摘要：柴油發(fā)電機(jī)是依靠空氣和燃油的燃燒形成熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的，這就不可避免地產(chǎn)生了排放物。柴油發(fā)電機(jī)廢氣中有害排放包括氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、碳?xì)浠衔铮℉C）、微粒（PM）。柴油發(fā)電機(jī)廢氣分析是研究柴油發(fā)電機(jī)燃燒過(guò)程的一個(gè)重要手段，也是研究和防治發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣造成的環(huán)境污染所必不可少的重要內(nèi)容。

針對(duì)柴油發(fā)電機(jī)廢氣中的有害排放，世界各國(guó)各地區(qū)制定了相應(yīng)的排放控制法規(guī)。因此，了解柴油發(fā)電機(jī)有害排放的產(chǎn)生機(jī)理，熟悉各氣態(tài)排放物的測(cè)試原理及注意事項(xiàng)，如何依照法規(guī)完成對(duì)柴油發(fā)電機(jī)廢氣排放的測(cè)試，并對(duì)柴油發(fā)電機(jī)排放水平作出合理的評(píng)價(jià)是該實(shí)驗(yàn)的主要目的。

一、實(shí)驗(yàn)要求

根據(jù)GB17691－2001《車用壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排氣污染物排放限值及測(cè)量方法》和《MARPOL73/78防污染公約》附則VI“防止船舶造成空氣污染規(guī)則”要求完成柴油發(fā)電機(jī)氣體排放的測(cè)試。本實(shí)驗(yàn)通過(guò)測(cè)量柴油發(fā)電機(jī)廢氣排放和有關(guān)性能參數(shù)，使學(xué)生了解柴油發(fā)電機(jī)有害氣體的產(chǎn)生機(jī)理及測(cè)試原理。要求學(xué)生完成柴油發(fā)電機(jī)臺(tái)架的實(shí)驗(yàn)測(cè)試并提交記錄報(bào)告和計(jì)算分析結(jié)果。

實(shí)驗(yàn)所用設(shè)備與儀器：

柴油發(fā)電機(jī)、測(cè)功器及其控制裝置、油耗測(cè)量?jī)x、排放分析儀、轉(zhuǎn)速傳感器、空氣流量計(jì)和各溫度壓力傳感器。

二、實(shí)驗(yàn)步驟

1、實(shí)驗(yàn)前排放測(cè)試儀至少預(yù)熱2小時(shí)，并完成儀器的標(biāo)定和漏泄檢查；

2、確定柴油發(fā)電機(jī)排氣管上廢氣取樣點(diǎn)位置并安裝采樣管；

3、盤(pán)車檢查柴油發(fā)電機(jī)各部件與系統(tǒng)是否正常，然后啟動(dòng)，空車運(yùn)轉(zhuǎn)五分鐘，調(diào)節(jié)控制裝置，變化柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷，預(yù)熱發(fā)動(dòng)機(jī)，使柴油發(fā)電機(jī)水溫、油溫等參數(shù)趨于正常；

4、調(diào)整柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷到測(cè)試工況點(diǎn)，待柴油發(fā)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定，進(jìn)行柴油發(fā)電機(jī)廢氣排放的測(cè)試，同時(shí)記錄柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速、扭矩（或功率）、排氣溫度、空氣消耗量、燃油流量、進(jìn)氣壓力和溫度、環(huán)境條件（大氣壓力、大氣溫度和相對(duì)濕度）、實(shí)驗(yàn)日期、存儲(chǔ)文件名等；

5、測(cè)量完畢后，調(diào)整柴油發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷，令柴油發(fā)電機(jī)空負(fù)荷運(yùn)轉(zhuǎn)數(shù)分鐘后停車；

6、取下采樣管，通入清潔空氣清洗測(cè)試儀器至少15分鐘；

7、清理實(shí)驗(yàn)臺(tái)以便下次實(shí)驗(yàn)。

三、實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的整理及分析

1、依照GB17691－2001氣體排放計(jì)算公式計(jì)算柴油發(fā)電機(jī)氣體排放的比排放值。

附1：氣體排放物的計(jì)算方法

（1）GB14761－2001的規(guī)定壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)排放計(jì)算公式如下：

● 第一步：確定排氣總量：

對(duì)于壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)：

G_EXH=G_AIR+G_FUEL

式中：G_AIR—進(jìn)氣質(zhì)量流量（干空氣）（kg/h）；

G_FUEL—燃油質(zhì)量流量（kg/h）。

● 第二步：按照下述關(guān)系式，將測(cè)量的干基排氣濃度換算成濕基濃度，后者代表了排氣中的實(shí)際狀況：

● 第三步：氮氧化物（NOX）的濃度應(yīng)按照下述公式進(jìn)行濕度校正：

式中：T—進(jìn)氣溫度（K）；

G_AIR/G_FUEL—燃空比（基于干空氣）；

H—進(jìn)氣濕度，克水每千克干空氣；

Ra—環(huán)境空氣相對(duì)濕度（%）；

Pd—環(huán)境溫度下的飽和水蒸氣壓（kPa）；

PB—大氣壓（kPa）。

● 第四步：對(duì)壓燃式發(fā)動(dòng)機(jī)每個(gè)工況的污染物質(zhì)量流量按下述公式計(jì)算：

● 第五步：計(jì)算柴油發(fā)電機(jī)排放物比排放量：

2、《MARPOL73/78防污染公約》附則VI“防止船舶造成空氣污染規(guī)則”中對(duì)于船舶柴油發(fā)電機(jī)氣體排放計(jì)算如下：

（1）用碳平衡法計(jì)算柴油發(fā)電機(jī)廢氣質(zhì)量流量

碳平衡法僅適用于不含氧、氮成分的燃油。就燃油的特性而論，該方法包括在計(jì)算廢氣濃度中使用的6個(gè)步驟。

● 第一步：通過(guò)完全燃燒過(guò)程計(jì)算理想配比的空氣需要量；

● 第二步：依據(jù)完全燃燒和CO2濃度計(jì)算過(guò)量空氣系數(shù)；

● 第三步：計(jì)算氫－碳比

● 第四步：依據(jù)燃油特性和空氣燃料比有關(guān)的程序，計(jì)算干燥碳?xì)浠衔餄舛?/span>

● 第五步：過(guò)量空氣系數(shù)的確定

根據(jù)過(guò)量空氣系數(shù)的定義：

EAFCDO=進(jìn)入氣缸干空氣的質(zhì)量流量/（所消耗燃油的質(zhì)量流量×單位質(zhì)量燃料完全燃燒所需的理論空氣質(zhì)量）=GAIRD/（GEUEL×STOIAR)

● 第六步：排氣質(zhì)量流量的計(jì)算

排氣質(zhì)量流量=燃料消耗+燃燒空氣消耗

空氣消耗=Iv×燃料消耗×理想配比的空氣需要量

排氣質(zhì)量流量=燃料消耗×（1+Iv×理想配比的空氣需要量)

因此，GEXHW=GEUEL×（1+EAFEXH×STOIAR）Ⅱ）排氣中各組分質(zhì)量流量的計(jì)算下列公式給出了排氣中各組分質(zhì)量流量的計(jì)算

M_GAS=µ•conc•G_EXHW

或

M_GAS=ν•conc•G_EXHW

或

M=w•conc•G