專利名稱：：一種機(jī)動車污染物排放總量的測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本實用新型涉及一種測量機(jī)動車污染物排放總量的裝置。
背景技術(shù)：
：隨著近年來汽車產(chǎn)銷量快速遞增，大量汽車排放污染物的產(chǎn)生已經(jīng)成為一個普遍的社會問題，有些城市機(jī)動車排放污染己成為城市第一污染源?，F(xiàn)有的汽車排氣污染物排放量檢測法有FTP、ASM和IM240法。ASM檢測方法基于污染物排放濃度而不是排放總量，對不同發(fā)動機(jī)排量的車輛是欠公允的，且無法進(jìn)行污染物總量統(tǒng)計；IM240方法對HC、CO、三種污染物的測試結(jié)果相對于FTP結(jié)果的離散性很小，錯判率很低，但I(xiàn)M240工況法設(shè)備費用比較昂貴，日常運行維護(hù)比較復(fù)雜，很難大面積推廣。為了克服ASM與FTP相關(guān)性差、IM240費用太高而不利于推廣的困難，現(xiàn)有IG240(VMAS)的檢測方法，該方法有關(guān)技術(shù)核心可以參考突國專利號US6387706和US6085582(VEHICNOLEMASSEMISSIONMEASUREMENT)。國內(nèi)也有企業(yè)在該專利基礎(chǔ)上提出了基于C02示蹤的專利《一種機(jī)動車排放污染物總量的測量裝置及其方法》(專利申請?zhí)朇N200410051631.2)，以上專利方法實質(zhì)原理一樣包括一個收集尾氣和空氣的稀釋收集軟管、風(fēng)機(jī)、稀釋尾氣流量測量裝置，一個測量未經(jīng)稀釋的尾氣的符合BAR97標(biāo)準(zhǔn)的五組分氣體分析的第一氣體分析模塊，一個測量稀釋氣體的02或者C02濃度的第二氣體分析模塊，通過兩個分析模塊中02或者C02濃度經(jīng)計算得到稀釋尾氣的稀釋比，并計算得到未經(jīng)稀釋的尾氣流量，從而得到尾氣的質(zhì)量流量。但是其抽取稀釋尾氣的流量是固定的(約為120L/s)，對于不同排量的機(jī)動車，稀釋比變化很大，當(dāng)抽氣流量在120L/s時，2.4L排量的機(jī)動車在怠速吋的稀釋比為3%左右，0.8L排量的機(jī)動車其稀釋比只有1%左右。作為示蹤氣體的02或者C02濃度變化很小，極小的誤差(如02誤差為絕對百分比含量0.1%時，C02誤差為絕對百分比含量0.04%時)可能造成計算的稀釋比的誤差很大。此外，國外專利對稀釋尾氣采用氧化鋯氧氣傳感器作為示蹤方法，但是未經(jīng)稀釋的尾氣氧氣檢測采用電化學(xué)傳感器，兩者響應(yīng)時間相差很大，很難實現(xiàn)瞬態(tài)響應(yīng)。而且稀釋尾氣中的CO、HC對氧化鋯氧氣傳感器影響很大，容易造成較大誤差。國內(nèi)采用C02示蹤的方法雖然解決了瞬態(tài)響應(yīng)的問題，但是C02示蹤容易造成較大的稀釋比誤差，這也被國內(nèi)大量的試驗證明。以上分析表明以往方法不適合用于我國大量0.8L-1.8L排量的機(jī)動車尾氣的測量，同時也無法滿足我國在用車簡易瞬態(tài)工況法的要求。因此國內(nèi)急需一種新型的機(jī)動車污染物排放總量測試裝置。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型的目的旨在提供一種可根據(jù)被檢測機(jī)動車發(fā)動機(jī)排量大小自動調(diào)整稀釋尾氣抽排流量，并測量稀釋尾氣的流量、溫度、壓力、02體積濃度、C02體積濃度；同時采用五組分尾氣分析裝置測量未經(jīng)稀釋的尾氣的CO、HC、C02、NO禾口02的體積濃度，通過未經(jīng)稀釋的尾氣以及稀釋尾氣中的02、C02的體積濃度比值，采用02、C02兩種氣體作為示蹤氣體計算未經(jīng)稀釋的尾氣在稀釋尾氣屮的稀釋比例并得到未經(jīng)稀釋的尾氣流量，進(jìn)而得到機(jī)動車污染物排放總量，測量精度高的測量裝置。本實用新型目的的實現(xiàn)方式為，一種機(jī)動車污染物排放總量的測量裝置，帶喇叭口的稀釋采樣管2入口連接被測機(jī)動車的排氣管，出口連接到風(fēng)機(jī)3，風(fēng)機(jī)3接風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)裝置4，計算機(jī)測控系統(tǒng)9的控制接口接底盤測功機(jī)1和風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)裝置4,流量、溫度、壓力測量裝置5、五組分尾氣分析裝置6、02氣體分析裝置7、C02氣體分析裝置8的接口接計算機(jī)測控系統(tǒng)9。取樣探頭10輸出端連接五組分尾氣分析裝置6，輸入端位于機(jī)動車的排氣管內(nèi)。本實用新型由于采用了自動流量調(diào)節(jié)裝置，克服了以往固定抽排流量不適合國內(nèi)小排量車輛測量、單一采用02或者C02示蹤計-黨稀釋比測量精度低的缺點，采用了抽氣流量自動調(diào)整以及02、C02兩種氣體示蹤計算稀釋比的技術(shù)，使得一套裝置可以適合測量排量為0.8L-6.0L的所有車輛，測量精度高，更加適合瞬態(tài)響應(yīng)的要求，提高了測試的準(zhǔn)確性，為我國機(jī)動車工況法尾氣檢測提供了一種新的裝置。附圖為本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖具體實施方式參照附圖，帶喇叭口的稀釋采樣管2入口連接被測機(jī)動車的排氣管，出口連接到風(fēng)機(jī)3，風(fēng)機(jī)3接風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)裝置4，計算機(jī)測控系統(tǒng)9的控制接口接底盤測功機(jī)1和風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)裝置4，流量、溫度、壓力測量裝置5、五組分尾氣分析裝置6、02氣體分析裝置7、C02氣體分析裝置8的接口接計算機(jī)測控系統(tǒng)9。取樣探頭10輸出端連接五組分尾氣分析裝置6，輸入端位于機(jī)動車的排氣管內(nèi)。02氣體分析裝置7、C02氣體分析裝置8從位于流量、溫度、壓力測量裝置5的后端取樣口取樣，直接測量稀釋尾氣中的02、C02的體積濃度。五組分尾氣分析裝置6通過取樣探頭IO插入被測機(jī)動車排氣管中，直接抽取未經(jīng)稀釋的尾氣，分析尾氣中的CO、HC、C02、NO、02的體積濃度。針對不同排量的被測車輛，本實用新型通過風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)裝置4控制風(fēng)機(jī)3的流量，使得各種排量的車輛在怠速時，C02氣體分析裝置8測得的稀釋尾氣中的C02體積濃度與五組分尾氣分析裝置6測得的未經(jīng)稀釋的尾氣中的C02體積濃度比值在3%~5%之間，不至于造成小排量車稀釋尾氣中尾氣過稀、大排量車稀釋尾氣中尾氣過濃的現(xiàn)象。稀釋后的尾氣通過帶喇叭口的稀釋采樣管2和流量、溫度、壓力測量裝置5、02氣體分析裝置7、C02氣體分析裝置8后將測量信號發(fā)送到計算機(jī)測控系統(tǒng)7，五組分尾氣分析裝置6通過取樣探頭10從被測機(jī)動車排氣管中直接抽取未經(jīng)稀釋的尾氣進(jìn)行分析，并將CO、HC、C02、NO、02的體積濃度信號發(fā)送到計算機(jī)測控系統(tǒng)7。計算機(jī)測控系統(tǒng)7自動計算稀釋尾氣的標(biāo)準(zhǔn)流量、稀釋比、未經(jīng)稀釋的尾氣流量，并根據(jù)未經(jīng)稀釋的尾氣流量和氣體體積濃度，自動計算機(jī)動車污染物排放的總量。風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)裝置4可以是電子控制的變頻器或電子控制的變壓器。采用電子控制的變頻器或電子控制的變壓器控制風(fēng)機(jī)的流量屬于公知技術(shù)。流量、溫度、壓力測量裝置5、五組分尾氣分析裝置6、02氣體分析裝置7、C02氣體分析裝置8需要的流量傳感器、溫度傳感器、壓力傳感器、NDIR紅外氣體傳感器、電化學(xué)氣體傳感器、氧化鋯氧氣傳感器以及需要的電信號轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)都屬于公知技術(shù)中的測量設(shè)備。底盤測功機(jī)l、風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)裝置4、流量、溫度、壓力測量裝置5、五組分尾氣分析裝置6、02氣體分析裝置7和C02氣體分析裝置8與計算機(jī)測控系統(tǒng)9的接口，可以為RS232、RS485等接口，也可以釆用A/D、D/A數(shù)據(jù)采集控制卡等接口，這些都屬于公知技術(shù)。用本實用新型測量機(jī)動車污染物排放總量按以下步驟進(jìn)行1)C02氣體分析裝置8抽取經(jīng)過C02過濾器過濾的空氣進(jìn)行調(diào)零，CO2為0;02氣體分析裝置7通過抽取環(huán)境空氣進(jìn)行調(diào)零，02為20.90%;五組分尾氣分析裝置6通過抽取經(jīng)過HC過濾的環(huán)境空氣進(jìn)行調(diào)零，CO、HC、NO為0，C02為0.04,02為20.90%，2)將帶喇叭口的稀釋采樣管2的喇叭口正對被測機(jī)動車的排氣管管口，通過風(fēng)機(jī)3抽取機(jī)動車全部排氣以及參與稀釋的空氣，并將稀釋尾氣輸送到流量、溫度、壓力測量裝置5，五組分尾氣分析裝置6的取樣探頭10插入被測機(jī)動車排氣管中，直接抽取未經(jīng)稀釋的尾氣，3)計算機(jī)測控系統(tǒng)9通過風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)裝置4控制風(fēng)機(jī)3的抽氣流量，使得當(dāng)機(jī)動車在怠速狀態(tài)時，C02氣體分析裝置8與五組分尾氣分析裝置6分別得到的C02體積濃度比在3%~5%之間，4)計算機(jī)測控系統(tǒng)9控制底盤測功機(jī)1并將機(jī)動車實時速度Vi發(fā)送到計算機(jī)測控系統(tǒng)9，5)流量、溫度、壓力測量裝置5測量稀釋尾氣的流量Q、溫度T、壓力P，02氣體分析裝置7、C02氣體分析裝置8分別測量稀釋尾氣中的02的體積濃度Do2和C02的體積濃度DC02,并將以上信號通過接口發(fā)送到計算機(jī)測控系統(tǒng)9，6)五組分尾氣分析裝置6通過插入機(jī)動車排氣管的取樣探頭10以標(biāo)準(zhǔn)流量Qe抽取未經(jīng)稀釋的尾氣，并實時測量未經(jīng)稀釋的尾氣中的CO、HC、C02、NO、02的體積濃度Ci，并將信號通過接口發(fā)送到計算機(jī)測控系統(tǒng)9，7)計算機(jī)測控系統(tǒng)9根據(jù)五組分尾氣分析裝置6以及流量、溫度、壓力測量裝置、02氣體分析裝置7、C02氣體分析裝置8發(fā)送過來的信號進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，得到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的稀釋尾氣的流量Qs;通過五組分尾氣分析裝置6、02氣體分析裝置7、C02氣體分析裝置8分別得到未經(jīng)稀釋的尾氣的C02體積濃度RC02和02體積濃度R02及稀釋尾氣的C02體積濃度Dco2和02體積濃度Do2，計算稀釋尾氣的稀釋比R，并計算得到未經(jīng)稀釋的尾氣的標(biāo)準(zhǔn)流量Qss;通過五組分尾氣分析裝置6得到未經(jīng)稀釋的尾氣的CO、HC、C02、NO的實時體積濃度Ci,結(jié)合未經(jīng)稀釋的尾氣的標(biāo)準(zhǔn)流量Qss，得到CO、HC、C02、NO單位時間的質(zhì)量Mj,進(jìn)而得到污染物的總的排放M,。tw;對底盤測功機(jī)1發(fā)送過來的實時速度Vi進(jìn)行累加得到機(jī)動車行駛的距離d，最后計算得到機(jī)動車每千米污染物排放量M。具體計算方法如下-標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的稀釋尾氣的流量Qs(L/s)通過如下公式計算-式中Q——流量、溫度、壓力測量裝置中流量傳感器測得的流量L/s，P——流量、溫度、壓力測量裝置中壓力傳感器測得的壓力kPa，T——流量、溫度、壓力測量裝置中溫度傳感器測得的溫度K，Po——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的壓力，101.325kPa，To——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度，273.15K。稀釋尾氣的稀釋比R和未經(jīng)稀釋的尾氣的標(biāo)準(zhǔn)流量Qss通過如下公式計算:d_—dc02Dco-RcoxRmdhc-RhcXR!T02=D02+DC0(a+bxDC0)+DHC(c+dxDHC)r二20.9-T02220.9-R。22Qss=QsxR+Qe式中——通過C02示蹤計算的稀釋比，R2——通過02示蹤計算的稀釋比，DC02——通過C02氣體分析裝置測量的稀釋尾氣中的C02含量，DQ2——通過02氣體分析裝置測量的稀釋尾氣中的02含量，Dco——通過R'推算的稀釋尾氣中的CO含量，DHC——通過推算的稀釋尾氣中的HC含量，丁02——通過計算的稀釋尾氣中的02含量，Ro2——通過五組分尾氣分析裝置測量的未經(jīng)稀釋的尾氣中的02含量，Rco2——通過五組分尾氣分析裝置測量的未經(jīng)稀釋的尾氣中的C02含量，Rco~~通過五組分尾氣分析裝置測量的未經(jīng)稀釋的尾氣中的CO含量，Rhc~—通過五組分尾氣分析裝置測量的未經(jīng)稀釋的尾氣中的HC含量，Qe——五組分尾氣分析裝置抽取的未經(jīng)稀釋的尾氣的標(biāo)準(zhǔn)流量，a，b,c，d——修正系數(shù)，為稀釋尾氣中HC、CO體積濃度對采用02氣體分析裝置測得的02體積濃度的影響的修正系數(shù)。以下舉出一計算修正系數(shù)a,b，c，d的例子往02氣體分析裝置中通入包含CO、HC、02，濃度分別為Dco、DHC、了02的混合氣體，02氣體分析裝置的讀數(shù)為D(J2，得到下表<table>tableseeoriginaldocumentpage8</column></row><table>因此通過實驗可以從02氣體分析裝置的讀數(shù)Do2及Dco、DHC、To2得到通過回歸計算得到的稀釋尾氣中的02含量回歸方程T02=D02+Dco(a+bxDco)+DHc(c+dxDHC)回歸結(jié)果修正系數(shù)a，b，c，d為a=0.5647，b=-0.0648,c=0.000996，d=-0.000001。HC、NO的單位時間的質(zhì)量Mi(g/s)通過如下公式計算式中Ci——校正后的HC或NO的百萬分比體積濃度，Qss——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的稀釋尾氣的流量L/s，F(xiàn)ZL——HC或NO的克分子量，分別為86g/mol和30g/mol，K,——理想氣體的克分子體積，22.4136L/mol。8、根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種機(jī)動車污染物排放總量的測量方法，其特征在于CO、C02的單位時間的質(zhì)量Mj(g/s)通過如下公式計算_2尸2X式中-C——校正后的CO或co2的百分比體積濃度，Qss——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的稀釋尾氣的流量，L/s，F(xiàn)ZL-CO或C02的克分子量，分別為28g/mol和44g/mol，——理想氣體的克分子體積，22.4136L/mol。9、根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種機(jī)動車污染物排放總量的測量方法，其特征在于機(jī)動車在0-t時間內(nèi)的某種污染物的總的排放Mt。w(g)通過如下公式計算MO式中Mi——單位時間某種污染物的總的排放量g，O-t時間內(nèi)機(jī)動車行駛的距離d(km)通過如下公式計算0式中Vj——機(jī)動車實時速度km/s。10、根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種機(jī)動車污染物排放總量的測量方法，其特征在于機(jī)動車每千米污染物排放量M(g/km)通過如下公式計算式中-Mt。tal—~0-t時間內(nèi)的某種污染物的總的排放量g，do_t時間內(nèi)機(jī)動車行駛的距離km。權(quán)利要求1、一種機(jī)動車污染物排放總量的測量裝置，其特征在于帶喇叭口的稀釋采樣管(2)入口連接被測機(jī)動車的排氣管，出口連接到風(fēng)機(jī)(3)，風(fēng)機(jī)(3)接風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)裝置(4)，計算機(jī)測控系統(tǒng)(9)的控制接口接底盤測功機(jī)(1)和風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)裝置(4)，流量、溫度、壓力測量裝置(5)、五組分尾氣分析裝置(6)、O2氣體分析裝置(7)、CO2氣體分析裝置(8)的接口接計算機(jī)測控系統(tǒng)(9)，取樣探頭(10)輸出端連接五組分尾氣分析裝置(6)，輸入端位于機(jī)動車的排氣管內(nèi)。2、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)動車污染物排放總量的測量裝置，其特征在于02氣體分析裝置(7)、C02氣體分析裝置(8)連接位于流量、溫度、壓力測量裝置(5)的后端的取樣口。3、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種機(jī)動車污染物排放總量的測量裝置，其特征在于風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)裝置(4)是電子控制的變頻器或電子控制的變壓器。專利摘要一種機(jī)動車污染物排放總量的測量裝置，涉及一種測量機(jī)動車污染物排放總量的裝置。它由帶喇叭口的稀釋采樣管、風(fēng)機(jī)、計算機(jī)測控系統(tǒng)、底盤測功機(jī)、風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)裝置，流量、溫度、壓力測量裝置、五組分尾氣分析裝置、O₂氣體分析裝置和CO₂氣體分析裝置組成。本裝置采用風(fēng)機(jī)流量調(diào)節(jié)裝置自動控制抽排風(fēng)機(jī)抽排風(fēng)量的大小，并測量稀釋尾氣的流量、溫度、壓力、O₂、CO₂體積濃度；采用五組分尾氣分析裝置測量未經(jīng)稀釋的尾氣中各氣體體積濃度，通過未經(jīng)稀釋的尾氣及稀釋尾氣中的O₂、CO₂的體積濃度比值，計算未經(jīng)稀釋的尾氣流量，而得到機(jī)動車污染物排放總量。本實用新型對尾氣檢測測量精度高，可應(yīng)用于機(jī)動車工況法尾氣檢測線或修理廠污染物排放總量的檢測。文檔編號G01N33/00GK201000394SQ20072008316公開日2008年1月2日申請日期2007年1月12日優(yōu)先權(quán)日2007年1月12日發(fā)明者劉志強(qiáng),熊友輝,蔣泰毅申請人:武漢四方光電科技有限公司