波許煙度計(jì)應(yīng)用背景

在機(jī)械的排放氣體中，時常能明顯地看到黑煙。由于黑煙污染環(huán)境，因此有關(guān)控制對策與監(jiān)測技術(shù)受人們所重視，例如，各國制定的內(nèi)燃機(jī)排放法規(guī)中均有嚴(yán)格的排煙標(biāo)準(zhǔn)。除此之外，黑煙的測定還可以用于燃燒過程的研究。

黑煙中所含的組分十分復(fù)雜，與燃料種類及其燃燒條件有關(guān)，如內(nèi)燃機(jī)排放氣體中的黑煙，除碳質(zhì)成分（碳煙）外，還含有硫酸霧等液體成分、各種金屬和鹽類微粒、多環(huán)芳香烴等高沸點(diǎn)有機(jī)成分等。有關(guān)黑煙測試技術(shù)的發(fā)展主要有兩個方面，一方面是以其中的煙氣濃度（煙度）為測量對象；另一方面是以其中的粒狀物質(zhì)成分及其含量（顆粒排放）為測量對象。

煙度的測量方法主要有兩類：一類是利用煙氣對光的吸收作用，即通過測量光從煙氣中的透過度來確定煙度的，這種方法叫透光度法；另一類是先用濾紙收集一定量的煙氣，再通過比較濾紙表面對光的反射率的變化來測量煙度的，這種方法叫濾紙法，也叫反射法。波許煙度計(jì)正是利用反射法來對煙度進(jìn)行測量的。

波許煙度計(jì)（Bosch）是一種典型的濾紙式煙度計(jì)，用于檢測熱力機(jī)械的排放氣體中的碳煙含量 。

波許煙度計(jì)由定容采樣泵和檢測儀兩部分組成。抽氣泵從排放氣體中抽取固定體積的氣樣，并讓氣樣通過裝在夾具上的濾紙，使其中的碳煙沉積在濾紙上。由于抽取的氣樣數(shù)量（體積）恒定，故濾紙被染黑的程度（簡稱黑度）能夠反映氣樣中碳煙的含量。如圖《波許煙度計(jì)檢測儀部分的結(jié)構(gòu)》所示。它是一種反射率檢測計(jì)，當(dāng)光源的光線射向?yàn)V紙時，一部分的光線被濾紙上的碳煙所吸收，另一部分光線被反射到環(huán)形光電管，使光電管產(chǎn)生光電流，光電流的大小反映了濾紙反射率的大小，而濾紙的反射率，而濾紙反射率決定于濾紙黑度。因此光電流越小，濾紙反射率越低，即濾紙的黑度越高，表明被測碳煙含量越高 。

波許煙度的分度方法是：0為潔白濾紙的黑度，10為全黑濾紙的黑度，顯示儀表按潔白與全黑兩種濾紙作用下產(chǎn)生的光電流進(jìn)行線性分度。使用者可以根據(jù)波許煙度計(jì)顯示儀表上顯示的示數(shù)來對測量氣體的煙度進(jìn)行評估 。

波許煙度計(jì)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，使用調(diào)整方便，濾紙樣品能夠保存，可以通過對濾紙前后質(zhì)量的測量來實(shí)現(xiàn)對碳煙的質(zhì)量測量。

波許煙度計(jì)的缺點(diǎn)是由于每次測量都需要濾紙上通過一定量的煙氣，因此不能適應(yīng)變工況下的連續(xù)測量。另外，波許煙度計(jì)也不能測量藍(lán)煙和白煙。測量結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確性受到濾紙品質(zhì)的影響 。

對應(yīng)流過光通道排氣量的不同，不透光煙度計(jì)分為全流式不透光煙度計(jì)（全部排氣流過光通道）和分流式不透光煙度計(jì)（部分排氣流過光通道）。

全流式不透光煙度計(jì)系根據(jù)美國排放法規(guī)要求而研制，代表型號有美國國家環(huán)保局推薦的PHS全流式煙度計(jì)。

按我國法規(guī)要求，我國不透光煙度計(jì)采用分流式測量原理。因此在煙度計(jì)的選用上主要考慮AVL439、FTY-100、DISMOKE4000 等使用分流式取樣的不透光煙度計(jì)。

分流式不透光煙度計(jì)如圖1所示，各種分流式不透光煙度計(jì)在實(shí)際應(yīng)用中因使用場合的差異應(yīng)有所區(qū)別。從經(jīng)濟(jì)實(shí)用的角度考慮，用于整車尾氣測量的不透光煙度計(jì)在取樣系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中無取樣溫度及壓力調(diào)節(jié)控制功能，檢測樣氣靠柴油機(jī)的排氣背壓壓入檢測室，為保證測量穩(wěn)定性及重復(fù)性、避免排氣背壓對測量造成的影響，取樣點(diǎn)設(shè)置在整車排氣管的消聲器之后，起到穩(wěn)壓作用，因而不適用于試驗(yàn)臺架測量應(yīng)用而是應(yīng)用于整車自由加速尾氣煙度排放測量。同樣，應(yīng)用于試驗(yàn)臺架測量的不透光煙度計(jì)應(yīng)可固定安裝在排氣管上，且樣氣可經(jīng)采樣管進(jìn)入儀器，再從儀器回流到排氣管內(nèi)，同時需監(jiān)控?zé)煔鈮毫?，整車的排氣尾管無法滿足對取樣安裝位置的要求，應(yīng)用于試驗(yàn)臺架測量的不透光煙度計(jì)也不適用于整車測量。

綜合考慮各種因素，F(xiàn)TY-100、DISMOKE4000等不透光煙度主要是應(yīng)對整車的煙度排放測量要求設(shè)計(jì)，無法應(yīng)用于發(fā)動機(jī)的臺架測試。AVL439不透光煙度計(jì)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和取樣方式?jīng)Q定了其應(yīng)作為發(fā)動機(jī)臺架試驗(yàn)研究和測量煙度排放的首選測量儀器 。

測量尾管端全部排氣柱的不透光度的煙度計(jì)。

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