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壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)工況排氣煙度的試驗(yàn)臺(tái)測(cè)量用試驗(yàn)循環(huán)和測(cè)試規(guī)程檢測(cè)

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發(fā)布時(shí)間：2025-08-25 18:18:45 更新時(shí)間：2025-08-24 18:18:45

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作者：中科光析科學(xué)技術(shù)研究所檢測(cè)中心

壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)工況排氣煙度的試驗(yàn)臺(tái)測(cè)量用試驗(yàn)循環(huán)和測(cè)試規(guī)程檢測(cè)

壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)工況排氣煙度的試驗(yàn)臺(tái)測(cè)量：試驗(yàn)循環(huán)、測(cè)試規(guī)程與檢測(cè)技術(shù)解析

在現(xiàn)代內(nèi)燃機(jī)排放控制技術(shù)不斷發(fā)展的背景下，壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)（如柴油發(fā)動(dòng)機(jī)）的排氣煙度測(cè)量已成為評(píng)估其環(huán)境友好性能的重要環(huán)節(jié)。尤其是在城市交通、重型機(jī)械和商用車(chē)輛等領(lǐng)域，發(fā)動(dòng)機(jī)在復(fù)雜工況下的瞬態(tài)運(yùn)行特性對(duì)顆粒物排放，特別是排氣煙度，具有顯著影響。因此，建立科學(xué)、統(tǒng)一且可重復(fù)的試驗(yàn)臺(tái)測(cè)量體系，對(duì)于準(zhǔn)確評(píng)估壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)在瞬態(tài)工況下的煙度排放水平至關(guān)重要。為此，國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織（ISO）和歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)（ECE）等權(quán)威機(jī)構(gòu)制定了系列標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，如ISO 8178-4《壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)—排氣煙度的測(cè)量—第4部分：瞬態(tài)試驗(yàn)循環(huán)》以及ECE R 83《關(guān)于對(duì)壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排氣煙度進(jìn)行型式認(rèn)證的統(tǒng)一規(guī)定》。這些標(biāo)準(zhǔn)不僅規(guī)定了試驗(yàn)循環(huán)的構(gòu)成與執(zhí)行方式，還詳細(xì)定義了檢測(cè)儀器的選型、安裝要求、校準(zhǔn)方法以及數(shù)據(jù)采集與處理流程。本文將圍繞壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)在瞬態(tài)工況下排氣煙度的試驗(yàn)臺(tái)測(cè)量，深入探討其核心檢測(cè)項(xiàng)目、關(guān)鍵檢測(cè)儀器、具體檢測(cè)方法、行業(yè)檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)以及完整的測(cè)試規(guī)程，為發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)、認(rèn)證試驗(yàn)和排放管理提供系統(tǒng)性指導(dǎo)。

核心檢測(cè)項(xiàng)目：瞬態(tài)工況下的排氣煙度

壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)在實(shí)際運(yùn)行中，常常處于頻繁啟停、轉(zhuǎn)速和負(fù)荷快速變化的瞬態(tài)工況。這類(lèi)工況下，燃油噴射、燃燒過(guò)程與排氣系統(tǒng)之間的動(dòng)態(tài)匹配極易出現(xiàn)不充分燃燒，從而產(chǎn)生大量可見(jiàn)煙塵（主要為碳顆粒物）。因此，排氣煙度成為衡量此類(lèi)發(fā)動(dòng)機(jī)排放性能的核心指標(biāo)。檢測(cè)項(xiàng)目主要聚焦于：在規(guī)定試驗(yàn)循環(huán)中，發(fā)動(dòng)機(jī)在不同轉(zhuǎn)速與扭矩組合下運(yùn)行時(shí)，排氣煙度的峰值、平均值及時(shí)間分布特征。此外，還需評(píng)估煙度隨時(shí)間變化的動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性，以模擬真實(shí)道路或工況下的排放行為。這些數(shù)據(jù)不僅用于型式認(rèn)證，也是發(fā)動(dòng)機(jī)標(biāo)定優(yōu)化和后處理系統(tǒng)（如DPF、SCR）驗(yàn)證的關(guān)鍵依據(jù)。

關(guān)鍵檢測(cè)儀器：煙度計(jì)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)

用于壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)工況煙度測(cè)量的核心儀器是高精度煙度計(jì)，通常采用不透光度（opacity）原理，如濾紙式煙度計(jì)（Filter Smoke Meter, FSM）或光吸收式煙度計(jì)（Opacimeter）。其中，ISO 8178-4標(biāo)準(zhǔn)推薦使用符合ECE R 83要求的光吸收式煙度計(jì)，其測(cè)量原理基于排氣中顆粒物對(duì)特定波長(zhǎng)光束的吸收程度，能夠?qū)崿F(xiàn)實(shí)時(shí)、連續(xù)的煙度數(shù)據(jù)采集。儀器需具備高采樣頻率（通常不低于10Hz），以捕捉瞬態(tài)變化。此外，完整的檢測(cè)系統(tǒng)還需配備高精度轉(zhuǎn)速傳感器、扭矩傳感器、流量計(jì)、溫度與壓力傳感器以及數(shù)據(jù)采集與分析系統(tǒng)（DAQ），并確保所有傳感器在試驗(yàn)前完成校準(zhǔn)與系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，以保證測(cè)量結(jié)果的可靠性與可重復(fù)性。

檢測(cè)方法：標(biāo)準(zhǔn)化瞬態(tài)試驗(yàn)循環(huán)與測(cè)試流程

根據(jù)ISO 8178-4和ECE R 83標(biāo)準(zhǔn)，壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)工況排氣煙度的檢測(cè)采用標(biāo)準(zhǔn)化的試驗(yàn)循環(huán)，如“重型發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)循環(huán)”（HELC）或“瞬態(tài)工況循環(huán)”（TMC），這些循環(huán)由一系列預(yù)設(shè)的轉(zhuǎn)速-扭矩組合點(diǎn)組成，涵蓋怠速、低速、中速、高速及滿(mǎn)負(fù)荷等典型工況，且各工況點(diǎn)間存在快速動(dòng)態(tài)過(guò)渡。測(cè)試流程包括：發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)熱至穩(wěn)定工作溫度（通常為85°C±5°C）；安裝并校準(zhǔn)煙度計(jì)與傳感器；啟動(dòng)試驗(yàn)循環(huán)；采集煙度、轉(zhuǎn)速、扭矩、排氣溫度等數(shù)據(jù)；對(duì)采集數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波、歸一化和峰值識(shí)別；最終計(jì)算煙度平均值與最大值，并與限值進(jìn)行比對(duì)。所有測(cè)試過(guò)程應(yīng)在恒溫、恒濕、無(wú)風(fēng)干擾的試驗(yàn)室內(nèi)進(jìn)行，以確保結(jié)果的一致性。

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：國(guó)際與地區(qū)性法規(guī)依據(jù)

目前，壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)工況排氣煙度測(cè)量的主要參考標(biāo)準(zhǔn)包括：

ISO 8178-4:2010 ——《壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)—排氣煙度的測(cè)量—第4部分：瞬態(tài)試驗(yàn)循環(huán)》
ECE R 83 Rev. 3 ——《關(guān)于對(duì)壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排氣煙度進(jìn)行型式認(rèn)證的統(tǒng)一規(guī)定》
GB 17691-2018（中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)）——《重型柴油車(chē)污染物排放限值及測(cè)量方法（中國(guó)第六階段）》
EURO 6 / VI（歐洲排放標(biāo)準(zhǔn)）——對(duì)瞬態(tài)煙度有嚴(yán)格限值要求

這些標(biāo)準(zhǔn)對(duì)煙度限值、試驗(yàn)循環(huán)、儀器精度、數(shù)據(jù)處理方法、重復(fù)性要求等作出了明確規(guī)定。例如，GB 17691-2018規(guī)定，重型柴油車(chē)在瞬態(tài)試驗(yàn)循環(huán)中，排氣煙度限值為0.050 FSN（濾紙煙度單位），且需在三次測(cè)試中取平均值滿(mǎn)足要求。任何測(cè)試結(jié)果若超出限值，即判定為不合格，無(wú)法通過(guò)型式認(rèn)證。

總結(jié)

壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)瞬態(tài)工況排氣煙度的試驗(yàn)臺(tái)測(cè)量是一項(xiàng)集標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)、設(shè)備與流程于一體的系統(tǒng)工程。通過(guò)遵循ISO、ECE及各國(guó)法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)，采用高精度煙度計(jì)與數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，執(zhí)行規(guī)范的瞬態(tài)試驗(yàn)循環(huán)與測(cè)試規(guī)程，可有效評(píng)估發(fā)動(dòng)機(jī)在復(fù)雜工況下的排放表現(xiàn)。該檢測(cè)不僅對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)與優(yōu)化具有指導(dǎo)意義，更是實(shí)現(xiàn)綠色制造、滿(mǎn)足日益嚴(yán)格的環(huán)保法規(guī)要求的重要技術(shù)支撐。未來(lái)，隨著人工智能與大數(shù)據(jù)分析技術(shù)的應(yīng)用，煙度測(cè)量將向更智能、更實(shí)時(shí)的方向發(fā)展，為構(gòu)建清潔、高效的動(dòng)力系統(tǒng)提供堅(jiān)實(shí)保障。