发动机排放测试系统【关于发动机测试系统排放物成分分析
延迟的讨论】
随着发动机排放测试技术的发展，高动态测试系统已经成为发动机排放检测过程中必不可少的设备。如何才能充分利用现有设备的高动态性能，达到排放结果实时监控，是目前排放测试技术中亟需解决的问题。
目前标准法规规定的定容稀释取样系统(CVS)及废气分析仪器，可以连续对发动机排气进行分析。但由于取样系统非常复杂，排放气体流经的管路较长，所以动态测试过程会有较大的响应延迟。
为了进一步完善检测认证能力，本文通过一定的试验研究，具体分析了建立排放物测试系统延迟的原因及组成，便于制定正确的试验方案，从而满足动态排放测试需求。
发动机排放污染物测试系统
发动机排放污染物测试系统一般包含三部分：发动机运行台架、发动机排气取样系统及排放成分分析系统。而排放物测试系统延迟主要是由取样系统决定的。为了使发动机的排放测试工况更接近实际使用工况，除了直接取样系统之外，稀释取样系统也越来越多的被使用。稀释系统可分为全流稀释系统和部分流稀释系统两种。气体污染物的取样必须采用全流稀释系统，而颗粒物的取样既可以采用全流稀释系统也可以采用部分流稀释系统。
测试方案及测试系统
为了能直观的得出取样系统对于延迟的影响，这里采用稀释取样和直接取样两套试验方案。
因为在试验中对直接取样系统结构进行了改造，因此这里着重描述直接取样系统（见图1）。该试验系统布置了两个直接取样点，即在原来直接取样点2的基础上，在靠近发动机处又增加了一个取样点1。本文通过对比试验，研究取样位置对测试系统动态响应特性的影响。
图1 直接取样系统结构图
试验设计
根据具体情况，可将发动机动态工况简化为两种情况：一是转速或负荷线性变化工况，即保持发动机负荷不变，发动机转速发生线性增减；或保持发动机转速不变，负荷发生线性增减。二是阶跃工况，即保持发动机转速不变，发动机负荷产生一个明显的阶跃；或保持发动机负荷不变，发动机转速产生一个明显的阶跃。
1.转速或负荷线性变化工况
发动机转速不变，负荷线性变化（见表1）。
2.阶跃工况
阶跃工况指保持其他参数不变情况下，某一参数如发动机转速或扭矩在极短的时间内发生一个跳跃。
转速保持不变，负荷阶跃（见表3）。
测试系统响应试验结果及分析
1.测试系统响应时间组成分析
系统响应时间是动态测试系统一个非常重要的参数。系统的响应时间与取样方式（CVS、直采）、取样点、分析仪器的响应有关，大致可分为三部分：
一是排气从发动机排气管到稀释系统主稀释风道所用时间。
二是排气从主稀释管道到分析仪所用时间。由于临界文丘里管的稳流作用，稀释样气在这段管道内的流速通常比较稳定。但值得注意的是，本系统待测样气先流经OVN(NOx、HC分析仪组件)，再通过Mexa AIA－72(CO、CO2分析仪)，两者之间以细软管连接，样气流速比较小，所以CO测试的响应时间比NOx、THC大得多。
三是分析仪的响应时间，即样气从分析仪入口到分析仪检测到90%样气浓度所耗时间，通常用t90表示。
2.系统响应测试结果及分析
系统动态响应的分析方法是根据响应点的对应关系来确定的。图2为发动机负荷从100-600Nm阶跃，转速保持1000r/min不变的测试结果。将发动机工况参数如转速、扭矩、稀释排气中NOx、CO及THC(总碳氢)的浓度表示为时间t的函数。由此可以很清楚地看出上述参数之间的定性、定量关系。
从图中可以清楚的看出，扭矩在第12s处产生一个快速阶跃，NOx浓度的响应时间为第16s，THC也是第16s，而CO则慢为26s。因此通过数点法，可以算出NOx、THC、CO的总响应时间分别为4s、4s、14s。
图2负荷100-600Nm阶跃，转速保持1000 r/min测试结果
根据以上设计的试验方案，对各个工况进行试验结果如下：
阶跃工况测试结果：转速保持不变，负荷阶跃（见表5）。在不同的发动机转速下，CVS排放测试系统响应时间有所不同。高速工况下，发动机排气流速较快，排气从排气管到主稀释道所耗时间略小，因此系统的响应时间略短。
负荷保持不变，转速阶跃（见表6）。从表6可以发现，NOx、THC的响应时间随着负荷增大而减小。发动机负荷大，汽缸内爆发压力高，排气冲力大，因而排气总管的流速相应提高，NOx、THC的响应快；但是由于CO分析仪距离远，负荷变化对CO响应时间并不敏感。
线性工况测试结果：与阶跃工况类似，保持发动机转速不变，负荷从100-600Nm发生线性变化，共9组试验，试验结果见表7。随着负荷线性变化率的提高，排放测试系统的响应时间明显减小。此外，发动机的负荷变化起始点的转速对响应时间也有一定影响，转速越大响应时间越小。
保持发动机负荷不变，转速从1000-2200r/min线性递增，试验结果见表8。由此可见，转速变化率对测试系统的响应有一定的影响。转速变化率越大，响应时间越小；而转速变化起始点的负荷大小对NOx、THC系统的响应并不明显，且带有一定随机性。NOx与THC的响应时间均在4-6s之间。
3.直接取样系统响应测试结果及分析
除了CVS取样外，同时采用直接取样方案，研究直接取样测试系统的动态特性，取样位置为取样点2。发动机运行工况与CVS方案一致，转速线性变化，测试结果见表9。
汽车构造试题库 第一章发动机基础知识 一、选择题（单项选择题） 1、活塞每走一个行程，相应于曲轴转角（ A ）。 A．180° B．360° C．540° D．720° 2、对于四冲程发动机来说，发动机每完成一个工作循环曲轴旋转（ D ）。A．180° B．360° C．540° D．720° 3．在同一转速时，节气门的开度越大，则发动机的负荷（ A ）。 A．越大 B．越小 C．不变 D．不一定 4．6135Q柴油机的缸径是（ D ）。 A．61mm B．613mm C．13mm D．135mm 5、下列说确的是( A ) A、活塞上止点是指活塞顶平面运动到离曲轴中心最远点位置 B、活塞在上、下两个止点之间距离称活塞冲程 C、一个活塞在一个行程中所扫过的容积之和称为气缸总容积 D、一台发动机单个工作容积之和称为该发动机的排量 6、发动机压缩比的正确说法是( C )。 A、气缸燃烧室容积与气缸总容积之比 B.气缸燃烧室容积与气缸工作总容积之比 C.气缸总容积与气缸燃烧室容积之比 D.气缸工作总容积与气缸燃烧室容积之比 7、下列发动机组成中柴油机所没有的是( C )。 A、冷却系统 B、起动系统 C、点火系统 D、润滑系统 8、下列说确的是( B )。 A、四冲程发动机完成进气、压缩、做功、排气一个工作循环曲轴转过了360度 B、二冲程发动机完成进气、压缩、做功、排气一个工作循环，活塞在气缸上下运动2次 C、柴油机在做功行程时，进、排气门处于打开状态 D、压缩比越高越好 三、判断题 1．汽油机的压缩比越大，则其动力性越好。（×）汽油机的压缩比过大，容易产生爆燃，则动力性变坏。
发动机自动测控系统是为满足各种不同类型的柴油机、汽油机、天然气、液化气发动机性能试验和出厂试验而精心设计的大型测控系统。它可与国内外各种不同的水力、电涡流、电力测功机配套，用于控制和测量发动机的转速、转矩、功率、燃油／燃气消耗量、温度、压力、流量等各种不同类型的参数。 发动机自动测控系统由测控仪、油门励磁(水门)驱动仪、数据采集仪、智能油耗仪、油门执行器、多参数显示屏、DW／DWD系列电涡流测功机、系统软件等组成。 性能特点： 采用先进的CAN现场总线通讯协议，符合国际标准IS011898(CAN) 简化的网络特性，并可使多套测控系统联网，系统功能扩展简单 非接触，无磨损的数字电位器给定方式 数字分段PID调节控制转速、负荷，保证控制的稳定性 各种控制特性的无扰动切换 多种控制特性可满足发动机试验的要求 模块化设计使结构简化，具有无可比拟的可靠性和可维护性 数字密码授权，保证了测控仪关键参数不能越权操作 越限三级报警(报警、保护、紧急停车) 功能齐全的软件支持 各测量参数的数字化标定，取代了传统的电位器标定 用户可随意编制线性化表格，以运用各种非线性输出的传感器 性能指标： 转速测量精度：±lr／min 转速控制精度：±5r／min 扭矩测量精度：±0.4％F.S 扭矩控制精度：±0．4％F.S 变换工况时间：≤10s 具体组成： 电涡流测功机100KW 测功机静校装置L=700标准臂杆一付，100N砝码5只 发动机测控系统NZ-2000（含以下项） 测控仪NZ-2100 油门、励磁驱动仪NZ-2200 数据采集仪NZ-2300A 智能油耗仪NZ-2500 电喷发动机回油处理器NZ-2700 通讯接口卡CAN2.0 控制柜19寸，1.8米 测控数据处理软件 发动机机油、冷却液恒温控制系统NZ2900-1（控制精度±5℃） 计算机奔腾? E6700 处理器(3.2GHz/1066Mhz)；2GB DDR3；500GB SATA；NVIDIA? GeForce? G405
目录 一1100KW柴油机试验台 (2) 1、设备结构概述 (2) 2、试车中间底座 (2) 3、试验小车 (3) 4、精定位导轨及压紧机构 (4) 5、接送机构 (6) 6、挠性传动轴 (7) 7、发动机起动装置 (8) 8、急停装置 (8) 9、液压系统 (8) 10、水力测功器 (9) 11、油门执行器及油门联接 (10) 12、NCK2000发动机测试控制台 (10) 12.1、系统组成： (10) 12.2、测量控制系统的主要功能 (11) 12.3、控制柜 (14) 13、HZB2000油耗仪 (14) 14、大屏幕显示仪 (15) 15、传感器及集线箱 (15) 16.电气控制系统 (16) 二．试验台结构系统 (17) 1、试验台大底板及减震器 (17) 2、发动机三维支架及专用支架 (17) 3、试验台传动轴及防护罩 (18) 4、发动机起动装置及启动电源 (19) 5、测功器 (19) 6、测量控制系统 (21)
设备结构描述 一1100KW柴油机试验台 1、设备结构概述 快装试验台架由试车底座、精定位导轨、压紧机构、接送机构、试验小车、水油气管道快接、扰性传动轴及联接机构、液压系统、烟度仪、油门执行器及油门联接、水力测功器、安全防护罩、PLC电气控制系统、NCK2000测试控制系统等组成，设备布置见附图所示。 2、试车中间底座 采用钢结构焊接箱式结构，外形全封闭.其上装有测功器和扰性传
动轴。前左右两侧设有检修窗，侧装有液压控制分站，底座后端集中布管，底座内装有小车接送油缸和线管等，箱内走线整齐，所有线集中于底座后侧线盒内。 底座内所有管路严格按长寿命标准设计选材: 发动机循环水管采用钢质扰性管,不仅耐高温而且又具有补偿位置度能力,改进以往采用易老化橡胶管的做法。 机油、出水温度等管路采用钢丝编织的耐油扣压胶管。 底座内电器线缆全部布置在镀锌线槽中,接口处采用防水接头和热缩管保护.强弱电分开布置，接线盒布置在底座后端。 所有管路的布置在试验台格栅网以下,整体布置整齐美观。 3、试验小车 试验小车为发动机的承载体，设计载重量大于5T，小车体为钢结构焊接件，能满足各种变型发动机安装测试需要,不同机型采用更换发动机工艺支脚和工艺联接盘方式来实现定位和联接。 发动机定位采用飞轮壳工艺支脚定位方式 小车体上设前后定位支承，后定位支承上定位销为精定位，前定位支承定位销为导向用；不同机型采用更换发动机工艺支脚，以定位销为定位元件,发动机的前后轴向变化通过调节定位支承轴向位置,每种机型对应一种位置并标记,在小车体上设置相应的定位孔.更换快速方便，对轴向变化不大的机型不采用调整定位支承位置，而直接采用
一种发动机后处理装置的测试系统，压缩机为空分机提供高压空气，空分机来的O2和N2流量分别进入O2稳压气罐、N2稳压气罐；盛装各种废气组份高压气瓶组由质量流量计控制流量，在混合腔内与O2和N2混合，形成不同组份比例的气体以模拟发动机废气；混合气体加热到设定的实验温度；加热后的气体进入主体段对后处理装置中的载体进行测试；主体段的压降由压差传感器进行测量，其内部温度场变化由温度传感器进行测量；系统各信号的采集与控制通过数据采集卡、微电脑完成。本系统能准确模拟发动机各工况废气对载体进行测试，具有测试方便、测试结果重复性好的特点。 技术要求
1.一种发动机后处理装置的测试系统，包括，微电脑（25），与微电脑连接的数据采集卡（11），其特征是，空气压缩机（1）出口与空分机（26）连接，空分机的氧气出口和氮气出口分别与O2稳压气罐（2a）和N2稳压气罐（2b）连接，O2稳压气罐（2a）和N2稳压气罐（2b）的出口分别经安装有质量流量计（3a、3b）的管道与混气腔（4）连接； CO2高压气瓶（14）、CO高压气瓶（15）、HC气体高压气瓶（16）、NO高压气瓶（17）和NO2高压气瓶（18）分别经安装有质量流量计（19、20、21、22、23）的管道与混气腔（4）连接；混气腔出口顺次与加热器（5）以及用作装入载体进行测试的主体段（8）连接，主体段出口接排空管（9）；加热器（5）出口设有反馈用温度传感器（6），O2稳压气罐（2a）和N2稳压气罐（2b）上分别设有压力传感器（10a、10b）；上述反馈用温度传感器（6）、压力传感器（10a、10b）以及上述所有质量流量计（3a、 3b、19、20、21、22、23）分别与所述数据采集卡（11）连接； 所述主体段（8）结构为：进气管焊接在大小头（8-2）的小头端部，大小头的大头端部与圆筒形的主体段壳体（8-3）前部经法兰连接，主体段壳体后端经螺栓连接有一个温度传感器安装法兰（8-8），主体段壳体后部上焊接有出气管，该出气管与主体段壳体垂直；进气管和出气管上均设置有气体取样口以及用作安装温度传感器的温度测口；位于主体段壳体内、两端开口的管状载体安装壳体（8-4）经法兰与主体段壳体连接；温度传感器安装法兰（8-8）上均布旋接有多个卡接套头（8-9），每个卡接套头设有一个载体温度传感器（8-10）；载体温度传感器（8-10）从卡接套头内孔伸入到载体（8-5）内部。 2.根据权利要求1所述的发动机后处理装置的测试系统，其特征是，还具有压差传感器（7），压差传感器与所述主体段（8）的进气管和出气管连接；压差传感器的信号输出端与所述数据采集卡（11）连接。 3.根据权利要求2所述的发动机后处理装置的测试系统，其特征是，所述所有质量流量计（3a、3b、19、20、21、22、23）均为热线式质量流量计。 4.根据权利要求3所述的发动机后处理装置的测试系统，其特征是，所述加热器（5）为轴流式热喷枪加热器。
试验室柴油发动机试验台架 技 术 方 案 xxxx公司 2013年xx月xx日
公司 公司是一家拥有完善的自动化控制系统产品开发、生产、销售、服务结构体系的企业，本公司专业从事工业自动化系统、建筑物自动化监控系统、智能小区管理系统的设计、产品生产、工程安装、系统调试、技术支持等一系列服务。 本公司技术实力雄厚、工程经验丰富、质量优良，有一批具有专业自控技术和软件经验的一流技术人员，能为用户提供高性价比自动化产品一体化解决方案。本公司的产品以其技术先进、开放灵活、高性价比的特点，已经在化工、冶金、电力、电子、测控、楼宇自控等领域得到广泛的应用。
一、台架试验室规划 1、试验室布置 2、供电（气）系统 3、冷却水系统（测功机冷却水系统，发动机冷却水系统） 4、通风系统 5、发动机进气与排气系统 6、消声与隔震 7、燃油，机油供给系统 8、安全防范（消防）与图像监控系统 9、测功机、油耗仪、烟度仪 10、计算机测试系统 二、试验目的与依据 2．1目的 安装在试验台上的发动机能模拟标准的使用条件或尽可能地接近标准使用条件；便于安装、调整、检查和更换发动机；有良好的通风、消音、消烟、隔振设施，尽可能改善试验人员的工作条件。 通过对台架的设计、制造、安装，完成发动机出厂测试试验，出厂试验基于发动机在各种试验工况下监控其运行参数，与发动机出厂试验规范数据对比，检查测试数据有效性完成出厂试验，生成出厂测试报告。试验过程记录数据项目包括以下： 1、发动机磨合 2、发动机额定工况 3、发动机最大扭矩工况 4、电子工况
5、怠速工况 测试参数包括以下 发动机的转速、扭矩、油耗、温度、压力等参数的测量精度不低于标准中规定的要求试验台一体原则，能完成多功能的整体试验。 2．2依据标准 《发动机性能试验方法》GB/T18297-2001 《发动机可靠性试验方法》GB/T19055-2003 《工业自动化仪表工程施工及验收规范》（GBT 93-86） 《自动化仪表安装工程质量检验标准》（GBJ 132-90） 《电器装置安装工程电缆线路施工及验收规范》（GB 50168-92） 《大楼通用综合布线系统》（YD/T925.1-97） 《电气装置安装工程施工及验收规范》（GB50254-50259-96）