碳平衡法在柴油机排放测试中的应用.pdf

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1、第40卷第3期2011年6月小型内燃机与摩托车SMALLINTERNALCOMBUSTIONENGINEANDMOTORCYCLEV01．40No．3Jun．2011碳平衡法在柴油机排放测试中的应用冀树德贾桢张伟闰瑞琦许世永袁晓燕(中国北方发动机研究所山西大同037036)摘要：提出了柴油发动机燃烧前后碳原子量平衡的基本原理，分析了碳原子在发动机燃烧前后的存在形式，并建立了碳原子在不同存在形式下质量流量的数学模型。利用碳平衡法的数学模型，分析了A、B两城市分别用直接采样系统和稀释采样系统测量同一配置柴油机废气污染物结果出现较大差异的原因，明确了问题的责任方，进一步加强对试验条件和管路

2、连接的检查，最终保证了两地试验结果较好的一致性。关键词：柴油机碳平衡排放碳原子中图分类号：TK421文献标识码：A文章编号：1671—0630(2011)03—0063—04TheApplicationofCarbonBalanceMethodinDieselEmissionMeasurementJiShude，JiaZhen。ZhangWei，YanRuiqi，XuShiyong，YuanXiaoyanChinaNorthEngineResearchInstitute(Datong，Shanxi，037036，China)Abstract：Theprincipleofcarbonb

3、alancebeforeandafterthecombustionofdieselenginewasputforward，theexistingformofcarbonatomsunderthecorrespondingconditionswasanalyzed，andthemathematicalmod-e1ofcarbonmassflowWasestablished．Withthemodel．thedifferentmeasuringresultswithdirectanddilu·tionsamplesysteminAandBcitywereanalyzed．Therespon

4、sibilityofproblemWasascertained，theexperi-mentconditionandpipeconnectionwerefurtherchecked，andfinallythemoreunanimousexperimentresultsbetweentwocitieswereacquired．Keywords：Dieselengine，Carbonbalance，Emission，Carbonatom引言碳平衡法的研究始于20世纪70年代，所遵循的原理是发动机燃烧前后碳原子量守恒，即柴油发动机燃烧前的燃油和空气中碳原子总量与燃烧后排气中碳原子总量相等¨

5、以J。该方法主要用于柴油发动机整车不解体破坏情况下的油耗计算∞J。随着一系列排放法规的出台，该方法也用于分流稀释系统排气质量流量的计算。对同一台柴油发动机来说，在配置相同的条件下十三况稳态排放试验气态污染物测量的结果应该是大体相同的，但实际上在A、B两城市得出了两种完全不同的结果，而对测试方法和测试系统检查分析却未发现任何问题。本文就该问题采用碳平衡法对两地的排放测试系统和测试方法进行综合分析以找出造成该问题的原因所在。1碳平衡法的数学模型柴油发动机燃烧前碳原子主要存在于柴油和燃烧的空气中，其主要形式为各种碳氢化合物和未参与燃烧的CO：。柴油发动机燃烧后碳原子全部存在于发动机排气中，

6、其主要形式为CO、CO：及HC。尽管燃烧前后碳原子的存在形式发生了变化，但碳原子的总量应保持不变，即作者简介：冀树德(1979一)，男，工程师，工学硕士，主要研究方向为柴油发动机试验技术。小型内燃机与摩托车第40卷Gc．埘+Gc，ai由2Gc，讪(1)式中：G。刷为柴油燃料中碳原子的质量流量(e／h)；G。．越出为干空气燃料中碳原子的质量流量(g／h)；Gc为排气中碳原子的质量流量()。,o曲g／h1．1发动机燃料中碳原子量计算1．1．1柴油中碳原子量计算柴油发动机的燃料为柴油，参与燃烧的柴油中碳原子的质量流量计算公式为Gc．^leI=1000×Gfu。1×Mc／Mfuel(2)式中

7、：Gfuel为发动机的柴油消耗量(kg／h)；M。为标准状态下碳原子的摩尔质量(g／t001)；肘‰。为标准状态下柴油的摩尔质量(g／m01)。1．1．2空气中碳原子量计算参与燃烧的另一种燃料为空气，空气中氧气参与了燃烧的化合反应，而其中所含的CO：排入到尾气中，这部分CO：中所含碳原子质量流量的计算公式为：Gc，丑irdry=1000×G。i。dry×r×Mc／M。ird珂(3)式中：帆小为标准状态下干空气的摩尔质量(g／t001)；r为干空气中cO：所