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1、2003031车用直喷式柴油机排气微粒与 消光式烟度的关系3方显忠 刘忠长 许 允 刘巽俊(吉林大学,长春 130025)摘要 通过测量两台典型车用柴油机48个工况下的微粒排放与消光式烟度,得出了排气微粒、 微粒干组份以及微粒的可溶组份与消光式烟度之间的关系,并回归成经验公式。叙词:柴油机,排气微粒,消光烟度Relationships Between Exhaust Particulates and Smoke Opacity in Automotive DI Diesel EnginesFang Xianzhong,Liu Zhongchang,Xu Yun 柴油机2测量了800和1200r
2、/ min 2个转速负 荷特性下18个工况点。每一工况点测量排气微粒、 微粒干组份、 微粒可溶组份的质量浓度和消光度。 根据这些试验数据,回归出了经验公式。在两组数 据中,虽然柴油机1的排气微粒质量浓度和消光度都比较小,对其相对误差有影响,但整个回归曲线的 相关系数还是比较高的。311 排气微粒与消光度之间的关系 以柴油机的消光度N为横坐标,以排气微粒质 量浓度PM为纵坐标,将不同工况数据点都绘在坐标系中,如图2所示。图2 排气微粒质量浓度PM与消光度N之间的关系按二次函数回归得出经验公式为PM =0118N2+5157N(1) 式中PM为排气微粒质量浓度,mg/ Nm3;N为消光 度, %。
3、 该回归公式的相关系数为0198 ,说明柴油机排7312003年(第25卷)第2期 汽 车 工 程气微粒质量浓度与消光度之间表达成二次函数关系 是合理的。312 排气微粒干组份与消光度的关系 柴油机排气微粒干组份浓度DS与消光度N的 关系见图3,按二次函数回归得出经验公式为DS =0122N2+3102N(2) 式中DS为排气微粒干组份质量浓度,mg/ Nm3。图3 排气微粒干组份质量浓度DS与消光度N的关系式(2)的相关系数为0199。说明柴油机排气微 粒干组份质量浓度与消光度之间表达成二次函数关 系是精确而可靠的。微粒干组份质量浓度的曲线和微粒质量浓度的曲线趋势相似,因为DS是PM的 主要
4、成分。313 排气微粒可溶组份SOF与消光度N的关系 柴油机排气微粒可溶组份质量浓度SOF与消 光度N的关系见图4,按二次函数回归得出经验公式为SOF = -0104N2+2143N(3) 式中SOF为排气微粒可溶组份质量浓度, mg/Nm3。 该回归公式的相关系数为0193 ,数据比较分散,因为SOF分离手续比较繁琐,而绝对浓度几乎 要比PM低一个数量级。SOF2N曲线的变化趋势 与PM2N、DS2N曲线相反,原因在于柴油机大烟度图4 排气微粒可溶组份质量浓度SOF与消光度N之间的关系运行时PM中SOF相对较少,而小烟度运行时SOF 相对较多。4 结论柴油机排气微粒质量浓度PM、 干组份质量
5、浓 度DS和有机可溶组份质量浓度SOF与消光度N之 间均可回归为二次函数关系,如公式(1)公式(3) ,相关系数为01930199。可以利用这些公式根据 消光式烟度估算车用直喷柴油机的微粒质量排放 值。参考文献1 GB 38471999 压燃式发动机和装用压燃式发动机的车辆排气可见污染物限值及测试方法.北京:中国标准出版社,19992 Alkidas A C1Relationships Between Smoke Measurements and Par2ticulate Measurements1SAE Paper 8404123 刘忠长,刘巽俊 等.车用直喷柴油机稳定工况下排气微粒与烟度的关系 1 汽车工程,1997 ,(4)4 宫长明,刘忠长,刘巽俊 等.车用直喷柴油机排气微粒与排气烟度、 碳氢化合物排放的关系.内燃机学报,1997 ,(4)5 刘忠长,刘巽俊 等.车用柴油机排气微粒分流式稀释采样系统.汽车工程,1997 ,(1)6 张兆合,刘巽俊,刘忠长.柴油机排气微粒样品分离方法的研究.内燃机学报,1999 ,(2)831汽 车 工 程 2003年(第25卷)第2期
