能源与动力工程专业实验——发动机废气测试与分析实验实验指导书重庆理工大学车辆工程学院.docx

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1、能源与动力工程专业实验-发动机废气测试与分析实验实验指导书重庆理工大学车辆工程学院实践教学及技能培训中心2010年9月发动机废气测试与分析实验指导书一、实验名称发动机废气测试与分析实验二、实验课时及类型1、学时:4H2、类型：综合实验三、实验目的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。四、实验原理及方法见教材相关章节。（内燃机原理第三章）五、实验仪器和设备1、测功机参数与数控：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

2、%最大功率达160kW；扭矩分辨率为0.lNm,测量精度为0.4%； 转速分辨率为lr/min,测量精度为5r/min；扭矩、转矩以数字的形式在控制界面上显示。 负载系统的控制工作方法有6种控制模式：1）恒扭矩/恒转速控制（M/n）；2）恒转速/恒扭矩控制（M/n）；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M8n2来控制。2、油耗仪参数：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

3、率为0. 1mL,时间分辨率为0. 1s,测量精度为0.5%o3、气体质量流量计参数：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600kg/h,分辨率为0. lkg/h,测量精度为1%。4、空燃比仪：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、排放成分分析测试系统仪器为AVL公司的GEB-II型排气分析仪，主要参数如表A7-1 所示。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（6mni）,壁厚应 不大于L 02mm。连接探头和排气管的管接头应尽可能的小

4、，以便使探头的热损失减至最小, 其结构示意图如图A7T所示。表A7-1 CEB-II型排气分析仪参数序心名称测量原理测量范围分辨率1C0不分光红外线法（NDIR）0-10%0. 1X10-62THC氢火焰离子法（FID）0 30 000X10-60. 1X 10-63NOx化学发光法（CLD）0 10 000X10-60. 1X10-64C02不分光红外线法（NDIR）0-20%0. 1X10-65O2磁力法0-25%0. 1X10-66A/F根据排放成分计算C排气管中心线OHH图A7 1取样探头装置图六、实验步骤及内容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

5、放仪外红色开关电源。3）开动计算机系统后，打开显示屏旁小门，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30分钟。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度。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、02、CO、C02、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

6、不稳定现象。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位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。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定位x%。试验点

7、转速由高到低，依次选取8个测量点。5)实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。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X (r/min)负荷特性试验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/ (r/mi扭矩/ (N m)功率 /kW进气管压

8、力 /kPa点火角 /( )油耗出水温度/(L/h/机油温度 /机油压力 /kPa1序号C02/%CO/10 一6THC/10-6NOx/lO-602/10-6空燃比1风机空气流累if汽油发动机排工温度仪水循环冷却器A/F-Boost Meter电汹流测功机Eddy C urrentDynamometer控制及数采系统DT I： & Control System油I】执h器TPS Controller图Abi汽油发动机台架试验系统七、注意事项1、启动发动机前，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、启动发动机后，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实验；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，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，再低速运站一段时间，待机油温度降至50 一下后再停机;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。八、预习/参考国家标准GB18285-2005点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法（双怠速法 及简易工况法）国家标准GB1769-2005车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车排气污染物排放限值 及测量方法（中国HI国IV国V阶段）