发动机废气分析试验与分析成果

一、试验目的

1.了解汽油发动机排放测试系统及原理。

2.了解和掌握汽油发动机排放测试方法及仪器操作。

3.分析汽油发动机有害气体排放物CO、THC、NOx含量随负荷及转速变化的规律。

二、试验仪器设备

1.测试用发动机。

2.测功机（水力或电力测功机）。

三、试验条件

1.测功机参数与负载系统的控制方式。测功机为GW160电涡流测功机，主要参数为：最高转速8 000 r/min，最大扭矩可达700 N·m，最大功率达160 kW；扭矩分辨率为±0.1 N·m，测量精度为±0.4%；转速分辨率为±1 r/min，测量精度为±5 r/min；扭矩、转矩以数字的形式在控制界面上显示。负载系统的控制方式有以下6种：

（1）恒扭矩/恒转速控制（M/n）；

（2）恒转速/恒扭矩控制（n/M）；

（3）恒扭矩/恒油门位置控制（M/P）；

（4）恒转速/恒油门位置控制（n/P）；

（5）恒调节阀（励磁）位置/恒油门位置控制（P1/P），此种模式为手动控制，无反馈调整；

（6）推进特性控制（M/n2），此种模式按船舶螺旋桨扭矩公式M∝n2来控制。

2.油耗仪参数。本项目采用日本小野公司生产的DF-312容积式油耗仪，测量发动机燃料消耗量；油耗分辨率为±0.1 ml，时间分辨率为±0.1 s，测量精度为±0.5%。

3.气体质量流量计参数。本项目用上海同圆公司生产的ToCeiL热膜式气体质量流量计，测量发动机进气空气消耗量；最大测量流量为600 kg/h，分辨率为±0.1 kg/h，测量精度为±1%。

4.空燃比仪。本项目采用日本NGK生产的A/F-Boost Meter，最大测量空燃比为30，分辨率为±0.05，测量精度为±1%。

5.排放成分分析。本项目采用的测试仪器为AVL公司的GEB-Ⅱ型排气分析仪，主要参数如下表所示。

表A7-1　CEB-Ⅱ型排气分析仪参数

6.取样探头。由不锈钢制成，为一端封口的多孔直管，其取样管内径为6 mm，壁厚应不大于1.02 mm。连接探头和排气管的管接头应尽可能小，以便使探头的热损失减至最小。

四、注意事项

1.起动发动机前，检查机油油量、燃油量及冷却系统是否正常，各仪表是否正常。

2.起动发动机后，检查发动机是否漏油、漏水、漏气，是否有异常声音，待油温、水温达到要求值后开始试验。

3.调节工况时，加速、加载、减速、减载速度不要太快。

4.运转中，注意测试仪表的指示，倾听发动机的运转声音，观察发动机外观，若发现不正常现象应及时采取措施。

5.停机时应缓慢卸掉负荷，再低速运行一段时间，待机油温度降至50℃以下后再停机。(www.xing528.com)

6.操作及在发动机周围活动时，避开排气管、涡轮机等高温区以防烫伤。

7.在发动机运转时不要在其侧面停留。

五、试验步骤

1.排放仪器预准备的主要内容。

（1）打开总电源控制柜内的排放仪电源。

（2）开启排放仪外红色开关电源。

（3）打开计算机，并在显示屏旁小门内开启排放仪的绿色电源开关，排放仪器开始预热，一般预热需要30 min。

（4）打开CGS电源，测试前检查CGS内部过滤器是否清理过及面板温度是否达到180℃。

（5）分析单元、采样管预热。

（6）仪器预热后，进行零点满度校正。校核过程：先打开样气气瓶开关（C3H8、O2、CO、CO2、NOx），再打开气路系统开关，运行零点满度校正自动程序，运行后关闭样气气瓶开关和气路系统开关，并按说明书的要求进行后续工作。

2.试验程序。

（1）检查发动机安装是否正确、安全、可靠。打开燃油开关、冷却水阀门及各测试系统开关，如发动机测控仪等。起动发动机，检查运转时有无明显的不稳定现象。若无问题，则进行发动机预热及试验前的其他准备工作。

（2）当发动机达到预热要求后，选取规定的油门位置进行发动机动力、经济性速度特性试验。或者选取某一转速，变化油门位置进行发动机动力、经济性负荷特性试验。每次试验适当选择8个以上的测量点。

（3）负荷特性排放试验要求：此次试验的负荷特性转速定为x（r/min），转速确定后保持不变，通过改变节气门位置改变发动机负荷，逐点进行试验。负荷选择由最低扭矩值开始，依次升高，直至节气门位置最大结束。试验中要求做出空燃比值改变的拐点。

（4）外特性、部分油门速度特性排放试验要求：本次试验的节气门开度定为x%。试验点转速由高到低，依次选取8个测量点。

（5）试验过程中同步绘制性能的监督曲线，主要有空燃比、排放随转速或负荷变化的曲线，通过曲线的变化规律初步判断试验是否正确，以决定试验是否补点或重做。

（6）由于时间及条件限制，一组无法完成发动机全部工况点的排放特性试验，要求分组完成各自不同的部分，总结时进行综合分析。

（7）试验结束后需对排放仪进行反吹自动程序，按指导教师要求逐步关闭排放仪的各个开关。

试验测量数据记录在下表中。

试验测量数据记录

六、试验数据整理与结果分析

七、拓展训练与思考

1.填写试验数据结果表格。

2.分别画出汽油发动机排放污染物CO、THC、NOx、CO2随负荷及随变化的曲线；

3.分析上述曲线形成的原因，并作出其他参数随负荷及随转速变化的曲线。