ISO 8178-9:2019

Reciprocating internal combustion engines - Exhaust emission measurement - Part 9: Test cycles and test procedures for measurement of exhaust gas smoke emissions from compression ignition engines using an opacimeter

This document specifies the measurement procedures and test cycles for the evaluation of smoke emissions from compression ignition engines using an opacimeter. The tests are carried out under steady-state and transient operation using tests cycles which are representative of a given application. The smoke testing is conducted using opacimeter-type smoke meters which operate on the light extinction principle. The purpose of this document is to define the smoke test cycles and the methods used to measure the opacity and for the determination of the light absorption coefficient. It allows the use of either full-flow or partial-flow opacimeters and corrects for differences in rise time between the two types of opacimeters. Specifications of the apparatus for the measurement of opacity can be found in ISO 11614. The test procedures and measurement techniques described in this document are applicable to reciprocating internal combustion (RIC) engines in general. Annex D, Annex E, Annex F and Annex G each contains a test cycle that is relevant only for those specific applications listed in the first subclause of that annex. Where possible, the smoke test cycle described in the annex utilizes the engine and machine categories developed in ISO 8178‑4. For certain categories of non-road engines "at site" rather than "test bed" smoke test procedures can prove to be necessary. For engines used in machinery covered by additional requirements (e.g. occupational health and safety regulations), additional test conditions and special evaluation methods can apply.

Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des émissions de gaz d'échappement — Partie 9: Cycles et procédures d'essai pour le mesurage au banc d'essai des émissions de fumées de gaz d'échappement des moteurs alternatifs à combustion interne à allumage par compression fonctionnant en régime transitoire

Le présent document spécifie les méthodes de mesure et les cycles d'essai pour l'évaluation des émissions de fumées des moteurs à allumage par compression à l'aide d'un opacimètre. Les essais sont réalisés en régime permanent et transitoire, en appliquant des cycles d'essai qui sont représentatifs de l'application donnée. L'essai de fumée est réalisé en utilisant des fumimètres du type opacimètre qui fonctionnent selon le principe de l'opacimétrie. Le but de du présent document est de définir les cycles d'essai des fumées et les méthodes utilisées pour mesurer l'opacité et pour déterminer le coefficient d'absorption de la lumière. Il permet l'utilisation d'opacimètres à débit total ou à débit partiel et corrige les différences de temps de montée entre les deux types d'opacimètres. Les spécifications de l'appareillage pour le mesurage de l'opacité peuvent être trouvées dans l'ISO 11614. Les méthodes d'essai et les techniques de mesurage décrites dans le présent document sont applicables aux moteurs alternatifs à combustion interne en général. L'Annexes D, l'Annexes E, l'Annexes F et l'Annexes G de la présente partie de l'ISO 8178 comprennent chacune un cycle d'essai correspondant uniquement aux applications spécifiques énumérées dans le premier paragraphe. Dans la mesure du possible, le cycle d'essai des fumées décrit dans l'annexe en question utilise les catégories de moteurs et d'équipements développées dans l'ISO 8178-4. Pour les moteurs utilisés dans des machines couvertes par des spécifications supplémentaires (par exemple les réglementations relatives à l'hygiène et à la sécurité du travail), des conditions d'essai supplémentaires et des méthodes d'évaluation spéciales peuvent s'appliquer.

General Information

• Status: Published
• Publication Date: 21-Jul-2019
• ICS: 13.040.50 - Transport exhaust emissions
• ICS: 27.020 - Internal combustion engines
• Technical Committee: ISO/TC 70/SC 8 - Exhaust gas emission measurement
• Drafting Committee: ISO/TC 70/SC 8/WG 6 - Test bed measurement
• Current Stage: 9093 - International Standard confirmed
• Start Date: 16-Jul-2025
• Completion Date: 13-Dec-2025

Relations

• Consolidated By: ISO 3146:2022 - Plastics - Determination of melting behaviour (melting temperature or melting range) of semi-crystalline polymers by capillary tube and polarizing-microscope methods
• Effective Date: 06-Jun-2022
• Revises: ISO 8178-9:2012 - Reciprocating internal combustion engines - Exhaust emission measurement - Part 9: Test cycles and test procedures for test bed measurement of exhaust gas smoke emissions from compression ignition engines operating under transient conditions
• Effective Date: 10-Dec-2016
• Revised: ISO 8178-3:1994 - Reciprocating internal combustion engines - Exhaust emission measurement - Part 3: Definitions and methods of measurement of exhaust gas smoke under steady-state conditions
• Effective Date: 10-Dec-2016
• Revises: ISO 8178-10:2002 - Reciprocating internal combustion engines - Exhaust emission measurement - Part 10: Test cycles and test procedures for field measurement of exhaust gas smoke emissions from compression ignition engines operating under transient conditions
• Effective Date: 10-Dec-2016

Overview - ISO 8178-9:2019 (opacimeter smoke test cycles)

ISO 8178-9:2019 defines test cycles and procedures for measuring exhaust smoke emissions from compression‑ignition (diesel) reciprocating internal combustion engines using opacimeter‑type smoke meters. It covers both steady‑state and transient testing representative of real applications, specifies methods to measure opacity and determine the light absorption coefficient, and allows use of either full‑flow or partial‑flow opacimeters with corrections for differences in instrument response.

Keywords: ISO 8178-9:2019, opacimeter, smoke emissions, compression ignition engines, test cycles, opacity, light absorption coefficient.

Key topics and technical requirements

• Test cycles: Steady‑state and transient procedures; annexes (D–G) provide application‑specific cycles (non‑road, marine, rail, etc.).
• Opacimeter types: Acceptance of full‑flow and partial‑flow opacimeters and correction for differing rise times between types.
• Measurement principles: Opacity via light extinction (Beer–Lambert relationships) and determination of the effective optical path length.
• Signal processing: Data conversion, filter algorithms (including Bessel‑type filtering) and calibration/verification routines.
• Equipment and accuracy: Requirements for measurement equipment, installation (exhaust pipe, rain caps, field testing), and calibration - with apparatus specifications cross‑referenced to ISO 11614.
• Reporting & evaluation: Data evaluation methods, calculation procedures, and reporting formats (see Annex I).
• Scope of applicability: Applicable to reciprocating internal combustion (RIC) engines in general; recognizes situations requiring “at site” (field) testing or additional test conditions for special regulatory or safety needs.

Practical applications and users

Who uses ISO 8178-9:2019:

• Engine manufacturers and OEMs for R&D and emissions characterization
• Test laboratories conducting type‑approval, certification and compliance testing
• Regulatory agencies and inspection/maintenance programs for in‑service smoke checks
• Fleet managers, marine and rail operators for engine acceptance testing
• Occupational health and safety stakeholders where additional test conditions apply

Typical uses:

• Certifying engines or equipment to smoke emission limits
• Developing and validating emission control strategies
• Field inspections and maintenance diagnostics using opacimeters
• Comparative testing across engine and machine categories (aligned with ISO 8178‑4)

Related standards

• ISO 11614 - apparatus specifications for opacity measurement
• ISO 8178 series (other parts) - overall framework for exhaust emission measurement and test cycles

ISO 8178-9:2019 is essential where accurate, standardized measurement of diesel smoke (opacity and light absorption) is required for certification, compliance, testing and field inspection.

Standards Content (Sample)

INTERNATIONAL ISO
STANDARD 8178-9
Third edition
2019-07
Reciprocating internal combustion
engines — Exhaust emission
measurement —
Part 9:
Test cycles and test procedures for
measurement of exhaust gas smoke
emissions from compression ignition
engines using an opacimeter
Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des émissions
de gaz d'échappement —
Partie 9: Cycles et procédures d'essai pour le mesurage au banc
d'essai des émissions de fumées de gaz d'échappement des moteurs
alternatifs à combustion interne à allumage par compression
fonctionnant en régime transitoire
Reference number
©
ISO 2019
© ISO 2019
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be reproduced or utilized otherwise in any form or by any means, electronic or mechanical, including photocopying, or posting
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Fax: [phone]
Email: [e-mail]
Website: www.iso.org
Published in Switzerland
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Contents Page
Foreword .v
Introduction .vi
1 Scope . 1
2 Normative references . 1
3 Terms and definitions . 2
4 Symbols and abbreviated terms . 4
4.1 Symbols . 4
4.2 Abbreviated terms . 5
5 Test conditions . 5
6 Test fuels . 6
7 Measurement equipment and accuracy . 6
7.1 General . 6
7.2 Engine and ambient related testing equipment . 6
7.3 Opacimeters. 6
7.3.1 General. 6
7.3.2 Types of opacimeters . 7
7.3.3 Performance Specifications . 7
7.3.4 Calibration of the opacimeter . 7
8 Test run execution . 8
8.1 Installation of the measuring equipment . . 8
8.1.1 General. 8
8.1.2 Exhaust pipe . 8
8.1.3 Rain caps . 8
8.1.4 Field testing . 9
8.2 Checking of the opacimeter . 9
8.3 Test cycle .10
9 Data evaluation and calculation .10
9.1 Data evaluation .10
9.1.1 General requirements — Opacimeters .10
9.1.2 Beer-Lambert relationships .10
9.1.3 Data conversion .11
9.1.4 Effective optical path length input values .11
9.2 Signal filter algorithm .12
9.2.1 General.12
9.2.2 Calculation of filter rise time and Bessel constants .12
9.2.3 Calculation of Bessel filtered smoke .13
9.3 Alternative signal handling .14
9.3.1 General.14
9.3.2 Alternative specifications .14
10 Opacimeter Design Specifications .14
10.1 General .14
10.2 Full-flow opacimeter .15
10.2.1 General.15
10.2.2 Components of a full-flow opacimeter .15
10.3 Determination of effective optical path length (L ) .16
A
10.3.1 General.16
10.3.2 External versus internal tailpipe dimensions .16
10.4 Partial-flow-opacimeter .19
10.4.1 General.19
10.4.2 Components of partial-flow opacimeter .20
Annex A (informative) Overview particulate and soot measurement methods .23
Annex B (informative) Example of calculation procedure .25
Annex C (informative) Remarks on test cycles .37
Annex D (normative) Test cycle for variable-speed non-road engines .39
Annex E (normative) Test cycle for constant-speed non-road engines .46
Annex F (normative) Test cycle for marine propulsion engines .50
Annex G (normative) Test cycle for variable speed engines type F (rail traction) .56
Annex H (informative) Test at steady speeds over full-load curve .60
Annex I (normative) Reporting smoke test results .62
Bibliography .65
iv © ISO 2019 – All rights reserved

Foreword
ISO (the International Organization for Standardization) is a worldwide federation of national standards
bodies (ISO member bodies). The work of preparing International Standards is normally carried out
through ISO technical committees. Each member body interested in a subject for which a technical
committee has been established has the right to be represented on that committee. International
organizations, governmental and non-governmental, in liaison with ISO, also take part in the work.
ISO collaborates closely with the International Electrotechnical Commission (IEC) on all matters of
electrotechnical standardization.
The procedures used to develop this document and those intended for its further maintenance are
described in the ISO/IEC Directives, Part 1. In particular the different approval criteria needed for the
different types of ISO documents should be noted. This document was drafted in accordance with the
editorial rules of the ISO/IEC Directives, Part 2 (see www .iso .org/directives).
Attention is drawn to the possibility that some of the elements of this document may be the subject of
patent rights. ISO shall not be held responsible for identifying any or all such patent rights. Details of
any patent rights identified during the development of the document will be in the Introduction and/or
on the ISO list of patent declarations received (see www .iso .org/patents).
Any trade name used in this document is information given for the convenience of users and does not
constitute an endorsement.
For an explanation of the voluntary nature of standards, the meaning of ISO specific terms and
expressions related to conformity assessment, as well as information about ISO's adherence to
the World Trade Organization (WTO) principles in the Technical Barriers to Trade (TBT), see
www .iso .org/iso/foreword .html.
This document was prepared by Technical Committee ISO/TC 70, Internal combustion engines,
Subcommittee SC 8, Exhaust gas emission measurement.
This third edition cancels and replaces ISO 8178-9:2012 and ISO 8178-10:2002, which have been
technically revised.
The main changes compared to the previous editions are as follows:
— ISO 8178-10:2002 has been incorporated in this document;
— terms and definitions have been harmonized within the ISO 8178 series and differences to other ISO
standards have been described where applicable;
— redundant specifications of testing equipment, calibration and verification requirements have been
deleted or replaced by references to other parts of the ISO 8178 series;
— ambient density smoke correction has been deleted;
— order of annexes has been changed;
— Annex A has been added - Overview particulate and soot measurement methods;
— Annex H has been added - Test at steady speeds over full-load curve;
— Annex I has been added - Reporting smoke tests results.
A list of all parts in the ISO 8178 series can be found on the ISO website.
Any feedback or questions on this document should be directed to the user’s national standards body. A
complete listing of these bodies can be found at www .iso .org/members .html.
Introduction
On a global scale, there are currently many smoke measurement procedures in various forms. Some
of these smoke measurement procedures are designed for test bed testing and intended to be used
for certification or type-approval purposes. Others are designed for field-testing and can be used in
inspection and maintenance programs. Different smoke measurement methods exist to meet the needs
of various regulatory agencies and industries.
The two smoke measurement methods typically used are (1) the FSN method, measuring light
absorption based on the change in optical reflectance of visible light from a blackening filter paper
relative to the clean filter (filter-type smoke meters) and (2) the exhaust gas opacity method, measuring
transmittance based on light extinction caused by absorption and scattering of light (opacimeter-type
smoke meters).
Figure A.1 in Annex A shows an overview of the measurement methods specified by an ISO standard
including FSN and opacity respectively.
ISO 8178-4 specifies a number of different test cycles to be used to characterize and control gaseous
and particulate emissions from nonroad engines using a variety of steady-state and transient operating
conditions. The test cycles in ISO 8178-4 were developed in recognition of the differing operating
characteristics of various categories of nonroad machines. Likewise, different smoke test cycles can be
appropriate for different categories of nonroad engines and machines.
vi © ISO 2019 – All rights reserved

INTERNATIONAL STANDARD ISO 8178-9:2019(E)
Reciprocating internal combustion engines — Exhaust
emission measurement —
Part 9:
Test cycles and test procedures for measurement of
exhaust gas smoke emissions from compression ignition
engines using an opacimeter
1 Scope
This document specifies the measurement procedures and test cycles for the evaluation of smoke
emissions from compression ignition engines using an opacimeter. The tests are carried out under
steady-state and transient operation using tests cycles which are representative of a given application.
The smoke testing is conducted using opacimeter-type smoke meters which operate on the light
extinction principle. The purpose of this document is to define the smoke test cycles and the methods
used to measure the opacity and for the determination of the light absorption coefficient. It allows the
use of either full-flow or partial-flow opacimeters and corrects for differences in rise time between
the two types of opacimeters. Specifications of the apparatus for the measurement of opacity can be
found in ISO 11614. The test procedures and measurement techniques described in this document are
applicable to reciprocating internal combustion (RIC) engines in general. Annex D, Annex E, Annex F
and Annex G each contains a test cycle that is relevant only for those specific applications listed in the
first subclause of that annex. Where possible, the smoke test cycle described in the annex utilizes the
engine and machine categories developed in ISO 8178-4.
For certain categories of non-road engines “at site” rather than “test bed” smoke test procedures
can prove to be necessary. For engines used in machinery covered by additional requirements (e.g.
occupational health and safety regulations), additional test conditions and special evaluation methods
can apply.
2 Normative references
The following documents are referred to in the text in such a way that some or all of their content
constitutes requirements of this document. For dated references, only the edition cited applies. For
undated references, the latest edition of the referenced document (including any amendments) applies.
1)
ISO 8178-1:— , Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 1:
Test-bed measurement systems of gaseous and particulate emissions
ISO 8178-2, Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 2:
Measurement of gaseous and particulate exhaust emissions under field conditions
2)
ISO 8178-4:— , Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 4:
Steady-state and transient test cycles for different engine applications
ISO 8178-7, Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 7: Engine
family determination
1) Under preparation.
2) Under preparation.
ISO 8178-8, Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission measurement — Part 8:
Engine group determination
ISO 8528-1, Reciprocating internal combustion engine driven alternating current generating sets — Part 1:
Application, ratings and performance
ISO 11614:1999, Reciprocating internal combustion compression-ignition engines — Apparatus for
measurement of the opacity and for determination of the light absorption coefficient of exhaust gas
3 Terms and definitions
For the purposes of this document, the following terms and definitions apply.
ISO and IEC maintain terminological databases for use in standardization at the following addresses:
— ISO Online browsing platform: available at https: //www .iso .org/obp/
— IEC Electropedia: available at http: //www .electropedia .org/
3.1
exhaust gas smoke
visible suspension of solid and/or liquid particles in gases resulting from combustion or pyrolysis
Note 1 to entry: The exhaust gas smoke may be black smoke, blue smoke, brown smoke or white smoke depending
on the components present in the exhaust gas after the combustion or pyrolysis process. Black smoke (also
referred to as “soot”) is mainly due to the presence of carbon particles. Blue smoke is usually due to droplets
resulting from the incomplete combustion of fuel or lubricating oil. Brown smoke is due to the presence of NO in
the exhaust gas. White smoke is usually due to condensed water and/or liquid fuel.
3.2
transmittance
τ
fraction of light transmitted from a source through a smoke-obscured path which reaches the observer
or the instrument receiver
Note 1 to entry: Transmittance is expressed as a percentage.
3.3
opacity
N
fraction of light transmitted from a source through a smoke-obscured path which is prevented from
reaching the observer or the instrument receiver
Note 1 to entry: Opacity is expressed as a percentage.
Note 2 to entry: N =−100 τ .
3.4
effective optical path length
L
A
length of the smoke-obscured optical path between the opacimeter (3.8) light source and the receiver
Note 1 to entry: Effective optical path length is expressed in meters and corrected, as necessary, for non-
uniformity due to density gradients and fringe effect.
3.5
standard effective optical path length
L
AS
measurement used to ensure meaningful comparisons of quoted opacity (3.3) values
Note 1 to entry: L values are defined in 9.1.4.
AS
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3.6
light absorption coefficient
k
fundamental property quantifying the ability of a smoke plume or smoke-containing gas sample to
obscure light
−1
Note 1 to entry: Light absorption coefficient is expressed in reciprocal meters (m ).
3.7
Beer-Lambert law
mathematical equation describing the physical relationships between the light absorption coefficient (k)
(3.6), transmittance (τ) (3.2) and effective optical path length (LA) (3.4)
Note 1 to entry: Because the light absorption coefficient (k) cannot be measured directly, the Beer-Lambert law is
used to calculate k, when opacity (N) (3.3) or transmittance (τ) and effective optical path length (L ) are known.
A
−1 τ
 
k = ×ln (1)
 
L 100
 
A
−1 N
 
k = ×−ln 1 (2)
 
L 100
 
A
3.8
opacimeter
instrument used for continuous measurement of opacity (3.3) and light absorption coefficient (3.6) of
the exhaust gas
3.9
full-flow opacimeter
instrument which measures all flow of exhaust gas passing through the smoke measuring chamber
3.10
full-flow end-of-line opacimeter
instrument which measures the opacity (3.3) of the full exhaust plume as it exits at tailpipe
3.11
full-flow in-line opacimeter
instrument which measures the opacity (3.3) of the full exhaust plume within the tailpipe
3.12
partial-flow opacimeter
instrument which samples a part of the total exhaust flow and passes the sample through the
measuring chamber
3.13
opacimeter rise time
X
overall rise time of the instrument
Note 1 to entry: The definition of the term “opacimeter rise time” used in this document is equal to the definition
of the term “opacimeter response time” used in ISO 11614.
3.14
opacimeter physical rise time
t
p
difference between the times when the raw k-signal reaches 10 % and 90 % of the full deviation when
the light absorption coefficient (3.6) of the gas being measured is changed in less than 0,01 s
Note 1 to entry: The physical rise time of the partial-flow opacimeter (3.12) is defined with the sampling probe
and transfer tube. Additional information on the physical rise time can be found in ISO 11614.
Note 2 to entry: The definition of the term “opacimeter physical rise time” used in this document is equal to the
definition of the term “opacimeter physical response time” used in ISO 11614.
3.15
opacimeter electrical rise time
t
e
difference between the times when the instrument recorder output signal or display reaches 10 % and
90 % of full scale when the light source is interrupted or completely extinguished in less than 0,01 s
Note 1 to entry: Additional information on the electrical rise time can be found in ISO 11614.
Note 2 to entry: The definition of the term “opacimeter electrical rise time” used in this document is equal to the
definition of the term “opacimeter electrical response time” used in ISO 11614.
3.16
filter rise time
t
F
filter rise time of the applied Bessel filter which is required to remove the high frequency distortions of
the raw opacity (3.3) signal
Note 1 to entry: Additional information can be found in 9.2.
Note 2 to entry: The definition of the term “filter rise time” used in this document is equal to the definition of the
term “filter response time” used in ISO 11614.
4 Symbols and abbreviated terms
4.1 Symbols
Symbol Term Unit
B Bessel function constant 1
C Bessel function constant 1
D Bessel function constant 1
E Bessel constant 1
f Data sampling rate Hz
f Atmospheric factor 1
a
−1
f Bessel filter cut-off frequency s
c
−1
k Light absorption coefficient m
K Bessel constant 1
L Effective optical path length m
A
L Standard effective optical path length m
AS
N Opacity %
N Opacity at effective optical path length %
A
N Opacity at standard effective optical path length %
AS
p Brake mean effective pressure kPa
me
p Dry atmospheric pressure kPa
S
P Engine power kW
−1
S Instantaneous smoke value m or %
j
t Opacimeter electrical rise time s
e
t Filter rise time for Bessel function s
F
t Opacimeter physical rise time s
p
Δt Time between successive smoke data s
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Symbol Term Unit
T Engine intake air temperature °C
a
X overall rise time s
−1
Y Bessel averaged smoke value m or %
j
ρ Dry ambient density kg/m
τ Transmittance %
Ω Bessel constant 1
4.2 Abbreviated terms
CL Collimating lens
EC Elemental Carbon
EP Exhaust pipe
FAT Free acceleration time
FM Flow monitoring device
ID Inner diameter
LD Light detector
LS Light source
LSV Lug smoke value
MC Measuring chamber
OD Outer diameter
OPL Optical path length
SPU Sampling pump
PSV Peak smoke value
PSV Average of peak smoke values
a
PSV Peak smoke value for free acceleration
F
SP Sampling probe
SSSV Steady-state smoke value
TS Temperature sensor
TT Transfer tube
5 Test conditions
For laboratory testing, the requirements regarding engine test conditions of ISO 8178-4 shall be applied
except ISO 8178-4:—, 5.5.
For in-field testing the requirements for laboratory testing shall be applied with certain restrictions.
Such restrictions shall be agreed in advance by the parties involved. It should be noted that emission
tests carried out under different test conditions do not necessarily comply with the limits specified
when using laboratory conditions.
6 Test fuels
Fuel characteristics influence the engine smoke emissions. Therefore, the characteristics of the fuel
used for the test shall be determined, recorded and presented with the results of the test.
For laboratory testing, the characteristics of the fuel shall fulfil the requirements given in ISO 8178-4:—
, Clause 6.
For in-field testing, the definitions for the acceptance test described in ISO 8178-4:—, Clause 6 shall
apply. It should be noted that emission tests carried out using commercial fuel do not necessarily
comply with the limits specified when using reference fuels.
7 Measurement equipment and accuracy
7.1 General
The following equipment shall be used for smoke tests on engines. This document refers to the
equipment and accuracy requirements necessary for conducting a smoke test.
7.2 Engine and ambient related testing equipment
The following engine and ambient related testing equipment shall comply with the characteristics
given in ISO 8178-1:—, Clause 6 and shall meet the calibration and verification requirements given in
ISO 8178-1:—, Clause 9:
— dynamometer specifications;
— speed sensors;
— torque sensors;
— pressure transducers;
— temperature sensors;
— dew point sensors.
For in-field testing, where applicable, the requirements of the testing equipment shall be applied as
described in ISO 8178-2.
7.3 Opacimeters
7.3.1 General
The smoke tests conforming with this document shall be conducted using opacimeter-type smoke
meters. Three different types of opacimeters are allowed: in-line and end-of-line full-flow opacimeters
and partial-flow opacimeters. Specifications for the three types of opacimeters can be found in
Clause 10 and in ISO 11614:1999, Clauses 6 and 7.
6 © ISO 2019 – All rights reserved

7.3.2 Types of opacimeters
7.3.2.1 Partial-flow opacimeter
With the partial-flow opacimeter, a part of the exhaust is taken from the exhaust pipe and passed
through a transfer line to the measuring chamber. With this type of opacimeter, the effective optical
path length is a function of the opacimeter design.
7.3.2.2 Full-flow opacimeters
Two general types of full-flow opacimeters may be used, in-line and end-of-line.
With the in-line opacimeter, the opacity of the full exhaust gas within the exhaust pipe is measured.
With this type of opacimeter, the effective optical path length is a function of the opacimeter design.
With the end-of-line opacimeter, the opacity of the full exhaust plume is measured as it exits the exhaust
pipe. With this type of opacimeter, the effective optical path length is a function of the exhaust pipe
design and the distance between the end of the exhaust pipe and the opacimeter.
7.3.3 Performance Specifications
7.3.3.1 Linearity
The difference between the value measured by the opacimeter and the reference value of the calibrating
device shall not exceed ±2 % opacity.
7.3.3.2 Zero drift
Zero drift during a one-hour period shall not exceed ±0,5 % opacity.
7.3.3.3 Opacimeter display and range
For display in both opacity and light absorption coefficient the opacimeter shall have a measuring range
appropriate for accurately measuring the smoke of the engine being tested. The resolution shall be at
least 0,1 % of full scale.
The optical path length selected for the smoke instrument shall be suitable for the smoke levels being
measured in order to minimize errors in calibrations, measurements and calculations.
7.3.3.4 Instrument rise time
The physical rise time of the opacimeter shall not exceed 0,2 s. The electrical rise time of the opacimeter
shall not exceed 0,05 s.
7.3.3.5 Neutral density filters
Any neutral density filter used for calibrating and checking opacimeters shall be known to an accuracy
of ±1 % opacity and the filter’s nominal value shall be checked for accuracy at least yearly using a
reference traceable to a national or International Standard.
Neutral density filters are precision devices and can easily be damaged during use. Handling should be
minimized and, when required, should be done with care to avoid scratching or soiling of the filter.
7.3.4 Calibration of the opacimeter
7.3.4.1 Calibration procedure
The opacimeter shall be calibrated every 3 months.
The opacimeter shall be warmed up, stabilized and calibrated in accordance with the manufacturer’s
recommendations. If the opacimeter is equipped with a purge air system to prevent contamination
of the instrument’s optics, this system should also be activated and adjusted in accordance with the
manufacturer’s recommendations.
7.3.4.2 Linearity
With the opacimeter in the opacity readout mode and with no blockage of the opacimeter light beam,
the readout shall be adjusted to 0 % ± 0,5 % opacity.
With the opacimeter in the opacity readout mode and all light prevented from reaching the receiver, the
readout shall be adjusted to 100 % ± 0,5 % opacity.
The linearity of the opacimeter shall be checked in the opacity mode periodically in accordance with
the manufacturer’s recommendations. A neutral density filter between 10 % and 60 % opacity which
meets the requirements of 7.3.3.5 shall be introduced to the opacimeter and the value recorded. The
instrument readout shall not differ by more than ±2 % opacity from the nominal value of the neutral
density filter.
8 Test run execution
8.1 Installation of the measuring equipment
8.1.1 General
The opacimeter and sample probes, if applicable, shall be installed after the muffler or any after-
treatment device, if fitted, according to the installation procedures specified by the instrument
manufacturer.
8.1.2 Exhaust pipe
For full-flow in-line opacimeters the exhaust pipe diameter shall be a straight pipe (free from elbows,
bends and sudden change of pipe diameter) of at least 6 pipe diameters upstream and 3 pipe diameters
downstream of the instrument location. If the diameter of the measuring zone is greater than the
diameter of the exhaust pipe, a pipe gradually convergent before the measuring zone is required. Joints
in the connecting pipes between the exhaust pipe and the opacimeter shall not allow air to enter from
outside.
For full-flow end-of-line opacimeters the exhaust pipe diameter shall be a straight pipe (free from
elbows, bends and sudden change of pipe diameter) of at least 6 pipe diameters upstream of the
instrument location.
For partial-flow opacimeters, the exhaust pipe diameter shall be a straight pipe (free from elbows,
bends and sudden change of pipe diameter) of at least 6 pipe diameters upstream and 3 pipe diameters
downstream of the probe location. In the case of a large exhaust pipe (e.g. of more than about 250 mm
diameter), it may be difficult to respect the requirements concerning the length of straight pipe. In
such cases an alternative sampling arrangement may be used provided it has been established that the
alternative ensures a representative sample.
8.1.3 Rain caps
Smoke measurements cannot be performed using a full-flow end-of-line opacimeter when a tailpipe
rain cap is operational. If present, rain caps shall be removed or secured in the fully open position
prior to smoke testing. If the opacimeter is installed without removing the rain cap, the meter shall be
oriented so that the cap does not interfere with the smoke plume or block any portion of the opacimeter
light beam (see Figure 1).
8 © ISO 2019 – All rights reserved

Dimension in metres
Key
1 full-flow opacimeter
2 tailpipe with raincap secured in fully open position; opacimeter oriented so that the light beam is not interrupted
by open rain cap
Figure 1 — Rain cap
8.1.4 Field testing
Some machines have horizontal exhaust systems affixed to the underside of the chassis. Typically
these exhaust systems have a curved tailpipe which directs the exhaust flow down against the surface
of the earth.
Care should be exercised when using a full-flow end-of-line opacimeter with machines having this type
of exhaust system. In some cases, exhaust gases can “rebound” off the earth and recirculate through
the opacimeter light beam causing erroneously high smoke measurements. This condition can be
aggravated if dust becomes entrained in the recirculating exhaust flow.
In most cases, little can be done to prevent this condition, however, it is recommended that testing
personnel attempt to observe whether recirculation is occurring when testing machines with downward
directed exhaust systems. If recirculation appears to be influencing the smoke measurement, the test
results shall be considered unreliable (too high) and should be used with caution.
Some exhaust systems in the field are designed such that ambient air can enter the exhaust pipe and
mix with the exhaust stream. Smoke measurement shall be made before this mixing occurs if field
results are to be compared to the results of test bed measurements.
Accessibility to the exhaust system may be limited in some machines, and it may not be possible to
install the instrumentation for field measurements in accordance with these recommendations. In
these instances, smoke results may not be comparable to the test bed measurement results.
Excessively windy conditions shall be avoided when measuring in the field. Winds are considered
excessive if they disturb the size, shape or location of the smoke plume in the region where the exhaust
samples are drawn or where the smoke plume is measured. The effect of wind may be eliminated or
reduced by locating the machine in a wind-sheltered area or by using measuring equipment designs
which preclude wind effects on the smoke in the measuring or sampling zones.
No visible humidity (rain, fog or snow) shall be present in the region where exhaust samples are drawn
or the smoke plume is measured. Care shall be taken to ensure that direct sunlight is not hitting the
smoke plume or the receiver. Some equipment designs preclude the effects of these conditions.
8.2 Checking of the opacimeter
Prior to any zero and full-scale checks, the opacimeter shall be warmed up and stabilized in accordance
with the instrument manufacturer’s recommendations. If the opacimeter is equipped with a purge
air system to prevent contamination of the optics, this system shall also be activated and adjusted in
accordance with the manufacturer’s recommendations.
The zero and full-scale checks shall be made in the opacity readout mode, since the opacity scale offers
two truly definable calibration points, namely 0 % opacity and 100 % opacity.
For test bed measurements with no blockage of the opacimeter light beam, the readout shall be adjusted
to 0 % ± 0,5 % opacity. With the light being prevented from reaching the receiver, the readout shall be
adjusted to 100 % ± 0,5 % opacity.
For field testing with no blockage of the opacimeter light beam, the readout shall be adjusted to
0 % ± 1 % opacity. With the light being prevented from reaching the receiver, the readout shall be
adjusted to 100 % ± 1 % opacity.
Before testing, the instrument shall be returned to the k readout mode.
8.3 Test cycle
The engine shall be run on the applicable test cycle as described in Annex D, Annex E, Annex F and
Annex G. Annex C provides further considerations to be taken into account.
9 Data evaluation and calculation
9.1 Data evaluation
9.1.1 General requirements — Opacimeters
The measured raw signal shall be converted into the respective smoke units and corrected for
opacimeter optical path length differences, as necessary (see 9.1.2, 9.1.3 and 9.1.4). The smoke values
shall be recorded using a minimum frequency of 20 Hz and reported in units of either opacity N or light
absorption coefficient k. The smoke data shall then be processed by means of the Bessel algorithm, as
described in 9.2. An example of the calculation procedure is given in Annex B.
The sample line length shall not affect the smoke trace. However, even though sample line length does
not affect the shape of the smoke trace, it may introduce a delay between when the smoke is produced
and when it is measured. The analysis of smoke traces shall account for any delay time associated with
the transport of smoke in the exhaust system.
9.1.2 Beer-Lambert relationships
The Beer-Lambert law defines the relationship between transmittance, light absorption coefficient and
effective optical path length as shown in Formula (3).
τ
−×kL
A
=e (3)
From the definitions of transmittance and opacity, the relationship between these parameters is
defined as shown in Formula (4).
N=−100 τ (4)
10 © ISO 2019 – All rights reserved

From Formulae (3) and (4) the following relationships are derived:
L
 
AS
  N  L 
A A
N =×100 11−− (5)
   
AS
 
 
 
 N 
A
k =− ×−ln 1 (6)
 
L 100
A  
9.1.3 Data conversion
Conversion from as-measured smoke values to appropriate reporting units is a two-step process. Since
the basic measurement unit of all opacimeters is transmittance, the first step in all cases is to convert
from transmittance τ to opacity at the as-measured effective optical path length N using Formula (4).
A
For most opacimeters this step is done internally and is not apparent to the user. The second step of the
process is to convert from N to the desired reporting units as follows.
A
If the test results are reported in opacity units, Formula (5) shall be used to convert from opacity at the
as-measured effective optical path length N to opacity at the standard effective optical path length N .
A AS
NOTE In the event that the measured and standard effective optical path lengths are identical, N is equal
AS
to N this secondary conversion step is not required.
A,
If the test results are reported in units of light absorption coefficient, Formula (6) shall be applied.
9.1.4 Effective optical path length input values
In order to apply Formula (6), it is necessary to apply the as-measured effective optical path length (L ).
A
To use Formula (5), values shall be applied both for L and for the standard effective optical path
A
length L .
AS
For full-flow end-of-line opacimeters, L is a function of the engine tailpipe design.
A
For partial-flow opacimeters and full-flow in-line opacimeters, L is a fixed function of the instrument
A
measurement cell and purge air system design. Specification data supplied by the instrument
manufacturer shall be used to determine the appropriate value for L when these types of opacimeters
A
are used.
Typically, it is necessary to determine L to within ±0,002 m in order to achieve corrected smoke results
A
that are accurate to within 2 % opacity.
Smoke opacity readings depend on the effective optical path length of the instrument. Since limit values
may be established in units of percent opacity, they shall be referred to the standard effective optical
path lengths (pipe diameter) at which the limit values apply. For meaningful smoke data comparisons,
smoke opacity results shall be reported at the standard effective optical path lengths (L ) shown in
AS
Table 1.
For the purposes of Table 1 engine power does not need to be measured. Engine power is typically
available either from a label on the engine, from the owner’s manual of the engine, from the information
used to apply for certification or type approval of the engine. In case that the engine power cannot be
determined, it is not possible to evaluate the engine’s compliance with limit values that are expressed
in percent opacity.
Table 1 — Standard effective optical path lengths
Engine power Standard effective
optical path length
P L
AS
kW m
P < 37 0,038
37 ≤ P ≤ 75 0,05
75 ≤ P ≤ 130 0,075
130 ≤ P ≤ 225 0,1
225 ≤ P ≤ 450 0,125
P ≥ 450 0,15
9.2 Signal filter algorithm
9.2.1 General
The Bessel algorithm shall be used to calculate filtered values
...

NORME ISO
INTERNATIONALE 8178-9
Troisième édition
2019-07
Moteurs alternatifs à combustion
interne — Mesurage des émissions de
gaz d'échappement —
Partie 9:
Cycles et procédures d'essai
pour le mesurage au banc d'essai
des émissions de fumées de gaz
d'échappement des moteurs
alternatifs à combustion interne
à allumage par compression
fonctionnant en régime transitoire
Reciprocating internal combustion engines — Exhaust emission
measurement —
Part 9: Test cycles and test procedures for measurement of exhaust
gas smoke emissions from compression ignition engines using an
opacimeter
Numéro de référence
©
ISO 2019
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CH-1214 Vernier, Genève
Tél.: [phone]
Fax: [phone]
E-mail: [e-mail]
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Publié en Suisse
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Sommaire Page
Avant-propos .v
Introduction .vii
1 Domaine d'application . 1
2 Références normatives . 1
3 Termes et définitions . 2
4 Symboles et termes abrégés . 4
4.1 Symboles . 4
4.2 Termes abrégés . 5
5 Conditions d'essai . 6
6 Carburants d'essai . 6
7 Équipement de mesure et exactitude . 6
7.1 Généralités . 6
7.2 Équipement d'essai relatif au moteur et à l'environnement . 6
7.3 Opacimètres . 7
7.3.1 Généralités . 7
7.3.2 Type d'opacimètres . 7
7.3.3 Spécifications relatives à la performance . 7
7.3.4 Étalonnage de l'opacimètre . 8
8 Exécution de l'essai . 9
8.1 Installation de l'équipement de mesure . 9
8.1.1 Généralités . 9
8.1.2 Tubulure d'échappement . 9
8.1.3 Clapets pare-pluie . 9
8.1.4 Essais sur site .10
8.2 Vérification de l'opacimètre .11
8.3 Cycle d'essai .11
9 Évaluation des données et calcul .11
9.1 Évaluation des données .11
9.1.1 Exigences générales — Opacimètres .11
9.1.2 Relations de la loi Beer-Lambert .12
9.1.3 Conversion des données .12
9.1.4 Valeurs d'entrée de la longueur effective du trajet optique .12
9.2 Algorithme du filtre de signal.13
9.2.1 Généralités .13
9.2.2 Calcul du temps de montée du filtre et des constantes de Bessel .13
9.2.3 Calcul des valeurs d'émission de fumées filtrées de Bessel .15
9.3 Traitement alternatif du signal .15
9.3.1 Généralités .15
9.3.2 Spécifications alternatives .16
10 Spécifications des conceptions d'opacimètres .16
10.1 Généralités .16
10.2 Opacimètre à débit total .16
10.2.1 Généralités .16
10.2.2 Composants d'un opacimètre à débit total .17
10.3 Détermination de la longueur effective du trajet optique (L ) .18
A
10.3.1 Généralités .18
10.3.2 Dimensions extérieures et intérieures de tuyaux d'échappement .18
10.4 Opacimètre à débit partiel .22
10.4.1 Généralités .22
10.4.2 Composants d'un opacimètre à débit partiel .23
Annexe A (informative) Aperçu des méthodes de mesure des particules et de la suie .26
Annexe B (informative) Exemple d'une procédure de calcul .28
Annexe C (informative) Remarques sur les cycles d'essai .40
Annexe D (normative) Cycle d'essai pour les moteurs à vitesse variable pour applications
non routières .42
Annexe E (normative) Cycle d'essai pour les moteurs non routiers à vitesse constante .49
Annexe F (normative) Cycle d'essai pour les moteurs marins de propulsion .53
Annexe G (normative) Cycle d'essai pour les moteurs à vitesse variable de type F (moteurs
de traction ferroviaires) .60
Annexe H (informative) Essais à vitesses constantes sur la courbe de pleine charge.64
Annexe I (normative) Compte-rendu des résultats de l'essai d'émission de fumées .66
Bibliographie .69
iv © ISO 2019 – Tous droits réservés

Avant-propos
L'ISO (Organisation internationale de normalisation) est une fédération mondiale d'organismes
nationaux de normalisation (comités membres de l'ISO). L'élaboration des Normes internationales est
en général confiée aux comités techniques de l'ISO. Chaque comité membre intéressé par une étude
a le droit de faire partie du comité technique créé à cet effet. Les organisations internationales,
gouvernementales et non gouvernementales, en liaison avec l'ISO participent également aux travaux.
L'ISO collabore étroitement avec la Commission électrotechnique internationale (CEI) en ce qui
concerne la normalisation électrotechnique.
Les procédures utilisées pour élaborer le présent document et celles destinées à sa mise à jour sont
décrites dans les Directives ISO/CEI, Partie 1. Il convient, en particulier, de prendre note des différents
critères d'approbation requis pour les différents types de documents ISO. Le présent document a été
rédigé conformément aux règles de rédaction données dans les Directives ISO/CEI, Partie 2 (voir www
.iso .org/directives).
L'attention est attirée sur le fait que certains des éléments du présent document peuvent faire l'objet de
droits de propriété intellectuelle ou de droits analogues. L'ISO ne saurait être tenue pour responsable
de ne pas avoir identifié de tels droits de propriété et averti de leur existence. Les détails concernant
les références aux droits de propriété intellectuelle ou autres droits analogues identifiés lors de
l'élaboration du document sont indiqués dans l'Introduction et/ou dans la liste des déclarations de
brevets reçues par l'ISO (voir www .iso .org/brevets).
Les appellations commerciales éventuellement mentionnées dans le présent document sont données
pour information, par souci de commodité, à l'intention des utilisateurs et ne sauraient constituer un
engagement.
Pour une explication de la nature volontaire des normes, la signification des termes et expressions
spécifiques de l'ISO liés à l'évaluation de la conformité, ou pour toute information au sujet de l'adhésion
de l'ISO aux principes de l'Organisation mondiale du commerce (OMC) concernant les obstacles
techniques au commerce (OTC), voir le lien suivant: www .iso .org/iso/fr/avant -propos .html.
Le présent document a été élaboré par le comité technique ISO/TC 70, Moteurs à combustion interne,
sous-comité SC 8, Mesurage des émissions de gaz d'échappement.
Cette troisième édition annule et remplace la deuxième édition (ISO 8178-9:2012 et ISO 8178-10:2002,
qui ont fait l'objet d'une révision technique.
Les principales modifications par rapport aux éditions précédentes sont les suivantes:
— l'ISO 8178-10:2002 a été incorporée dans le présent document
— les termes et définitions ont été harmonisés dans l'ISO 8178 et différences avec d'autres normes ISO
ont été décrites le cas échéant.
— Les spécifications redondantes de l'équipement d'essai, des exigences d'étalonnage et de vérification
ont été supprimées ou remplacées par des références à d'autres parties de la série ISO 8178.
— Correction de la densité de la fumée ambiante a été supprimée
— l'ordre des annexes a été modifié
— l'Annexe A a été ajoutée- Aperçu des méthodes de mesure des particules et de la suie
— l'Annexe H a été ajoutée - Essais à vitesses constantes sur la courbe de pleine charge
— l'Annexe I a été ajoutée - Compte-rendu des résultats de l'essai d'émission de fumées
Une liste de toutes les parties de la série ISO 8178 est disponible sur le site Internet de l’ISO.
Il convient d’adresser tout retour ou toute question concernant le présent document à l’organisme
national de normalisation de l’utilisateur. Une liste exhaustive desdits organismes se trouve à l’adresse
www .iso .org/fr/members .html.
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Introduction
Il existe actuellement à l'échelle mondiale de nombreuses méthodes de mesure des fumées sous diverses
formes. Certaines de ces méthodes sont conçues pour des mesures au banc d'essai et sont destinées
à être utilisées aux fins de certification ou d'essai de type. D'autres sont conçues pour des essais sur
site et peuvent être utilisées dans les programmes de contrôle et de maintenance. Il existe différentes
méthodes de mesure des fumées qui satisfont les besoins des différentes autorités et industries.
Les deux méthodes de mesure des émissions de fumées sont généralement (1) la méthode FSN (indice
de fumée du filtre), qui mesure l'absorption de la lumière à partir de la variation entre la réflectance de
la lumière visible avec un papier-filtre noircissant et celle avec un filtre propre (fumimètres à filtre), et
(2) la méthode d'opacité des gaz d'échappement, qui mesure la transmittance à partir de l'absorption et
de la dispersion de la lumière (fumimètres du type opacimètre).
La Figure A.1 de l'Annexe A donne un aperçu des méthodes de mesure spécifiées par une norme ISO,
dont les méthodes FSN et d'opacité respectivement.
L'ISO 8178-4 spécifie un certain nombre de différents cycles d'essai à utiliser pour caractériser et
contrôler les émissions de gaz et de particules des moteurs pour applications non routières, dans
des conditions de fonctionnement diverses en régime permanent et transitoire. Les cycles d'essai
décrits dans l'ISO 8178-4 ont été développés en tenant compte des différentes caractéristiques de
fonctionnement de différentes catégories d'équipements non routiers. De même, différents cycles
d'essai des fumées peuvent convenir à différentes catégories de moteurs et d'équipements non routiers.
NORME INTERNATIONALE ISO 8178-9:2019(F)
Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des
émissions de gaz d'échappement —
Partie 9:
Cycles et procédures d'essai pour le mesurage au banc
d'essai des émissions de fumées de gaz d'échappement des
moteurs alternatifs à combustion interne à allumage par
compression fonctionnant en régime transitoire
1 Domaine d'application
Le présent document spécifie les méthodes de mesure et les cycles d'essai pour l'évaluation des
émissions de fumées des moteurs à allumage par compression à l'aide d'un opacimètre. Les essais sont
réalisés en régime permanent et transitoire, en appliquant des cycles d'essai qui sont représentatifs de
l'application donnée.
L'essai de fumée est réalisé en utilisant des fumimètres du type opacimètre qui fonctionnent selon le
principe de l'opacimétrie. Le but de du présent document est de définir les cycles d'essai des fumées
et les méthodes utilisées pour mesurer l'opacité et pour déterminer le coefficient d'absorption de la
lumière. Il permet l'utilisation d'opacimètres à débit total ou à débit partiel et corrige les différences
de temps de montée entre les deux types d'opacimètres. Les spécifications de l'appareillage pour le
mesurage de l'opacité peuvent être trouvées dans l'ISO 11614. Les méthodes d'essai et les techniques
de mesurage décrites dans le présent document sont applicables aux moteurs alternatifs à combustion
interne en général. L'Annexes D, l'Annexes E, l'Annexes F et l'Annexes G de la présente partie de
l'ISO 8178 comprennent chacune un cycle d'essai correspondant uniquement aux applications
spécifiques énumérées dans le premier paragraphe. Dans la mesure du possible, le cycle d'essai des
fumées décrit dans l'annexe en question utilise les catégories de moteurs et d'équipements développées
dans l'ISO 8178-4.
Pour les moteurs utilisés dans des machines couvertes par des spécifications supplémentaires (par
exemple les réglementations relatives à l'hygiène et à la sécurité du travail), des conditions d'essai
supplémentaires et des méthodes d'évaluation spéciales peuvent s'appliquer.
2 Références normatives
Les documents suivants sont cités dans le texte de sorte qu’ils constituent, pour tout ou partie de leur
contenu, des exigences du présent document. Pour les références datées, seule l’édition citée s’applique.
Pour les références non datées, la dernière édition du document de référence s'applique (y compris les
éventuels amendements).
1)
ISO 8178-1:— , Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des émissions de gaz
d'échappement — Partie 1: Mesurage des émissions de gaz et de particules au banc d'essai
ISO 8178-2, Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des émissions de gaz d'échappement —
Partie 2: Mesurage des émissions de gaz et de particules sur site
1) À publier.
2)
ISO 8178-4:— , Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des émissions de gaz
d'échappement — Partie 4: Cycles d'essai en régimes permanent et transitoire pour différentes applications
des moteurs
ISO 8178-7, Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des émissions de gaz d'échappement —
Partie 7: Détermination des familles de moteurs
ISO 8178-8, Moteurs alternatifs à combustion interne — Mesurage des émissions de gaz d'échappement —
Partie 8: Détermination des groupes de moteurs
ISO 8528-1, Groupes électrogènes à courant alternatif entraînés par moteurs alternatifs à combustion
interne — Partie 1: Application, caractéristiques et performances
ISO 11614:1999, Moteurs alternatifs à combustion interne à allumage par compression — Appareillage de
mesure de l'opacité et du coefficient d'absorption de la lumière des gaz d'échappement
3 Termes et définitions
Pour les besoins du présent document, les termes et définitions suivants s'appliquent.
L'ISO et la CEI tiennent à jour des bases de données terminologiques destinées à être utilisées en
normalisation, consultables aux adresses suivantes:
— ISO Online browsing platform: disponible à l'adresse https: //www .iso .org/obp
— IEC Electropedia: disponible à l'adresse http: //www .electropedia .org/
3.1
fumée des gaz d'échappement
suspension visible de particules solides et/ou liquides dans les gaz résultant de la combustion ou de la
pyrolyse
Note 1 à l'article: La fumée de gaz d'échappement peut être de la fumée noire, bleue, brune ou blanche selon les
composants présents dans le gaz d'échappement après la combustion ou la pyrolyse. La fumée noire (aussi appelée
«suie») est principalement due à la présence de particules de carbone. La fumée bleue résulte habituellement
des gouttelettes dues à la combustion incomplète du carburant ou de l'huile de lubrification. La fumée brune
est due à la présence de NO dans les gaz d'échappement. La fumée blanche résulte habituellement de l'eau de
condensation et/ou du combustible liquide.
3.2
transmittance
τ
fraction de lumière, exprimée en pourcentage, transmise par une source à travers un faisceau opacifié
par la fumée, qui atteint l'observateur ou le récepteur de mesure
Note 1 à l'article: Le facteur de transmission est exprimé en pourcentage.
3.3
opacité
N
fraction de lumière, exprimée en pourcentage, émise par une source à travers un faisceau opacifié par
la fumée, qui n'atteint pas l'observateur ou le récepteur de mesure
Note 1 à l'article: L’opacité est exprimée en pourcentage
Note 2 à l'article: N=−100 τ .
2) À publier.
2 © ISO 2019 – Tous droits réservés

3.4
longueur effective du trajet optique,
L
A
longueur du trajet optique opacifié par la fumée entre la source lumineuse de l'opacimètre (3.8) et le
récepteur
Note 1 à l'article: La longueur effective du trajet optique est exprimée en mètres et corrigée, si nécessaire, pour sa
non-uniformité due aux gradients de densité et à l'effet de bord
3.5
longueur effective normale du trajet optique,
L
AS
valeur étalon de la longueur effective du trajet optique choisie pour permettre des comparaisons
significatives entre les valeurs d'opacité
Note 1 à l'article: Les valeurs de L sont définies en 9.1.4.
AS
3.6
coefficient d'absorption lumineuse
k
propriété fondamentale quantifiant la capacité d'un panache de fumée ou d'un échantillon de gaz
contenant de la fumée à obscurcir la lumière
−1
Note 1 à l'article: Le coefficient d'absorption lumineuse est exprimé en mètres réciproques (m ).
3.7
loi de Beer-Lambert
équation mathématique décrivant les relations physiques entre le coefficient d'absorption de la lumière
(k) (3.6), la transmittance (τ) (3.2) et la longueur effective du trajet optique (LA) (3.4)
Note 1 à l'article: Dans la mesure où le coefficient d'absorption de la lumière (k) ne peut être mesuré directement,
la loi de Beer-Lambert est utilisée pour calculer k, lorsque l'opacité (N) ou la transmittance (τ), ainsi que la
longueur effective du trajet optique (L ) sont connus.
A
−1 τ
 
k = ×ln (1)
 
L 100
 
A
−1  N 
k = ×−ln 1 (2)
 
L 100
 
A
3.8
opacimètre
instrument utilisé dans le cadre du mesurage continu de l'opacité (3.3) et du coefficient d'absorption
(3.6)de la lumière du gaz d'échappement
3.9
opacimetre à débit total
instrument qui mesure le débit total de gaz d'échappement traversant la chambre de mesurage de fumée
3.10
opacimetre de fin de ligne à débit total
instrument de mesure de l'opacité (3.3) de la totalité du panache de fumée au moment où il sort du
tuyau d'échappement
3.11
opacimetre en ligne à débit total
instrument de mesure de l'opacité (3.3) de la totalité du panache de fumée dans le tuyau d'échappement
3.12
opacimètre à débit partiel
instrument qui prélève une partie des gaz d'échappement et qui fait transiter l'échantillon par la
chambre de mesurage
3.13
temps de montée de l'opacimètre,
X
temps de montée total de l'instrument
Note 1 à l'article: La définition du terme «temps de montée de l'opacimètre» utilisée dans le présent document est
équivalente à la définition du terme «temps de réponse de l'opacimètre» provenant de l'ISO 11614.
3.14
temps de montée physique de l'opacimètre
t
p
différence entre les instants où le signal k brut atteint 10 % et 90 % de la pleine échelle lorsque le
coefficient d'absorption de la lumière (3.6) du gaz mesuré se modifie en moins de 0,01 s
Note 1 à l'article: Le temps de montée physique de l'opacimètre à débit partiel (3.12) est défini avec la sonde
d'échantillonnage et le tube de transfert. Des informations supplémentaires relatives au temps de montée
physique sont données dans l'ISO 11614.
Note 2 à l'article: La définition du terme «temps de montée physique de l'opacimètre» utilisée dans le présent
document est équivalente à la définition du terme «temps de réponse physique de l'opacimètre» provenant de
l'ISO 11614.
3.15
temps de montée électrique de l'opacimètre,
t
e
différence entre les instants où le signal de sortie ou l'affichage de l'appareil d'enregistrement atteint
10 % et 90 % de la pleine échelle lorsque la source lumineuse est interrompue ou complètement éteinte
en moins de 0,01 s
Note 1 à l'article: Des informations supplémentaires relatives au temps de montée électrique sont données dans
l'ISO 11614.
Note 2 à l'article: La définition du terme «temps de montée électrique de l'opacimètre» utilisée dans la présente
partie de l'ISO 8178 est équivalente à la définition du terme «temps de réponse électrique de l'opacimètre»
provenant de l'ISO 11614.
3.16
temps de montée du filtre
t
F
temps de montée pour le filtre de Bessel appliqué, qui est nécessaire pour supprimer les distorsions à
haute fréquence du signal d'opacité (3.3) brut Des informations supplémentaires sont données en 9.2
Note 1 à l'article: Des informations complémentaires sont fournies au 9.2.
Note 2 à l'article: La définition du terme «temps de montée du filtre» utilisée dans le présent document est
équivalente à la définition du terme «temps de réponse du filtre» provenant de l'ISO 11614.
4 Symboles et termes abrégés
4.1 Symboles
Tableau 1 — Symboles généraux
Symbole Terme Unité
B Constante de la fonction de Bessel 1
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Tableau 1 (suite)
Symbole Terme Unité
C Constante de la fonction de Bessel 1
D Constante de la fonction de Bessel 1
E Constante de Bessel 1
f Fréquence d'échantillonnage des données Hz
f Facteur atmosphérique 1
a
−1
f Fréquence de coupure du filtre de Bessel s
c
−1
k Coefficient d'absorption de la lumière m
K Constante de Bessel 1
L Longueur effective du trajet optique m
A
L Longueur effective normale du trajet optique m
AS
N Opacité %
N Opacité avec une longueur effective du trajet optique %
A
N Opacité avec une longueur effective normale du trajet optique %
AS
p Pression moyenne effective au frein kPa
me
p Pression atmosphérique sèche kPa
S
P Puissance du moteur kW
−1
S Valeur de fumée instantanée m ou %
j
t Temps de montée électrique de l'opacimètre s
e
t Temps de montée du filtre pour la fonction de Bessel s
F
t Temps de montée physique de l'opacimètre s
p
Δt Temps entre des données successives de fumée s
T Température de l'air d'admission du moteur °C
a
X Temps de montée total s
−1
Y Valeur de la fumée de Bessel moyennée m ou %
j
ρ Densité ambiante sèche kg/m
τ Transmittance %
Ω Constante de Bessel 1
4.2 Termes abrégés
CL Lentille de collimation [Collimating lens]
EC Carbone élémentaire [Elemental Carbon]
EP Tubulure d'échappement [Exhaust pipe]
FAT Temps d'accélération à vide [Free acceleration time]
FM Dispositif de contrôle du débit [Flow monitoring device]
ID Diamètre intérieur [Inner diameter]
LD Détecteur de lumière [Light detector]
LS Source lumineuse [Light source]
LSV Valeur d'émission de fumées au calage [Lug smoke value]
MC Chambre de mesure [Measuring chamber]
OD Diamètre extérieur [Outer diameter]
OPL Longueur du trajet optique [Optical path length]
SPU Pompe d'échantillonnage [Sampling pump]
PSV Valeur crête d'émission des fumées [Peak smoke value]
PSVa Moyenne des valeurs crêtes d'émission des fumées [Average of peak smoke values]
PSV Valeur crête d'émission des fumées en accélération à vide [Peak smoke value for free acceleration]
F
SP Sonde d'échantillonnage [Sampling probe]
SSSV Valeur d'émission de fumées en régime permanent [Steady-state smoke value]
TS Capteur de température [Temperature sensor]
TT Tube de transfert
5 Conditions d'essai
Pour les essais en laboratoire, les exigences de l'ISO 8178-4 relatives aux conditions d'essai du moteur
doivent s'appliquer, à l'exception du paragraphe ISO 8178-4:—, 5.5.
Pour les essais sur site, les exigences des essais en laboratoire doivent être appliquées avec certaines
restrictions. De telles restrictions doivent faire l'objet d'un accord préalable entre les parties concernées.
Il convient de noter que les essais d'émission réalisés dans des conditions d'essai différentes ne seront
pas nécessairement conformes aux limites spécifiées pour les conditions de laboratoire.
6 Carburants d'essai
Les caractéristiques du carburant influencent l'émission de fumées du moteur. Par conséquent, les
caractéristiques du carburant utilisé pour l'essai doivent être déterminées, consignées et présentées
avec les résultats de l'essai.
Pour les essais en laboratoire, les caractéristiques du carburant doivent satisfaire aux exigences de
l'ISO 8178-4:—, Article 6.
Pour les essais sur site, les définitions pour l'essai de réception défini à l'ISO 8178-4:—, Article 6 doivent
s'appliquer. Il convient de noter que les essais d'émission réalisés avec du carburant à usage commercial
ne seront pas nécessairement conformes aux limites spécifiées pour les carburants de référence.
7 Équipement de mesure et exactitude
7.1 Généralités
L'équipement suivant doit être utilisé pour les essais d'émission de fumées des moteurs. Le présent
document fait référence à l'équipement et aux exigences d'exactitude requises pour réaliser un essai
d'émission de fumées.
7.2 Équipement d'essai relatif au moteur et à l'environnement
Les équipements d'essai suivants relatifs au moteur et à l'environnement doivent être conformes aux
caractéristiques données dans l'ISO 8178-1:—, Article 6 et doivent satisfaire aux exigences d'étalonnage
et de vérification données dans l'ISO 8178-1:—, Article 9.
— dynamomètres;
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— capteurs de vitesse;
— capteurs de couple;
— transducteurs de pression;
— capteurs de température;
— capteurs de point de rosée;
Pour les essais sur site, le cas échéant, les exigences concernant l'équipement d'essai doivent être
appliquées comme décrit dans l'ISO 8178-2.
7.3 Opacimètres
7.3.1 Généralités
Les essais d'émission de fumées conformes au présent document doivent être réalisés avec des
fumimètres du type opacimètre. Trois types différents d'opacimètres sont autorisés: l'opacimètre à débit
total en ligne, l'opacimètre de fin de ligne à débit total et l'opacimètre à débit partiel. Les spécifications
relatives aux trois types d'opacimètres sont données à l'Article 10 et dans l'ISO 11614:1999, Articles 6 et 7.
7.3.2 Type d'opacimètres
7.3.2.1 Opacimètre à débit partiel
Avec l'opacimètre à débit partiel, une partie du gaz d'échappement est prélevé dans la tubulure
d'échappement et passe par le tube de transfert vers la chambre de mesure. Avec ce type d'opacimètre,
la longueur effective du trajet optique est fonction de la conception de l'opacimètre.
7.3.2.2 Opacimètres à débit total
Deux types généraux d'opacimètres à débit total peuvent être utilisés: les opacimètres en ligne et de fin
de ligne.
L'opacimètre en ligne permet de mesurer l'opacité de la totalité du gaz d'échappement dans le tuyau
d'échappement. Avec ce type d'opacimètre, la longueur effective du trajet optique est fonction de la
conception de l'opacimètre.
L'opacimètre de fin de ligne mesure l'opacité de la totalité du panache d'échappement au moment où
ce dernier sort du tuyau d'échappement. Avec ce type d'opacimètre, la longueur effective du trajet
optique est fonction de la conception du tuyau d'échappement et de la distance entre la sortie du tuyau
d'échappement et l'opacimètre.
7.3.3 Spécifications relatives à la performance
7.3.3.1 Linéarité
La différence entre la valeur mesurée par l'opacimètre et la valeur de référence du dispositif
d'étalonnage ne doit pas dépasser ± 2 % de l'opacité.
7.3.3.2 Dérive du zéro
La dérive du zéro pendant une période d'une heure ne doit pas dépasser ± 0,5 % de l'opacité.
7.3.3.3 Affichage et étendue d'indication de l'opacimètre
Pour l'affichage de l'opacité et du coefficient d'absorption de la lumière, l'opacimètre doit avoir une
étendue de mesure appropriée permettant de mesurer avec exactitude la fumée du moteur soumis à
essai. La résolution doit être d'au moins 0,1 % de la pleine échelle.
La longueur du trajet optique sélectionnée pour l'instrument de mesure des émissions de fumées
doit convenir aux niveaux d'émission de fumées mesurés, afin de réduire les erreurs d'étalonnage, de
mesurage et de calcul.
7.3.3.4 Temps de montée de l'instrument
Le temps de montée physique de l'opacimètre ne doit pas dépasser 0,2 s et le temps de montée électrique
de l'opacimètre ne doit pas dépasser 0,05 s.
7.3.3.5 Filtres à densité neutre
L'exactitude de l'opacité des filtres à densité neutre utilisés pour l'étalonnage et la vérification des
opacimètres doit être de ± 1 % et l'exactitude de la valeur nominale du filtre doit être vérifiée au moins
une fois par an en utilisant une valeur de référence raccordée à une norme nationale ou internationale.
Les filtres à densité neutre sont des dispositifs de précision et peuvent être facilement endommagés
lors de leur utilisation. Il convient de réduire leur manipulation et, si nécessaire, de les manipuler avec
la plus grande attention pour éviter de rayer ou d'encrasser le filtre.
7.3.4 Étalonnage de l'opacimètre
7.3.4.1 Mode opératoire d'étalonnage
L'opacimètre doit être étalonné tous les 3 mois.
L'opacimètre doit être mis en température, stabilisé et étalonné conformément aux recommandations du
constructeur. Lorsqu'il est équipé d'un système de purification de l'air pour éviter toute contamination
de l'optique des équipements, il convient que ce système soit également actionné et réglé conformément
aux recommandations du constructeur.
7.3.4.2 Linéarité
Lorsque l'opacimètre est en mode lecture et que son faisceau lumineux n'est pas bloqué, la lecture doit
être réglée à une opacité de 0 % ± 0,5 %.
Lorsque l'opacimètre est en mode lecture et qu'aucune source lumineuse ne peut atteindre le récepteur,
la lecture doit être réglée à une opacité de 100 % ± 0,5 %.
La linéarité de l'opacimètre doit être vérifiée en mode opacité, de manière périodique selon les
recommandations du constructeur. Un filtre de densité neutre ayant une opacité comprise entre 10 %
et 60 %, conforme aux exigences données en 7.3.3.5 doit être intégré à l'opacimètre et la valeur doit
être consignée. La lecture de l'instrument ne doit pas différer de plus de ± 2 % par rapport à la valeur
nominale du filtre à densité neutre.
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8 Exécution de l'essai
8.1 Installation de l'équipement de mesure
8.1.1 Généralités
L'opacimètre et les sondes d'échantillonnage, le cas échéant, doivent être installés en aval du silencieux
ou de tout dispositif de traitement ultérieur, lorsqu'il est prévu, conformément aux procédures
d'installation spécifiées par le constructeur.
8.1.2 Tubulure d'échappement
Pour les opacimètres en ligne à débit total, la tubulure d'échappement doit être un tuyau droit (sans
coude ni cintre ni variation soudaine du diamètre) d'une longueur minimale de 6 diamètres en amont
et de 3 diamètres en aval de l'emplacement de l'instrument. Si le diamètre de la zone de mesurage est
supérieur au diamètre de la tubulure d'échappement, l'utilisation d'un tuyau à convergence graduelle
en amont de la zone de mesurage est requise. Les assemblages au niveau des conduites de liaison
entre la tubulure d'échappement et l'opacimètre ne doivent permettre aucune pénétration d'air depuis
l'extérieur.
Pour les opacimètres de fin de ligne à débit total, la tubulure d'échappement doit être un tuyau droit
(sans coude ni cintre ni variation soudaine du diamètre) d'une longueur minimale de 6 diamètres en
amont de l'emplacement de l'instrument.
Pour les opacimètres à débit partiel, la tubulure d'échappement doit être un tuyau droit (sans coude
ni cintre ni variation soudaine du diamètre) d'une longueur minimale de 6 diamètres en amont et de
3 diamètres en aval de l'emplacement de la sonde. Dans le cas de tubulure d'échappement de grande
dimension (par exemple: ayant un diamètre supérieur à 250 mm), il peut s'avérer difficile de respecter
les exigences de longueur du tuyau droit. Dans ce cas, un autre dispositif d'échantillonnage peut être
employé s'il est établi que ce dispositif permet d'obtenir un échantillon représentatif.
8.1.3 Clapets pare-pluie
Il est impossible de réaliser des mesurages des émissions de fumées avec un opacimètre de fin de ligne
à débit total lorsqu'un clapet pare-pluie est opérationnel sur le tuyau d'échappement. Lorsqu'ils sont
installés, les clapets pare-pluie doivent être retirés ou fixés en position entièrement ouverte avant
de réaliser l'essai d'émission de fumées. Si l'opacimètre est installé sans retirer le clapet pare-pluie,
l'équipement doit être orienté de manière que le clapet n'interfère pas avec le panache de fumée ou
n'obstrue pas le trajet d'une quelconque partie du faisceau lumineux de l'opacimètre (voir Figure 1).
Dimentions en mètres
Légende
1 opacimètre à débit total
2 tuyau d'échappement avec clapet pare-pluie fixé en position entièrement ouverte; opacimètre orienté de
manière que le faisceau lumineux ne soit pas interrompu par un clapet pare-pluie ouvert
Figure 1 — Clapet pare-pluie
8.1.4 Essais sur site
Certaines machines ont leur système d'échappement fixé à l'horizontale sur le dessous du châssis. Ces
systèmes d'échappement ont généralement un tuyau d'échappement recourbé qui dirige le flux de gaz
d'échappement vers la surface du sol.
Il convient de prêter une attention toute particulière lorsque des opacimètres de fin de ligne à débit
total sont utilisés sur des machines équipées de ce type de système d'échappement. Dans certains cas,
les gaz d'échappement peuvent «rebondir» sur le sol et croiser le faisceau lumineux de l'opacimètre une
seconde fois et être à l'origine de mesures d'émission de fumées faussement élevées. Cette condition
peut être aggravée si le flux de recirculation de gaz d'échappement entraîne de la poussière.
Dans la majorité des cas, il existe peu de solutions pour éviter ces conditions; il est toutefois recommandé
que le personnel effectuant l'essai vérifie l'éventuelle présence de recirculation au cours des essais
sur des machines équipées de systèmes d'échappement dirigé vers le bas. Si la recirculation semble
avoir une incidence sur le mesurage d'émission de fumées, les résultats d'essai doivent être considérés
comme non fiables (trop élevés) et il convient de les utiliser avec prudence.
Certains systèmes d'échappement sur site sont conçus pour permettre l'admission d'air ambiant dans
le tuyau d'échappement et le mélange avec le flux de gaz d'échappement. Les mesurages des émissions
de fumées doivent être réalisés avant ce mélange si les résultats sur site doivent être comparés aux
résultats de mesurage au banc d'essai.
Sur certaines machines, l'accès au système d'échappement peut être restreint et il peut être impossible
d'installer l'équipement pour les mesurages sur site conformément à ces recommandations. Dans ce
cas, les résultats d'émission de fumées peuvent ne pas être comparables aux résultats de mesure au
banc d'essai.
Les conditions excessivement venteuses doivent être évitées lors du mesurage sur site. Le vent est
excessif s'il perturbe la taille, la forme ou l'emplacement du panache de fumée dans la zone où les gaz
d'échappement sont prélevés ou à l'emplacement où le panache de fumée est mesuré. L'effet du vent peut
être éliminé ou réduit en plaçant la machine en un lieu à l'abri du vent ou en utilisant des conceptions
d'équipement de mesure qui empêchent les effets du vent sur les émissions de fumées dans les zones de
mesurage ou d'échantillonnage.
Aucune humidité visible (pluie, brouillard ou neige) ne doit être présente dans la zone où les échantillons
sont prélevés ou le panache de fumée est mesuré. Il est nécessaire de veiller à ce que le panache de
fumée ou le récepteur soit à l'abri des rayons du soleil. Certaines conceptions d'équipement éliminent
l'incidence de ces conditions.
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8.2 Vérification de l'opacimètre
Avant de procéder à toute vérification du zéro et de la pleine échelle, l'opacimètre doit être mis en
température et stabilisé conformément aux recommandations du fabricant de l'instrument. Lorsqu'il
est équipé d'un système de purification de l'air pour éviter toute contamination de l'optique, ce système
doit également être actionné et réglé conformément aux recommandations du constructeur.
Les vérifications du zéro et de la pleine échelle doivent être réalisées en mode lecture de l'opacité, dans
la mesure où l'échelle d'opacité offre deux points d'étalonnage clairement définissables, à savoir une
opacité de 0 % et une opacité de 100 %.
Pour les mesurages au banc d'essai sans blocage du faisceau lumineux de l'opacimètre, la lecture doit
être réglée à une opacité de 0 % ± 0,5 %. Lorsque le faisceau ne peut atteindre le récepteur, la lec
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