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摘要 从工程机械柴油机使用性能和排放标准的要求出发，对烟度排放限值、测量方法以及测量仪器进行了分析和研究，探讨了解决工程机械柴油机烟度排放问题的一些基本思路。
关键词：柴油机 烟度排放
l 问题的提出
由于柴油机具有热效率高、低速时扭矩大和排放性能较好等优点，因此工程机械大都使用柴油机作为动力。但是柴油机往往会产生一种由未燃碳氢化合物、润滑油、燃油中的硫化物以及燃烧室裂解的碳组成的微粒，也就是我们常看到的黑烟。
随着全球经济一体化进程的加快和人们对环境保护意识的增强，国家质量技术监督局颁布了新的柴油机烟度排放标准，即GB3847—1999《压燃式发动机和装用压燃式发动机的车辆可见污染物限值及测试方法》。该标准是对原 GB14761．7—1993们车柴油机全负荷烟度》及GB3847—1993《汽车柴油机全负荷烟度测量方法》的修订，同时取代了GB 14761．6—1993《柴油机自由加速烟度排放标准》与 GB／ T3846一1993《柴油车自由加速烟度的测量滤纸烟度法》中“定型汽车”和“新生产汽车”部分（在用汽车仍采用原标准）。这些修订内容都和工程机械柴油机烟度排放限值关系重大，它与噪声和其它环保要求一样，对用户需求、工程机械制造、销售市场等所产生的影响将日益增长。
2 烟度排放测量及限值的差异
我国现行的工程机械柴油机烟度测试是自由加速烟度测量和全负荷（稳态）烟度测试，采用滤纸式烟度计。烟度用Rb表示，单位为FSN（Filter Smoke Number）。而 GB3847—1999新标准是以全负荷烟度测试为主，自由加速度烟度排放仅作为间接检验柴油机烟度排放有无恶化的一种辅助手段，以全负荷稳态转速试验结果为最终评价依据。
首先，新标准更改了原标准中对“烟度排放”的提法，即改为“排气可见污染物”，单位也由原来的FSN改为“光吸收系数m-1”。新标准按全负荷烟度排放值规定限制烟度，即用不同的名义流量来限定不同的烟度排放值，其烟度限值最大为2．26m-1，最小限值 l．065m-1，见 GB3847—1999中附录F（标准的附录）稳态转速试验的限值。
对于自由加速烟度新标准规定，即非增压机在型式认证时没有限值，仅记录实测值；生产一致性检查时在型式认证实测值的基础上再加上0．5m-1。对废气涡轮增压机限值定为该柴油机全负荷最大烟度排放工况所对应的名义排气流量所规定的烟度限值再加上 0． 5m-1，若自由加速烟度仍超过该值，则还不能肯定该柴油车烟度排放超标。这时还可以进行柴油机全负荷烟度试验，若试验合格，则说明该车烟度排放仍为合格。因此，对自由加速烟度的测量不能作为严格的直接否决柴油机排放的一种方法。但柴油机业内人士认为：自由加速烟度尚能初步判断废气涡轮增压器的相应特性。该方法操作简便，作为柴油机技术状态和烟度排放是否严重恶化的一种间接评判方法还是可以的。
关于自由加速烟度排放限值与全负荷烟度排放限值， GB 14761．6—1993和 GB 14761．7—1993有很大差异，原标准自由加速烟度排放限值严于全负荷烟度排放限值，见表。 （图片） 事实上，自由加速烟度排放与全负荷烟度排放是没有内在联系的，因为，影响柴油机自由加速烟度大小的主要原因是喷油泵在启动段油量的大小；而影响柴油机全负荷烟度排放的大小主要是喷油泵正常工作段油量的大小。倘若自由加速烟度限值太小了，还会严重影响柴油车的启动性能，对柴油车正常作业行驶的烟度排放起不到改善作用，所以柴油机正常行驶排放的大小主要取决于柴油机全负荷烟度排放的大小。
3 烟度排放测量方法和仪器的差异
我国工程机械柴油机烟度排放的测量都是滤纸烟度法（见GB3846一1993）。用SF来表示自由加速滤纸式烟度，单位为FS N。而烟度测试仪器却是Boschih滤纸式烟度计（如FBY-1型烟度计），烟度单位用Rb（波许）表示。过去业内人士大都以为FSN与Rb是一个概念，而事实上它们之间有较大的误差、据了解这种误差在、0．7FSN以上，它们之间的计算公式为：
FSN＝ 0．979×0．935Rb
采用如 AVL415全自动滤纸式烟度计测定烟度的单位是 FS N。但也从另一方面反映出我国柴油机烟度排放标准存在一些问题。
GB3847—1999标准规定采用取样式不透光度仪即部分流不透光烟度计和全流式不透光烟度计。因为原GB／T3 8 46一1993标准规定柴油车自由加速烟度必须使用滤纸式烟度计，但由于其使用特性与自由加速烟度排放不能很好匹配，不能测量其烟度值，只能测量出自由加速烟度排放大小的特性曲线积分值，而且滤纸式烟度计存在着抽气泵开始拍气时与自由加速开始冒烟时不同步的现象，测量不准确，所以原标准应该修订。
用不透光烟度仪测量烟度排放时，应安装有光源和检测器，当废气进人通道时，检测器接受的光强度将削弱，采用光强度大小反映烟度排放的大小。该仪器反应灵敏，可测稳态和瞬态烟度排放，因此，用GB3847—1999标准测量柴油机自由加速烟度必须使用不透光烟度计是正确的。
而对全流式不透光烟度计，如美国 Celescol 07型全流式不透光烟度计，经验证：测量柴油机自由加速烟度值很大，与 ECE R24法规要求不配套，不能适用GB3847—1999标准。
取样式不透光烟度计是连续通过气样管的一部分排气的不透光度。单位为光吸收系数m-1，如AVL415、 AVL43 8和 AVL43 9型，能适用于GB3847—1999标准要求，但据悉我国至今还没有这种部分流不透光烟度计。
4 工程机械烟度排放问题的思考
（l）综上分析，GB3847—1999新标准（等效ECER24／ 03法规而制订的），主要限制全负荷烟度排放限值，而把自由加速烟度仅作为测量柴油机技术状态和烟度排放是否恶化的辅助手段，既满足环保和节能要求，又充分发挥了柴油机的低速动力性，较原标准更科学合理。
（2）原柴油机烟度排放限值不合理，自由加速烟度的作用估计过高、限制过严，造成用滤纸式烟度计测量自由加速烟度不准确，而GB3847—1999标准改变了这种错误的概念。因此，工程机械柴油机排放不应再制订一个与之相冲突的排放标准，如JB／ TS 8891— 1999 《中小功率柴油机排气排放限值》。
（3）由于我国目前还不能制造不透光烟度计，因此新标准还难以实施。另外，标准本身也并非尽善美，经国内厂家验证，用全流不透光烟度计测量自由加速烟度误差很大，也不适用于GB3847—1999标准。建议推迟新标准的实施期限，使我国 工程机械柴油机争取在有限的过渡期内迅速提高与发达国家企业的公平竞争能力。
此外，还应积极参与 ISO／ TC70国际标准化组织的工作，促进国际上对烟度排放试验规范。烟度仪器和烟度单位的统一，使我国柴油机烟度排放标准逐渐适应于国际排放法规协调、统一化的趋势。
6/19/2004
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