论文部分内容阅读
摘 要：自由加速排气烟度不透光烟度法是检验压燃式发动机汽车排气污染物常用方法之一。本指导书详细阐述了不透光烟度计日常检查方法、不透光烟度法检验步骤以及不透光烟度计校准方法，并提出使用维护方法。
关键词：自由加速排气烟度；压燃式发动机；不透光烟度计；检验步骤；校准方法
The Measurement Instructions for Exhaust Smoke from Vehicle Equipped with C.I.E. （Compression Ignition Engine） in Free Accelerating Smoke Test（Smoke Opacity）
DAI Xiaofeng
Yangzhou Polytechnic Institute
Abstract ：Measurement methods for exhaust smoke from vehicle equipped with C.I.E. （compression ignition engine） in free accelerating smoke test（smoke opacity） is one of the common methods. This instructions describes daily inspection methods of opacimeter， the measurement steps in free accelerating smoke test（smoke opacity）， calibration methods of opacimeter，and points for attention in operation and maintenance.
Keywords： Free accelerating smoke opacity， Compression ignition engine， Opacimeter， Inspection methods， Calibration methods
1 目的与范围
本作业指导书适用于自2001 年10 月1 日起生产的压燃式发动机汽车自由加速试验不透光烟度法排气烟度排放测量。
2 检验依据
本作业指导书依据GB 3847-2005《车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及测量方法》标准制定。
自2005年7月1日起，按GB 3847-2005标准规定经型式核准批准车型生产的在用汽车进行自由加速试验，所测得的排气光吸收系数不应大于车型核准批准的自由加速排气烟度排放限值，再加上0.5m-1。
对于2001 年10 月1 日起生产的在用汽车：自2001 年10 月1 日起至2005年7月1日生产的汽车，进行自由加速试验，所测得的排气光吸收系数不应大于以下数值：
自然吸气式：2.5m-1
涡轮增压式：3.0m-1
3 检测条件
3.1 车辆准备
车辆在不进行预处理的情况下可以进行试验。出于安全考虑，必须确保发动机处于热机状态，并且机械状态良好。
发动机应充分预热，例如：在发动机机油尺孔位置测得的机油温度应至少为80℃；如果温度低于80℃，发动机也应处于正常运转温度。因车辆结构无法进行温度测量时，可以通过其它方法使用发动机处于正常运转温度，例如，通过控制发动机冷却风扇。
采用至少3次自由加速过程或其它等效方法对排气系统进行吹拂。
3.2 仪器及技术要求
3.2.1 预热性能测试技术要求
当环境温度为20℃时，预热时间不应超过15min。调零读数和量程读数满足下述要求时则视为预热完成：在15min的等待时间内零点漂移和量程漂移小于0.08m-1。
3.2.2 零点漂移测试技术要求
以绝对光吸收系数单位为计量单位时，1h的零点漂移不得超过0.08m-1。以不透光度的线性分度单位为计量单位时，零点漂移量不得超出±1%。在10min的周期内无峰值超过0.03m-1的周期性变化。当绝对光吸收系数为1.7m-1时，示值误差不大于0.025m-1。
3.2.3 不透光烟度计示值误差技术要求
对每一标准滤光片值，以不透光度的线性分度值为计量单位，均值的绝对误差不超过±2%。
4 检测设备：
4.1工作条件
a）环境温度：0℃～40℃；
b）相对湿度：0～85%；
c）大气压力：86.0 kPa～106.0kPa；
d）电源电压、频率：AC 220V±22V，50Hz±0.5Hz。
4.2 测量范围
不透光度（N）：0～99.90%
光吸收系数（K）：0～16.08m-1
转速：300～9999r/min
油温：-50℃～200℃
烟气温度：0～150℃
4.3 分辨率
不透光度：0.01%
光吸收系数：0.01m-1
转速：1r/min
油温：1℃
4.4 示值误差
不透光度：±2.0%（绝度误差）
转速（压电式）：±1.0%（相对误差）
油温：±5℃（绝对误差）
烟气温度：±5℃（绝对误差）
5 检验程序
5.1 不透光烟度计准备（日常）
5.1.1 不透光烟度计预热 仪器打开电源后，由于光学平台的管温必须恒定在75±3℃才能准确测量，一般需要预热2～5min，当温度达到要求后自动退出预热屏。时间视用户所处环境温度而定。
仪器退出预热之前会自动进行清零，然后进入测量屏。
5.1.2 清零
“清零”选项表示仪器可进行清零的操作。当光标指向“清零”时按下“OK”，如果清零成功则提示“完成”，否则提示“失败”。
该功能主要用于仪器零位漂移较大时，对仪器进行清零。
注意：进行“清零”时，必须保证光路没有黑烟或遮挡物。
5.1.3线性检查
“线性检查”表示要求仪器进行线性检查，即检查平台的测量误差是否落在线性度要求范围内。
在进行线性检查之前，请先手动进行清零。
按“↑”或“↓”移动光标。当光标指向“1.自动检查”时，按下“OK按，仪器自动进行半光强线性检查，即仪器自动将光源强度减为50%，然后检查误差是否符合要求。如提示“合格”则退出界面，继续正常使用。如提示“不合格”（见图2），请进行滤光片检查，确认仪器是否超差。
5.1.4滤光片检查
当光标指向“2.滤光片检查”时，按下“OK片，屏幕出现“N = xx.x%下的示值，见图3。插入不同的标准滤光片（已知不透光度），记录相应的N值，绝对误差不超过±2%，说明仪器的测量精度达到要求；若超出±2%，认为是超差。
5.1.5 校准设定
当光标指向“3. 校准设定”时按下“OK”，再连续8次按下“→”键时屏幕将出现“XX.X%”（见图4），“↑”或“↓”设置增减数值。校准设定的作用是，通过校准使平台测量误差落在线性度要求范围内。
如果滤光片检查超差，用清扫刷（或者软布）清洁光路的凸透镜，重新清零，再进行一次滤光片检查，如果仍然超差，说明仪器测量不够准确，联系生产厂家维修。
5.2 车辆准备
LED屏显示：
苏KXXXXX 自由加速
不透光烟度 请前进
引车员把相应车辆停放在尾气排放检验工位，开至检测仪器前，挂空挡，采取驻车制动。
引车员协助尾气检测员在发动机上安装冷却液和润滑油测温计（必要时）；测量时发动机冷却液和润滑油温度应不低于80℃，或者达到汽车使用说明书规定的热车状态。
目测检测车辆的排气系统的相关部件是否泄漏。
发动机包括所有装有废气涡轮增压的发动机，在每个自由加速循环的起点均处于怠速状态。
对重型发动机，将油门踏板放开后至少等待10s。
5.3 检验步骤
5.3.1 对排气系统吹拂
LED屏显示：
苏K XXXXX 自由加速三次
结束请按A键
在进行自由加速时，引车员必须在1s内，将油门踏板快速地踩到底，使喷油泵在最短时间内供给最大油量。
对每一个自由加速循环，在松开油门踏板前，发动机必须达到断油点转速。对带自动变速箱的车辆，则应达到制造厂申明的转速（如果没有该数据值，则应达到断油转速的2/3）。关于这一点，在测量过程中必须进行检查。例如：通过监测发动机转速，或延长油门踏到底后与松开油门前的间隔时间，对于重型汽车，该间隔时间应至少为2s。
5.3.2 插入探头
采用3次自由加速过程对排气系统进行吹拂结束后，引车员按遥控器“A”键，此时LED屏显示：
自由加速 不透光烟度法
请插入探头
取样探头与排气管的横截面积之比应不小于0.05，在排气管中探头开口处测得的背压应不超735 Pa。
探头应是一根管子，其开口端向前并位于排气管或其延长管（必要时）的轴线上。探头应位于烟气分布大致均匀的断面上，为此，探头应尽可能放置在排气管的最下游，必要时放在延长管上。设D为排气管开口处的直径，探头的端部应位于直管段，取样点上游直管长至少为6D，下游直管长至少为3D。如果使用延长管，则接口处不允许有空气进入。
5.3.3自由加速测量
当取样探头插入排气管后，LED屏提示：
在1s内将油门踏板踩到底并保持，直至最高转速
在松开油门踏板前，发动机必须达到断油点转速。对带自动变速箱的车辆，则应达到制造厂申明的转速（如果没有该数据值，则应达到断油转速的2/3）。关于这一点，在测量过程中必须进行检查。例如：通过监测发动机转速，或延长油门踏到底后与松开油门前的间隔时间，对于重型汽车，该间隔时间应至少为2s。
当发动机转速达到断油点转速后，LED屏提示：
请松开油门踏板10s
5.3.4 重复测量
10s倒计时结束后，重复5.3.3三次。
5.4 检验结果处理
检验结束后，LED屏分别显示最后三次测量结果、最后三次的平均值。
需要注意的是：
计算结果取最后3次自由加速测量结果的算术平均值。在计算均值时可以忽略与测量均值相差很大的测量值。
6 不透光烟度计校准
6.1校准条件
6.1.1校准用设备
标准中性滤光片三片（几何尺寸与被检仪器适应），透射比分别约为71 %、50%、34%（用于光通道有效长度为反射来回计程的烟度计，应约为84%、71%、58%）。
6.1.2校准环境条件
相对湿度≤85%。
温度：（0～40）℃。
电源电压：AC （220±22） V。
校准应在周围无影响测量的污染、振动、噪音和电磁干扰的环境下进行。
6.2 校准方法
6.2.1零点漂移
烟度计示值稳定后再次调节零位，并读取示值。每隔10min观察烟度计示值，连续3次。30min内，四次示值间的最大差值即为检定值，烟度计的漂移不超过1.0%（吸收比）。
6.2.2示值误差
用三片标准中性滤光片，依次插入烟度计的规定位置，分别读取相应的吸收比N示值。
重复测量3次，取3次示值平均值作为检定值。按下列公式计算示值误差，均应不超过±2%（吸收比）。
6.2.3重复性
用透射比约为50%的中性滤光片（用于光通道有效长度为反射来回计程的烟度计，应约为71%）插入烟度计的规定位置，读取烟度计示值，重复测量6次，按下列公式计算重复性，应不大于1.0%。
6.2.4光吸收系数K
依据仪器说明书调节光吸收系数k零位。插入不透光遮光片使光接收器全被遮住时，观察烟度计的示值范围及分辨力是否满足：
示值范围：（0～9.99） m-1；分辨力：0.01 m-1。
8 检定
不透光烟度计检定周期为一年，每年由法定计量检定机构 进行检定。
关键词：自由加速排气烟度；压燃式发动机；不透光烟度计；检验步骤；校准方法
The Measurement Instructions for Exhaust Smoke from Vehicle Equipped with C.I.E. （Compression Ignition Engine） in Free Accelerating Smoke Test（Smoke Opacity）
DAI Xiaofeng
Yangzhou Polytechnic Institute
Abstract ：Measurement methods for exhaust smoke from vehicle equipped with C.I.E. （compression ignition engine） in free accelerating smoke test（smoke opacity） is one of the common methods. This instructions describes daily inspection methods of opacimeter， the measurement steps in free accelerating smoke test（smoke opacity）， calibration methods of opacimeter，and points for attention in operation and maintenance.
Keywords： Free accelerating smoke opacity， Compression ignition engine， Opacimeter， Inspection methods， Calibration methods
1 目的与范围
本作业指导书适用于自2001 年10 月1 日起生产的压燃式发动机汽车自由加速试验不透光烟度法排气烟度排放测量。
2 检验依据
本作业指导书依据GB 3847-2005《车用压燃式发动机和压燃式发动机汽车排气烟度排放限值及测量方法》标准制定。
自2005年7月1日起，按GB 3847-2005标准规定经型式核准批准车型生产的在用汽车进行自由加速试验，所测得的排气光吸收系数不应大于车型核准批准的自由加速排气烟度排放限值，再加上0.5m-1。
对于2001 年10 月1 日起生产的在用汽车：自2001 年10 月1 日起至2005年7月1日生产的汽车，进行自由加速试验，所测得的排气光吸收系数不应大于以下数值：
自然吸气式：2.5m-1
涡轮增压式：3.0m-1
3 检测条件
3.1 车辆准备
车辆在不进行预处理的情况下可以进行试验。出于安全考虑，必须确保发动机处于热机状态，并且机械状态良好。
发动机应充分预热，例如：在发动机机油尺孔位置测得的机油温度应至少为80℃；如果温度低于80℃，发动机也应处于正常运转温度。因车辆结构无法进行温度测量时，可以通过其它方法使用发动机处于正常运转温度，例如，通过控制发动机冷却风扇。
采用至少3次自由加速过程或其它等效方法对排气系统进行吹拂。
3.2 仪器及技术要求
3.2.1 预热性能测试技术要求
当环境温度为20℃时，预热时间不应超过15min。调零读数和量程读数满足下述要求时则视为预热完成：在15min的等待时间内零点漂移和量程漂移小于0.08m-1。
3.2.2 零点漂移测试技术要求
以绝对光吸收系数单位为计量单位时，1h的零点漂移不得超过0.08m-1。以不透光度的线性分度单位为计量单位时，零点漂移量不得超出±1%。在10min的周期内无峰值超过0.03m-1的周期性变化。当绝对光吸收系数为1.7m-1时，示值误差不大于0.025m-1。
3.2.3 不透光烟度计示值误差技术要求
对每一标准滤光片值，以不透光度的线性分度值为计量单位，均值的绝对误差不超过±2%。
4 检测设备：
4.1工作条件
a）环境温度：0℃～40℃；
b）相对湿度：0～85%；
c）大气压力：86.0 kPa～106.0kPa；
d）电源电压、频率：AC 220V±22V，50Hz±0.5Hz。
4.2 测量范围
不透光度（N）：0～99.90%
光吸收系数（K）：0～16.08m-1
转速：300～9999r/min
油温：-50℃～200℃
烟气温度：0～150℃
4.3 分辨率
不透光度：0.01%
光吸收系数：0.01m-1
转速：1r/min
油温：1℃
4.4 示值误差
不透光度：±2.0%（绝度误差）
转速（压电式）：±1.0%（相对误差）
油温：±5℃（绝对误差）
烟气温度：±5℃（绝对误差）
5 检验程序
5.1 不透光烟度计准备（日常）
5.1.1 不透光烟度计预热 仪器打开电源后，由于光学平台的管温必须恒定在75±3℃才能准确测量，一般需要预热2～5min，当温度达到要求后自动退出预热屏。时间视用户所处环境温度而定。
仪器退出预热之前会自动进行清零，然后进入测量屏。
5.1.2 清零
“清零”选项表示仪器可进行清零的操作。当光标指向“清零”时按下“OK”，如果清零成功则提示“完成”，否则提示“失败”。
该功能主要用于仪器零位漂移较大时，对仪器进行清零。
注意：进行“清零”时，必须保证光路没有黑烟或遮挡物。
5.1.3线性检查
“线性检查”表示要求仪器进行线性检查，即检查平台的测量误差是否落在线性度要求范围内。
在进行线性检查之前，请先手动进行清零。
按“↑”或“↓”移动光标。当光标指向“1.自动检查”时，按下“OK按，仪器自动进行半光强线性检查，即仪器自动将光源强度减为50%，然后检查误差是否符合要求。如提示“合格”则退出界面，继续正常使用。如提示“不合格”（见图2），请进行滤光片检查，确认仪器是否超差。
5.1.4滤光片检查
当光标指向“2.滤光片检查”时，按下“OK片，屏幕出现“N = xx.x%下的示值，见图3。插入不同的标准滤光片（已知不透光度），记录相应的N值，绝对误差不超过±2%，说明仪器的测量精度达到要求；若超出±2%，认为是超差。
5.1.5 校准设定
当光标指向“3. 校准设定”时按下“OK”，再连续8次按下“→”键时屏幕将出现“XX.X%”（见图4），“↑”或“↓”设置增减数值。校准设定的作用是，通过校准使平台测量误差落在线性度要求范围内。
如果滤光片检查超差，用清扫刷（或者软布）清洁光路的凸透镜，重新清零，再进行一次滤光片检查，如果仍然超差，说明仪器测量不够准确，联系生产厂家维修。
5.2 车辆准备
LED屏显示：
苏KXXXXX 自由加速
不透光烟度 请前进
引车员把相应车辆停放在尾气排放检验工位，开至检测仪器前，挂空挡，采取驻车制动。
引车员协助尾气检测员在发动机上安装冷却液和润滑油测温计（必要时）；测量时发动机冷却液和润滑油温度应不低于80℃，或者达到汽车使用说明书规定的热车状态。
目测检测车辆的排气系统的相关部件是否泄漏。
发动机包括所有装有废气涡轮增压的发动机，在每个自由加速循环的起点均处于怠速状态。
对重型发动机，将油门踏板放开后至少等待10s。
5.3 检验步骤
5.3.1 对排气系统吹拂
LED屏显示：
苏K XXXXX 自由加速三次
结束请按A键
在进行自由加速时，引车员必须在1s内，将油门踏板快速地踩到底，使喷油泵在最短时间内供给最大油量。
对每一个自由加速循环，在松开油门踏板前，发动机必须达到断油点转速。对带自动变速箱的车辆，则应达到制造厂申明的转速（如果没有该数据值，则应达到断油转速的2/3）。关于这一点，在测量过程中必须进行检查。例如：通过监测发动机转速，或延长油门踏到底后与松开油门前的间隔时间，对于重型汽车，该间隔时间应至少为2s。
5.3.2 插入探头
采用3次自由加速过程对排气系统进行吹拂结束后，引车员按遥控器“A”键，此时LED屏显示：
自由加速 不透光烟度法
请插入探头
取样探头与排气管的横截面积之比应不小于0.05，在排气管中探头开口处测得的背压应不超735 Pa。
探头应是一根管子，其开口端向前并位于排气管或其延长管（必要时）的轴线上。探头应位于烟气分布大致均匀的断面上，为此，探头应尽可能放置在排气管的最下游，必要时放在延长管上。设D为排气管开口处的直径，探头的端部应位于直管段，取样点上游直管长至少为6D，下游直管长至少为3D。如果使用延长管，则接口处不允许有空气进入。
5.3.3自由加速测量
当取样探头插入排气管后，LED屏提示：
在1s内将油门踏板踩到底并保持，直至最高转速
在松开油门踏板前，发动机必须达到断油点转速。对带自动变速箱的车辆，则应达到制造厂申明的转速（如果没有该数据值，则应达到断油转速的2/3）。关于这一点，在测量过程中必须进行检查。例如：通过监测发动机转速，或延长油门踏到底后与松开油门前的间隔时间，对于重型汽车，该间隔时间应至少为2s。
当发动机转速达到断油点转速后，LED屏提示：
请松开油门踏板10s
5.3.4 重复测量
10s倒计时结束后，重复5.3.3三次。
5.4 检验结果处理
检验结束后，LED屏分别显示最后三次测量结果、最后三次的平均值。
需要注意的是：
计算结果取最后3次自由加速测量结果的算术平均值。在计算均值时可以忽略与测量均值相差很大的测量值。
6 不透光烟度计校准
6.1校准条件
6.1.1校准用设备
标准中性滤光片三片（几何尺寸与被检仪器适应），透射比分别约为71 %、50%、34%（用于光通道有效长度为反射来回计程的烟度计，应约为84%、71%、58%）。
6.1.2校准环境条件
相对湿度≤85%。
温度：（0～40）℃。
电源电压：AC （220±22） V。
校准应在周围无影响测量的污染、振动、噪音和电磁干扰的环境下进行。
6.2 校准方法
6.2.1零点漂移
烟度计示值稳定后再次调节零位，并读取示值。每隔10min观察烟度计示值，连续3次。30min内，四次示值间的最大差值即为检定值，烟度计的漂移不超过1.0%（吸收比）。
6.2.2示值误差
用三片标准中性滤光片，依次插入烟度计的规定位置，分别读取相应的吸收比N示值。
重复测量3次，取3次示值平均值作为检定值。按下列公式计算示值误差，均应不超过±2%（吸收比）。
6.2.3重复性
用透射比约为50%的中性滤光片（用于光通道有效长度为反射来回计程的烟度计，应约为71%）插入烟度计的规定位置，读取烟度计示值，重复测量6次，按下列公式计算重复性，应不大于1.0%。
6.2.4光吸收系数K
依据仪器说明书调节光吸收系数k零位。插入不透光遮光片使光接收器全被遮住时，观察烟度计的示值范围及分辨力是否满足：
示值范围：（0～9.99） m-1；分辨力：0.01 m-1。
8 检定
不透光烟度计检定周期为一年，每年由法定计量检定机构 进行检定。