中的碳烟，积存在滤纸上，通过光电检测仪器测出被染黑滤纸的碳粒吸光率，以此代表排气烟度。PS—为波许烟度，其单位为Rb。 早期国内滤纸式烟度计是根据1983年标准的要求而设计制造的，部分烟度计采用了德国Bosch公司的结构参数。烟度单位为波许烟度。测量方法中只对使用仪器的机械结构和光电单元进行定义，没有考虑外界环境（温度、压力）的影响，因此造成不同测量条件下所测得的烟度值有差异。正是由于滤纸式烟度计的上述问题，1990年国际标准化组织ISO制订了改进测量的标准，即：ISO10054。该标准对波许烟度进行准确规定，以FSN作为滤纸法烟度单位，对FSN烟度定义为：25、1bar下，有效烟柱长度为405mm时滤纸式烟度1FSN=1PS为与国际标准相一致，我国于九三年对标准加以修订，标准号为GB14761.6.7－93，烟度排放标准采用FSN烟度单位。但国内并无符合该标准测量方法（FSN）的烟度测量仪器的生产厂，该类仪器主要靠进口，价格较高，无法广泛普及。因此绝大多数仍然沿用原来的滤纸烟度计（Bosch）。 目前，国内所用的滤纸式烟度计主要有德国BOSCH烟度计、国产佛山FBY型烟度计、奥地利AVL409、AVL415型烟度计，其中只有AVL415是以FSN为单位的滤纸烟度计。这些仪器的工作原理基本相同，但也存在较大差异 这些差距主要表现在取样方式、滤纸有效面积等方面： 1) 取样方式差别早期滤纸烟度计均采用活塞式抽气泵，取样容积为定值。取样活塞的运动依靠弹簧弹力或压缩空气推动。在一定的取样时间内，由于滤纸沉积碳粒，阻力增加，造成取样流量不均匀，从而影响烟度的测量。新型滤纸烟度计（FSN），以AVL415为例，它采用薄膜泵取样，通过孔板流量计、温度传感器、压力传感器控制取样流量，保证在一定取样时间内均匀抽取样气。由于AVL415烟度计可以改变抽气体积，因此可以在烟度值较小的测量工况保持很高的测量精度。另外，新型滤纸烟度计（FSN）对仪器的死区容积有精确的设定和计算，也就是说取样有效容积＝取样容积－死区容积，从而减小不同取样管长度及取样管残余排气对测量结果的影响。 2) 滤纸有效面积差别 滤纸有效面积主要取决于样气在滤纸上的染黑面积，不同生产厂根据标准规定滤纸有效工作直径（26~32mm）来设计制造仪器，使得烟度计的结构参数各不相同，最终计算染黑度时的结果也会产生偏差。除上述两种情况外，还存在硒光电池、光电转换单元、取样管路长短等方面的差异，也会影响最终显示结果。由于上述各种种烟度计均符合早期和现行国内及国际烟度排放标准，各种老的型号规格的仪器在国内仍然沿用。因此作为法规试验、认证试验等，应采用基准烟度计，以保证试验结果的公正性和一致性。 3．2 不透光式烟度计 测量原理：测量光穿过被测的具有一定长度废气后到达接收器的那部分光与入射光的比例，从而确定废气的不透光特性。不透光烟度计基本原理是根据比尔-兰勃特（Beer-Lambert）定律。通常用测定光吸收系数或不透光度表示排气烟度，单位：m-1（或%）。 (1