清華大學(xué)電子教案-汽車發(fā)動機(jī)原-實(shí)驗(yàn)七 汽油機(jī)排放試驗(yàn)

試驗(yàn)7汽油機(jī)排放試驗(yàn)7.1試驗(yàn)?zāi)康牧私馄桶l(fā)動機(jī)排放測試系統(tǒng)及原理；了解和掌握汽油發(fā)動機(jī)排放測試方法及儀器的操作；分析汽油發(fā)動機(jī)有害氣體排放物A/F、CO、THC、NOx隨負(fù)荷變化的規(guī)律；7.2試驗(yàn)要求試驗(yàn)前，復(fù)習(xí)發(fā)動機(jī)原理相關(guān)內(nèi)容及本書第6章；試驗(yàn)中，按指導(dǎo)教師的要求操作儀器設(shè)備，正確觀察記錄數(shù)據(jù)，按步驟進(jìn)行試驗(yàn)；試驗(yàn)后，認(rèn)真撰寫試驗(yàn)報(bào)告，正確處理試驗(yàn)數(shù)據(jù)及繪制電控汽油發(fā)動機(jī)A/F、CO、THC、NOx曲線，結(jié)合原理進(jìn)行分析。7.3主要儀器設(shè)備負(fù)載—測功機(jī)為GW160電渦流測功機(jī)。主要參數(shù)為最高轉(zhuǎn)速8000r/min，最大扭矩可達(dá)700N.·m，最大功率達(dá)160kW。扭矩分辨率±0.1N·m、測量精度±0.4%，轉(zhuǎn)速分辨率±1r/min、測量精度±5r/min。扭矩、轉(zhuǎn)速以數(shù)字的形式在控制界面上顯示；負(fù)載系統(tǒng)的控制工作方式有6種控制模式，具體為：恒扭矩/恒轉(zhuǎn)速控制—（M/n）；恒轉(zhuǎn)速/恒扭矩控制—（n/M）；恒扭矩/恒油門位置控制—（M/P）；恒轉(zhuǎn)速/恒油門位置控制—（n/P）；恒調(diào)節(jié)閥（勵磁）位置/恒油門位置控制—（P1/P）；推進(jìn)特性控制—（M/n2）。油耗儀參數(shù)：日本小野公司生產(chǎn)的DF—312容積式油耗儀，測量發(fā)動機(jī)燃料消耗量。油耗分辨率±0.1mL、時(shí)間分辨率±0.1s，測量精度±0.5%；氣體質(zhì)量流量計(jì)參數(shù)：上海同圓公司生產(chǎn)的ToCeiL熱膜式氣體質(zhì)量流量計(jì)，測量發(fā)動機(jī)進(jìn)氣空氣消耗量。最大測量流量600Kg/h，分辨率±0.1Kg/h、測量精度±空燃比儀：日本NGK生產(chǎn)的A/F-BoostMeter，最大測量空燃比30，分辨率±0.05、測量精度±1%；排放成分分析測試系統(tǒng)儀器為AVL公司的CEB-Ⅱ型排氣分析儀，主要參數(shù)如表A7-1所示；表A7-1CEB-Ⅱ型排氣分析儀參數(shù)序號名稱測量原理測量范圍分辨率1CO不分光紅外線法（NDIR）0～10%0.1ppm2THC氫火焰離子法（FID）0～30000ppm0.1ppm3NOx化學(xué)發(fā)光法（CLD）0～10000ppm0.1ppm4CO2不分光紅外線法（NDIR）0～20%0.1ppm5O2磁力法0～25%0.1ppm6A/F根據(jù)排放成分計(jì)算圖A7-1取樣探頭裝置圖取樣探頭：不銹鋼制成，一端封口的多孔直管，其內(nèi)徑應(yīng)不大于取樣管內(nèi)徑（+0.25mm），壁厚應(yīng)不大于1.02mm。連接探頭和排氣管的管接頭應(yīng)盡可能的小，以便使探頭的熱損失減至最小，其結(jié)構(gòu)圖A7-1取樣探頭裝置圖7.4發(fā)動機(jī)臺架系統(tǒng)裝置7.5試驗(yàn)對象、燃料7.6試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)及方法以上7.4～7.6內(nèi)容同試驗(yàn)3的3.4～3.6。7.7試驗(yàn)步驟和試驗(yàn)內(nèi)容1）排放儀器預(yù)準(zhǔn)備主要內(nèi)容：（1）打開總電源控制柜內(nèi)的排放儀電源；（2）開啟排放儀外紅色開關(guān)電源(計(jì)算機(jī)系統(tǒng)啟動)；（3）啟動計(jì)算機(jī)系統(tǒng)后，打開顯示屏旁小門，開啟排放儀內(nèi)綠色電源開關(guān)，排放儀電器開始預(yù)熱，一般預(yù)熱需30分鐘；（4）打開CGS電源（顆粒物過濾器），測試前檢查CGS內(nèi)部過濾器是否清洗過及面板溫度是否達(dá)到180℃（5）分析單元、采樣管預(yù)熱；（6）儀器預(yù)熱后，進(jìn)行零點(diǎn)滿度校正，校正過程：先打開樣氣氣瓶開關(guān)（C3H8、O2、CO、CO2、NOx）,再打開氣路系統(tǒng)開關(guān),運(yùn)行零點(diǎn)滿度校正自動程序，運(yùn)行后關(guān)閉樣氣氣瓶開關(guān)和氣路系統(tǒng)開關(guān)，并按說明書的要求進(jìn)行后續(xù)工作。2）試驗(yàn)程序（1）同試驗(yàn)1的1.7中1）；（2）當(dāng)發(fā)動機(jī)達(dá)到預(yù)熱要求后，選取規(guī)定的油門位置（如xx%、100%）進(jìn)行發(fā)動機(jī)速度特性試驗(yàn)或選取某一轉(zhuǎn)速、變化油門位置進(jìn)行發(fā)動機(jī)負(fù)荷特性試驗(yàn)，每次試驗(yàn)適當(dāng)選擇8個以上的測量點(diǎn)；（3）負(fù)荷特性排放試驗(yàn)要求：此次試驗(yàn)的負(fù)荷特性轉(zhuǎn)速定為xx（r/min），轉(zhuǎn)速確定后保持轉(zhuǎn)速不變，通過改變節(jié)氣門位置改變發(fā)動機(jī)負(fù)荷，逐點(diǎn)進(jìn)行試驗(yàn)。負(fù)荷選擇由最低扭矩值開始，依次升高，直至節(jié)氣門位置最大結(jié)束。試驗(yàn)中要求作出空燃比值改變的拐點(diǎn)。試驗(yàn)測量數(shù)據(jù)記錄表格，如表A7-2所示；（4）外特性、部分油門速度特性排放試驗(yàn)要求：本次試驗(yàn)的節(jié)氣門開度（TPS）定為xx%。試驗(yàn)點(diǎn)轉(zhuǎn)速由高到低，依次為xx、xx、……（r/min）8個測量點(diǎn)；（5）試驗(yàn)過程中同步繪制性能的監(jiān)督曲線，主要有空燃比、排放隨轉(zhuǎn)速或負(fù)荷變化曲線，通過曲線的變化規(guī)律初步判斷試驗(yàn)是否正確，以決定試驗(yàn)是否補(bǔ)點(diǎn)或重做；（6）由于時(shí)間及條件限制，每組不能完成發(fā)動機(jī)全部工況點(diǎn)的排放特性試驗(yàn)，要求分組各自完成不同的部分，總結(jié)時(shí)綜合進(jìn)行分析；（7）試驗(yàn)結(jié)束后需對排放儀進(jìn)行反吹自動程序，按指導(dǎo)教師要求逐步關(guān)閉排放儀的各個開關(guān)。表A7-2試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表發(fā)動機(jī)型號試驗(yàn)名稱：電控汽油發(fā)動機(jī)xxr/min負(fù)荷特性試驗(yàn)數(shù)據(jù)大氣壓力大氣干溫度大氣濕溫度試驗(yàn)日期燃油編號汽油密度試驗(yàn)地點(diǎn)試驗(yàn)人員序號轉(zhuǎn)速扭矩功率進(jìn)氣管壓力點(diǎn)火角油耗出水溫度機(jī)油溫度機(jī)油壓力r/minN·mkWkPaol/h℃℃kPa1序號CO2COTHCNOxO2空燃比%×10-6×10-6×10-6×10-617.8試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理及總結(jié)分析要求1）按表A7-2填寫試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果表格；2）分別畫出汽油發(fā)動機(jī)排放污染物CO、THC、Nox、CO2隨負(fù)荷變化的曲線，圖A7-3為其中一例；3）分析上述曲線形成的原因，并作出其它參數(shù)隨負(fù)荷變化的曲線，圖A7-4為其中空燃比、排氣溫度的曲線；4）結(jié)合上述試驗(yàn)作出的曲線，分析各種排放污染物排放量隨負(fù)荷變化的規(guī)律及原因。（1）分析在最大負(fù)荷點(diǎn)處，各種排放污染物排放量急劇變化的原因；（2）分析閉環(huán)運(yùn)行（理想混合氣）的負(fù)荷范圍內(nèi)，三元催化器的特性。討論三元催化器后仍然出現(xiàn)一定數(shù)量排放污染物的原因。圖例：汽油發(fā)動機(jī)在2400r/min負(fù)