清华大学电子教案-汽车发动机原-实验七 汽油机排放试验

试验7汽油机排放试验7.1试验目的了解汽油发动机排放测试系统及原理；了解和掌握汽油发动机排放测试方法及仪器的操作；分析汽油发动机有害气体排放物A/F、CO、THC、NOx随负荷变化的规律；7.2试验要求试验前，复习发动机原理相关内容及本书第6章；试验中，按指导教师的要求操作仪器设备，正确观察记录数据，按步骤进行试验；试验后，认真撰写试验报告，正确处理试验数据及绘制电控汽油发动机A/F、CO、THC、NOx曲线，结合原理进行分析。7.3主要仪器设备负载—测功机为GW160电涡流测功机。主要参数为最高转速8000r/min，最大扭矩可达700N.·m，最大功率达160kW。扭矩分辨率±0.1N·m、测量精度±0.4%，转速分辨率±1r/min、测量精度±5r/min。扭矩、转速以数字的形式在控制界面上显示；负载系统的控制工作方式有6种控制模式，具体为：恒扭矩/恒转速控制—（M/n）；恒转速/恒扭矩控制—（n/M）；恒扭矩/恒油门位置控制—（M/P）；恒转速/恒油门位置控制—（n/P）；恒调节阀（励磁）位置/恒油门位置控制—（P1/P）；推进特性控制—（M/n2）。油耗仪参数：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±0.1mL、时间分辨率±0.1s，测量精度±0.5%；气体质量流量计参数：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600Kg/h，分辨率±0.1Kg/h、测量精度±空燃比仪：日本NGK生产的A/F-BoostMeter，最大测量空燃比30，分辨率±0.05、测量精度±1%；排放成分分析测试系统仪器为AVL公司的CEB-Ⅱ型排气分析仪，主要参数如表A7-1所示；表A7-1CEB-Ⅱ型排气分析仪参数序号名称测量原理测量范围分辨率1CO不分光红外线法（NDIR）0～10%0.1ppm2THC氢火焰离子法（FID）0～30000ppm0.1ppm3NOx化学发光法（CLD）0～10000ppm0.1ppm4CO2不分光红外线法（NDIR）0～20%0.1ppm5O2磁力法0～25%0.1ppm6A/F根据排放成分计算图A7-1取样探头装置图取样探头：不锈钢制成，一端封口的多孔直管，其内径应不大于取样管内径（+0.25mm），壁厚应不大于1.02mm。连接探头和排气管的管接头应尽可能的小，以便使探头的热损失减至最小，其结构图A7-1取样探头装置图7.4发动机台架系统装置7.5试验对象、燃料7.6试验标准及方法以上7.4～7.6内容同试验3的3.4～3.6。7.7试验步骤和试验内容1）排放仪器预准备主要内容：（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(计算机系统启动)；（3）启动计算机系统后，打开显示屏旁小门，开启排放仪内绿色电源开关，排放仪电器开始预热，一般预热需30分钟；（4）打开CGS电源（颗粒物过滤器），测试前检查CGS内部过滤器是否清洗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，校正过程：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）同试验1的1.7中1）；（2）当发动机达到预热要求后，选取规定的油门位置（如xx%、100%）进行发动机速度特性试验或选取某一转速、变化油门位置进行发动机负荷特性试验，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xx（r/min），转速确定后保持转速不变，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。试验中要求作出空燃比值改变的拐点。试验测量数据记录表格，如表A7-2所示；（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（TPS）定为xx%。试验点转速由高到低，依次为xx、xx、……（r/min）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，每组不能完成发动机全部工况点的排放特性试验，要求分组各自完成不同的部分，总结时综合进行分析；（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。表A7-2试验数据记录表发动机型号试验名称：电控汽油发动机xxr/min负荷特性试验数据大气压力大气干温度大气湿温度试验日期燃油编号汽油密度试验地点试验人员序号转速扭矩功率进气管压力点火角油耗出水温度机油温度机油压力r/minN·mkWkPaºl/h℃℃kPa1序号CO2COTHCNOxO2空燃比%×10-6×10-6×10-6×10-617.8试验数据整理及总结分析要求1）按表A7-2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随负荷变化的曲线，图A7-3为其中一例；3）分析上述曲线形成的原因，并作出其它参数随负荷变化的曲线，图A7-4为其中空燃比、排气温度的曲线；4）结合上述试验作出的曲线，分析各种排放污染物排放量随负荷变化的规律及原因。（1）分析在最大负荷点处，各种排放污染物排放量急剧变化的原因；（2）分析闭环运行（理想混合气）的负荷范围内，三元催化器的特性。讨论三元催化器后仍然出现一定数量排放污染物的原因。图例：汽油发动机在2400r/min负