摩托车发动机原理之排气污染与控制概述(ppt 111页).ppt

2020 3 7 发动机原理 1 第九章排气污染与控制 2020 3 7 发动机原理 2 第一节概述 2020 3 7 发动机原理 3 环保与节能 环境保护与节能是当今车用动力技术发展的两个主要着眼点 以发动机为动力的汽车是城市大气污染的主要来源 据世界一些主要大城市的统计表明 在未治理前 汽车排放中的主要有害成分占城市大气该污染物总量中的比例是很高的 此外 还有微粒 硫化物 铅 磷及醛等污染 这些污染物对人体的危害很大 2020 3 7 发动机原理 4 CO排放 CO主要是在缺氧环境下的不完全燃烧产物 是一种无色无臭无味的气体 它和血液中输送氧的载体血红蛋白的亲和力是氧的240倍 人体吸入微量 将破坏造血功能 呈中毒症状 吸入含体积浓度0 3 的CO气体 则可在30min内使人致命 2020 3 7 发动机原理 5 HC排放 HC包括未燃和未完全燃烧的燃油 润滑油及其裂解产物和部分氧化产物 HC中的大部分对人体健康不产生直接影响 但其中的某些醛类和多环芳香烃对人体有严重危害 HC可在阳光作用下与NOX进行光化学反应 形成一种毒性较大的光化学烟雾 其中最主要的生成物是臭氧O3 它具有很强的氧化力和特殊的臭味 使橡胶裂开 植物受损 可见度降低 并刺激眼睛及咽喉 2020 3 7 发动机原理 6 NOX排放 NOX主要是指NO和NO2 一般用NOX表示 发生在与燃料燃烧反应相伴的高温与富氧的环境中 NO的毒性比NO2小 但NO在大气中缓慢氧化形成NO2 NO2是褐色有刺激性的气体 对肺和心肌有很强的毒害作用 NOX是在地面附近形成光化烟雾的主要因素之一 2020 3 7 发动机原理 7 排放指标 1 排放物的浓度C在一定排气容积中 有害排放物所占的容积 或质量 比例 称为排放物的浓度 体积分数通常以 和10 6 百万分比 表示 质量浓度常用mg m3计量 2 排放物的质量排放量G用单位时间内 或一次试验 有害排放物的质量排放量G来衡量 单位是g h 或g 试验 3 排放物的比排放量g每单位功率小时排出污染物的质量称为比排放量 g kW h 2020 3 7 发动机原理 8 第二节汽油机有害排放物的生成机理和影响因素 2020 3 7 发动机原理 9 一 CO的生成机理 一氧化碳 CO 是碳氢燃料在燃烧过程中生成的重要的中间产物 CO生成的机理比较复杂 但一般认为 燃料分子 RH 经高温氧化生成CO要经历如下步骤 RH R RO2 RCHO RCO CO这里R代表碳氢根 CO在火焰中及火焰后 以缓慢的速率氧化成CO2 2020 3 7 发动机原理 10 二 HC的生成机理 未燃碳氢化合物 HC 的生成与排出有三个渠道 排气 占6O 以上曲轴箱窜气 占25 蒸发 占15 20 左右 2020 3 7 发动机原理 11 燃烧过程中HC生成的主要途径 1 缝隙效应2 壁面激冷与淬熄3 润滑油膜吸附4 减速及怠速工况 2020 3 7 发动机原理 12 三 NOX的生成机理 发动机排出的氮氧化物 NOX 主要是NO NO2排出量较少 NO的产生 可以认为 氮的氧化反应发生在燃料燃烧反应所形成的环境中 其主导反应过程是 O N2NO NN O2NO O 2020 3 7 发动机原理 13 促使NOX生成的因素 1 高温 2 富氧 3 充足的反应时间 2020 3 7 发动机原理 14 汽油机是一种预混燃烧 它靠电火花进行外源点火 火核形成以后 以火焰传播为特征 其可燃混合气浓度范围比较窄 混合气成分是影响排放的最主要的因素 四 影响因素 混合气成分 2020 3 7 发动机原理 15 影响因素 点火正时 2020 3 7 发动机原理 16 2020 3 7 发动机原理 17 EGR可以抑制燃烧的最高温度 有利于抑制NO的生成 但燃烧的有效性降低 动力性变差 影响因素 吸入废气量 EGR 2020 3 7 发动机原理 18 影响因素 工况 从汽油机排放特性图看出 对于不同的运行工况 各种有害排放物的差异很大 怠速与减速工况 是HC生成的主要工况 在怠速工况下 燃烧环境温度比较低 缸内残余废气量比较大 混合气比较浓 致使燃烧恶化 HC排放浓度增加 在减速工况下 很高的进气管真空度使进气管内沉积的燃料油膜大量蒸发 这是HC增加的重要原因 2020 3 7 发动机原理 19 2020 3 7 发动机原理 20 第三节汽油机有害排放物控制技术 2020 3 7 发动机原理 21 控制措施分类 1 以降低排放为目标 通过改进发动机燃烧过程为主的机内处理方法 2 对燃烧排出的有害物 在排气系统等处进行后处理 3 对曲轴箱窜气或油蒸气部分进行处理 2 3 又称为机外处理方法 2020 3 7 发动机原理 22 2020 3 7 发动机原理 23 从空气滤清器引出一股新鲜空气进入曲轴箱 再经流量调节阀 PCV阀 把窜入曲轴箱的气体和空气的混合气一起吸入气缸烧掉 当窜缸气体量大于阀门的流通能力时 曲轴箱中过量的窜气量将通过空气滤清器连接管2进入空气滤清器 进入气缸再次燃烧 一 曲轴箱强制通风系统 PCV系统 2020 3 7 发动机原理 24 在发动机部分负荷正常工况时 曲轴箱内的所有窜缸气体通过PCV阀 进入进气歧管 在怠速或低速时 a 进气歧管中相对真空度较高 真空吸力大 允许少量曲轴箱蒸气混合气通过 当发动机转速或负荷加大时 b 进气管真空度下降 吸力减小 允许较多的气体通过 发动机全负荷工作时 PCV阀的弹簧使阀门开后到最大流量状态 b 发动机回火时PCV阀起保护作用 c PCV阀的工作原理 2020 3 7 发动机原理 25 系统的主要组成有止回阀 净化控制阀 活性炭罐等如燃料箱中压力变高时 止回阀开启 蒸发燃料被活性炭吸附 当由吸气压力控制的净化控制阀打开时 被吸附在活性炭上的燃料蒸气和经过活性炭罐的空气滤清器的空气一起被吸入进气系统 再进入气缸燃烧 二 燃油蒸发净化装置 2020 3 7 发动机原理 26 三 废气再循环装置 EGR 2020 3 7 发动机原理 27 当发动机处于怠速时 无真空压力作用在EGR阀的隔膜上 弹簧保持阀门关闭 不进行EGR 随着负荷增大 真空口处真空增大 一般当真空度超过10kPa时 阀门开启 开始进行EGR 真空度升到25kPa时 隔膜上升到最高位置 当节气门全开时 真空口处的真空很小 EGR阀关闭 空气燃油混合气不被稀释 以保证汽车发动机动力性能 在暖车过程中 冷却液和发动机进气温度都较低 NO的排放量也很低 应关闭EGR阀 此时关闭EGR阀工作由温度控制开关实现 一般而言 发动机冷却液温度低于40 时 应使EGR阀保持关闭 2020 3 7 发动机原理 28 EGR系统的主要工作参数为EGR率R 其定义为 R Gr Gr Ga 式中Ga表示进入发动机的空气和燃油混合气的质量流量 Gr表示进入发动机的再循环废气质量流量 EGR率对发动机性能的影响 2020 3 7 发动机原理 29 2020 3 7 发动机原理 30 2020 3 7 发动机原理 31 1 工作原理2 催化器性能评价参数3 催化反应条件4 车用三效催化剂的要求5 催化转化器的结构6 催化器的寿命与失效7 汽油机排气后处理之未来 四 汽油机三效催化转化器 2020 3 7 发动机原理 32 HCCONOx H2OCO2N2 1 工作原理 2020 3 7 发动机原理 33 2 催化器性能评价参数 1 转换效率 催化器出 入口浓度分别代表有害气体 HC CO NOx 的浓度 可见 转换效率表示把HC CO NOx等有害气体转换成无害气体的百分率 转换效率的测定一般在发动机试验台或装车试验中进行 2020 3 7 发动机原理 34 SV简称空速 主要用于评价催化器的安装占用空间的程度 显然 在同样的排气流量下 排气催化转化器所允许的空速SV越大 催化器的体积就越小 或者说 SV越小 在同样的排气流量下 反应气体在催化器中的停留时间越长 转换效率越高 2 空间速度 2020 3 7 发动机原理 35 3 催化反应的条件 1 空燃比条件 2020 3 7 发动机原理 36 2 温度条件 一般称转化效率为50 所对应的温度为催化剂的起燃 Light off 温度 一般三效催化剂对各种污染物的起燃温度在220一270 之间 在发动机冷起动与暖机时 催化剂温度很低 净化效能很差 用美国FTP 75测试循环进行测试时 CO和HC的50 80 是在冷起动后1min内排放的 为缓解这个问题 正在研究用电加热催化剂加速它在冷起动后的起燃或采用紧耦型催化器 2020 3 7 发动机原理 37 4 车用三效催化剂的要求 起燃温度低 有较高的储氧能力 以补偿空燃比的波动 耐高温 不易热老化 对杂质不敏感 不易中毒 尽量不产生H2S NH3等物质 成本合理 2020 3 7 发动机原理 38 5 催化转化器的结构 圆形 外壳 减振密封垫 载体与催化剂 2020 3 7 发动机原理 39 催化转化器的结构 椭圆形 2020 3 7 发动机原理 40 不锈钢外壳催化转化器 2020 3 7 发动机原理 41 载体与催化剂 贵金属Pt Rh Pd 氧化铝 助催化剂 催化剂涂层 载体 2020 3 7 发动机原理 42 催化剂 三效催化剂的主要活性材料是贵金属铂Pt和铑Rh Pt主要催化CO和HC的氧化反应 Rh催化NOx的还原反应 一般贵金属的用量为每升载体1g Pt Rh比为5 1左右 由于Pt很贵 也有研究用钯Pd部分或全部代替Pt Pd的氧化活性不错 但其晶体结构容易容纳杂质 易受杂质中毒 为进一步降低成本 正在大力研究用钙钛矿型稀土催化剂 或加上过渡金属氧化物催化剂 代替贵金属的可能性 但尚未大量用于汽车发动机 2020 3 7 发动机原理 43 助催化剂 为了改善三效催化剂的性能 除了氧化铝和贵金属外 三效催化剂中还可能含有各种各样的添加剂或助催化剂 如镍Ni 铈Ce 镧La 钡Ba 锆Zr 铁Fe和硅Si等 它们起多种多样的作用 如加强催化活性 稳定载体以及防止贵金属烧结等 2020 3 7 发动机原理 44 6 催化器的寿命与失效 催化转换器一般要求寿命在10万km以上 贵金属催化剂报废后 贵金属可以回收再用 2020 3 7 发动机原理 45 催化转化器老化失效形式 2020 3 7 发动机原理 46 7 汽油机排气后处理之未来 2020 3 7 发动机原理 47 载体技术 催化器新型载体 目前 也有用金属作为催化剂的载体材料 一般用厚度不超过0 1mm的极薄不锈钢带 一层带波纹一层不带波纹地交替叠合 卷成螺线形或S形 焊装在金属圆筒内 这种载体的优点是结构紧凑 热容量小 有利于提高内燃机冷起动时的净化效果 机械强度和热强度高 工作可靠 缺点是质量大 成本高 涂敷活性层困难 它一般做成小的 安装在陶瓷主催化转化器前 用来改善冷起动净化性能 或用于振动较大的场合 如摩托车 2020 3 7 发动机原理 48 快速起燃技术 电加热催化转化器 EHC 2020 3 7 发动机原理 49 快速起燃技术 紧耦合型催化转化器 CCC 2020 3 7 发动机原理 50 第六节排放法规与试验方法 2020 3 7 发动机原理 51 一 我国汽车排放治理标准的沿革 不同国家在大气污染防治工作方面的进展有所不同 因为各国的发达程度 汽车保有量 城市规划特点 气候和地形等各不相同 对大气污染严重性和治理紧迫性的认识理念也不尽相同 总的说来 汽车数量多 城市大气污染严重的国家 措施采取得较早 限制得也更严格 各国根据自己的国情制定自己的标准 这在我国的历次标准中都有体现 另一方面 随着全球经济一体化的进展 国际上要求统一排放标准的呼声日益增高 在我国的第三批即新标准中 既考虑我国的实际情况 又跨出了与国际接轨的一大步 2020 3 7 发动机原理 52 1 我国汽车排放标准化零的突破 1983年我国第一批汽车排放标准的颁布我国从198O年开始着手制订汽车排放标准 1983年颁布了GB 384H83 汽油车怠速污染物排放标准 等第一批有关汽车排放的标准 见附录2表1 分别规定了汽油车怠速污染物 柴油车自由加速烟度和柴油机全负荷烟度排放的限值和测量方法 见附录2表2 附录2表3和附录2表4 2020 3 7 发动机原理 53 2020 3 7 发动机原理 54 2020 3 7 发动机原理 55 2 汽车排放标准体系的基本形成 1993年14项汽车排放标准的出台1989 1993年我国颁布了GB一14761 l 93轻型汽车排气污染物排放标准 等14项标准 见附录2表5 分别规定了汽油车和柴油车污染物排放的限值和测试方法 基本形成了我国的汽车排放标准体系 其中 汽油车怠速污染物排放标准 柴油车自由加速烟度排放标准 和 汽车柴油机全负荷烟度排放标准 等分别见附录2表6 附录2表7和附录2表8 2020 3 7 发动机原理 56 2020 3 7 发动机原理 57 2020 3 7 发动机原理 58 2020 3 7 发动机原理 59 3 我国汽车排放标准走上与国际接轨的新台阶 1999年以来多项汽车排放标准的颁布随着国民经济的不断发展 原有的大部分有关汽车排放的标准已经不适应可持续发展的要求 在1993年第二次标准出台之前 有关部门就开始对制定新标准进行酝酿和准备 1990年 全国汽车标准化技术委员在制定 汽车行业 八五 标准体系 时 对国际上通行的欧洲 美国和日本三大汽车管理体系 技术法规和标准体系进行了研究和分析 2020 3 7 发动机原理 60 通过论证 考虑欧洲的道路情况相对而言与我国比较接近 我国引进的车型多数为欧洲车型等情况 确立了这样的共识 我国汽车强制性标准的技术内容主要以欧洲经济委员会发布的ECE汽车技术法规为参照对象 但这个思路的贯彻需要一定的时间 1993年颁布的14项排放标准各自参照了不同国家的技术法规 有的在一个标准中出现了几个国家的法规内容 有的则是我国独创 使得我国的汽车排放标准体系与国际上美国和欧洲两大体系无法接轨 直接影响我国与国际间的交流 也不适应国际排放法规协调 统一化的趋势 2020 3 7 发动机原理 61 14项汽车排放标准出台的第二年 即1994年我国汽车行业开始进行汽车排放标准修订的基础研究工作 1994年7月原机械工业部汽车工业司在天津组织召开汽车排放标准研讨工作会议 责成中国汽车技术研究中心 长春汽车研究所 东风汽车工程研究院和重汽集团技术中心 参照欧洲经济委员会 ECE 汽车技术法规体系 制定我国的汽车技术法规 其中包括汽车排放技术标准 1996年5月开始着手制定 其间与欧洲联盟签定了合作协议 欧洲联盟派专家与我国的技术人员进行技术研讨 派八批专家就ECE排放法规的制定背景 以及转化ECE法规过程中的不明确内容进行答疑 2020 3 7 发动机原理 62 在制定有关标准的过程中 为了摸清我国车用柴油机可见污染物的排放水平 并对ECER24的测试方法进行验证 原汽车工业司于1997年9月组织进行了全国车用柴油机可见污染物排放普测 2020 3 7 发动机原理 63 为配合四项排放标准的实施 原汽车工业司还进行了以下技术准备工作 1 组建总投资26亿人民币的汽车电子汽油喷射系统企业 联合汽车电子公司 2 与美国福特汽车公司合作 开展稀土加少量资金属的汽车催化转化剂的开发研究 3 进行轻型汽车排放检测设备对比试验 4 制定汽车排放试验室认可管理办法 2020 3 7 发动机原理 64 1999年3月4日颁布了国家标准GB14761 1999 汽车排放污染物限值及测试方法 等四项国家标准 见附录2表9 2000年1月1日实施 2000年12月28日颁布了 在用汽车排气污染物限值排放标准 这个标准规定了在用汽油车和柴油车排气污染物的限值及测试方法 2001年7月1日实施 2001年与汽车排放有关的一批标准出台 汽车排放标准体系进一步完善 2020 3 7 发动机原理 65 2020 3 7 发动机原理 66 4 我国三批汽车排放标准的比较我国的第一批即1983年汽车排放标准是根据我国当时汽车制造和检测的实际水平制定的 现在看来 有许多不足之处 如 1 对NOx未加限制 只限制CO和HC 而且仅限于怠速工况 2 对限值的要求 既无新车与在用车之分 又无车型之分 3 对柴油车的自由加速烟度和全负荷烟度排放加以限制 而不限制CO HC和N0 x 2020 3 7 发动机原理 67 第二批标准的改进 1993年汽车排放标准形成了一个比较完整的体系 与1983年标准比有了较大的改进 1 有了新出产车与在用车之分 2 在用车只限制怠速CO和HC的排放 新出产车则CO HC和NOx都限制 3 新出产车试验有型式认证和产品一致性试验之分 被试车辆要在底盘测功机上进行15工况试验 4 新出产车考虑了最大总质量的差别 5 在用车则有1995年7月1日前后之别 6 对汽油车燃油蒸发污染物排放有了限制 2020 3 7 发动机原理 68 第三批标准的特点 1999年汽车排放标准与1993年汽车排放标准相比部分特点如下 1 先进性控制汽车排放的水平等同欧洲1号法规 全面等效地采用了欧洲汽车排放法规的技术内容 GB14761 199外汽车排放污染物限值及测试方法 控制汽车排放的水平等同于欧洲1号法规 GB17691 199则压燃式发动机和装用压燃式发动机的车辆排气污染物限值及测试方法 等效采用欧洲l 欧洲2排放限值 2000年1月1日起执行欧洲1 比欧洲晚7年 从2005年1月1日起执行欧洲2 比欧洲晚9年 而 B3847 199则压燃式发动机和装用压燃式发动机的车辆排气可见污染物限值及测试方法顾u等效采用ECER24 O3的全部内容 排放水平与欧洲同步 2020 3 7 发动机原理 69 2 方便性将汽车排放污染物排放限值与测试方法合并为一体 使用标准较为方便 3 性能要求的全面性汽车和车用发动机的开发既要保证环境保护和排放控制 又要最大限度满足整车的性能要求 因此 将汽车发动机净功率测试方法列入这批标准之中 2020 3 7 发动机原理 70 4 科学性首次在我国对柴油机实施工况法排放标准 试验方法采用欧洲国家和日本一直采用的稳态13工况排放试验循环 美国从1984年起采用瞬态工况循环法 测试设备造价昂贵 试验要求复杂 实施难度大 首次在我国对柴油机的气态排放物进行限制 标准规定气态污染物排放采用直接取样法排气分析系统测量 微粒排放采用全流稀释系统或分流稀释系统测量 采用符合欧洲CECRF 03 A 84标准的柴油作为型式认证和生产一致性检查试验用油 以排除柴油本身品质不同的影响 2020 3 7 发动机原理 71 全负荷烟度试验方法与1993年标准基本相同 但使用的烟度计不同 1993年标准规定采用滤纸式烟度计 新标准规定必须采用不透光炯度计 微粒测量单位为光吸收系数 对于不常用的低速全负荷工况限值稍宽 以保证发动机低速动力性的发挥 对中高速常用工况则限值很严 以满足环保要求 考虑到改善燃烧技术实施的难易木同 对大排量压燃式发动机微粒排放的限值要求更严 规定型式认证试验和生产一致性试验限值为同一值 自由加速微粒排放试验也规定必须采用不透光烟度计 木能使用滤纸式烟度计 因为后者不能测量瞬态可见污染物排放浓度的大小 规定在发动机台架上也可以进行自由加速试验 但发动机要与测功机脱开 飞轮转动惯量要与整车相当 2020 3 7 发动机原理 72 1993年标准基于当时 只要自由加速烟度排放小 全负荷烟度排放也一定小 的认识 而对自由加速工况寄予了过高的期望 将自由加速烟度值规定得很严 定型限值为3 5FSN 比全负荷烟度排放限值加严0 5FSN 成为世界之最 实际上 自由加速烟度排放与全负荷烟度排放之间并没有必然的内在联系 在柴油机结构一定情况下 前者与喷油泵起始段的油量大小有关 后者与正常工作段的油量大小有关 过分限制自由加速工况的油量 不但不能减少全负荷工况的烟度排放 而且会影响柴油车的起动性能 值得注意的是 自由加速工况在汽车实际行驶中并不存在 不论自由加速烟度排放如何 并不能证明柴油机实际排烟的多少 自由加速烟度试验还经常出观测值不准和重复性差的问题 若用滤纸烟度计测量 误差更大 这些新的认识说明科技在发展 人们的认识在前进 毫无疑问 新标准要完善得多 2020 3 7 发动机原理 73 应当指出 由于自由加速可见污染物排放试验方法简便易行 不损害车辆 并能初步判断发动机技术状况是否恶化 以及废气涡轮增压器响应特性是否下降 新标准仍采用了自由加速法 但自由加速烟度不能严格地直接地用来判断柴油机烟度排放是否超标 其地位和作用是辅助性的 柴油机烟度排放受大气影响很大 如同在湖北地区 通一台柴油机冬夏之差达1FSN 1993年标准没有考虑烟度校正 在ECE成员国中 柴油车和柴油机生产厂及有关检验部门 都有完备的全天候试验条件 不需要作大气修正 但我国 绝大多数柴油车和柴油机生产厂及有关检验部门不具有全天候试验条件 而我国幅员辽阔 温度和海拔相差很大 为了科学公正地贯彻新标准 1999年标准中规定了大气校正的方法 2020 3 7 发动机原理 74 二 我国 欧盟和美国的排放法规 标准的限值 2020 3 7 发动机原理 75 2020 3 7 发动机原理 76 2020 3 7 发动机原理 77 2020 3 7 发动机原理 78 2020 3 7 发动机原理 79 2020 3 7 发动机原理 80 3 2自由加速试验 1 自由加速可见污染物型式认证试验 机械增压和非增压机 没有限值 记录实测值 废气涡轮增压机 全负荷最大可见污染物排放对应的名义流量所规定的限值再加0 5m 1 2 也可以在发动机台架上进行自由加速试验 但发动机要与测功机脱开 飞轮转动惯量要与整车相当 3 原标准规定自由加速烟度的限值严于全负荷 是基于自由加速烟度值大与全负荷烟度的认识 实际上并不一定 2020 3 7 发动机原理 81 2020 3 7 发动机原理 82 2020 3 7 发动机原理 83 2020 3 7 发动机原理 84 2020 3 7 发动机原理 85 2020 3 7 发动机原理 86 2020 3 7 发动机原理 87 2020 3 7 发动机原理 88 2020 3 7 发动机原理 89 2020 3 7 发动机原理 90 2020 3 7 发动机原理 91 2020 3 7 发动机原理 92 2020 3 7 发动机原理 93 三 各国的试验方法 目前 这些国家的法规中对排放测试的装置 分析仪器 取样方法等 大都取得了一致 所不同的是 车辆试验的规范 即行驶循环的工况曲线 不同 2020 3 7 发动机原理 94 现以轿车及轻型车辆的排放法规为例加以说明 各国对汽车排放的测试方法都是根据相同的原理 在底盘测功机 转鼓试验台 上模拟其特定行驶循环 被认为足以代表某特定地区的行驶情况 并测定所排出有害物质的量 测功机可调节得使制动功率相当于在实际道路上遇到行驶阻力时发出的功率 而用惯性质量模拟汽车质量 2020 3 7 发动机原理 95 在取样方法上 1987年欧洲经济委员会开始改用定容取样 CVS 法 现在美国 日本 欧洲都采用了这种统一的取样方法 所谓定容取样 是一种接近于汽车排气扩散到大气中实际状态的取样方法 又称为变稀释度取样法 它是将排气与稀释气体相混合 再以固定不变的容积流量输入分析系统 用以测定排气成分的真实浓度 该法易于进行连续测量以及对有害成分质量排放率的自动实时计算 2020 3 7 发动机原理 96 各国采用的分析仪器大致相同 测定CO及CO2浓度的标准方法是采用不分光红外线分析仪 NDIR 测定HC含量的标准方法是氢火焰离子分析仪 FID 测定NOx的标准方法是化学发光分析仪 CLD 2020 3 7 发动机原理 97 第一部分 ECE 试验时需运行4个循环 总时间为13min 每循环持续时间为195s 总里程为4 052km 每循环里程为1 013km 平均车速为18 7km h 不包括怠速时为27 01km h 最高车速为50km h 怠速时间占31 第二部分为附加的市区行驶工况 EUDC 总时间为1220s 试验里程为11 007km 平均速度为32 5km h 不包括怠速时为42 6km h 最高车速为120k h 怠速时间占26 2 取样开始时刻为试验开始40s后 欧3 2000年 改为启动后即取样 2020 3 7 发动机原理 98 四 我国汽车的试验方法 我国轻型汽车是指使用点燃式四行程发动机或压燃式发动机 最大总质量为400 3500kg 最大设计车速不小于50km h的轿车 客车和货车 排气污染物的测试是在底盘测功机上进行的 2020 3 7 发动机原理 99 1 试验规范 参照欧洲试验规范 其中ECE15工况组成 包括怠速 换档 等速及减速等工况 每次试验重复4个循环 工况运转循环示意图见图8 26 整个试验的平均速度为19km h 有效行驶时间为195s 每循环理论行驶距离为1 013km 试验当量距离 4个循环 为4 052km 2020 3 7 发动机原理 100 2020 3 7 发动机原理 101 2 排气取样系统 我国规定的排气取样系统应该是定容取样系统 CVS 该系统是将车辆的排气用周围空气在受控制的条件下连续地稀释 探头S1采集环境空气 探头S2采集稀释排气的样气 定容取样系统能计量稀释排气的总容积 并能连续地按规定容积比例将样气收集在取样袋中待分析用 2020 3 7 发动机原理 102 3 分析仪器 规定CO CO2应采用不分光红外线吸收型 NDIR 分析仪 HC应采用氢火焰离子型 FID 分析仪 NOx应采用化学发光型 CLD 分析仪或者采用不分光紫外线共谐吸收型 NDUVR 分析仪 两者均需带有NOx NO转换器 2020 3 7 发动机原理 103 红外线是波长为0 8 600um 工业上多用2 15um 的电磁波 多数气体对一定波长的红外线具有吸收能力 其吸收能量与气体浓度有关 例如CO能吸收波长4 5 5um的红外线 由此 NDIR的基本原理如图8 28所示 1