柴油机排放计算方法的改进与误差因素分析

摘要

柴油机是一种应用广泛的动力机械,其排出的废气污染环境,并对人体有害。许多法规对柴油机排放都作了限制。柴油机排气组分测试计算非常重要,精准的测试计算可为评价柴油机排气组分排放水平,提供有力的保证。
　　本文对柴油机排气排放的计算方法进行了研究,就几种不同用途的柴油机排放规律进行了计算分析,并对测试误差进行了讨论。获取柴油机排气流量的方法主要有两种:一种是直接测量排气流量,一种是通过测量进气流量和燃油流量或测取排气组分浓度和燃油流量,间接计算出柴油机的排气流量。后者最常用的计算方法就是简单C平衡法和通用C-O平衡法。这两种方法是通过测取燃油成分、燃油流量、排气组分浓度,然后根据简单C平衡或C-O平衡的思想,计算出柴油机的排气流量,进而计算出排气组分比排放。GB/T8190.1-1999中给出的简单C平衡法不适用于燃油中含N、O成分的情况,且忽略了进气中H2O(水蒸汽)对排气流量计算的影响,通用C-O平衡法忽略了进气中Ar和CO2,且存在错误。本文对简单C平衡法和通用C-O平衡法进行了重新推导,提出了改进的计算方法,从理论上改善了计算精度,并扩大了适用范围。分析MAN B&W5S50 MC柴油机计算实例,使用简单C平衡法进行计算时,燃油N、O成分对每kg燃油理论空气量、过量空气系数和排气流量的计算都有影响。使用通用C-O平衡法计算排气流量时,进气中的Ar和CO2对计算值产生约3％的误差,不能忽略。简单C平衡法和通用C-O平衡法计算得到的排气组分比排放吻合较好。计算分析某船用V型柴油机不同试验模式的排气组分比排放发现,各工况的排气组分比排放有较大差别,且呈现出一定规律。对某车用柴油机进行排放测试计算,通过误差分析发现,燃油成分、燃油流量、柴油机功率和排气组分浓度的测量误差对排气组分比排放计算有影响。本文提出的计算方法,能够准确计算柴油机排气组分比排放,对柴油机排放测试及降低柴油机排放等研究工作具有重要的意义。