摘 要

柴油机发展这么多年以来，由于其高效率、高可靠性、高耐久性得到了广泛的应用，但在发展的同时也给我们的生活带来了不便，例如噪声对人们的危害，环境的污染等等，其中环境的污染较为严重，颗粒物成为了大气的主要污染物，严重危害了我们的生活健康。因此，了解柴油机颗粒物显得尤为重要，本文主要针对船舶柴油机颗粒物的生成机理，影响因素以及组成成分有大致的说明解释，并简单介绍了各发达国家的法规，包括美国、欧盟和我国体系，了解各国法规的发展、限值及其测试方法。文中着重讲了常用的两种测试系统：全流系统和部分流系统。对这两个系统的结构、原理做了简单的解释。由于条件有限，借助康明斯某车用机型柴油机进行了全流和部分流的ETC瞬态测试，也得到了具体的数据，从学习的角度，了解试验操作的大致流程和需要注意的事项，了解在实际试验的过程中测试系统存在的一些简单问题。总的来讲，目前颗粒物测试系统相对较复杂，因此，研究出简单可行的方法对船舶颗粒物进行评判具有重要意义。

关键字：颗粒物、全流系统、部分流系统

Abstract

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Diesel engine development for so many years, because of its high efficiency, high reliability, high durability has been widely used, but also in the development of our life has brought inconvenience, such as noise on people's harm, environmental pollution And so on, where the environmental pollution is more serious, the particulate matter has become the main pollutants in the atmosphere, seriously endangering the health of our lives. Therefore, it is very important to understand the particulate matter of diesel engine. This paper mainly explains the mechanism, influencing factors and composition of marine diesel particulate matter, and briefly introduces the laws and regulations of developed countries, including the United States, EU and our system, The development of regulations, the limits and their test methods. The paper focuses on two commonly used test systems: full flow system and partial flow system. The structure of these two systems, the principle of a simple explanation. Due to limited conditions, with the Cummins a vehicle model diesel engine for the whole flow and partial flow of ETC transient test, also received specific data, from the perspective of learning, understanding of the operation of the general process and need to pay attention to the matter, understand In the actual test process to test the system there are some simple problems. In general, the current particulate test system is relatively complex, therefore, the development of a simple and feasible method for the evaluation of the ship particles is of great significance.

Keywords: particulates；full flow dilution system；partial full flow dilution system

目 录

第1章 绪论 1

1.1 研究船舶柴油机颗粒物排放测试的目的意义 1

1.2 船舶柴油机排气污染物的生成机理与控制 1

1.2.1 一氧化碳(CO) 1

1.2.2 碳氢化合物(THC) 1

1.2.3 氮氢化合物(NO_X) 1

1.2.4 颗粒物(PM) 1

1.3本章小结 5

第2章 船舶柴油机排放法规 6

2.1 美国体系 6

2.2 欧洲体系 9

2.3 我国体系 10

2.4本章小结 11

第3章 船舶柴油机颗粒物测试系统 12

3.1 全流CVS和部分流PFSS稀释系统的原理 12

3.1.1 全流系统主要组成及原理 12

3.1.2 部分流系统主要组成及原理 13

3.2 SPC472颗粒物测试系统 16

3.3 本章小结 17

第4章 颗粒物的取样和测量规程分析 18

4.1 试验的条件 18

4.2 试验的流程 20

4.3 试验的计算 27

4.3.1颗粒物的湿度校正系数 27

4.3.2部分流稀释系统 28

4.3.3全流稀释系统 29

4.3.4颗粒物质量流量计算 30

4.3.5比排放量的计算 32

4.3.6有效加权系数 32

4.3 本章小结 33

第5章 颗粒物的评价方法 33

5.1 部分流系统SPC472 33

5.2 全流系统CVS 34

5.3 烟度计415 35

5.4 透光式烟度计439 35

5.5 颗粒计数器489 36

5.6 本章小结 36

第6章 总结与展望 37

参考文献 38

致谢 39

第1章 绪论

1.1 研究船舶柴油机颗粒物排放测试的目的意义

自从德国工程师Diesel发明了柴油机，100多年来柴油发动机以其具有低油耗、高热效率、低排放的特点，以及其良好的经济性和可靠性，为人类社会的发展和进步做出了巨大的贡献，同时也带来了噪声、排放污染等负面影响。随着柴油机排放控制技术的长足进步，船舶柴油机的使用越来越广泛。目前，欧、美汽车发达国家100％的重型车、90％的轻型车采用柴油机，欧洲柴油轿车已占其轿车年产量的32％，其中法国、西班牙等国家高达50％以上。相对于车辆柴油机而言，船舶柴油机的颗粒物排放量更大。船舶排放的颗粒物多数小于10μm。颗粒物(PM)对健康的不利影响日益受到人们的关注。PM可以累积在人体的呼吸系统中，其中的纳米颗粒还可以深入渗透到人体肺部，并有可能随血液细胞进入循环系统，沉积在重要脏器如大脑或心脏，带来多种疾病。颗粒物也影响着气候，可以直接影响辐射平衡，也可以对云的形成产生影响。不仅如此，颗粒物的复杂组分还可以间接的反映出燃料和发动机的性能。交通运输被认为是最重要的颗粒来源，其中海运与其他运输方式如公路、铁路和航空运输相比，每吨公里排放率是最低的，是一种最具能源效率和环境友好的传统运输方式。所以对船舶柴油机颗粒物的研究更加有必要。

1.2 船舶柴油机排气污染物的生成机理与控制

船舶柴油机排气污染物主要有氮氢化合物(NO_X)、一氧化碳(CO)、碳氢化合物(THC)、颗粒物(PM)。船舶柴油机在节能方面具有突出的优势，但如何在有限的条件下降低氮氢化合物(NO_X)、颗粒物(PM)排放是未来的一个挑战。由于氮氢化合物(NO_X)、颗粒物(PM)存在着相互制约的关系，所以船舶柴油机排放控制主要是针对氮氢化合物(NO_X)、颗粒物(PM)的问题。

1.2.1 一氧化碳(CO)

CO是发动机碳氢化合物燃料在燃烧过程中的中间产物，主要影响CO排放量的因素是可燃混合气的过量空气系数。碳氢化合物氧化后生成CO₂，其中生成CO的重要中间步骤:

RH→R→RO2→RCHO→RCO→CO