SAE J35-2002 柴油机瞬态烟度测量规程：核心要点与工程实践

SAE J35-2002（已废止）是一项针对车用柴油机瞬态烟度排放的推荐实践，其规定了一套基于发动机测功机的测试程序。尽管该标准已于2002年10月取消，但其提出的测试方法、设备要求和数据分析流程对柴油机排放开发和质量控制仍有重要参考价值。本文将梳理该规程的核心内容，帮助工程师快速掌握关键点。

一、规程概述与适用范围

该规程适用于车用柴油机（压缩点火内燃机）的瞬态烟度排放评估。它设计了一个模拟公路运行工况的测功机测试循环，用于捕捉加速、减速及稳态过程中的烟度峰值。其测试思路与美国联邦法规（40 CFR Part 86）中的方法类似，但在试验精度提升方面给出了更多推荐措施。

由于测试属于瞬态性质，规程明确要求使用快速响应全流式烟度计（opacimeter），严禁使用慢响应或采样型仪器，因为后者的响应延迟和可变性会导致测量结果严重失真。

为确保测试重复性和可比性，规程对设备及环境提出了详细要求：

烟度计： 必须采用全流式烟度计（包括在线式IL与尾管式EOL），响应速度需满足瞬态测量需求。仪器安装应不影响排气自然流动。
环境控制： 进气温度控制在25℃±5℃，燃油泵入口温度控制在38℃±5℃。干气压应在725~785 mmHg（96.7~104.7 kPa）之间。
发动机调整： 对于增压发动机，需在额定转速全负荷下调整进气限制（不超过厂家最大值+25mm水柱）和排气背压（不超过厂家最大值+5mmHg）。自然吸气发动机则在高速空转下调整。
燃料规范： 推荐使用符合CFR 40 Part 86标准的柴油，其详细指标见下表。

表1 推荐测试燃料规格（摘录）
项目	ASTM方法	1号燃料范围	2号燃料范围
十六烷值	D-613	48–54	40–48
馏程(10%点)	D-86	188–221°C	204–238°C
馏程(90%点)	D-86	238–271°C	293–332°C
硫含量	D-2622	0.03–0.05%	0.03–0.05%
API度	D-287	40–44	32–37
运动粘度 @40°C	D-445	1.6–2.0 cSt	2.0–3.2 cSt

⚠️ 重要提醒： 瞬态烟度测量必须使用快速响应全流式烟度计。慢响应或采样型仪器因响应延迟大、一致性差，无法准确测量发动机的瞬态烟度特性，严禁在本测试中使用。

测试循环包含怠速、加速、负载（lugging）等模式。烟度计信号和发动机转速需连续记录：怠速阶段走纸速度≥25 mm/min，加速/负载模式≥200 mm/min。若采用数据采集系统，采样频率在怠速时≥0.1 Hz，其他模式≥10 Hz。

整个循环需连续运行三次，且每次的加速度和负载模式须在允许公差范围内，否则需重新进行10分钟预处理后再次测试。

数据分析部分重点关注烟度峰值（瞬态不透明度）的计算，以及对数坐标下的图表判读。此外，规程还提供了在线式（IL）与尾管式（EOL）烟度计之间的关联方法，通过最小二乘回归建立校准关系，确保不同测量位置的数据一致性。

🛠️ 工程启示： 烟度测量看似简单，但瞬态特性对设备和环境极其敏感。SAE J35-2002在仪器响应、温度控制、燃料标准、管路调整等方面的细致规定，为搭建高重复性排放测试系统提供了扎实的参考框架。即便该标准已取消，其方法论仍值得在各类柴油机开发项目中借鉴。

瞬态烟度峰值往往出现在短暂加速或负荷变化时刻，采样型或慢响应仪器无法及时跟随烟度变化，导致峰值低估或形态失真。全流式烟度计让全部排气通过光学路径，响应时间通常在毫秒级，能够真实还原瞬态排放过程。

按标准要求，进气温度应稳定在25℃±5℃（测量点位于发动机进气口前），燃油泵入口温度控制在38℃±5℃。这些温度对燃烧过程与烟度生成有直接影响，必须使用温控设备维持在整个测试循环中。

中间转速通常定义为峰值扭矩转速，但需在60%~75%额定转速之间。若峰值扭矩转速低于60%额定转速，则中间转速取60%额定转速；若高于75%，则取75%额定转速。该定义用于设定测试负载点。

规程第13章提供了详细的关联程序：将两种烟度计安装在指定位置，在多个稳态工况下记录不透明度读数，采用最小二乘线性回归建立转换公式。关联时需覆盖整个测量量程，并定期验证。

（注意：本文基于SAE J35-2002原文编写，仅为技术概述，实际测试请参考完整标准或最新替代规范。）