RU2366930C1 - Method for measurement of diesel engine exhaust gases opacity - Google Patents
Method for measurement of diesel engine exhaust gases opacity Download PDFInfo
- Publication number
- RU2366930C1 RU2366930C1 RU2008131229/28A RU2008131229A RU2366930C1 RU 2366930 C1 RU2366930 C1 RU 2366930C1 RU 2008131229/28 A RU2008131229/28 A RU 2008131229/28A RU 2008131229 A RU2008131229 A RU 2008131229A RU 2366930 C1 RU2366930 C1 RU 2366930C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- black
- background
- white
- smoke
- opacity
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Testing Of Engines (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к способам технической диагностики и может быть использовано для оценки технического состояния автомобилей, оснащенных дизельными двигателями, путем контроля дымности отработавших газов.The invention relates to methods for technical diagnostics and can be used to assess the technical condition of cars equipped with diesel engines by controlling the smoke of exhaust gases.
Известен способ измерения, основанный на просвечивании слоя отработавших газов определенной толщины и оценке светопоглощения. Требования к приборам, реализующим этот метод (а следовательно, и к самому способу) сформулированы в Приложении «И» к стандарту ГОСТ Р 41.24-2003 «Единообразные предписания, касающиеся: III Сертификации автотранспортных средств с двигателями с воспламенением от сжатия в отношении дымности».A known measurement method based on the transmission of a layer of exhaust gases of a certain thickness and the assessment of light absorption. The requirements for devices that implement this method (and therefore to the method itself) are formulated in Appendix “I” to GOST R 41.24-2003 “Uniform provisions concerning: III Certification of vehicles with compression ignition engines in relation to smoke”.
Недостатками данного способа и приборов, реализующих его, являются значительные разбросы результатов измерений, сложность и низкая надежность приборов, влияние температуры окружающего воздуха и общей освещенности в месте проведения измерений на результаты измерений.The disadvantages of this method and devices that implement it are the significant scatter of the measurement results, the complexity and low reliability of the instruments, the effect of ambient temperature and general illumination at the place of measurement on the measurement results.
Известен способ измерения содержания сажи [Буралев Ю.В. и др. Устройство, обслуживание и ремонт топливной аппаратуры. - М.: 1982, стр.159], основанный на прокачивании фиксированного объема отработавших газов через белый бумажный фильтр и отфильтровывании частиц сажи из отработавших газов. Он позволяет приблизительно оценить дымность (содержание сажи) отработавших газов сравнением степени потемнения исходно белого фильтра, на котором осели частицы сажи, с эталонами, представляющими шкалу черноты.A known method of measuring the content of soot [Buralev Yu.V. and other device, maintenance and repair of fuel equipment. - M .: 1982, p. 159], based on pumping a fixed volume of exhaust gases through a white paper filter and filtering soot particles from the exhaust gases. It allows you to approximately estimate the smokiness (soot content) of the exhaust gases by comparing the degree of darkening of the initially white filter, on which the soot particles have settled, with standards representing the black scale.
Недостатком данного способа является то, что он предназначен для измерения на стационарных режимах работы дизеля и не позволяет проводить измерения на режиме свободного ускорения. К тому же он обладает значительной трудоемкостью проведения измерений, т.к. вначале нужно профильтровать отработавшие газы, а затем в другом функциональном блоке измерить степень почернения фильтра прибором фотоколориметрического типа.The disadvantage of this method is that it is designed to measure at stationary diesel operation modes and does not allow measurements to be made under free acceleration mode. In addition, it has a significant complexity of measurements, because First, it is necessary to filter the exhaust gases, and then in another functional block measure the degree of blackening of the filter with a photocolorimetric type device.
Задачей изобретения является повышение эффективности способа, возможность измерения дымности на режиме свободного ускорения и снижение себестоимости реализации способа.The objective of the invention is to increase the efficiency of the method, the ability to measure smoke on the free acceleration mode and reduce the cost of implementing the method.
Поставленная задача решается тем, что в предлагаемом способе измерения дымности отработавших газов дизелей, включающем измерение степени изменения фона, согласно изобретению в качестве фона используют разлинованный черно-белыми полосами экран, проводят видеосъемку потока отработавших газов дизеля на фоне в районе среза выпускной трубы, полученную видеозапись раскадровывают на последовательный ряд отдельных снимков (изображений) в соответствии со скоростью съемки (частотой кадров), для каждого изображения определяют степень потемнения белого фона (количество черной сажи на белом фоне) и степень осветления черного фона (количество сизых паров масла и других продуктов неполного сгорания топлива на черном фоне) на толщине анализируемого столба отработавших газов, равного диаметру среза выпускной трубы, определяют значения показателей Nчб и Nбч и приводят полученные показатели к регламентированной толщине столба газа, для каждого i-того изображения определяют суммарный показатель Ni по формуле:The problem is solved in that in the proposed method for measuring the smoke of diesel exhaust gases, including measuring the degree of change in the background, according to the invention, a screen lined with black and white stripes is used as the background, a video is taken of the diesel exhaust gas flow against the background in the region of the exhaust pipe cut, the video obtained they frame them in a sequential series of individual pictures (images) in accordance with the shooting speed (frame rate), for each image, determine the degree of darker Ia white background (the amount of carbon black on a white background) and the degree of lightening black background (the number of bluish oil vapor and other products of incomplete combustion of fuel on a black background) in the thickness of the analyzed exhaust gas post equal to the diameter of the exhaust outlet, determine the values of parameters N BW and N warheads and lead the obtained indicators to the regulated thickness of the gas column, for each i-th image determine the total indicator N i according to the formula:
Ni=a*Nчб+в*Nбч,N i = a * N bb + in * N bch ,
где Nчб - составляющая дымности «черное на белом»;where N bw - the component of the smoke "black on white";
Nбч - составляющая дымности «белое на черном»;N bch - component of the smokiness "white on black";
а, в - коэффициенты регрессии,a, b - regression coefficients,
по полученному последовательному ряду Ni определяют пиковое (максимальное) значение дымности и максимальную интегральную оценку показателя Nm по совокупности m последовательных кадров, полученных за регламентированное время (например, 0,9-1,1 секунд).from the obtained series N i , the peak (maximum) smoke value and the maximum integral score of the indicator N m are determined from the set of m consecutive frames received for the regulated time (for example, 0.9-1.1 seconds).
На фиг.1 показано взаимное расположение аппаратуры и диагностируемого автомобиля, вид сверху, на фиг.2 показано взаимное расположение аппаратуры и диагностируемого автомобиля, вид спереди, на фиг.3 показан фрагмент последовательного ряда полученных кадров, на фиг.4 показан полученный график формирования коэффициента ослабления света N % на режиме свободного ускорения дизеля, на фиг.5 показан полученный график формирования коэффициента поглощения света К, м-1 на режиме свободного ускорения дизеля.Figure 1 shows the mutual arrangement of the equipment and the diagnosed car, top view, figure 2 shows the relative position of the equipment and the diagnosed car, front view, figure 3 shows a fragment of a sequential series of received frames, figure 4 shows the obtained graph of the formation of the coefficient light attenuation N% in the free acceleration mode of a diesel engine; Fig. 5 shows the obtained graph of the formation of the light absorption coefficient K, m -1 in the free acceleration of a diesel engine.
Измерение дымности отработавших газов предлагаемым способом осуществляют следующим образом. Располагают комплект аппаратуры (экран-фон с разлинованными полосами, штатив, видеокамера) относительно испытываемого автомобиля так, как показано на фиг.1 и фиг.2, то есть с возможностью видеосъемки истечения отработавших газов из выпускной трубы на фоне черно-белого экрана. Запускают двигатель, включают видеокамеру и реализуют режим свободного ускорения, в соответствии с ГОСТ Р 52160-2003. Полученные видеозаписи переносят в персональный компьютер (ПК), раскадровывают и получают последовательный ряд кадров (изображений), см. фиг.3. На полученных кадрах выбирают сцену района среза выпускной трубы. Используя программу Adobe Photoshop, определяют базовую оценку белизны (%) белой полосы и черноту (%) черной полосы. Далее на выбранной сцене для каждого кадра определяют степень потемнения белого фона и степень осветления черного фона, как разницы текущих значений и базовых оценок соответственно белых и черных полос. Значения этих оценок Nчб (%) и Nбч (%), полученных на толщине слоя отработавшего газа, равного диаметру среза выпускной трубы, приводят к регламентированной ГОСТом толщине столба газа, равной 0,43 метра, следующим образом. Известно, что коэффициент поглощения света К и коэффициент ослабления света N связаны между собой логарифмической зависимостью:The measurement of exhaust smoke by the proposed method is as follows. Have a set of equipment (screen-background with lined stripes, tripod, video camera) relative to the test vehicle as shown in Fig.1 and Fig.2, that is, with the possibility of video recording of exhaust gas from the exhaust pipe against a black and white screen. They start the engine, turn on the camcorder and implement the free acceleration mode, in accordance with GOST R 52160-2003. The resulting videos are transferred to a personal computer (PC), frame up and receive a sequential series of frames (images), see figure 3. On the received frames, select the scene of the region of cut of the exhaust pipe. Using the program Adobe Photoshop, determine the basic assessment of whiteness (%) of the white strip and blackness (%) of the black strip. Next, on the selected scene, for each frame, the degree of darkening of the white background and the degree of lightening of the black background are determined as the differences between the current values and the basic estimates of the white and black bars, respectively. The values of these estimates N bb (%) and N bch (%) obtained at the exhaust gas layer thickness equal to the cut-off diameter of the exhaust pipe lead to a gas column thickness of 0.43 meters, regulated by GOST, as follows. It is known that the light absorption coefficient K and the light attenuation coefficient N are interconnected by a logarithmic dependence:
где L - толщина просвечиваемого слоя отработавших газов (эффективная база дымомера), м;where L is the thickness of the translucent layer of exhaust gases (effective base of the smoke meter), m;
N - показания линейной шкалы, %;N - linear scale readings,%;
К - соответствующее значение коэффициента поглощения, м-1.K is the corresponding value of the absorption coefficient, m -1 .
Тогда, если произвести преобразования,Then, if you make the conversion,
коэффициент ослабления света будет равен:light attenuation coefficient will be equal to:
Находят значение показателя К на длине L, равной диаметру среза трубы (формула 1). Далее подставляют найденное значение показателя К и длину L=0,43 метра в формулу для нахождения показателя N (формула 2), тем самым приводя коэффициент ослабления света к установленной толщине столба газа, равной 0,43 м. Определяют совокупную дымность N по уравнению:Find the value of the indicator K over a length L equal to the diameter of the pipe cut (formula 1). Next, substitute the found value of the indicator K and the length L = 0.43 meters in the formula for finding the indicator N (formula 2), thereby bringing the light attenuation coefficient to the set gas column thickness of 0.43 m. The total smokiness N is determined by the equation:
N=a·Nчб+в·Nбч,N = a · N bb + in · N bch ,
где Nчб - составляющая дымности «черное на белом», %;where N bw - the component of the smoke "black on white",%;
Nбч - составляющая дымности «белое на черном», %;N bch - component of the smoke “white on black”,%;
а и в - коэффициенты регрессии, полученные по экспериментальным данным с образцовым дымомером.a and c are the regression coefficients obtained from experimental data with an exemplary smoke meter.
Рассмотренную процедуру применяют к каждому кадру последовательного ряда и получают последовательный ряд оценок текущей дымности отработавших газов испытываемого автомобиля на режиме свободного ускорения с частотой, соответствующей скорости видеосъемки - 30 кадров в секунду, 60 кадров в секунду, 100 кадров в секунду и т.д. в зависимости от возможностей видеокамеры. По полученному ряду значений определяют пиковое (максимальное) значение дымности отработавших газов для каждого цикла свободного ускорения дизеля.The considered procedure is applied to each frame of a sequential series and a series of estimates of the current exhaust smoke of a test vehicle is obtained at free acceleration with a frequency corresponding to the video recording speed of 30 frames per second, 60 frames per second, 100 frames per second, etc. depending on the capabilities of the camcorder. From the obtained series of values, the peak (maximum) value of the exhaust smoke is determined for each cycle of diesel free acceleration.
ПримерExample
В соответствии с предлагаемым способом провели видеосъемку истечения отработавших газов дизеля. Видеокамера обеспечивала скорость съемки 60 кадров в секунду. Полученное видео раскадровали и обрабатали с использованием программы Adobe Photoshop. Получили ряд оценок совокупной дымности (черное на белом + белое на черном) отработавших газов дизеля на режиме свободного ускорения. Данные привели к ГОСТированой толщине слоя газа 0,43 метра. Результаты обработки видеоряда представлены в таблице.In accordance with the proposed method, a video was taken of the exhaust gas of a diesel engine. The camcorder provided a shooting speed of 60 frames per second. The resulting video was uploaded and processed using Adobe Photoshop. Got a number of estimates of the total smoke (black on white + white on black) of diesel exhaust gases under free acceleration. The data led to a state standardized gas layer thickness of 0.43 meters. The video processing results are presented in the table.
По полученным данным построены графики, которые представлены на фиг.4 и фиг.5. По полученным графикам определили пиковую (максимальную) за цикл свободного ускорения дымность отработавших газов. Как видно из фиг.4 по показателю N она составляет N=80,89%, из фиг.5 видно, что по показателю К она составляет К=3,849 м-1.According to the data obtained, graphs are constructed, which are presented in figure 4 and figure 5. From the obtained graphs, the peak (maximum) for the free acceleration cycle was determined for the exhaust smoke. As can be seen from figure 4 in terms of N, it is N = 80.89%, from figure 5 it is seen that in terms of indicator K it is K = 3.849 m -1 .
Также можно определить максимальную интегральную оценку показателя N по совокупности последовательных кадров, полученных за регламентированное время (например, за 0,5 секунды). Для рассмотренного случая она составляет N=47,1%.It is also possible to determine the maximum integral score of the N indicator from the totality of consecutive frames obtained in a regulated time (for example, in 0.5 seconds). For the case under consideration, it is N = 47.1%.
Таким образом, используя предлагаемый способ можно измерять дымность отработавших газов дизеля на любом режиме, в том числе и на режиме свободного ускорения.Thus, using the proposed method, it is possible to measure the smoke of the exhaust gas of a diesel engine in any mode, including the free acceleration mode.
Предложенный способ измерения дымности отработавших газов дизелей основан на применении массово производимых бытовых видеокамер, что обусловливает возможность низкой себестоимости реализации предлагаемого метода. (Стоимость ПК во внимание не принимаем, т.к. на любом современной пункте диагностирования ПК обязательно имеется и дополнительно приобретать его нет необходимости.) Необходимо лишь разработать и установить специализированное программное обеспечение на ПК для автоматизированной обработки полученной видеосъемки.The proposed method for measuring the smoke of diesel exhaust gas is based on the use of mass-produced household video cameras, which makes it possible to lower the cost of implementing the proposed method. (We do not take into account the cost of the PC, because at any modern point of PC diagnostics, there is always a need and there is no need to purchase it additionally.) It is only necessary to develop and install specialized software on the PC for the automated processing of the resulting video.
В предлагаемом способе исключен контакт отработавших газов с измерительной аппаратурой, что обеспечит возможность ее длительной эксплуатации. Учитывая постоянный прогресс в производстве видеокамер, а именно улучшение их характеристик чувствительности, возможность съемки процесса со значительного расстояния и снижение стоимости видеокамер, предлагаемый способ имеет значительные перспективы.In the proposed method, the contact of the exhaust gases with the measuring equipment is excluded, which will ensure the possibility of its long-term operation. Given the constant progress in the production of video cameras, namely the improvement of their sensitivity characteristics, the ability to shoot the process from a considerable distance and reduce the cost of video cameras, the proposed method has significant prospects.
Claims (1)
Ni=a·Nчб+в·Nбч,
где Nчб - составляющая дымности «черное на белом»;
Nбч - составляющая дымности «белое на черном»;
а, в - коэффициенты регрессии,
по полученному последовательному ряду Ni определяют пиковое (максимальное) значение дымности, и максимальную интегральную оценку показателя Nm по совокупности m последовательных кадров, полученных за регламентированное время. A method for measuring the smoke of diesel exhaust gases, including measuring the degree of change in background, characterized in that the screen is lined with black and white stripes as a background, a video is taken of the diesel exhaust gas flow in the background in the region of the exhaust pipe cut, the resulting video is shot into a series of separate shots (images) in accordance with the shooting speed (frame rate), for each image, determine the degree of darkening of the white background (the amount of black soot on a white background) and the degree of clarification of the black background (the number of bluish vapors of oil and other products of incomplete combustion of the fuel against a black background) at the thickness of the analyzed exhaust gas column equal to the cut-off diameter of the exhaust pipe, the values of Nbb and Nbch are determined and the obtained values are brought to the regulated thickness of the gas column, for each i-th image, the total indicator N i is determined by the formula
N i = a · N bb + in · N bch ,
where N bw - the component of the smoke "black on white";
N bch - component of the smokiness "white on black";
a, b - regression coefficients,
from the obtained series N i , the peak (maximum) smoke value is determined, and the maximum integral estimate of the Nm indicator from the set of m consecutive frames obtained for the regulated time.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008131229/28A RU2366930C1 (en) | 2008-07-28 | 2008-07-28 | Method for measurement of diesel engine exhaust gases opacity |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008131229/28A RU2366930C1 (en) | 2008-07-28 | 2008-07-28 | Method for measurement of diesel engine exhaust gases opacity |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2366930C1 true RU2366930C1 (en) | 2009-09-10 |
Family
ID=41166690
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008131229/28A RU2366930C1 (en) | 2008-07-28 | 2008-07-28 | Method for measurement of diesel engine exhaust gases opacity |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2366930C1 (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2492442C1 (en) * | 2012-02-21 | 2013-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутская государственная сельскохозяйственная академия" | Computer method to determine exhaust opacity of spent gases of diesel engines |
RU2497132C1 (en) * | 2012-05-04 | 2013-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет приборостроения и информатики" | Method to measure expansion velocity and element composition of gas plasma flow |
RU226702U1 (en) * | 2024-02-15 | 2024-06-18 | Владимир Васильевич Галайко | Device for changing the diesel speed mode when measuring exhaust gas opacity |
-
2008
- 2008-07-28 RU RU2008131229/28A patent/RU2366930C1/en not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
БУРАЛЕВ Ю.В. и др. Устройство, обслуживание и ремонт топливной аппаратуры. - М., 1982, с.159. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2492442C1 (en) * | 2012-02-21 | 2013-09-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Иркутская государственная сельскохозяйственная академия" | Computer method to determine exhaust opacity of spent gases of diesel engines |
RU2497132C1 (en) * | 2012-05-04 | 2013-10-27 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Московский государственный университет приборостроения и информатики" | Method to measure expansion velocity and element composition of gas plasma flow |
RU226702U1 (en) * | 2024-02-15 | 2024-06-18 | Владимир Васильевич Галайко | Device for changing the diesel speed mode when measuring exhaust gas opacity |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU154000U1 (en) | ENGINE SYSTEM | |
Rakopoulos et al. | Experimental assessment of turbocharged diesel engine transient emissions during acceleration, load change and starting | |
JP2007505247A (en) | Internal combustion engine control method and apparatus using accelerometer | |
Dekraker et al. | Constructing engine maps for full vehicle simulation modeling | |
CN102116735A (en) | System and method for remote sensing measurement of automobile emissions | |
RU2366930C1 (en) | Method for measurement of diesel engine exhaust gases opacity | |
Rubino et al. | Fundamental study of GPF performance on soot and ash accumulation over artemis urban and motorway cycles-comparison of engine bench results with GPF durability study on road | |
US8397550B2 (en) | Method for determining the ignitability of a fuel | |
WO2010140263A1 (en) | Device for estimating amount of soot discharged from internal combustion engine | |
Hentschel et al. | Time-resolved analysis of soot formation and oxidation in a direct-injection diesel engine for different EGR-rates by an extinction method | |
JP6166156B2 (en) | Combustion analyzer | |
Chen et al. | Compression and end-gas temperatures from iodine absorption spectra | |
Kirchen et al. | Soot emission measurements and validation of a mean value soot model for common-rail diesel engines during transient operation | |
EP2530446B1 (en) | Method for estimating the pinking intensity of an internal combustion engine by inverting a wave equation | |
Carlucci et al. | Improvement of the control-oriented model for the engine-out NO x estimation based on in-cylinder pressure measurement | |
EP1936155B1 (en) | Method for determining an intake pressure of a turbocompressor turbine equipping a heat engine | |
FR3069573B1 (en) | METHOD FOR ANALYZING THE OPERATION OF AN ANTI-POLLUTION SYSTEM OF A MOTOR VEHICLE | |
Irimescu et al. | Spark anemometry applied through secondary current measurements in an optical spark ignition engine | |
Sick et al. | Time-resolved infrared imaging and spectroscopy for engine diagnostics | |
Knapp et al. | In-cylinder mixture formation analysis with spontaneous Raman scattering applied to a mass-production SI engine | |
Блянкинштейн et al. | CONCEPT AND MODELS FOR EVALUATION OF BLACK AND WHITE SMOKE COMPONENTS IN DIESEL ENGINE EXHAUST | |
KR101165981B1 (en) | Method for examining exhaust-gas of large diesel car | |
Galindo et al. | Effect of numerical configuration on predicted EGR cylinder-to-cylinder dispersion | |
FR3064673A1 (en) | CONTROL METHOD AND INSTALLATION FOR MONITORING THE OPERATION OF A DIESEL PARTICULATE FILTER | |
JP2024041461A (en) | Combustion-diagnosing apparatus, combustion-diagnosing system, and program of combustion-diagnosing apparatus |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PD4A | Correction of name of patent owner | ||
QB4A | Licence on use of patent |
Free format text: LICENCE Effective date: 20130211 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160729 |