關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)測試系統(tǒng)排放物成分分析延遲的討論

1、發(fā)動(dòng)機(jī)排放測試系統(tǒng)【關(guān)于發(fā)動(dòng)機(jī)測試系統(tǒng)排放物成分分析延遲的討論】隨著發(fā)動(dòng)機(jī)排放測試技術(shù)的發(fā)展，高動(dòng)態(tài)測試系統(tǒng)已經(jīng)成為發(fā)動(dòng)機(jī)排放檢測過程中必不可少的設(shè)備。如何才能充分利用現(xiàn)有設(shè)備的高動(dòng)態(tài)性能，達(dá)到排放結(jié)果實(shí)時(shí)監(jiān)控，是目前排放測試技術(shù)中亟需解決的問題。目前標(biāo)準(zhǔn)法規(guī)規(guī)定的定容稀釋取樣系統(tǒng)（CVS）及廢氣分析儀器，可以連續(xù)對發(fā)動(dòng)機(jī)排氣進(jìn)行分析。但由于取樣系統(tǒng)非常復(fù)雜，排放氣體流經(jīng)的管路較長，所以動(dòng)態(tài)測試過程會(huì)有較大的響應(yīng)延遲。為了進(jìn)一步完善檢測認(rèn)證能力，本文通過一定的試驗(yàn)研究，具體分析了建立排放物測試系統(tǒng)延遲的原因及組成，便于制定正確的試驗(yàn)方案，從而滿足動(dòng)態(tài)排放測試需求。發(fā)動(dòng)機(jī)排放污染物測試系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)

2、排放污染物測試系統(tǒng)一般包含三部分：發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行臺架、發(fā)動(dòng)機(jī)排氣取樣系統(tǒng)及排放成分分析系統(tǒng)。而排放物測試系統(tǒng)延遲主要是由取樣系統(tǒng)決定的。為了使發(fā)動(dòng)機(jī)的排放測試工況更接近實(shí)際使用工況，除了直接取樣系統(tǒng)之外，稀釋取樣系統(tǒng)也越來越多的被使用。稀釋系統(tǒng)可分為全流稀釋系統(tǒng)和部分流稀釋系統(tǒng)兩種。氣體污染物的取樣必須采用全流稀釋系統(tǒng)，而顆粒物的取樣既可以采用全流稀釋系統(tǒng)也可以采用部分流稀釋系統(tǒng)。測試方案及測試系統(tǒng)為了能直觀的得出取樣系統(tǒng)對于延遲的影響，這里采用稀釋取樣和直接取樣兩套試驗(yàn)方案。因?yàn)樵谠囼?yàn)中對直接取樣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了改造，因此這里著重描述直接取樣系統(tǒng)（見圖1）。該試驗(yàn)系統(tǒng)布置了兩個(gè)直接取樣點(diǎn)，即在原來

3、直接取樣點(diǎn)2的基礎(chǔ)上，在靠近發(fā)動(dòng)機(jī)處又增加了一個(gè)取樣點(diǎn)1。本文通過對比試驗(yàn)，研究取樣位置對測試系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)特性的影響。1直接取樣系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖試驗(yàn)設(shè)計(jì)根據(jù)具體情況，可將發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)態(tài)工況簡化為兩種情況：一是轉(zhuǎn)速或負(fù)荷線性變化工況，即保持發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷不變，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速發(fā)生線性增減；或保持發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變，負(fù)荷發(fā)生線性增減。二是階躍工況，即保持發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變，發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷產(chǎn)生一個(gè)明顯的階躍；或保持發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷不變，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速產(chǎn)生一個(gè)明顯的階躍。1. 轉(zhuǎn)速或負(fù)荷線性變化工況發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變，負(fù)荷線性變化（見表1）。2. 階躍工況階躍工況指保持其他參數(shù)不變情況下，某一參數(shù)如發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速或扭矩在極短的時(shí)間內(nèi)發(fā)生一個(gè)跳躍。轉(zhuǎn)速

4、保持不變，負(fù)荷階躍（見表3）。測試系統(tǒng)響應(yīng)試驗(yàn)結(jié)果及分析1. 測試系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間組成分析系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間是動(dòng)態(tài)測試系統(tǒng)一個(gè)非常重要的參數(shù)。系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間與取樣方式（CVS直采）、取樣點(diǎn)、分析儀器的響應(yīng)有關(guān),大致可分為三部分：一是排氣從發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管到稀釋系統(tǒng)主稀釋風(fēng)道所用時(shí)間。二是排氣從主稀釋管道到分析儀所用時(shí)間。由于臨界文丘里管的穩(wěn)流作用，稀釋樣氣在這段管道內(nèi)的流速通常比較穩(wěn)定。但值得注意的是，本系統(tǒng)待測樣氣先流經(jīng)OVN（NOxHC分析儀組件），再通過MexaAIA72（CQCO冽析儀），兩者之間以細(xì)軟管連接，樣氣流速比較小，所以COW試的響應(yīng)時(shí)間比NOxTHC大得多。三是分析儀的響應(yīng)時(shí)間，即樣氣從

5、分析儀入口到分析儀檢測到90%樣氣濃度所耗時(shí)間，通常用t90表示。2. 系統(tǒng)響應(yīng)測試結(jié)果及分析系統(tǒng)動(dòng)態(tài)響應(yīng)的分析方法是根據(jù)響應(yīng)點(diǎn)的對應(yīng)關(guān)系來確定的。圖2為發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷從100-600Nm階躍，轉(zhuǎn)速保持1000r/min不變的測試結(jié)果。將發(fā)動(dòng)機(jī)工況參數(shù)如轉(zhuǎn)速、扭矩、稀釋排氣中NOxCO及THC（總碳?xì)洌┑臐舛缺硎緸闀r(shí)間t的函數(shù)。由此可以很清楚地看出上述參數(shù)之間的定性、定量關(guān)系。從圖中可以清楚的看出，扭矩在第12s處產(chǎn)生一個(gè)快速階躍，NO麻度的響應(yīng)時(shí)間為第16s,THC也是第16s,而COt漫為26s。因此通過數(shù)點(diǎn)法，可以算出NOxTHCCO的總響應(yīng)時(shí)間分別為4s、4s、14s。圖2負(fù)荷100-60

6、0Nm階躍，轉(zhuǎn)速保持1000r/min測試結(jié)果根據(jù)以上設(shè)計(jì)的試驗(yàn)方案，對各個(gè)工況進(jìn)行試驗(yàn)結(jié)果如下：階躍工況測試結(jié)果：轉(zhuǎn)速保持不變，負(fù)荷階躍（見表5）。在不同的發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速下，CVS非放測試系統(tǒng)響應(yīng)時(shí)間有所不同。高速工況下，發(fā)動(dòng)機(jī)排氣流速較快，排氣從排氣管到主稀釋道所耗時(shí)間略小，因此系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間略短。負(fù)荷保持不變，轉(zhuǎn)速階躍（見表6）。從表6可以發(fā)現(xiàn)，NOx、THC勺響應(yīng)時(shí)間隨著負(fù)荷增大而減小。發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷大，汽缸內(nèi)爆發(fā)壓力高，排氣沖力大，因而排氣總管的流速相應(yīng)提高，NOxTHC的響應(yīng)快；但是由于C8析儀距離遠(yuǎn)，負(fù)荷變化對C。向應(yīng)時(shí)間并不敏感線性工況測試結(jié)果：與階躍工況類似，保持發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速不變，負(fù)荷

7、從100-600Nm發(fā)生線性變化，共9組試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果見表7。隨著負(fù)荷線性變化率的提高，排放測試系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間明顯減小。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)的負(fù)荷變化起始點(diǎn)的轉(zhuǎn)速對響應(yīng)時(shí)間也有一定影響，轉(zhuǎn)速越大響應(yīng)時(shí)間越小。保持發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷不變，轉(zhuǎn)速從1000-2200r/min線性遞增，試驗(yàn)結(jié)果見表8。由此可見，轉(zhuǎn)速變化率對測試系統(tǒng)的響應(yīng)有一定的影響。轉(zhuǎn)速變化率越大，響應(yīng)時(shí)間越??；而轉(zhuǎn)速變化起始點(diǎn)的負(fù)荷大小對NOx川掾統(tǒng)的響應(yīng)并不明顯，且?guī)в幸欢S機(jī)性。NOx與THC的響應(yīng)時(shí)間均在4-6s之間。3. 直接取樣系統(tǒng)響應(yīng)測試結(jié)果及分析除了CVSX樣外，同時(shí)采用直接取樣方案，研究直接取樣測試系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)特性，取樣位置為取樣點(diǎn)2。發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行工況與CVS方案一致，轉(zhuǎn)速線性變化，測試結(jié)果見表9。與CVSM試結(jié)果（見表8）相比，直接取樣系統(tǒng)的響應(yīng)明顯變慢。這是由如下因素決定的：一是取樣管道不同。直接取樣樣氣流過的管道為細(xì)膠管，氣體流動(dòng)阻力比CVS所用的粗管要大。而且膠管的長度比CV部所用的固定管路長，所以影響了系統(tǒng)的響應(yīng)時(shí)間。二是取樣泵的功率不同。eV%直采取樣為兩套相互獨(dú)立的系統(tǒng)，取樣泵的參數(shù)有所不同。4. CVS取樣與直接取樣測試系統(tǒng)響應(yīng)比較由上述試驗(yàn)可以看出，轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)速變化率對測試系統(tǒng)的響應(yīng)有明顯的影響，轉(zhuǎn)速越高，響應(yīng)時(shí)間越短。另外，取樣方式不同，