GBT8190.9-2010往复式内燃机排放测量压燃式发动机瞬态工况排气烟度的试验台测量用试验循环和测试规程.pdf 46页

'ICS27．020J90圆雪中华人民共和国国家标准GB／T8190．9—2010／IS08178—9：2000往复式内燃机排放测量第9部分：压燃式发动机瞬态工况排气烟度的试验台测量用试验循环和测试规程Reciprocatinginternalcombustionengines——Exhaustemissionmeasurement——Part9：Testcyclesandtestproceduresfortest—bedmeasurementofexhaustgassmokeemissionsfromcompressionignitionengines0peratingundertransientconditions2010—11—10发布(IS08178—9：2000，IDT)2011—03一01实施宰瞀鹳紫瓣警糌瞥星发布中国国家标准化管理委员会促19 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T8190．9—2010／ISo8178—9：2000目次前言·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·引言··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯1范围⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯2规范性引用文件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯··3术语和定义⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯4符号和单位·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯5试验条件⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯····⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯6试验燃料⋯⋯⋯⋯⋯⋯···⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯·⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯7测量设备和精度⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·8消光烟度计的标定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯9试验运行⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯···⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯10数据评定和计算⋯⋯⋯⋯··⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··1l烟度测定⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··附录A(规范性附录)非道路用变速运行发动机的试验循环⋯·⋯-附录B(规范性附录)非道路用恒速运行发动机的试验循环·⋯⋯·附录C(资料性附录)关于试验循环的注意事项⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯··附录D(资料性附录)计算程序示例···⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯·附录E(规范性附录)船舶推进发动机的试验循环⋯⋯⋯⋯⋯⋯·-附录F(规范性附录)变速运行F类发动机(机车牵引)的试验循环参考文献⋯⋯⋯⋯⋯⋯·⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯工Ⅱ●●2345678n玷幻孔拈弘曲蛇 www.bzfxw.com刖置GB／T8190．9—2010／ISo8178-9：2000GB／T8190《往复式内燃机排放测量》分为11个部分：——第1部分：气体和颗粒排放物的试验台测量；——第2部分：气体和颗粒排放物的现场测量；——第3部分：稳态工况排气烟度的定义和测量方法；——第4部分：不同用途发动机的稳态试验循环；——第5部分：试验燃料；——第6部分：测量结果和试验报告；——第7部分：发动机系族的确定；——第8部分：发动机系组的确定；——第9部分：压燃式发动机瞬态工况排气烟度的试验台测量用试验循环和测试规程；——第10部分：压燃式发动机瞬态工况排气烟度的现场测量用试验循环和测试规程；——第1l部分：非道路移动机械用发动机瞬态工况下气体和颗粒排放物的试验台测量。本部分是GB／T8190的第9部分。本部分等同采用Is08178—9：2000／Amdl：2004《往复式内燃机排放测量第9部分；压燃式发动机瞬态工况排气烟度的试验台测量用试验循环和测试规程》(英文版)。本部分等同翻译IS08178—9：2000／Amdl：2004。为便于使用，本部分做了如下编辑性修改：——“本国际标准”一词改为“本部分”；——删除了国际标准的前言；——用小数点“．”代替作为小数点的逗号“，”。本部分对IsO8178—9：2000中采用的其他国际标准，凡已被采用为我国标准的，用我国标准代替相应的国际标准；未被采用为我国标准的，仍直接采用国际标准。本部分的附录A、附录B、附录E和附录F为规范性附录，附录c和附录D为资料性附录。本部分由中国机械工业联合会提出。本部分由全国内燃机标准化技术委员会(sAc／Tc177)归口。本部分起草单位：上海内燃机研究所、广西玉柴机器股份有限公司、上海柴油机股份有限公司、常州出入境检验检疫局。本部分主要起草人：陈云清、林铁坚、计维斌、邹强、岳晓平、瞿俊鸣、庄国钢、陆寿域、谢亚平、宋国婵。 www.bzfxw.com标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T8190．9—2010／ISo8178—9：2000引言目前世界上存在许多不同的烟度测量规程。有些烟度测量规程是为试验台测试设计的，用以认证或型式认证；另一些是为现场试验而设计的，用于监测和维修检测。不同的烟度测量规程并存能满足各种管理机构和工业部门的要求。烟度测量采用的两种典型方法是滤纸式烟度计法和消光烟度计法。8190的本部分尽最大可能融合了现存烟度测量规程的主要技术特点。GB／T8190的第4部分规定了若干种确定非道路用发动机气体和颗粒排放的试验循环。GB／T8190第4部分中的试验循环是针对各类非道路机械的不同工作特征而设计的。同样，不同的烟度试验循环适用于不同类型的非道路用发动机和机械。在GB／T8190．4中，允许用不同的稳态工况来表征和控制非道路用发动机的气体和颗粒排放。为了正确表征和控制各种用途发动机的烟度排放，需要采用瞬态试验循环。8190的本部分用于压燃式发动机的烟度测量。本部分适用于转速或负荷或两者同时随时间变化的在瞬态工况下运行的发动机。应指出的是，保养完好的典型自然吸气发动机瞬态工况下的排气烟度通常与其稳态工况下的排气烟度相同。只有消光烟度计可以用于GB／T8190本部分规定的烟度测量，允许使用全流式或部分流式消光烟度计，本部分考虑了这两种类型消光烟度计响应时间的差异，但未考虑取样区温度不同而引起的任何差异。附录E规定的试验循环代表了GB／T8190．4中E1、E2、E3和E5循环所述用途的发动机。附录F规定的试验循环代表了GB／T8190．4中F循环所述用途的发动机。Ⅱ www.bzfxw.comGB／T8190．9—2010／珏o8178-9：2000往复式内燃机排放测量第9部分：压燃式发动机瞬态工况排气烟度的试验台测量用试验循环和测试规程1范围8190的本部分规定了在试验台上评定压燃式发动机排气烟度的试验循环和测试规程。对于瞬态烟度试验循环应使用按消光原理工作的烟度计测量烟度。本部分旨在规定烟度试验循环以及测量和分析烟度的方法。采用消光原理测量烟度的详细规定可参见Iso11614：1999。本部分第1章～第11章规定的试验规程和测量方法适用于往复式内燃机。但每种用途的发动机只能使用本部分规定的一种试验循环进行评定。附录A、附录B、附录E和附录F各包含一种只适合于该附录范围所列特定用途的发动机。附录中规定的烟度试验循环亦可用于GB／T8190．4—2010指定的发动机和机械类型。对于某些非道路用发动机，必需进行现场烟度试验而不必进行试验台烟度试验。对于有附加要求(如职业健康和安全法规)的机械所用发动机，可能需要附加试验条件和专用评价方法。2规范性引用文件下列文件中的条款通过GB／T8190的本部分的引用而成为本部分的条款。凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本部分，然而，鼓励根据本部分达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本部分。2820．1往复式内燃机驱动的交流发电机组第1部分：用途、定额和性能(GB／T2820．12009，IS08528—1：2008，IDT)2820．5往复式内燃机驱动的交流发电机组第5部分：发电机组(GB／T2820．5—2009，IS08528—5：2005，IDT)6072．3往复式内燃机性能第3部分：试验测量(GB／T6072．3—2008，Is03046—3：2006，IDT)8190．12010往复式内燃机排放测量第1部分：气体和颗粒排放物的试验台测量(ISO8178—1：2006，IDT)8190．42010往复式内燃机排放测量第4部分：不同用途发动机的稳态试验循环(ISO8178—4：2007，IDT)8190．5往复式内燃机排放测量第5部分：试验燃料(GB／T8190．5—2005，IsO8178—5：1997，IDT)8190．6往复式内燃机排放测量第6部分：测量结果和试验报告(GB／T8190．62006，ISO8178—6：2000，IDT)8190．7—2003往复式内燃机排放测量第7部分：发动机系族的确定(IsO8178—7：1996，IDT)8190．8往复式内燃机排放测量第8部分：发动机系组的确定(GB／T8190．8—2003，ISO8178—8：1996，IDT)Is011614：1999往复压燃式发动机不透光测量仪器和排气光吸收系数的确定1 www.bzfxw.com标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T8190．9—2010／Iso8178—9：20003术语和定义下列术语和定义适用于GB／T8190的本部分。3．1排烟exha聃tg嬲smoke由燃烧或热解产生的悬浮在排气中的可见固体和／或液体颗粒。注：黑烟(碳烟)主要由碳粒组成；蓝烟通常是由燃料或润滑油不完全燃烧产生的液滴形成的；白烟通常是由凝结水和／或液体燃油形成的i黄烟则由NO：形成。3．2透光度trⅫsmittⅡcer光源射出的光线经过一段被烟气遮挡的通道后到达观察者或光检测器的那部分光线，用百分数表示。3．3消光度opacityN光源射出的光线经过一段被烟气遮挡的通道后未能到达观察者或光检测器的那部分光线，用百分数表示。注：N一100r。3．4光通道长度3．4．1光通道有效长度effectiveopticalpatbleⅡgthLA光源与光检测器之间被烟气遮挡的光通道长度，用m表示，该长度需要对由密度梯度和边缘效应引起的不均匀性进行修正。注：光源到光检测器的总光通道长度中未被烟气遮挡的那部分光通道长度不计入光通道有效长度。3．4．2标准光通道有效长度standardeffectiveopticalpathleⅡgthLAs用于确保与规定消光度值进行有效比较的测量值。注：确定L^s值见lo．1．4。3．5光吸收系数lightabsorptioncoefficieⅡt五度量烟柱或含烟样气遮挡光线能力的基本单位。注：通常，光吸收系数用米的倒数(m_1)表示。光吸收系数是单位容积气体所含烟颗粒数、烟颗粒尺寸分布以及颗粒光吸收和光分散特性的函数。在没有蓝烟、白烟、黄烟或灰尘的情况下，所有柴油机排气样气的碳颗粒尺寸分布和光吸收／分散特性是相同的，所以光吸收系数主要是烟颗粒密度的函数。3．6比尔一朗伯特定律Beer_L岫bertlaw描述光吸收系数(^)、烟度参数透光度(r)和光通道有效长度L。之间物理关系的数学公式。注：由于不能直接测量光吸收系数(^)，所以在已知消光度(N)或透光度(r)和光通道有效长度L^时，可以用比尔一2 www.bzfxw.com朗伯特定律计算光吸收系数(t)，见式(1)和式(2)：t一吾·n(南)t一吾·n(，一高)3．7GB／T8190．9—2010／珏o8178-9：2000消光烟度计opMimeter利用透光度法测量烟气特性的仪器。3．7．1全流式消光烟度计ful卜flowopacimeter所有排气都通过烟气测量室的仪器。3．7．1．1管端型全流式消光烟度计fuu_nowend-of_lineopacimeter在排气管出口处测量全部排烟消光度的仪器。注：这种消光烟度计的光源和光检测器位于靠近排气管开口端的烟气两侧。使用这种烟度计时，光通道有效长度由排气管结构决定。3．7．1．2管内型全流式消光烟度计ful卜flowin—lineopacimeter在排气管内测量全部排烟消光度的仪器。注：这种消光烟度计的光源和光检测器位于烟气两侧，并靠近排气管外壁。使用这种烟度计时，光通道有效长度由测量仪器决定。3．7．2部分流式消光烟度计partial-flowopacimeter从总排气流中采集一部分具有代表性的气样使之通过测量室的仪器。注：这种消光烟度计的光通道有效长度是其设计结构的函数。3．7．3消光烟度计响应时间3．7．3．1消光烟度计物理响应时间opacimeterphysicalresponsetime￡P在小于o．01s的时间内改变所测排气的光吸收系数时，原始^信号达到满量程10％和满量程90％的时间差。注：部分流式消光烟度计的物理响应时间取决于取样探头和输送管。关于物理响应时间的更多信息见IsO11614：1999中8．2．1和11．7．2的规定。3．7．3．2消光烟度计电路响应时间opacimeterelectricalrespoⅡsetime￡c在小于O．0ls的时间内，当光源被遮挡或完全熄灭时，仪器记录器输出信号或显示器达到满刻度10％和满刻度90％的时间差。注：有关电路响应时间的更多信息见Is011614：1999中6．2．6．2的规定。4符号和单位见表1。 www.bzfxw.com标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T8190．9—2010／ISo8178—9：2000表18190本部分所用的符号和单位符号术语单位B贝赛尔功能常数1C贝赛尔功能常数1D贝赛尔功能常数1E贝赛尔常数1f。大气系数1|：贝赛尔滤波器截止频率S—l^光吸收系数m—l^。。经环境修正的光吸收系数ml^。b实测光吸收系数m—lK贝赛尔常数1K。烟度的环境修正系数1L^光通道有效长度LAs标准光通道有效长度Ⅳ消光度％NA光通道有效长度的消光度％N^s标准光通道有效长度的消光度％户。。平均有效压力kPa户。干空气压力kPaP发动机功率kWS，瞬态烟度值m_或％tA州总响应时间fc消光计电路响应时间拓贝赛尔功能的滤波器响应时间rp消光烟度计物理响应时间△f相邻烟度数据之间的时间(一1／采样速率)L发动机进气温度KX预定的总响应时间■贝赛尔平均烟度值m_1或％P千空气密度kg／m3透光度％n贝赛尔常数l5试验条件5．1试验的环境条件5．1．1试验状态参数应测量发动机以K计的进气绝对温度T。和以kPa计的干空气压力声。，由公式(3)到公式(5)确定大气系数^。自然吸气和机械增压压燃式发动机及废气旁通阀作用的压燃式发动机：^一(雾)×(轰)“7⋯⋯⋯⋯⋯⋯㈩注：式(3)也适用于废气旁通阀只在试验循环段起作用的情况。若废气旁通阀在试验循环的任何时间段都不起作 www.bzfxw.comGB／T8190．9—2010／ISo8178·9：2000用，则应根据进气冷却的方式选用公式(4)或公式(5)。不带增压空气冷却器或带空／空增压空气冷却器的涡轮增压压燃式发动机：，．一(羚7×(鑫)1。2⋯⋯⋯⋯⋯⋯㈩带水／空空气冷却器的涡轮增压压燃式发动机：^一(∥7×(基)“75．1．2试验有效性判定——试验条件大气系数^应在如下范围内方可认为试验有效：O．93≤^≤1．07注：推荐在，^为o．96到1_06之间的条件下进行试验。附加有效性判定按7．3．2．3和A．3．2．2的规定。5．2功率(6)试验时，应拆除安装在发动机上的仅为配套机械工作所需的辅助设备。诸如：——制动用空气压缩机；——动力转向泵；——空调压缩机；——液压驱动泵。详见GB／T8190．12010中的5．3。5．3发动机进气系统试验发动机所装进气系统，在使用清洁空气滤清器和发动机按相应用途的最大空气流量运行时，其进气阻力应在制造厂规定的上限值±10％以内。5．4发动机排气系统试验发动机所装排气系统，在发动机按相应用途的最大标定功率运行时，其排气背压应在制造厂规定的上限值士lo％以内。试验时可以带消声器，这将减少影响烟度测量的排气脉冲。因此采用消声器能使试验台烟度测量与现场烟度试验的相关性更好。消声器的结构(即容积)应代表试验发动机实际使用时的典型结构。5．5冷却系统发动机所使用的冷却系统应具有足够冷却能力，以保证发动机在制造厂规定的正常工作温度范围内运转。5．6润滑油应记录试验所用润滑油的规格，并写入试验报告内。5．7带增压空气冷却的发动机应记录冷却介质温度和增压空气温度。冷却系统应在制造厂规定的发动机转速和负荷下进行调整。进气温度和冷却器压力降应分别保持在制造厂规定值土4K和土2kPa以内。5．8试验燃料温度试验燃料温度应符合制造厂的推荐值。若制造厂没有规定燃料温度，则燃料温度应为31lK土5K。除使用重油的情况外，制造厂的规定温度应不大于316K。除非制造厂另有规定，燃料温度应在喷油泵入口处测量，并应记录测量位置。6试验燃料燃料特性会影响发动机的烟气排放。因此，应测定和记录试验燃料的特性，并写入试验结果报告。5 www.bzfxw.com标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T8190．9—2010／Iso8178—9：2000若使用GB／T8190．5指定的燃料作为基准燃料，则应提供基准燃料的代号和分析。若使用其他燃料，则要记录GB／T8190．5相应数据表中所列的特性。应根据试验目的选择试验燃料。除非经有关各方同意，燃料应按表2选定。在没有合适基准燃料的情况下，可使用性能非常接近于基准燃料的替代燃料。替代燃料的特性应予以说明。表2燃料选择试验目的有关方燃料选择认证机构基准燃料，如已指定。定型试验(认证)制造厂或供应商商用燃料，如未指定基准燃料制造厂或供应商按制造厂规定的商用燃料‘验收试验用户或检验员一个或几个：要适合试验的目的制造厂；研究／开发一研究机构；燃料和润滑油供应商等8用户和检验员应注意，使用商用燃料进行排放试验不一定符合使用基准燃料时的规定限值。验收试验所用燃料的规格应在发动机制造厂技术文件的许用范围内。7测量设备和精度7．1通则发动机在测功器上进行烟度试验时应使用下列设备。GB／T8190的本部分未包括压力和温度测量装置的详细内容，只在7．4中给出了进行烟度试验时所必需的这些装置的精度要求。7．2测功器技术规格所用发动机测功器的特性应能进行附录A、附录B、附录E和附录F所述的试验循环。试验循环的线性度要求只适用于使用电力测功器进行的试验。测量扭矩和转速的仪器应使运行试验循环所需的测量精度保持在附录A、附录B、附录E和附录F规定的限值范围以内。转速和扭矩的取样频率至少应为1Hz。测量设备的精度应不超过表3中给出的最大允许偏差。可以用能满足上述要求的其他发动机驱动设备来代替测功器。7．3烟度测量仪器7．3．1基本要求瞬态烟度试验应使用消光型烟度计。允许使用的消光烟度计有三种类型：管内型全流式消光烟度计、管端型全流式消光烟度计和部分流式消光烟度计。这三种消光烟度计的技术规格见GB／T8190本部分的第1l章以及IsO11614：1999的第6章和第7章。温度修正对瞬态烟度的有效性尚未得到确认，因此，GB／T8190的本部分未包括烟度测量结果的温度修正。表3发动机有关参数测量仪器的允许偏差允许偏差标定间隔期／测量参数(基于发动机最大值的百分数)月按GB／T6D72．3的规定发动机转速±2％3扭矩士2％或士5N·m43功率士3％不要求a取较大者。 www.bzfxw.comGB／T8190．9—2010／IsO8178—9：20007．3．2消光烟度计的技术规格7．3．2．1通则烟度试验所用的烟度测量和数据处理系统应包括三个功能单元。这三个单元既可以是组合为一体的组件，也可以是由各单元相互连接而成的系统。这三个功能单元是：——满足本章要求的全流式或部分流式消光烟度计。详细技术规格见第11章和IsO11614：1999；——能执行10．2、10．3和附录D所述功能的数据处理单元；——记录和输出附录A、附录B、附录E和附录F规定烟度值的打印机和／或电子存储单元。7．3．2．2线性度线性度是指烟度计测量值与标定装置的基准值之差。线性度应不超过2％消光度。7．3．2．3零点漂移1h内或整个烟度测量试验期间(取其中时间较小者)的零点漂移应不超过1％消光度。7．3．2．4消光烟度计的显示_及其范围为同时显示消光度和光吸收系数，消光烟度计应具有能准确测量被试发动机烟度的测量范围；其分辨率至少应为满刻度的o．1％。烟度计所选的光通道长度应与被测烟度水平相适应，使标定、测量和计算的误差减至最小。7．3．2．5仪器响应时间消光烟度计的物理响应时间应不超过0．2s，电路响应时间应不超过0．05s。7．3．2．6部分流式消光烟度计的取样要求取样条件应符合11．3的要求。7．3．2．7光源光源应符合11．2和11．3的要求。7．3．2．8中密度滤光片标定和检查消光烟度计所用中密度滤光片的读值应精确到±1％消光度，滤光片标称值应至少每年检查一次，其标定应可追溯至国家标准或国际标准。注：中密度滤光片是精密装置，使用时容易损坏，应尽可能减少操作次数，必需时，应小心使用以避免弄脏或擦伤。7．4精度所有测量仪器的标定都应可追溯至国际标准或国家标准(无国际标准时)，并应符合表3的要求。8消光烟度计的标定8．1通则消光烟度计应经常标定，以满足GB／T8190本部分的精度要求。标定方法应按8．2的规定。8．2标定程序8．2．1预热应按制造厂的建议预热消光烟度计使之达到稳定状态。如消光烟度计装有防止光学器件免受碳烟污染的吹气系统，应激活该系统并按制造厂建议进行调整。8．2．2线性度响应确定在消光烟度计的消光度读数模式下，将光束无遮挡时，读数调整到o％士1％消光度。在消光烟度计的消光度读数模式下，遮挡所有光线使之不到达光检测器，读数调整到100％士1％消光度。采用消光度读数模式时，应按制造厂推荐定期校验消光烟度计的线性度。将一片符合7．3．2．8的要求并且消光度在30％到60％之间的中密度滤光片插入消光烟度计，记录读数值。仪器读数与中密度滤光片的消光度标称值之差应不大于士2％。试验前应对线性度超过上述规定值的消光计进行修正。7 www.bzfxw.com标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T8190．9—2010／匹o8178—9：20009试验运行9．1安装测量仪器应按照仪器制造厂规定的程序将消光烟度计和取样探头安装在消声器或任何后处理装置的后面。并应符合IS011614：1999第10章的要求。9．2校验消光烟度计校验零点和满刻度前，应按制造厂推荐预热消光烟度计使之达到稳定状态。若消光烟度计装有防止光学器件免受碳烟污染的吹气系统，应激活该系统并按制造厂推荐进行调整。应在消光度读数模式下校验零点和满刻度，因为消光度刻度提供了两个确定的标定点o％消光度和100％消光度。然后，根据实测的消光度和仪器制造厂提供的L。正确计算出光吸收系数，这时仪器返回至^读数模式。光束无遮挡的情况下，将读数调整到O％±1％消光度。在所有光线被遮挡而不到达光检测器时，将读数调整到100％士1％消光度。9．3试验循环发动机在考虑附录C指出的情况下，按附录A、附录B、附录E和附录F中规定的试验循环运转。9．4光通道有效长度(LA)的确定光源到光检测器通道长度中未被烟气遮挡的那部分光通道长度不计人光通道有效长度。如果烟度计光束离排气出口很近(在o．07m内)，则通过消光烟度计的烟柱横截面实质上与沿光束轴线方向的排气管出口尺寸相同。通常，可以通过直接测量排气管出口尺寸来确定光通道有效长度。为了获得准确到土2％消光度的烟度修正结果，应以士6％的准确度来确定L。(消光度的最大误差出现在约60％消光度处，在较小和较大消光度时，允许以稍低的准确度来确定L“)。对于最小的标准光通道有效长度(O．038m)，准确度为土6％时LA等于o．002m。对于许多发动机来说，特别是现场试验时，通常很难接近和直接测量排气管出口。因此，如发动机制造厂无异议，可以用长度为3倍至最大30倍管径的套管来延长排气管。这种情况下，需要使接头处保持适当的密封，以避免空气稀释排气。对于许多常用的排气管结构，由较易测量的排气系统外形尺寸来确定LA可以达到足够的准确度。10数据评定和计算10．1数据评定10．1．1消光烟度计的一般要求烟度取样频率最小应为20Hz。报告烟度值应采用消光度(N)或光吸收系数(^)。应根据需要将测得的烟度值(透光度)换成相应的烟度单位，并按光通道长度修正烟度测量值(见10．1．2、10．1．3和10．1．4)。若需要，对光吸收系数进行空气密度修正(见lo．3)。然后按10．2和附录D规定用贝赛尔算法对烟度数据进行处理。取样管长度应不影响烟度迹线产生(见11．3)。但是，即使取样管长度不影响烟度迹线的形状，它可能会引起烟度产生时间与测量时间之间的延迟。烟度迹线分析应考虑到与排气系统内烟气输送相关的任何延迟。烟度值计算按附录A的规定。10．1．2比尔一朗伯特关系式比尔一朗伯特定律规定了透光度、光吸收系数和光通道有效长度L。之间的关系，见公式(7)。i点一e‰⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(7)⋯根据透光度和消光度的定义，两者的关系可用公式(8)表示。8 GB／T8190．9—2010／碍O8178—9：2000N一100一r由公式(7)和(8)可得出关系式(9)和(10)：Ndoo×[，一(·一畿)每]t一去灿(-一畿)10．1．3数据换算将实测烟度值换算成相应的报告烟度单位分两步进行。由于所有消光烟度计的基本测量单位都是透光度，所以第一步是用公式(8)将透光度(r)转换成测量用光通道有效长度下的消光度(Na)。对于大多数消光烟度计，这一步是在其内部进行的，用户看不到。第二步是将N。换算成报告所需单位：若试验结果以消光度为单位，应利用公式(9)将测量用光通道有效长度下的消光度(Nn)换算成标准光通道有效长度下的消光度(N”)。注：测量用光通道有效长度和标准光通道有效长度相同时，N．。等于N．，不需要进行第二步换算。若试验结果以光吸收系数为单位，瘟利用公式(10)进行换算。10．1．4光通道有效长度输入值运用公式(10)时，需要用测量用光通道有效长度L一。运用公式(9)时，需要同时用到L一和标准光通道有效长度L。。对于管端型全流式消光烟度计，LA为发动机排气管结构的函数。对于圆形横截面的直排气管，Ln等于排气管内径。对于部分流式(取样)消光烟度计和管内型全流式消光烟度计，L。是仪器测量室和吹气系统结构的固定函数。使用这种类型烟度计时，应采用仪器制造厂提供的技术规格数据来确定相应的Ln值。通常，L。需要精确到o．002m以内，以保证所得修正烟度值的准确度在2％消光度以内。消光度读数取决于仪器的光通道有效长度。由于限值都是以消光度百分数为单位的，因此必须以限值适用的标准光通道有效长度来表示。为进行有效的烟度数据比较，应按表4规定的标准光通道有效长度(L。)报告排烟消光度结果。但可以在非标准光通道有效长度下测量排烟的消光度。使用表4时不需要测量发动机功率。发动机功率可由发动机标签、用户手册或由发动机认证或型式认证的资料中获知。在发动机功率不确定的情况下，不能评定发动机是否符合以百分数表示的消光度限值。表4标准光通道有效长度发动机功率标准光通道有效长度PfL^s／kWmP<37O．03837≤P<75O．0575≤P<130O．075130≤尸<225O．1225≤P<4500．125P≥450O．15 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T引90．9—2010／Iso8178-9：200010．2贝赛尔算法10．2．1基本原理贝赛尔算法用来由瞬时烟度读数计算其平均值。该算法既适用于以消光度计的烟度值也适用于以光吸收系数计的烟度值。但是，如果消光度低于40％，该算法用于消光度时可能会有很小的误差。该算法模拟了一种低通二级滤波器，使用时需要通过迭代计算来确定各种系数。这些系数是消光计系统响应时间和采样频率的函数。因此，每当系统响应时间和／或采样频率发生变化时应重复进行10．2．2的计算。10．2．2滤波器响应时间和贝赛尔常数的计算要求的滤波器响应时间(卸)是消光计系统物理响应时间和电路响应时间(见3．7．3的定义)以及预定总响应时间x的函数，可用公式(11)计算：h；刀F=碡两式中：￡。——物理响应时间，单位为秒(s)；￡。——电路响应时间，单位为秒(s)。假如￡。和f。都远小于X(见7．3．2．5)，且￡，和￡。均远小于瞬态试验的持续时间，可以用公式(11)将不同消光烟度计调整到某一通用的响应时间。计算滤波器截止频率(，c)以小于o．01s从。到1的阶跃输人为基础(见附录D)。响应时间的定义是贝赛尔输出达到该阶跃输人的10％(f。。)到该阶跃输入的90％(“。)的时间。必须通过迭代计算，直到￡。。一￡。。塑矗。用公式(12)进行，c的第一次迭代计算：，c一南贝赛尔常数E和K用公式(13)和公式(14)计算。肛再而丽南面K一2×E×(D×n2—1)一1式中：D=0．618034；1出一菊瓣51n一面丽纛孟习啊。用E和K值，按式(15)计算阶跃输入_s，对应的贝赛尔响应时间x：yf—yr-，+E×(S，+2×S广1+Sr2—4×y广z)+K×(12)(13)(14)式中：S。～2一Si一1=0；S；一1；yH—E一1；O。时间￡。。和t。。采用内插法确定。￡。。与￡。。的差确定了该，。值的响应时间￡r。如果该响应时间不够接近预定响应时间，应继续进行迭代计算直到实际响应时间与预定响应时间之差在1％以内为止，即：i(￡9。一“o)一球f—o．onF⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(16)第一次和第二次迭代计算的示例见附录D。10．2．3贝赛尔平均烟度的计算按lo．2．2计算出相应的贝赛尔常数E和K后，按公式(15)用贝赛尔算法计算瞬态烟度曲线。1O GB／T8190．9—2010／ISo8178·9：2000由于贝赛尔算法实质上是递归法，因此开始计算时需要s一、s一的初始输入值和y一、y一的初始输出值。假定这些值都为o。然后，用得出的贝赛尔平均烟度值计算附录A规定的相应烟度值。10．3环境修正10．3．1通则发动机型式认证(认证)时，大气系数上应在o．98～1．02范围内(见5．1．2)。由于烟度与大气条件有较大关系，如上在o．93～1．07范围内，烟度值用公式(19)进行修正。但是，在，I在o．98～1．02时可以不进行修正。注：本章提供的空气密度修正公式反映了被试发动机／车辆对空气密度的常规敏感性。有些发动机对该修正公式预测的空气密度变化的敏感度较大，而有些发动机的敏感性则较小。因此将该修正公式应用于某些对空气密度敏感性不明确的发动机／车辆时，修正结果只能认为是近似值。建议管理机构在强制项目中采用此修正时要考虑：个别被试发动机／车辆对空气密度敏感性不十分明确，可能会与常规修正公式指出的敏感性有所不同。10．3．2基准条件10．3．3的修正系数是由发动机进气干空气密度确定的。在基准温度为298K和基准压力为99kPa(见5．1．1)时基准干空气密度为1．1575kg／m3。10．3．3烟度的空气密度修正该修正适用于以光吸收系数或“^”表示的烟度值。该修正适用于贝赛尔平均峰值烟度，而不适用于原始烟度值。消光度值必须用公式(10)转换成^，修正后可以再换算回消光度单位。这时，要用到公式(17)。。一生!圣!!!P287×T。(18)利用公式(17)，按公式(19)将附录A和附录B中的烟度值由以光吸收系数计的“实测值”计算出“修正值”。点晰，一K。×愚乩。⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯(19)10．4试验报告试验报告应包含GB／T8190．6所规定的数据。”烟度测定11．1通则11．2、11．3和图l、图2详细描述了推荐的消光烟度计系统。由于不同的结构能产生相当的结果，因而不要求完全符合图1和图2的结构。可以采用诸如仪表、阀门、电磁阀、泵和开关等附加部件来提供附加信息和协调部件系统的功能。非系统精度要求所必须的其他部件可以根据合理的工程判断不予安装。测量原理是：使光线通过某一规定长度的被测烟气，用到达光检测器的入射光线比例来评定烟气的遮光特性。视装置的结构而定，可以在排气管系中(管内型全流式消光计)、排气管端(管端型全流式消光计)或从排气管中采集部分样气(部分流式消光计)进行。为了烟度测量时由消光度确定光吸收系数，仪器制造商应提供仪器的光通道长度。11．2全流式消光烟度计可采用两种通用型全流式消光烟度计，见图1。采用管内型消光烟度计时，测量的是排气管内整个排气烟粒的消光度，这种消光计的光通道有效长度是消光计结构的函数。采用管端型消光烟度计时，测量的是排气管出口处整个排气烟粒的消光度。这种消光烟度计的光通道有效长度是排气管结构和消光计与排气管尾端距离的函数。】】 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T8190．9—2010／Iso8178·9：20008可选件。图1全流式消光烟度计图1中的零部件：EP：排气管采用管内型消光计时，在测量区域前后3倍排气管直径的长度范围内排气管直径应无变化。若测量区的直径大于排气管直径，推荐在测量区前加接一段收缩的管子。采用管端型消光计时，排气管尾端o．6m范围内其横截面应为圆形并应无弯头。排气管端口应光滑。消光烟度计应沿烟柱中心安装在离排气管端口25mm土5mm处。0PL：光通道长度消光计光源和光检测器之间被烟气遮挡的光通道长度，该长度需要对由密度梯度和边缘效应引起的不均匀性进行修正。光通道长度应由仪器制造商提供，并应考虑到采取阻挡碳粒措施(如吹气)的测量情况。若不知道光通道长度，应按IsO11614：1999中11．6．5的规定来确定光通道长度。为正确确定光通道长度，要求排气流速最小应为20m／s。LS：光源光源应为色温在2800K～3250K范围内的白炽灯，或光谱峰值在500nm～570nm之间的绿色发光二极管。应采取措施使光源免受碳烟污染，这些措施不得影响制造商规定的光通道长度。LD：光检测器光检测器应为光电池或光电二极管(必要时可带滤光片)。采用自炽灯作为光源时，光检测器的峰值光谱响应特性应与人眼的光适应曲线相似，其最大响应的范围应为550nm～570nm，在波长小于430nm和大于680nm时，其响应必须小于最大响应的4％。应采取措施使光源免受碳烟污染，这些措施不得影响制造商规定的光通道长度。cL：准直透镜应将射出的光线准直成最大直径为30mm的光束。光束射线应与光轴平行，平行度允差为3。以内。T1：温度传感器(可选)用于监测试验时的排气温度。12 GB／T8190．9—2010／ISo8178—9：200011．3部分流式消光烟度计采用部分流式消光烟度计(图2)时，要从排气管中抽取一部分具有代表性的样气使之经输送管流到测量室。这种消光烟度计的光通道有效长度是其结构的函数。11．2中规定的响应时间适用于仪器制造商规定的消光烟度计最小流量。1——排气。‘可选件。图2部分流式消光烟度计图2中的零部件：EP：爿E气管取样探头上游6倍管径与下游3倍管径长度范围内的排气管应为直管段。SP：取样探头取样探头应为一根开口端向排气上游的管子。它应大致位于排气管中心线，与排气管壁的间隙不得小于5mm。探头内径应确保获得具有代表性的排气气样，并使之有足够的流量通过消光烟度计。TT：输送管输送管应具有以下特性：——尽可能短，并确保烟度计测量室人口处的烟气温度为373K士30K(100℃±30℃)；——管壁温度远高于排气的露点温度，以避免排气凝结；——在整个长度范围内管径与取样探头管径相等；——在仪器最小流量时，输送管的响应时间为3．7．3确定的物理响应时间￡。的一部分，应小于0．05s；——对峰值烟度无明显影响。FM：流量监测装置用于监测进入测量室的流量。最大和最小流量应由仪器制造商规定，并应满足输送管TT响应时】3 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T8190．9—2010／Iso8178—9：2000问的要求及光通道长度规格的要求。如使用流量检测装置，可靠近取样泵P安装。MC：测量室测量室应具有无反射的内表面或等效的光学环境。应使测量室内由内部反射或散射作用产生的漫反射光对检测器的影响减至最少。应确保流人测量室的烟气压力与大气压力之差不大于o．75kPa。当设计不能达到该要求时，应将消光烟度计读数换算到大气压力下的数值。测量室的壁温应保持在343K±5K(70℃土5℃)和373K士5K(100℃±5℃)之间，并应在所有情况下使之远高于排气的露点温度，以避免排气凝结。测量室应装有合适的温度测量装置。OPL：光通道长度消光烟度计光源和光检测器之间被烟气遮挡的那部分光通道长度。该长度需要对由密度梯度和边缘效应引起的不均匀性进行修正。光通道长度应由仪器制造商提供，它应考虑到采取阻挡碳粒措施(如吹气)的测量情况。若不知道光通道长度，应按IsO11614：1999中11．6．5的规定来确定。LS：光源光源应为色温在2800K～3250K范围内的白炽灯，或光谱峰值在500nm～570nm之间的绿色发光二极管。应采取措施使光源免受碳烟污染，这些措施不得影响制造商规定的光通道长度。LD：光检测器光检测器应为光电池或光电二极管(必要时可带滤光片)。采用白炽灯作为光源时，光检测器的峰值光谱响应特性应与人眼的光适应曲线相似，其最大响应的范围应为550nm～570nm，在波长小于430nm和大于680nm时，其响应必须小于最大响应的4％。应采取措施使光源免受碳烟污染，这些措施不得影响制造商规定的光通道长度。cL：准直透镜应将射出的光线准直成最大直径为30mm的光束。光束射线应与光轴平行，平行度允差为3。以内。Tl：温度传感器用于监测测量室进口处的排气温度。P：取样泵(可选件)可以在测量室的下游加装一只取样泵，用它将样气送人测量室。 GB／T8190．9—2010／ISo8178_9：2000附录A(规范性附录)非道路用变速运行发动机的试验循环A．1范围本附录规定的烟度试验循环包括两部分：自由加速试验循环和加载加速试验循环。本烟度循环适用于GB／T8190．4—2010中所述的C1类变速运行发动机。瞬态烟度循环是稳态排放测量的补充，两者一起能用于控制所有工况下的烟度排放。此外，烟度试验旨在提供一种方法来确定发动机安装某种机械时的排放特性，它适用于制造厂和现场条件下的烟度测量。8190．42010中所述的c1类发动机主要用于非道路车辆和柴油机驱动的非道路用工业装备。本附录范围所指的c1类发动机包括下列典型用途，但不限于此：——工业钻探装置，压缩机等；——工程机械，包括轮式装载机、推土机、履带式拖拉机、履带式装载机；——卡车式装载机、非公路卡车、液压挖掘机等；——农业机械、旋耕机；——林业机械；——自行式农用车辆(包括拖拉机)；——材料装卸机械；一一叉车；——修路机械(汽车平路机、压路机、沥青平整机)；——扫雪机；——机场辅助设备；——架空升降机；——移动式起重机。本附录所述瞬态烟度试验涉及的加速度可能并非所有发动机都能达到，或者可能不适用于某些用途的发动机。本附录范围所述发动机的最大标定功率达1500kw。单缸或双缸发动机运行本试验循环时可能会特别困难。另外，单缸或双缸发动机可能会出现妨碍烟度可靠测量的排气脉冲，除非采用一个缓冲容积(消声器)。如经有关各方协商同意，特定的用途可采用特殊的试验规程。A．2术语和定义A．2．1自由加速试验freeaccelera“∞test使发动机克服其自身内部惯量包括飞轮的惯量从低怠速加速至高怠速的运转过程。A．2．2自由加速时间freeaccderationtimeFAT自由加速试验时发动机从高于低怠速5％加速到95％标定转速所需的时间，以s表示。该时间是瞬态加载试验时加速时间的基准。15 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T8190．9—2010／ISo8178·9：2000A．2．3自由加速烟度fr比accderations啪keFASA．3．2．1e)所述一次自由加速试验所得的ls最大贝赛尔平均烟度值和A．3．2．1e)所述三次自由加速试验结果的平均值。A．2．4瞬态加载试验loadedtra∞i∞tt目t使发动机按照由加载加速工况标定转速、全负荷工况和加载减速工况组成的明确规定的循环进行运转的过程。注：要采用3×FAT，6×FAT和9×FAT三种不同的加载加速时间。A．2．5峰值烟度peal【smokevaluePSV瞬态加载试验时，三次加速工况中每一次加速工况的1s最大贝赛尔平均烟度值，PsV有三个数值，对应的加速时间分别为3×FAT、6×FAT和9×FAT。A．2．6加载减速烟度值lugsmokevalueLSV瞬态加载试验时，加载减速工况期间1s最大贝赛尔平均烟度值和三个试验值的平均值。注：三次加载减速工况(3×FAT、6×FAT和9×FAT加速的终点)是相同的，因此，预料会产生相同的结果。A．2．7中间转速int盯mediatespeed瞬态加载试验时加载减速工况的端点，其定义见GB／T8190．4—2010中3．6。A．3试验循环本试验规程采用了自由加速时间与9倍自由加速时间之间的多倍加速时问。这样做允许将烟度试验划分成若干种自由加速速率，它们是发动机在配套机械中经受自由加速时出现的典型自由加速速率，并且这样做还能将配套机械运行时出现的具有代表性的发动机加载加速率包括在内。采用多个加速时间能提供不同工况下的烟度值，便于采用GB／T8190．72003和GB／T8190．8中包含的系族和系组概念。不同的加速时间可能更适用于某些发动机和某些特定用途，如经有关各方同意，可以采用不同的加速时间。A．3．1发动机预热发动机应在标定功率下预热，以保证发动机参数稳定在制造商推荐值范围内。注：预热阶段还应确保实际测量不受前次试验排气系统中沉积物的影响。A．3．2自由加速试验A．3．2．1通则自由加速试验是本附录所述用途发动机试验循环的第一部分。发动机按A．3．1预热后，应立即进行自由加速试验。自由加速试验是使发动机克服其自身内部惯量和飞轮产生的惯量从低怠速加速至高怠速的运转过程。受试发动机应装有飞轮和其他旋转部件以提供一个相当于被试发动机额定惯量范围下限的惯量。这样将能达到发动机与实际运行时出现的最快加速的FAT值，因此能控制最宽广条件下的烟度。自由加速试验应在发动机与测功器脱开的情况下进行。注：允许用离合器使发动机与测功器脱开，只要随发动机一起旋转的那部分离合器的惯量不超过发动机总惯量的25％。若用测功器模拟零惯量，则允许发动机与测功器连接。经有关各方同意，自由加速试验亦可在连接测功器的情况下进行。16 GB／T8190．9—2010／珏o8178—9：2000自由加速试验的基本步骤如下，如图A．1所示。a)发动机在低怠速下稳定运转15s士5s。b)将调速手柄快速移动到全开位置，并保持在该位置直到发动机达到调速器控制的高怠速(无负荷)。c)将调速手柄移回到关闭位置，使发动机回复到低怠速。d)重复上述步骤两次完成预运转，以清除排气系统的残余碳烟。e)在3次预运转后，应重复上述各步骤直到3次连续的运转满足A．3．2．2规定的判据。低怠速时间／5——油门关闭——油门全开(a)、(b)和(c)见A．3．2．1中各节的说明。图A．1自由加速试验A．3．2．2自由加速试验有效性的判定只有满足以下试验循环的要求时，自由加速试验的结果方可认为有效。三次连续自由加速试验的1s最大贝赛尔平均烟度的最大值与最小值的算术差不超过5％消光度。试验有效性的其他判据按5．1．2环境(大气)条件有效性判据和7．3．2．3(消光烟度计零点漂移)的规定。A．3．2．3自由加速时间(FAT)的确定FAT是加载加速时间的基准(A．3．4．2)。A．3．2．1步骤e)中每次自由加速时的自由加速时间是指发动机转速从高于低怠速5％加速到95％标定转速的时间。FAT是A．3．2．1步骤e)三次自由加速时间的平均值。A．3．3发动机再预热将发动机重新与测功器相连接。使发动机在标定功率下预热，以使发动机的参数稳定在制造商推荐值范围内。注：再预热阶段还应确保实际测量不受前次试验排气系统中沉积物的影响。】7逮速转怠定高标硝棹毒稃翅 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T引90．9—2010／Iso8”8-9：2000A．3．4瞬态加载试验A．3．4．1通则瞬态加载试验是本试验循环的第二部分，其试验的步骤按A．3．4．3的规定。应在发动机再预热后立即进行瞬态加载试验。试验顺序如图A．2所示。A．3．4．2瞬态加载试验时间瞬态加载试验的加速时间是A．3．2．3规定的自由加速时间的倍数。发动机瞬态加载试验所用的加速时间为3×FAT、6×FAT和9×FAT。各个(FAT)时问是指发动机从高于低怠速5％加速到95％标定转速的时间。3×FAT、6×FAT和9×FAT的值可圆整到秒。旧啦摇挺标定转速中间转速低怠速(3)(4)60士3(2)(1)40±5加载加速I(调整运转)(5)30±3(3)(4)60±3(2)(1)40±5加载加速Ⅱ(3×FAT)(5)30±3(1)40±5(3)20(4)60±3(2)6×FAT加载加速Ⅲ(6×FAT)(5)30±3(1)40±5(3)(4)60±3(2)加载加速Ⅳ(9×FAT)(5)30士3时同／s——油门关闭——油门全开(1)、(2)、(3)、(4)、(5)和(6)见A．3．4．3a)中各节的说明。图A．2加载加速试验A．3．4．3瞬态加载试验规程为提高试验结果的重复性，瞬态加载试验开始时要进行一次预运转循环。在预运转循环后随即进行三次加载加速循环，这三次循环间只是加载加速率有所不同。在加载加速后随即进行标定转速全负荷稳定运转。下面步骤2)中的线性度规定只适用于电力测功器，旨在确保发动机不致在不正常状态下运行而产生较低的烟度值。另外，不允许倒拖发动机。瞬态加载试验步骤如下：a)预运转循环1)将转速控制手柄置于关闭位置，使发动机在低怠速下运转40s士5s。2)将转速控制手柄从低怠速快速移到全开位置，并保持在该位置。发动机从高于低怠速5％加速到95％标定转速的时间应为3×FAT秒。发动机转速与高于低怠速5％到95％标定转速之间应保持线性关系，其误差应在士100minl或标定转速的土5％以内，取较大者。18 GB／T8190．9—2010／IsO8178—9：20003)在发动机达到95％标定转速点20s后，施加必要的测功器负荷使发动机在标定转速全负荷稳定工况下运转。4)使标定转速全负荷运行状态保持60s士5s。5)按需要调节测功器，使发动机在全负荷条件下减速至中间转速。转速应保持线性变化，从加载减速开始至达到中间转速的时间应为30s土3s。6)在发动机达到中间转速后5s内，将转速控制手柄移回到关闭位置，使发动机回复到低怠速。b)3×FAT加载加速重复1)～6)。c)6×FAT加载加速用6×FAT代替步骤2)中的加载加速时间重复1)～6)。d)9×FAT加载加速用9×FAT代替步骤2)中的加载加速时间重复1)～6)。重复上述步骤直到发动机转速、时间和线性度满足本条的要求，除非加速时间小于o．5s。A．3．4．4瞬态加载试验的替代规程可以用三次“两循环”试验代替A．3．4．3所述的单次“四循环”试验来进行瞬态加载试验。这样就能在两次试验之间改变惯量，因而可以不使用计算机控制的测功器。每次试验只要按A．3．4．3规定的步骤1)～6)运行两遍。第一次试验时两个步骤的加载加速时间表均为3×FAT。第二次试验时两个步骤的加载加速时间表均为6×FAT。第三次试验时两个步骤的加载加速时间表均为9×FAT。A．4结果分析A．4．1通则本章规定了自由加速试验和瞬态加载试验结果的分析方法。按照10．2所述的算法，本试验所用的许多消光计的烟度输出信号为x—o．5s贝赛尔平均烟度值。对于这些烟度计，需要对信号作进一步处理以产生“x一1s”的烟度值，10．2．2中公式(11)所用的(￡，2+f。2)值为o．25。原始烟度结果分析时，对于那些未按o．5s贝赛尔算法处理的原始烟度结果，分析时应采用代表该消光计的系统的(￡。2+￡。2)值。报告烟度值还应按10．3的规定进行环境修正。A．4．2峰值烟度(PsVF、PsV3、PSv6、PSV9)应计算由自由加速的峰值烟度(PsVr)和三次加载加速的峰值烟度(Psv。、Psv。、Psv。)。这些烟度值是加速过程中出现的X=1s贝赛尔平均烟度的最大值。务必确保所分析的烟度数据与加速过程中出现的时间相对应(见10．1．1)。A．3．2．1的步骤b)为自由加速过程。A．3．4．3中b)、c)和d)或A．3．4．4中相当的步骤2)分别为加载加速的过程。计算贝赛尔平均值的方法见10．2的规定。对于峰值烟度，公式(11)中的x值为1s。A．4．3加载减速烟度(LsV)应计算三次瞬态加载试验中每次加载减速段的峰值烟度(LsV。、Lsv。、Lsv。)。这些烟度值是加载减速过程中出现的x一1s贝赛尔平均烟度的最大值。务必确保所分析的烟度数据与加载减速过程出现的时间相对应(见10．1．1)。A．3．4．3中的b)、c)和d)的(或A．3．4．4中相当的步骤5)分别为加载减速过程。计算贝赛尔平均值的方法见10．2的规定。对于加载减速烟度值，公式(11)中的x值为1s。报告加载减速烟度(LsV)值为LsV。、LsVe、LsV，的平均值。A．5结果报告应报告下列烟度值：PsVF、PsV。、PsV。、PsV，和LsV。19 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T8190．9—2010／ISo8178—9：2000附录B(规范性附录)非道路用恒速运行发动机的试验循环B．1范围本附录范围内所述的发动机都不能或不会以变速方式运行。但是，有些恒速运行发动机可以经受快速而明显的负荷变化，由此可导致明显的烟度排放过程。瞬态烟度试验循是稳态排放测量的补充，两者一起能用于控制所有工况下的烟度排放。此外，本烟度试验旨在提供一种方法来确定发动机安装在某种机械上的排放特性，它适用于在制造厂和现场条件下的烟度测量。发动机(GB／T8190．7—2003中5．2规定的发动机系族中的基本型发动机)以最大燃油量进行试验意在产生最差的烟度排放。本附录适用于GB／T8190．4—2010第8章规定的D2、G1和G2类发动机，发动机的标定功率最大可达1500kW。典型用途如下，但不限于此：a)D2类——气体压缩机；——间歇负载发电机组，包括船舶和机车用(非推进用)发电机组；——草地养护机械；——风凿；——除雪设备；——清扫机。b)G1类——手扶旋转式或滚筒式草坪剪草机；——前置或后置发动机草坪剪草机；——旋耕机；——修边机；——草坪清扫机；——废物清除机；——喷雾机；——扫雪机；——高尔夫球车。c)G2类——移动式发电机、水泵、电焊机组和空气压缩机；——在发动机额定转速下工作的草地和园艺设备。B．2术语和定义B．2．1烟度试验smoketest在某一恒定的发动机转速下快速加载的试验。20 GB／T8190．9—2010／ISo8178．9：2000B．2．2峰值烟度peal【s脚kevaluePSV加载试验时所得的三个最大的1s贝赛尔平均烟度的平均值。B．2．3稳态烟度值steady_statesmokevalueSSSV发动机稳态运行时记录的最大烟度值。B．3试验循环B．3．1发动机加载步骤本条规定了如何计算发动机要施加的阶跃负荷。该阶跃负荷是标称功率下平均有效压力(p。。)的函数。恒速运行发动机用于发电机组时，标称功率应为发电机标定功率时的发动机功率，见2820．1的规定。对于发电机组以外其他用途发动机，标称功率为制造厂规定的发动机标定功率。发动机的p。。按式(B．1)和式(B．2)计算：四冲程发动机p。。一雠二冲程发动机p。。一皂婴生粤⋯⋯⋯⋯⋯⋯⋯～(B．2)”。¨×N⋯～式中：户。。——平均有效压力，单位为千帕(kPa)；P——标称功率，单位为千瓦(kw)；Vd——排量，单位为升(L)；N——发动机转速，单位为转每秒(r／s)。图B．1和图B．2规定了发动机应施加的负荷量(标称功率的百分数)与发动机p。。的关系。考虑到大多数恒速运行发动机的用途是发电机组，发动机施加的阶跃负荷就是GB／T2820．5中对发电机规定的负荷。图B．1适用于四冲程发动机，图B．2适用于二冲程发动机。图B．1或图B．2给出的负荷即为B．3．3步骤c)要施加的负荷。B．3．2发动机预热发动机应在标定功率下预热，以保证发动机参数稳定在制造商推荐值范围内。注：预热阶段还应确保实际测量不受前次试验排气系统中沉积物的影响。B．3．3烟度试验规程a)发动机预热运转后，立即以油量限定功率运转40s土5s，并记录烟度。b)使发动机以10％标称功率运转40s土5s。c)快速施加B．3．1规定的阶跃负荷。注：发动机接受阶跃负荷的时间取决于其用途。d)使发动机在该负荷下运转40s士5s。e)重复步骤b)～d)，完成三次运转循环。B．4结果分析B．4．1通则本章规定了烟度试验结果的分析方法。按照10．2规定的算法，本试验所用的许多烟度计的烟度输21 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T8190．9—2010／ISO8178—9：2000出信号为x—o．5s的贝赛尔平均烟度。对于这些消光烟度计，需要对信号作进一步处理以产生“x一1s，，的烟度结果，10．2．2中公式(11)所用的(t。2+￡。2)值为0．25。对于那些未按o．5s贝赛尔算法处理的原始烟度结果，分析时应使用代表该消光计系统的(￡。2+￡。2)值。报告烟度值还应按10．4的规定进行环境修正。B．4．2稳态烟度值(sssv)sssV为B．3．3中步骤a)试验期间记录的最大烟度。稳态烟度值不需要进行贝赛尔平均。B．4．3峰值烟度(Psv)确定B．3．3步骤c)三次重复运行期间出现的最大1s贝赛尔平均烟度值。务必确保分析的烟度数据与施加负荷过程中出现的时间相对应(见10．1．1)。PsV为施加负荷试验期间测得的三个最大1s贝赛尔平均烟度值的平均值。B．5结果报告应报告下列烟度值：PsV和sssV。{I＼、＼—＼～—＼200025003000标称功率下的平均有效压力p嘣／”a图B．1四冲程发动机施加的阶跃负荷∞％∞；2柏}2阳嘶鲫弘舳蛎蚰拍∞：昌舯¨加0o}＼^藏隶忙g井督簿蟑v埠《蟮鑫 GB／T8190．9—2010／lSo8178—9：2000lI～、＼—＼图B．2二冲程发动机施加的阶跃负荷标称功率下的平均有效压力p删／kPa23∞：5：帅；8肋幅伯：窨∞踮舯贴帅筠∞舫加=2加oo}＼^鲻电阻g井薄簿馨)|槔娃《鑫 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T8190．9—2010／ISo8178—9：2000附录c(资料性附录)关于试验循环的注意事项前面两个附录所述的烟度试验循环旨在产生实际使用条件下出现的代表性烟度。另外，8190本部分的测量方法适用于附录所涉及到的发动机。附录A规定的试验循环代表了GB／T8190．42010中c1类用途的发动机。附录A范围一章所述的发动机的最大标定功率可达l500kw。附录B规定的试验循环代表了GB／T8190．4—2010中D2、G1和G2类用途的发动机。可以预见，通过制定另外的附录，GB／T8190的本部分可扩大用于其他用途的发动机。扩展至其他功率范围(如电站)和其他用途(如大型船舶或机车)需要慎重研究。需要更进一步确定加速率的界限(由于发动机尺寸不同)和引入其他运转工况(如发动机起动)。另外，有些发动机可能装有转速和／或负荷控制系统而使发动机无法按附录规定的循环进行试验运行，必须注意到这些控制系统或其中的一部分可能具有控制烟度的功能，因而可能需要特殊的试验规程来涉及这些情况。附录A和附录B所述试验规程是专门针对发动机试验台测量的。可以认为这些试验将在“基本型”发动机上进行，所得结果适用于该系族(见GB／T8190．7)或系组(见GB／T8190．8)的所有发动机。在某些情况下(例如不适用系族或系组试验的船舶或电站用发动机)，应对整个系族或系组的发动机进行逐一试验(监测)。这时，附录规定的烟度循环与此无关。这些大型发动机以质量不稳定的残余燃料运行时，宜优先采用现场烟度测量，能使烟度控制更准确。对于汽缸数少(一缸、两缸或三缸)且共用一个排气管的发动机，烟度测量将会比较困难。这是由于排气压力和排气流量变化会对测量过程、测量准确度和重复性产生影响。鉴于所有上述原因，应对附录A和附录B的运用界限予以充分考虑。对于超出附录界限的那些发动机的烟度试验，可能需要不同的试验循环和测量规程。验证非常规尺寸测量仪器精度的研究工作正在进行之中。这一问题将会在GB／T8190本部分的未来版本中予以考虑。24 D．1范围附录D(资料性附录)计算程序示例GB／T8190．9—2010／巧o8178—9：2000鉴于贝赛尔算法应用于滤波器是一种确定烟度的新平均方法。本附录对于贝赛尔滤波器作了说明，并给出了贝赛尔算法的设计示例和最终烟度值的计算示例。贝赛尔算法的一些常数只与消光烟度计的结构和数据采集系统的采样速率有关。建议消光计生产厂提供不同采样速率的贝赛尔常数，并建议用户使用这些常数来设计贝赛尔算法和计算烟度值。D．2贝赛尔滤波器的一般说明由于高频失真，原始消光度信号常会出现高离散迹线。为了消除高频失真，烟度试验需要用一种贝赛尔滤波器。贝赛尔滤波器本身是一种递归的二级低通滤波器，它能确保最快产生信号且无过冲。各种消光烟度计对排气管中的某一原始烟气会显示出有延后的和各不相同的实测消光度迹线。消光度迹线的迟后及幅度主要取决于消光计测量室(包括排气取样管)的几何形状和消光计电路处理信号所需的时间。表征这两种影响的数值称之为作物理响应时间和电路响应时间，相当于每种型式的消光计有一个单独的滤波器。采用贝赛尔滤波器的目的是保证所有的消光计系统有一个统一的总滤波特性，包括：——消光计物理响应时间(￡。)；⋯消光计电路响应时间(￡。)；——所用贝赛尔滤波器的滤波器响应时间(矗)。系统总响应时间(x)由下式给出：x一~／￡}+f。2+￡。2各种类型消光计的系统总响应时间必须相同，以得出相同的烟度值。因此，贝赛尔滤波器应能使滤波器响应时间(奸)与各种消光计的物理响应时间(￡。)和电路响应时间(￡。)一起产生一个要求的总响应时间(x)。由于￡。和￡。由各消光计给定，且在GB／T8190的本部分中将x规定为1s(见A．2．5和A．2．6)，因此“可按下式计算：卸一~／x2一￡：一￡：由定义可知，滤波器响应时间井为滤波后的输出信号从阶跃输入信号的10％升高到90％的上升时间。因此，贝赛尔滤波器的截止频率必须迭代到使贝赛尔滤波器的响应时间与要求的上升时间相符合。图D．1所示为阶跃输入信号和贝赛尔滤波后输出信号的迹线以及贝赛尔滤波器的响应时间(虾)。25 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T8190．9—2010／ISo8178—9：2000时间／s1——阶跃输入信号；2——贝赛尔滤波后输出信号。图D．1阶跃输入信号和滤波后输出信号的迹线D．3贝赛尔算法的计算D．3．1通则设计最终的贝赛尔滤波器算法是一个需要进行多次迭代循环的多步骤过程。根据第10章所述的迭代程序流程图如图D．2所示。下面的示例中，在图D．2所示迭代程序的若干步骤中，贝赛尔算法是针对峰值烟度(PSV，见A．4．2)设计的。LsV的迭代程序与之完全相同。对于消光计和数据采集系统，假设下列特征值为：——物理响应时间f。：o．15s；—～电路响应时间f。：0．058；——总响应时间x：1s(按PsV确定)；——采样速率：150Hz。26 GB／T8j90．9—2010／玛08178·9：2000图D．2贝赛尔滤波器算法的迭代流程图D．3．2第1步：要求的贝赛尔滤波器响应时间h卸一∥F=瑶丽27 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T8190．9—2010／ISo8178—9：2000h一~／12一(o．152+o．052)一o．987421sD．3．3第2步：估算截止频率，。，计算第一次迭代的贝赛尔常数E和K，c一Ⅱ／(10×如)，c一Ⅱ／(10×0．987421)一0．318161Hz△f一1／150n一1／tan(“×△￡×，c)n一1／tan(Ⅱ×1／150×O．318161)一150．067975—1E一再石瓦焉历干丽iD—O．618034E一————————————======兰=_——————————————：一7．08029×lO。51+150．067975×√3×0．618034+O．618034×150．0679752K一2×E×(D×n2—1)一1K一2×7．08029×10_5×(O．618034×150．0679752—1)一1—0．970781于是可得出贝赛尔算式：y。一y卜1+E×(S，+2×Srl+Sr2—4×y广2)+K×(y广1一yr2)y。一y广1+7．08029×10一×(S。+2×Srl+S广：一4×y广2)+0．970781×(y广1一y广z)式中s，表示阶跃输入信号值(“o”或“1”)，y。表示滤波后的输出信号。D．3．4第3步：对贝赛尔滤波器施加阶跃输入贝赛尔滤波器响应时间h定义为施加阶跃输入信号后滤波器输出信号从10％升高到90％的上升时间。为确定达到10％输出信号(￡。和90％输出信号(￡。。)的时间，必须用上述，c、E和K值对贝赛尔滤波器施加阶跃输人。表D．1中列出了阶跃输入信号的序号、时间和数值以及第一次和第二次迭代所得的滤波后输出信号。接近￡。。和￡。。的点用黑体标识。表D．1阶跃输入信号值和第一次及第二次迭代循环的贝赛尔滤波后输出信号值滤波后输出信号序号时间／阶跃输入信号HtsS。第一次重复第二次重复一2一O．013333O0．000000O．000000一1一O．0066670O．000OOOO．OOOOOOO000OOO10．0000710．0000841O．00666710．0003520．00041620．01333310．0009080．0010743O．02000010．0017310．0020464O．02666710．0028130．0033215O．033333100041460．00489124O．160OOO1O．0678840．078788250．1666671O．0728230．084448260．173333lO．0778820．090237 表D．1(续)GB／T8190．9—2010／ISo8178—9：2000滤波后输出信号序号时间／阶跃输入信号■￡SSl第一次重复第二次重复270．18000010．0830560．09614928O．18666710．0883390．102178290．193333l0．0937280．10831830O．200OOO10．0992180．1145643lO．20666710．1048040．120911320．2133331O．1lO4820．127352330220OOO101162480．13388434O226667101220970．14050035O．23333310．128025O．14719736O．24000010．1340290．153969370．2466671O．14010401608111741．1600001O．85985608960871751166667108624430．8983361761．173333108649940．9005481771．180OOO10867510O．9027231781．18666710．869990O．9048631791．1933331O．872436O90696718012000001O．874846090903618l12066671O．877223O．91107l1821．21333310．879565O．9130721831．220000l0．881874091503818412266671O．8841490．9169721851．23333310．886392O．9188721861．2400001O．888601O．9207401871．2466671O．890779O．922575188125333310．8929240．9243791891．260OOO10．8950370．92615l1901．26666710．897120O．9296031911．27333310，899170O．9296031921．280OOO10．901191O．9312841931．2866671O．903180O．93Z9341941．29333310．9051400．934556 标准分享网www.bzfxw.com免费下载GB／T8190．9—2010／ISo8178-9：2000表D．1的第一次迭代结果中，10％值出现在序号30和3l之间，90％值出现在序号191和192之间。为计算卸。，‘，。和‘，。的准确值用相邻测量点的线性内插法由下式确定：“。一‘b一+出×(0．1一∞fh。)／(Ⅲ￡w一∞￡h。)￡90一‘l⋯+出×(0．9一㈨‘b～)／(Ⅲ￡w，一∞f1一，)式中o“￡。。和o“th。，分别表示相邻点的贝赛尔滤波后输出信号，‘h。，为相邻时间点的时间，见表1。￡10一0．200000+0．006667×(O．1—0．099218)／(0．104804—0．099218)一0．200933sf90一1．273333+0．00667×(0．9—0．899170)／(0．901191—0．899170)一1．276071sD．3．5第4步：计算第一次迭代的滤波器响应时间f。。如⋯22f90一￡10卸～=1．276071一O．200933—1．075138sD．3．6第5步：计算要求的滤波器响应时间与第一次迭代所得的滤波器响应时间的偏差，d△一(卸．旧一奸)／打△一(1．075138一O．987421)／O．987421—0．088834D．3．7第6步：检查迭代判据要求l△I—o．01。由于o．088834>o．01，不满足迭代判据，应进行下一步迭代循环。由，c和△按下式计算下一步迭代的截止频率：，c，⋯一，c×(1+△)，。Ⅲ，一0．318161×(1+0．088834)一0．346425Hz用该截止频率从第2步开始进行第二次迭代循环。迭代必须重复进行直到满足迭代判据为止。表D．2给出了第一次和第二次迭代的结果。表D．2第一次和第二次迭代结果参数单位第一次迭代第二次迭代f：HzO．318161O346425E17．08029×10’8383292×105K1O．970781O．968199floO．200933O．184259≠901．2760711．178348tFfkf1．0751380．994090△10．088834O．006754Hz0346425O．348765D．3．8第7步：最终的贝赛尔算法当满足迭代判据时，按第2步计算最终的贝赛尔常数和最终的贝赛尔算法。在本示例中，第二次迭代后已满足迭代判据(△一o．006754