摘要：柴油發(fā)電機是依靠空氣和燃油的燃燒形成熱能轉化為機械能的，這就不可避免地產(chǎn)生了排放物。柴油發(fā)電機廢氣中有害排放包括氮氧化物（NOx）、一氧化碳（CO）、碳氫化合物（HC）、微粒（PM）。柴油發(fā)電機廢氣分析是研究柴油發(fā)電機燃燒過(guò)程的一個(gè)重要手段，也是研究和防治發(fā)動(dòng)機廢氣造成的環(huán)境污染所必不可少的重要內容。

針對柴油發(fā)電機廢氣中的有害排放，世界各國各地區制定了相應的排放控制法規。因此，了解柴油發(fā)電機有害排放的產(chǎn)生機理，熟悉各氣態(tài)排放物的測試原理及注意事項，如何依照法規完成對柴油發(fā)電機廢氣排放的測試，并對柴油發(fā)電機排放水平作出合理的評價(jià)是該實(shí)驗的主要目的。

一、實(shí)驗要求

根據GB17691－2001《車(chē)用壓燃式發(fā)動(dòng)機排氣污染物排放限值及測量方法》和《MARPOL73/78防污染公約》附則VI“防止船舶造成空氣污染規則”要求完成柴油發(fā)電機氣體排放的測試。本實(shí)驗通過(guò)測量柴油發(fā)電機廢氣排放和有關(guān)性能參數，使學(xué)生了解柴油發(fā)電機有害氣體的產(chǎn)生機理及測試原理。要求學(xué)生完成柴油發(fā)電機臺架的實(shí)驗測試并提交記錄報告和計算分析結果。

實(shí)驗所用設備與儀器：

柴油發(fā)電機、測功器及其控制裝置、油耗測量?jì)x、排放分析儀、轉速傳感器、空氣流量計和各溫度壓力傳感器。

二、實(shí)驗步驟

1、實(shí)驗前排放測試儀至少預熱2小時(shí)，并完成儀器的標定和漏泄檢查；

2、確定柴油發(fā)電機排氣管上廢氣取樣點(diǎn)位置并安裝采樣管；

3、盤(pán)車(chē)檢查柴油發(fā)電機各部件與系統是否正常，然后啟動(dòng)，空車(chē)運轉五分鐘，調節控制裝置，變化柴油發(fā)電機轉速和負荷，預熱發(fā)動(dòng)機，使柴油發(fā)電機水溫、油溫等參數趨于正常；

4、調整柴油發(fā)電機轉速和負荷到測試工況點(diǎn)，待柴油發(fā)電機運轉穩定，進(jìn)行柴油發(fā)電機廢氣排放的測試，同時(shí)記錄柴油發(fā)電機轉速、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、大氣溫度和相對濕度）、實(shí)驗日期、存儲文件名等；

5、測量完畢后，調整柴油發(fā)電機轉速和負荷，令柴油發(fā)電機空負荷運轉數分鐘后停車(chē)；

6、取下采樣管，通入清潔空氣清洗測試儀器至少15分鐘；

7、清理實(shí)驗臺以便下次實(shí)驗。

三、實(shí)驗數據的整理及分析

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

附1：氣體排放物的計算方法

（1）GB14761－2001的規定壓燃式發(fā)動(dòng)機排放計算公式如下：

● 第一步：確定排氣總量：

對于壓燃式發(fā)動(dòng)機來(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：對壓燃式發(fā)動(dòng)機每個(gè)工況的污染物質(zhì)量流量按下述公式計算：

● 第五步：計算柴油發(fā)電機排放物比排放量：

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

（1）用碳平衡法計算柴油發(fā)電機廢氣質(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)程計算理想配比的空氣需要量；

● 第二步：依據完全燃燒和CO2濃度計算過(guò)量空氣系數；

● 第三步：計算氫－碳比

● 第四步：依據燃油特性和空氣燃料比有關(guān)的程序，計算干燥碳氫化合物濃度

● 第五步：過(guò)量空氣系數的確定

根據過(guò)量空氣系數的定義：

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)量流量的計算下列公式給出了排氣中各組分質(zhì)量流量的計算

M_GAS=µ•conc•G_EXHW

或

M_GAS=ν•conc•G_EXHW

或

M=w•conc•G