保证透射式烟度计采样数据准确的新方法

◆文/浙江浙大鸣泉科技有限公司 吴 勇 杨宏杰

杭州市机动车排气污染管理处 刘 宏 陈 云

保证透射式烟度计采样数据准确的新方法

◆文/浙江浙大鸣泉科技有限公司 吴 勇 杨宏杰

杭州市机动车排气污染管理处 刘 宏 陈 云

一、我国机动车排放现状

机动车排放已成为我国空气污染的重要来源，是造成灰霾、光化学烟雾污染的重要原因，机动车污染防治的紧迫性日益凸显。

目前，国内除一些一二线大城市的市内公交车辆已更换为天然气燃料或电力发动机外，几乎所有重型货运车辆、长途客运车辆、农用车、公交车等均为柴油驱动。此外，国内尚有相当数量的柴油私家车。柴油车的排气黑烟是一种聚合物，85%以上是碳，还有少量的氧、氢、灰分和一系列多环芳香烃化合物，黑烟有臭味并会形成烟雾。

由于柴油机的燃料喷射是在燃烧开始前的瞬间进行的，不利于燃料的汽化和混合汽的形成，在燃烧开始后，燃烧室内还存在大量的油滴群(甚至部分燃料仍在喷入)，这些油滴群处于氧气不足状态中，在燃烧高温焙烤下碳化形成烟粒子。一般情况下，烟粒子都能在随后的燃烧中找到空气而完全燃烧，使排气无烟，但是如果汽缸内空气不足，混合过程进行缓慢，那么由于膨胀行程开始而使温度下降，或者烟粒子碰到了冷的汽缸壁而温度降低，烟粒子则不能燃烧完全并会凝聚变大，成为碳烟排出。当车辆在大负荷(如加速、爬坡、超负荷)时，由于燃烧室温度高，喷入的燃料多，混合汽分布不均匀，就会不可避免地出现局部地区高温缺氧，燃油裂解、聚合、碳化，从而形成黑烟。数据显示，机动车排放的PM2.5细微颗粒物，有大约80%来自柴油车，这类车在中国总体机动车中所占比例不到五分之一。

正因为如此，柴油车排放检测形势严峻，控制柴油车尾气排放刻不容缓。

二、柴油车排放检测方法

根据国家标准GB3847-2005的规定，采用自由加速状态下测量在用柴油车排气污染物的方法，对于车辆有负载时的排放情况难于反映出来。

加载减速工况法(Lug-down)是一种在模拟车辆负载运行时测量柴油车排气可见污染物的方法，该方法在3个加载工况点测试烟度，能较真实客观地评价在用柴油车的污染物排放水平。该方法使用透射式烟度计(如MQY-200)检验柴油车的排放情况。

根据国家标准的要求，测量时必须保证仪器的采样枪插入柴油车排气管内400毫米的深度，这样才能正确反映车辆的真实排烟情况。

三、检测站实际检车情况

由于多种原因，造成我国检测站在实际检车时，可能出现未按标准要求进行操作的情况，其中比较严重的是未将透射式烟度计的采样枪探头深入排气管内，导致检测数据偏低，未达到筛选出高污染车辆(冒黑烟等)的目的。由于现场检测环境的限制(柴油车排气管大多在车辆的中下部)，现有监管措施(如摄像头)无法监控是否将探头插入排气管的规定位置，现设计一种基于排烟温度采样的方法来判断是否正确操作的装置。

四、采样系统监测装置

MQY-200透射式烟度计(又称不透光烟度计)采用特殊改造后的采样管测量柴油车烟气温度。由于柴油车从排气管排出的气体在经过1.5～3.5米长的采样管后，温度基本冷凝到与环境温度相同，为了准确测量废气温度，将传感器的安装位置移至采样管中，来测量通过探头前端的烟气温度。

采样枪结构如图1所示：采样管由1根2米长的金属软管、一个烟气温度探头、若干导线及护线套组成。其使用原理是通过对排气管排出气体温度的测试，控制采样系统探头是否插入排气管。

图2 为采机枪实物，如图所示，烟气温度传感器安装在金属采样软管的一个出口处，使用螺钉紧固在金属采样软管内壁上，再使用护线套将导线从采样管内穿过，从另一头穿出后，连接到下位机的烟气温度电气接口，将烟气采样枪和金属软管(安装有烟气温度传感器的一头)连接，以此来测量通过采样枪的烟气温度。

五、现场车辆测试数据

由于检测站在实际检测时，车辆一辆接一辆，为准确得到实际排烟温度，把检测前采样枪内温度传感器的温度和检测中的温度进行对比可以检验温度数据的准确性(表1)。

表1 检测前与检测中采样枪传感器温度对比