尾气烟度测定

技术概述

尾气烟度测定是环境保护领域中一项至关重要的检测技术，主要用于评估柴油车、工程机械、非道路移动机械等内燃机设备排放废气的污染程度。随着我国环境保护法律法规的日益完善和公众环保意识的不断提高，尾气烟度测定已成为机动车尾气排放监管的核心环节之一。烟度作为衡量颗粒物排放的重要指标，直接反映了发动机燃烧效率和排放控制水平。

尾气烟度测定的技术原理基于光学测量方法，通过检测排气中颗粒物对光线的吸收、散射或遮挡程度来量化烟度值。在柴油机燃烧过程中，由于混合气形成不均匀、燃烧温度过高或燃油雾化不良等原因，会产生大量碳烟颗粒。这些颗粒物不仅会造成大气污染，还会对人体呼吸系统、心血管系统产生严重危害，长期暴露于高浓度颗粒物环境中可能导致多种慢性疾病。

从技术发展历程来看，尾气烟度测定经历了从主观目测到仪器测量的转变过程。早期的烟度检测主要依靠 trained 观察员进行目视比对，存在主观性强、精度低等问题。现代烟度测定技术已发展为采用精密光学仪器进行自动化测量，显著提高了检测的准确性和重复性。目前国内外常用的烟度测量方法包括滤纸烟度法、不透光烟度法和林格曼烟度法等，各方法在适用范围、测量精度和操作要求方面各有特点。

在国家法规层面，《中华人民共和国大气污染防治法》明确规定机动车排放应当符合国家规定的排放标准，超标排放车辆不得上路行驶。生态环境部发布的《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）》（GB 3847-2018）等技术标准，为尾气烟度测定提供了统一的技术规范和判定依据。各地生态环境主管部门在机动车年检、路检路查、入户抽查等监管执法环节中，广泛采用尾气烟度测定技术，确保机动车尾气排放达标。

检测样品

尾气烟度测定的检测样品主要是各类内燃机设备排放的废气，具体包括以下几大类：

• 柴油车尾气：包括重型柴油货车、轻型柴油货车、柴油客车、柴油轿车等各类以柴油为燃料的道路运输车辆。柴油车由于其压燃式燃烧特点，容易产生碳烟颗粒，是尾气烟度测定的主要对象。
• 非道路移动机械尾气：包括工程机械（如挖掘机、装载机、推土机、压路机等）、农业机械（如拖拉机、联合收割机等）、林业机械、港口机械、机场地勤设备等非道路用柴油机械的排放废气。
• 柴油发电机组尾气：备用电源、施工现场临时供电设备、船舶辅机等柴油发电机组的排气。
• 船舶柴油机尾气：内河船舶、沿海船舶及远洋船舶的主机和辅机排放废气。
• 铁路机车尾气：柴油机车、内燃动车组等铁路运输设备的排放。
• 矿山机械尾气：矿用自卸车、装载机、挖掘机等矿山作业设备的排放。

在进行尾气烟度测定时，需要根据样品来源设备的技术特征选择适当的检测方法和标准。不同类型的柴油机由于设计参数、工作条件、排放控制技术存在差异，其排放特性也各不相同。例如，道路用柴油机通常配备有较完善的排放后处理系统，而非道路移动机械和固定式柴油机的排放控制水平相对较低，颗粒物排放可能更为显著。

样品采集过程中，检测人员需要充分考虑发动机工况、排气温度、采样位置等因素对测量结果的影响。规范的样品采集流程是确保检测结果准确可靠的基础。采样探头应插入排气管内足够深度，避免环境空气混入；检测应在发动机达到正常工作温度后进行；采样管路应尽量短且避免弯曲，防止颗粒物沉积影响测量结果。

检测项目

尾气烟度测定涉及的检测项目主要包括以下几类：

• 滤纸烟度：采用滤纸式烟度计测量排气通过滤纸后的染黑程度，以波许烟度单位表示，数值范围为0-10FSN。滤纸烟度反映了排气中碳烟颗粒的相对含量，是我国早期柴油车排放标准的主要控制指标。
• 不透光烟度：采用不透光烟度计测量排气对光线的吸收程度，以光吸收系数表示，单位为m-1。不透光烟度能够实时反映排气中颗粒物的浓度变化，是当前国际通用的烟度测量指标。
• 林格曼烟度：采用林格曼烟度图进行目视比对评估，将烟度分为0-5共6个等级。林格曼烟度法操作简便，适用于现场快速筛查和执法检查。
• 自由加速烟度：在发动机怠速状态下，快速将油门踏板踩到底，测量加速过程中的最大烟度值。自由加速烟度检测是柴油车年检的常规项目。
• 加载减速烟度：在底盘测功机上对车辆进行加载，测量不同负荷条件下的烟度排放。加载减速工况更接近实际行驶条件，检测结果更能反映车辆的真实排放水平。
• 峰值烟度：记录检测过程中出现的最大烟度值，用于评估车辆在极端工况下的排放表现。
• 平均烟度：对检测过程进行积分计算得到的平均烟度值，反映车辆在一定时间周期内的排放水平。

除上述主要检测项目外，尾气烟度测定过程中通常还需记录发动机转速、排气温度、大气压力、环境温度等辅助参数，用于检测结果的有效性判定和数据处理。部分检测机构还可根据客户需求，提供排气颗粒物质量浓度、数量浓度等扩展检测项目。

检测结果的判定需依据相应的国家标准或地方标准进行。以柴油车自由加速法为例，根据GB 3847-2018标准，不同排放阶段的车辆对应不同的限值要求。对于2001年10月1日前生产的柴油车，滤纸烟度限值为4.5FSN；对于其后生产的车辆，根据排放标准实施时间和车辆类型，限值逐步加严。检测机构应严格按照标准规定的方法和程序进行检测，确保检测结果的科学性和公正性。

检测方法

尾气烟度测定常用的检测方法包括以下几种：

滤纸烟度法是我国早期广泛采用的烟度测量方法。该方法使用滤纸式烟度计，将一定体积的排气通过标准滤纸，使碳烟颗粒沉积在滤纸表面形成黑斑，然后用光电测量装置测量滤纸的反射率或黑度，换算成波许烟度值。滤纸烟度法的优点是操作简单、成本较低、设备便携；缺点是无法反映瞬态烟度变化、测量精度受滤纸质量和操作规范性影响较大。该方法适用于稳态工况下的烟度测量，主要用于老旧柴油车的排放检测。

不透光烟度法是国际通用的烟度测量方法。该方法利用不透光烟度计测量排气对光线的衰减程度。测量时，排气通过一个已知长度的测量通道，光源发出的光线穿过排气后被接收器检测，通过比较入射光和透射光的强度差异计算光吸收系数。不透光烟度计可以实时测量烟度变化，能够捕捉加速、减速等瞬态工况下的烟度峰值，测量精度高、重复性好，是当前柴油车排放检测的主流方法。

林格曼烟度法是一种目视比对方法。检测时，观察者在规定的距离和角度条件下，将排放烟羽与林格曼烟度图进行比对，判断烟度等级。林格曼烟度图由6个不同黑度的方格图组成，分别代表0-5级烟度。该方法操作简便、成本低廉，不需要复杂的仪器设备，适用于现场快速检查。但由于存在主观误差，林格曼烟度法通常作为初步筛查手段，如发现异常则需用仪器进行准确测量。

自由加速法是在发动机怠速工况下，快速将油门踏板踩到底，保持数秒后松开，测量加速过程中最大烟度的方法。该方法操作简便，不需要底盘测功机等大型设备，适用于机动车年检站和路边执法检查。自由加速法的局限性在于测试工况与实际行驶工况存在差异，不能完全反映车辆的真实排放水平。

加载减速法是在底盘测功机上对车辆施加负载，模拟实际行驶工况，测量不同车速和负荷条件下的烟度排放。加载减速法能够更真实地反映车辆在实际道路条件下的排放特性，检测结果的准确性更高。该方法需要设备和技术人员，检测成本相对较高，主要用于新车型式检验和在用车的准确检测。

检测仪器

尾气烟度测定使用的检测仪器主要包括以下几类：

• 滤纸式烟度计：由采样探头、取样泵、滤纸夹持装置、光电测量单元等组成。工作原理是将排气通过滤纸，测量滤纸染黑后的反射率或黑度。滤纸式烟度计结构简单、成本低廉、携带方便，适用于现场检测和移动执法。
• 不透光烟度计：由光源、测量通道、接收器、信号处理单元等组成。光源通常采用绿光LED或卤素灯，测量通道长度一般在200-400mm之间。不透光烟度计具有响应速度快、测量精度高、可实现连续在线监测等优点，是当前主流的烟度测量设备。
• 林格曼烟度图：标准化的目视比对工具，由印有不同黑度网格的卡片组成。使用时在适当距离和光照条件下与排放烟羽进行比对，确定烟度等级。林格曼烟度图成本低、使用简便，但准确性依赖操作者经验。
• 底盘测功机：用于加载减速法检测，可对车辆施加可控负载，模拟实际行驶工况。底盘测功机通常配备惯性飞轮和电涡流测功机，可准确控制车速和负荷。
• 排气温度计：用于测量排气温度，判断发动机是否达到正常工作状态。排气温度是烟度检测的重要辅助参数。
• 转速仪：用于测量发动机转速，确保检测在规定的转速范围内进行。
• 气象参数测量仪：包括气压计、温度计、湿度计等，用于测量环境大气参数，部分检测结果需要进行大气压力修正。

检测仪器的选用应根据检测目的、适用标准、场地条件等因素综合考虑。检测机构应建立完善的仪器设备管理制度，定期进行校准和核查，确保仪器处于良好工作状态。仪器的计量性能应满足相关标准的技术要求，校准周期和校准项目应符合计量检定规程的规定。

在使用检测仪器时，操作人员应严格按照操作规程进行。仪器开机后应进行预热和自检，确认各项功能正常后方可开始检测。采样探头应正确插入排气管，避免漏气或吸入环境空气。检测过程中应密切观察仪器读数，记录各项参数和测量结果。检测完成后应对仪器进行清洁和维护，及时更换消耗品，确保仪器的长期稳定运行。

应用领域

尾气烟度测定技术具有广泛的应用领域，主要包括以下几个方面：

• 机动车年检：机动车安全技术检验机构定期对柴油车进行尾气烟度检测，作为车辆年检的重要组成部分。检测合格的车辆方可领取检验合格标志，允许上路行驶。年检是控制机动车尾气污染的重要手段。
• 路检路查：生态环境主管部门联合公安交管部门，在道路上设置检测点，对过往柴油车进行抽检。路检路查能够发现年检后超标排放车辆，对违法排放行为进行查处，是机动车尾气监管执法的重要方式。
• 入户抽查：生态环境执法人员进入企业、物流园区、建筑工地等场所，对非道路移动机械和柴油车辆进行尾气排放检查。入户抽查能够扩大监管覆盖面，促进非道路移动机械排放达标。
• 新车型式检验：柴油车生产企业在新车型上市前，需按照国家标准进行排放型式检验，尾气烟度是检验项目之一。型式检验合格后方可获得生产许可和销售资质。
• 在用车维修检测：柴油车维修后需进行尾气检测，确认维修效果和排放达标情况。尾气烟度测定是评估发动机维修质量的重要依据。
• 船舶尾气监管：港航管理部门对靠港船舶进行尾气排放检查，推动船舶使用低硫燃油和尾气处理装置，减少港口大气污染。
• 工程机械监管：住建、交通等部门对建筑工地、道路施工等场所的工程机械进行尾气排放检查，督促使用达标机械和油品。
• 环境监测研究：科研机构开展机动车尾气排放特征研究、排放因子测定、控制技术评估等工作时，尾气烟度测定是重要的技术手段。

随着大气污染防治工作的深入，尾气烟度测定的应用领域还在不断拓展。部分地区已建立机动车遥感监测系统，在主要道路部署遥感检测设备，实现对过往车辆尾气排放的自动筛查。同时，车载诊断系统（OBD）远程监控技术也在逐步推广，可实时获取车辆排放数据，为精准监管提供技术支撑。

在"蓝天保卫战"背景下，尾气烟度测定作为机动车尾气监管的核心技术手段，发挥着不可替代的作用。通过定期检测、执法抽查、遥感监测等多种方式相结合，构建覆盖面广、效率高的监管网络，有效控制机动车尾气污染，改善城市空气质量，保障人民群众健康福祉。

常见问题

尾气烟度测定过程中，检测人员和送检单位经常会遇到一些问题，以下就常见问题进行解答：

• 问：为什么车辆需要定期进行尾气烟度检测？
  答：柴油车在使用过程中，由于发动机磨损、喷油系统积碳、进气系统堵塞等原因，燃烧状态会逐渐恶化，导致尾气烟度增加。定期检测可以及时发现超标排放车辆，督促车主进行维修保养，减少尾气污染。
• 问：尾气烟度超标的主要原因有哪些？
  答：常见原因包括：喷油器雾化不良或滴油、喷油正时不准确、进气量不足（空气滤清器堵塞）、气缸压缩压力过低、活塞环磨损严重、气门密封不良、燃油品质不佳、增压器故障、后处理系统失效等。
• 问：如何降低柴油车的尾气烟度？
  答：可采取以下措施：定期更换空气滤清器、燃油滤清器；使用符合标准的优质燃油；定期检查调整喷油器和喷油泵；保持进气系统清洁畅通；及时维修或更换磨损部件；根据车辆情况加装或更换排气后处理装置。
• 问：自由加速法和加载减速法有什么区别？
  答：自由加速法在车辆静止状态下进行，仅测量急加速时的烟度峰值，操作简便但与实际行驶工况差异较大。加载减速法在测功机上对车辆施加负载，测量不同工况下的烟度，更能反映真实排放水平，但需要设备和场地。
• 问：不透光烟度和滤纸烟度如何换算？
  答：不透光烟度和滤纸烟度基于不同的测量原理，两者之间没有准确的换算关系。一般来说，滤纸烟度1FSN约对应光吸收系数0.3-0.5m-1，但具体对应关系受颗粒物特性、粒径分布等因素影响，建议以检测标准规定的指标为准。
• 问：检测前车辆需要做哪些准备？
  答：检测前应确保发动机处于正常工作温度，冷却液温度不低于规定值；检查车辆无明显的机油消耗、排气泄漏等问题；确保燃油为车用柴油；熟悉检测流程，配合检测人员操作。
• 问：对检测结果有异议怎么办？
  答：如对检测结果有异议，可在规定期限内向检测机构提出复检申请，或向生态环境主管部门申请仲裁检测。复检时应确保车辆技术状态与首次检测时一致，避免进行影响排放的维修或调整。
• 问：非道路移动机械是否需要尾气烟度检测？
  答：是的，非道路移动机械同样需要进行尾气排放检测。根据《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）》等标准，工程机械、农业机械等非道路移动机械需满足相应的排放要求，生态环境部门会定期开展监督检查。

尾气烟度测定是一项性较强的技术工作，需要检测人员具备扎实的理论基础和丰富的实践经验。检测机构应加强人员培训，严格执行标准规程，确保检测结果的准确性和公正性。送检单位应了解检测流程和要求，做好车辆日常维护保养，积极配合检测工作，共同推动机动车尾气排放达标，为大气环境保护贡献力量。