烟度值(光吸收系数)检测
烟度值,其核心指标通常体现为光吸收系数(k值),是衡量柴油发动机、内燃机或固定源排放烟气(主要是碳烟颗粒)不透明程度的关键参数。它直接反映了排气中可见污染物的浓度,是评价燃烧效率、发动机工况及环境污染程度的重要依据。烟度值检测对于控制移动源和非道路移动机械的颗粒物排放、确保设备符合环保法规要求、进行故障诊断以及研发更清洁的动力系统至关重要。准确的烟度检测有助于减少大气污染,保护环境质量。
检测项目
烟度值检测的核心项目即是测量排气烟气的光吸收系数(k值),通常以每米倒数(m⁻¹)为单位表示。该值代表了单位长度烟柱对光束的吸收程度,数值越高代表烟气越黑、颗粒物浓度越大。有时也同时测量或换算成不透光率(%)。主要应用场景包括:
- 柴油车/柴油机新车型式核准、生产一致性检查、在用车辆年检。
- 非道路移动机械(如工程机械、农业机械、船舶辅机等)排放检测。
- 固定污染源(如发电机组、工业锅炉)烟气黑度监测。
- 发动机研发、性能测试与故障诊断。
检测仪器
烟度检测的核心仪器是透射式烟度计(也称为不透光烟度计或消光烟度计),其工作原理基于比尔-朗伯定律(Beer-Lambert Law):
- 基本结构:主要由光源(通常是稳定白光)、测量光路(包括发射端和接收端)、排气采样管/测量室、光电转换器(接收器)和数据处理显示单元组成。
- 工作原理:将一束已知强度的平行光束穿过特定长度的待测烟气。烟气中的颗粒物会吸收和散射光束,导致接收端检测到的光强度减弱。仪器通过测量发射光强度(I₀)与接收光强度(I)的比值,结合已知的光通道有效长度(L),即可计算出光吸收系数(k = (1/L) * ln(I₀/I))。
- 关键特性:具有较高的精度和响应速度,能进行实时连续测量,适用于稳态和瞬态工况(如自由加速)。现代烟度计通常具备自动校准、温度补偿、数据存储和传输等功能。
- 其他仪器:滤纸式烟度计(如波许烟度计)也曾广泛使用,它通过测量被烟气染黑的滤纸的反光率来确定波许烟度单位(FSN或Rb),但因其操作繁琐、无法实时测量且对蓝白烟不敏感,在法规检测中已逐渐被透射式烟度计取代。
检测方法
烟度检测方法根据检测对象和目的有所不同,主要遵循标准中规定的测试规程:
- 准备阶段:
- 确保被检设备(车辆、发动机)处于正常工作温度状态。
- 根据排气管尺寸选择合适的采样探头或适配器。
- 正确安装烟度计探头,确保其插入排气管足够深度(通常要求内径的3倍以上),且探头光路方向与排气流向垂直。
- 开启仪器,预热并进行零点和量距点(满量程)校准(通常使用空气和标准滤光片)。
- 测试阶段(常见于柴油车):
- 自由加速法(常用在用车检测):发动机怠速运转,然后迅速且平稳地将油门踏板踩到底(或通过其他方式使发动机在最短时间内达到最高空载转速),并保持此状态直到转速达到峰值后开始下降时松开油门,让发动机恢复怠速。重复此过程数次,取最后三次有效峰值k值(或平均值)作为测量结果。
- 加载减速法(Lug-down,常用于大功率柴油车):在底盘测功机上模拟车辆行驶载荷,测量在特定高转速(如MaxRPM)至特定低转速区间内全负荷运行时的烟度值,需监控轮边功率是否达标。
- 稳态工况法:在选定的几个稳定转速和负荷点(如额定转速全负荷、最大扭矩转速全负荷等)测量烟度值。
- 数据读取与记录:仪器自动记录测试过程中的k值(或N值)峰值或平均值。报告最终检测结果。
检测标准
烟度值(光吸收系数)的检测受到严格的国家和国际标准规范,主要标准包括:
- 中国国家标准 (GB):
- GB 3847-2018《柴油车污染物排放限值及测量方法(自由加速法及加载减速法)》:这是目前中国在用柴油车烟度检测的核心标准,详细规定了自由加速法和加载减速法的测试规程、设备要求、限值(如自由加速法光吸收系数限值:对于2018年1月1日后生产的车辆,通常为1.2 m⁻¹ 或 1.32 m⁻¹ 等,根据车辆类型和登记时间有不同要求)。
- GB 20891-2014《非道路移动机械用柴油机排气污染物排放限值及测量方法(中国第三、四阶段)》及后续修订/替代标准:规定了非道路柴油机的稳态和瞬态测试循环下的烟度限值(通常以k值表示)。
- GB 17691-2018《重型柴油车污染物排放限值及测量方法(中国第六阶段)》:对新车和发动机的型式核准规定了更严格的排放限值(包括颗粒物数量PN和烟度),烟度测试通常在WHSC/WHTC瞬态循环或ETC瞬态循环中进行,使用不透光烟度计。
- 国际/地区标准:
- ISO 11614:1999《往复压燃式发动机 测量排气烟度及评定不透光烟度计性能》:规定了不透光烟度计的性能要求和测试方法。
- 联合国欧洲经济委员会法规 (UNECE Regulation) No. 24:关于压燃式发动机可见污染物排放的批准要求,是欧洲及许多国家采纳的基础法规。
- 欧盟指令/法规 (如 Directive 97/68/EC, Regulation (EU) 2016/1628):针对非道路移动机械和内河船舶发动机的排放要求,包含烟度限值。
- 美国联邦法规 (CFR Title 40):EPA对柴油发动机的排放法规中也包含烟度(Opacity)的要求。
- 关键限值要求:不同标准、不同阶段(国三、国四、国五、国六)、不同车辆/机械类型(轻、中、重型;道路、非道路)、不同测试方法(自由加速、加载减速、稳态、瞬态)所规定的光吸收系数(k值)或不透光率(N值)限值差异很大。检测时必须严格依据适用的最新有效标准执行。
CMA认证
检验检测机构资质认定证书
证书编号:241520345370
有效期至:2030年4月15日
CNAS认可
实验室认可证书
证书编号:CNAS L22006
有效期至:2030年12月1日
ISO认证
质量管理体系认证证书
证书编号:ISO9001-2024001
有效期至:2027年12月31日