稳态加载汽油车排放测试系统设计.doc

CLLW01-004@稳态加载汽油车排放测试系统设计

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CLLW01-004@稳态加载汽油车排放测试系统设计,机械毕业设计论文
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南京林业大学本科 毕业设计 稳态加载汽油车排放测试系统设计 南京林 业 大 学 本科 毕业设计 ( 论 文) 题 目: 稳态加载汽油车排放测试系统设计 学 院: 应用技术学院 专 业 : 交通运输(汽车运用工程) 学 号 : 0391126 学 生姓名: 张 燕 燕 指 导教师 : 闵 永 军 职 称 : 教 授 二 OO 七 年 六 月 一 日 nts南京林业大学本科 毕业设计 稳态加载汽油车排放测试系统设计 摘 要 为保护环境,提高人民的生活质量,汽车排放治理已成为各级政府部门的重要工作。实施 I/M制度是目前控制在用汽车排放污染的最行之有效的手段 之一 ,为了满足 I/M制度的实施要求 ,在用汽车的排放检测方法由怠速 /双怠速法向工况法发展。 论 文介绍了在用汽车尾气排放工况法检测方法;通过尾气污染物生成机理和影响因素的分析,证明了尾气排放检测时, 测试 工况精确控制的必要性;根据 GB18285-2005点燃式发动机汽车排气污染物排放限值及测量方法 (双怠速法及简易工况法 )的要求, 构建 了稳态加载工况法排放检测系统 , 选用美国 NI 公司的 LabVIEW 软件和 VC+软件为开发工具,运用虚拟仪器技术,独立地设计出在 稳态加载 工况下汽车排放污染物数据采集系统。系统采用 A/D 数据采集卡,运用可控硅整流电路及动态链接库技术,实现了实时控制 底盘 测功机的加载量,同时采集系统所需的各种参数 。 关键词 : I/M 制度、稳态加载 工况、检测系统、在用汽车 nts南京林业大学本科 毕业设计 稳态加载汽油车排放测试系统设计 Abstract In order to protect environment and raising the life quality of the people, administering the automobile emission becomes the important work of government departments. Implements of the I/M system is the most effective method of controling in-use automobile to discharge the pollution. In order to satisfy the request of the I/M system, the examination method of in-use automobile is discharged from speed idel/two-speed idel mode to the simple driving mode. The methods on examining the exhaust of in-use automobile are introduced. Through analysis the mechanism and influence factor of the exhaust pollutant production, proves that when examine the exhaust discharges accuracy control the test operating mode is necessity. According the request of GB 18285-2005 limits and measurement methods for exhaust pollutants from vehicles equipped ignition engine under two-speed idle conditions and simple driving mode condition , designed the Acceleration Simulation Mode detecting system ,this system chooses the LabVIEW software of American NI corporation and the VC+ software, using virtual instruments technology and independently designing out that the automobile exhaust pollutant detecting system under the ASM. The system is designed for the testing application development, using A/D data acquisition (DAQ) card, silicon controlled rectifier rectification circuit and dynamic link library (DLL) technology. It has realized the loading capacity of real-time control vehicle chassis dynamometer, and gathers at the same time the various parameters that the system needed. Keywords: I/M program Acceleration Simulation Mode detecting system in-use vehicles nts南京林业大学本科 毕业设计 稳态加载汽油车排放测试系统设计 目 录 第一章 在用车 I/M 制度分析及发展方向 1 1.1 汽车排放对人体健康和环境的影响 1 1.2 控制汽车排放的途径 3 1.3 I/M 制度主要作用及发展过程 3 1.4 I/M 制度主要内容及实施 I/M 制度的基本要求 5 1.5 我国 I/M 制度的发展现状 6 1.6 在用车尾气污染物检测方法 7 1.7 本设计的主要内容 9 第二章 汽车排放 污染物生成机理及影响因素 11 2.1 汽车排放污染物的生成机理 11 2.1.1 碳氢化合物的生成机理 11 2.1.2 一氧化碳的生成机理 12 2.1.3 氮氧化物的生成机理 13 2.2 影响汽车尾气排放的因素 14 第三章 稳态加载工况法排放检测系统设计 16 3.1 稳态加载工况法排放检测系统的构建 16 3.2 检测设备各部分功用 17 3.3 在底盘测功机上的测试运转循环 23 3.4 测试程序 24 第四章 稳态加载工况法排放测试系统软件开发与试验 27 4.1 开发工具的选择 27 4.1.1 Labview 软件概述 27 4.1.2 Labview 软件功能特点 28 4.2 测试软件开发 29 4.2.1 加载力矩与车速测量软件程序开发 29 数据采集卡的驱动 29 数据采集程序 32 nts南京林业大学本科 毕业设计 稳态加载汽油车排放测试系统设计 4.3 运行试验 33 第五章 结论 36 致谢 37 参考文献 38 nts南京林业大学本科毕业设计 稳态加载汽油车排放测试系统设计 - 1 - 稳态加载汽油车排放测试系统设计 文献综述 姓名:张燕燕 学号: 0391126 世界各地许多城市,由于交通的发展,机动车的拥有量在逐步增多,机动车尾气的排放导致空气中污染物浓度过高。这不仅影响了城市居民的身体健康,而且对全球产生了许多不利的影响。 为了控制日益严重的机动车排气污染, 国外有效控制汽车污染 有 两方面的工作:一是实施新车排放法规;二是实行在用车排放的检测维护制度( I M 制度)。 实践证明: 对在用汽油车实行严格的 I/M 制度,从而正确找出其中的高排放车辆并采取相关的措施是目前最有效的方法。 为了配合 I/M 制度的实施,模拟实际路况反映汽车尾气排放的污染程度,区分在用车种的高排放、超标车和达标车,根据检测数据辅助不合格车辆进行有效的治理以减低机动车污染物的排放,有必要进行工况法在用汽车排放测试系统设计。现对国内外研究及发展情况介绍如下: 一、 国外情况介绍 国外发达国家政府对汽车排放污染十分重视, 组织人员精心研究了几十年,明确汽车排放治理的政策是以汽车排放标准法规严格控制新车排放, 在用车排放控制则采用执行严格的检测 /维护( I/M) 制度来实现。 I/M 制度 (它是英文 Inspection 和 Maintenance 的缩写 )是以法律、 法规为依据 ,建立汽车排放监督体系和维护修理网络, 选择科学的排放检测方法 , 制定科学合理的排放限值标准, 制定科学合理的车辆排放检测周期 ,对汽车排放实行定期检测 ,对检测不合格的车辆强制其进行维修使汽车排放污染迅速降低 。通过实施 I/M 制度督促车辆使用者自觉地加强对车辆的维护保养, 保持车辆技术状况良好 以减少污染物的排放 ,通过排放限值标准 ,查找和治理高排放车, 对削减机动车排放污染物总量非常有效 国外简易工况法主要有 : ( 1)汽油车瞬态加载法( IM240) 、 ( 2)汽油车稳态加载加速模拟法( ASM) 、 ( 3)汽油车瞬态加载法( VMAS)、 ( 4)柴油车加载减速烟度法( Lugdown) 。 美国于 1994 年研究开发的机动车尾气排放简易工况法检测技术,整套检测系统经过了美国加州的 BAR97 认证,在机动车检测行业得到成功应用并获得满意效果。 欧洲和日本为进一步改善大气质量,也在计划实施机动车工况法排放检测,为此他们计划先编制在用车工况法排放检测设备技术条件,实施排放检测设备的核准工作。 二、 国内情况介绍 nts南京林业大学本科毕业设计 稳态加载汽油车排放测试系统设计 - 2 - 我国对在用车的尾气检测, 汽油车 过去通常用的 检测方法为怠速法 , (或双怠速法 ),都属于无负载检测法,测试价格便宜,试验方法简单快捷。 怠速法与自由加速法共有的、突出 的弊端是检测时车辆无载荷,检测结果的代表性与真实性差。 因此逐步趋向于向工况法方向发展 。 北京市于 2002 年对机动车排放检测设备实施了核准测试, 2003 年率先实施了机动车工况法排放检测,对改善北京市大气质量起到了很好的作用。上海市于 2003 年开始对排放检测设备进行性能测试和研究工作,取得了一定数据,做了很多准备工作,并于 2006 年在全市范围内进行排放检测设备的核准测试工作和实施机 动车工况法排放检测。广州、深圳、南京、济南、沈阳、呼和浩特等城市已建立了机动车排放检测中心站,对排放检测设备进 行性能测试和对当地机动车的排放状况进行摸底研究,取得了很多成绩。 我国其它大城市和旅游城市也都在进行工况法排放检测的准备工作。 总的来看, 国内的工况法尚处于起步阶段,大量的设备技术都依赖进口, 还处于模仿状态,核心技术还没掌握, 有必要对 工况法测试系统 进行深一步 的研究。 随着计算机技术在汽车 排放测试系统方面的发展,虚拟技术是以计算机为核心的,是仪器系统与计算机软件技术的紧密结合,仪器和计算机的密切结合是 目前仪器技术领域的一个重要的发展方向, 因此 将计算机技术与该系统紧密结合, 基于 LabVIEW 对汽车工况法排放测试系统进行研究及开发, 提高测试系统的技术水平。 LabVIEW 是 Laboratory Virtual Instument Engineering Workbench(实验室虚拟仪器集成环境 ) 的简称,是美国国家仪器公司的创新软件产品,为不熟悉文本语言 编程的设计者在测控领域建立计算机仪器系统,提供了便捷、轻松的图形化设计开发集成环境。虚拟仪器是 LabVIEW 的精髓,正是因为 LabVIEW 的成功,才使虚拟仪 器的概念为学术界和工程界广泛接受;反过来也正是因为虚拟仪器概念的延伸与扩展,才使 LabVIEW 的应用更加广泛。因此,应用 LabVIEW 语言进行汽车工况法排放测试系统进行研究及设计是工程技术人员容易操作的,既是可行的又是先进的。 目前国内 已 有好几家企业 正在研究并生产排放 检测 设备 ,如成都弥荣有限公司,佛山南华仪器有限公司等。按照公安部最新发布的 GA468-2004机动车安全检验项目和方法( 2004-02-02 发布, 2004-05-01 实施)中汽车排气污染物测量汽油车双怠法、怠速法和加速模拟工况法( ASM)的 要求,结合汽车综合性能检测站、汽车安全性能检测站、汽车环保检测站的 检测要求,特别推出以多功能汽车底盘测功机为中心的工况法汽车排放 检测全面解决方案。 nts南京林业大学本科毕业设计 稳态加载汽油车排放测试系统设计 - 3 - 参考文献 ( 1) 左付山 ,闵永军 ,甘英俊 .基于 Labview 的汽车 ASM 排放检测系统的开发设计 J.林业机械与木工设备 ,2004,(8). 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Evaluation of the vehicle Inspection/Maintenance Program in the Metropolitan Area of Mexico City, Source: Environmental Science and Technology, v 37, n 1, Jan 1, 2003, p 196-200 nts 稳态加载汽油车排放测试系统设计 第 页 共 39 页 1 第一章 在用车 I/M 制度分析及发展方向 1.1 汽车排放对人体健康和环境的影响 随着社会经济和汽车工业的发展,汽车保有量急剧增加。据统计,目前我国汽车保有量已超过 2700 万辆,摩托车 4500 万辆,农用运输车 2400 万辆。车辆的排气污染己成为当今大气污染的主要贡献者,这在大城市中表现得尤为突出。进入 21 世纪,我国汽车生产和销售增长速度达到了两位数,汽车对城市的污染也以惊人的速度增长。 2001年“环境与交通工作组”指出,一些大城市机动车排放污染物的贡献率在多项大气污染指标中占到了 60%以上。根据预 测,到 2010 年,我国的汽车尾气排放量将占空气污染源的 64%1。汽车排放污染己对城市大气环境构成了严重威胁,直接和间接地损害着人们的健康,破坏着自然界的生态环境。 衡量机动车尾气对城市大气污染贡献的一个重要指标就是机动车排放污染物分担率,它是用城市机动车污染物排放量占大气总污染物量的百分数来计算。表 1-12列出了国内部分城市机动车排放污染物分担率。从表中可以看出,所统计城市的 CO, HC 分担率大部分都超过 60%,济南等少数城市竟达 90%以上,北京的 NOX排放分担率己接近 55%,而且有继续增大的趋势。 这说明机动车排放污染物已真正成为一些城市大气环境的第一大污染源3。 表 1-1 部分城市的机动车排放污染物分担率( %) 分担率 北京 天津 上海 济南 深圳 兰州 CO 80.3 95.4 61.8 96 37.1 59.7 HC 79.1 - 56.7 92 - 81.9 NOx 54.8 41.9 20.9 22 20.3 26.9 汽车排气是低空排气,因此气体排出后首先会对人造成伤害,汽车排放的一氧化碳 (CO),碳氢化合物 (HC)、氮氧化物 (NOx),碳烟、苯并花 ( BaP )等对人体 都有直接的危害。 CO经人呼吸进入肺部,被血液吸收后能与体内血红蛋白结合成一氧化碳 -血红蛋白。CO与血红蛋白的亲和力比氧与血红蛋白的亲和力要大 250倍,因而导致人体组织缺氧。当大气中的 CO浓度达 70 80ppm以上时,人在暴露几个小时后,一氧化碳 -血红蛋白浓度就可达 10%,它影响氧的输送,阻碍血液循环,引起头痛、心跳等症状 :当人体血 .液中一氧化碳 -红蛋白含量为 20%左右时,就会引起中毒。当含量达 60%时,即可因窒息而死亡 4。 nts 稳态加载汽油车排放测试系统设计 第 页 共 39 页 2 烃为各种碳氢化合物的总称,以符号 HC 表示。汽车排出的废气中所 含的烃类,成分有 200多种。其中有苯并花、硝基烯、甲醛、乙烯、丙烯醛等。各种成分对人类的直接影响,目前还不完全清楚。但可以肯定,苯并花 (一种五个环的稠环芳香烃 C20H12)和硝基烯是致癌物质。甲醛、丙烯醛对眼睛和呼吸器官具有强烈的刺激性,对肺部防御机理产生恶劣影响。乙烯在常见浓度下,会伤害农作物和某些观赏植物 4。 氮氧化物有 NO, NOZ, N2O3, N2O, N2O5, N2O4及 NO3等。从大气污染的角度来看,最重要的是 NO 和 NO2,其余的氮氧化物除了 NO2在环境中有少量可见外都可以忽略不 计,与环境污染有关的 NO 和 NO2总称 NOx。高浓度的 NO 能引起中枢神经的瘫痪及痉挛。 NO 是一种褐色气体,有特殊刺激性臭味,是汽车排气中的恶臭物质成分之一,它使人中毒的症状是在发生肺水肿的同时,引起独具特点的闭塞性纤维性细支气管炎。对健康人来说,当 NOx浓度大约在 16ppm时,暴露 10分钟后,肺气流阻力有明显上升 4。 黑烟通常在柴油机大负荷时产生,例如当汽车加速、爬坡及大负荷时,排气常常会冒黑烟 :黑烟不但限制了柴油机的最大输出功率,影响其动力性,而且污染大气,对人体健康不利。黑色多孔的碳烟往往吸附 有 S02和致癌物苯并花等有机化合物。一般说来, 2 10um的碳烟吸入人的气管后可排出体外,对身体影响不大 ; 2um 以下的碳烟吸入肺部后会沉积起来,而 0.1 0.5um的碳烟对人体肺部危害最大,除了致癌作用外,这种碳烟吸入肺部,还会导致慢性病、肺气肿、皮肤病及变态性疾病 5。 此外,大气中的 NOx 和 HC 在太阳照射下会发生化学反应,形成光化学烟雾光化学烟雾产生的真正罪魁祸首是 NO2和 HC,当空气中存在这两种物质 时 ,经强阳光照射,在波长4000 10-10m以下的紫外线区内会进行一系列的光化学反应,生成臭 氧 (O3)和过氧化酞基硝酸盐 (PAN)等光化学过氧化物以及各种游离基醛、酮等成分,形成一种毒性较大的浅蓝色烟雾。光化学烟 对 人的影 响主要 是 对眼睛和呼吸道产生刺激,使红眼病患者增加,促进哮喘病人发作,并引发其它疾病。美国洛杉矶市在 1943 年夏季发生了令人震惊的第一起光化学烟雾事件,使该市大多数市民患了眼红病和头疼病。又于 1955年和 1970年两度发生光化学烟雾事件,前一次有 400多人因五官中毒、呼吸衰竭而死亡,后一次使全市居民的眼睛受害达 128天之久, 3/4以上市民患上红眼病。日本东京也在 1970 年发生过光化学 烟雾,造成 6000人死亡, 2万人染上红眼病 6。我国虽然没有发生过光化学烟雾事件,但在广州、上海、成都等地出现过多次光化学烟雾现象 5。 汽车排气对大城市环境造成的影响尤为剧烈。因为大城市人口稠密、汽车数量多、排气难以扩散。而在城市现代化的过程中,政府一般都将工厂搬迁到郊区。 nts 稳态加载汽油车排放测试系统设计 第 页 共 39 页 3 1.2 控制汽车排放的途径 鉴于日益严重的环境污染己威胁到人类的生存和发展,联合国 1992 年 6 月在巴西里约热内卢召开了有世界各国代表团参加的环境与发展大会,通过并发表 了名为 21世纪议程的大会宣言,要求各国政府 制定出各自国家相应的 21 世纪议程,以便有效地扭转全球环境日益恶化的趋势,使经济、社会与环境得以协调地持续发展 9。 随着我国加入 WTO,我国在各方面已融入了国际社会,控制汽车排放不仅可以改善国内环境,还可以改善全球环境。所以,控制汽车排放对我们国家发展的重要性不言而喻,而且高排放车辆燃烧一般都不完全,自然要消耗更多的能源,从这个层面上讲,制定更加严格的排放标准对保护环境、节约能源、提升国际形象、提高我国汽车制造业的国际竞争能力,都有着重要的现实意义 10。 有效控制汽车污染需作好 以下 两方面的 工作 : 第 一 、 是实施新车排放法规,从新车开始就控制好污染物的排放水平; 第 二 、 是对在用汽车执行严格的 I/M( Inspection/Maintenance/检测 /维护)制度,确保在用汽车排放控制系统正常工作 ,使在用车保持良好的技术状况。 1.3 I/M 制度的主要作用及发展过程 1.3.1 I/M 制度的主要作用 在用车检测与维修工作的顺利开展依赖于行之有效的制度。美国最早以法律的形式建立了在用车检测与维修制度,叫做 I/M制度。 I/M制度或称 I/M计划,来源于英语 Inspection and Maintenance programme,其含义为检查 /维修制度,简称 I/M制度。该制度在美国、加拿大主要是针对在用车排放污染物控制的制度,通过立法以及科学的质量控制、质量保证体系和管理机制,对在用车定期进行强制排放检测,发现排放超标车和私自排放控制装置的车辆,责令其限期进行修理,使在用车最大限度地发挥自身的排放净化能力。 I/M 制度的基本流程如图 1-1 所示。 图 1-1 I/M制度的基本流程 nts 稳态加载汽油车排放测试系统设计 第 页 共 39 页 4 I/M 制度是通过对在用车进行定期 (年检 )和不定期 (路检 )的排放检测,确定排放污染严重的车辆并 诊断其产生的故障原因,然后采取相应的维护或修理措施,监督检验车上原有污染控制装置工作是否正常,充分发挥汽车的自身排放净化能力,使车辆最大限度地保持原制造厂的技术指标。实施 I/M制度可以促进车辆的正常维护,使得在整个车辆使用寿命期中排放控制系统始终能够保持良好的技术状态,因此, I/M 制度是目前国际上公认的在用车排放治理最有效、最快速、最经济、最合理的措施,主要表现在 : a.根据国外经验,占汽车总数 10% 15%的高排放在用车排出的污染物占机动车污染物排放总量的 50%,而这些车辆中绝大多数是由于没有进行良好的维 护造成的, I/M 制度正是着眼于治理这部分高排污车辆的排放。因此它可以使在用车总排污量减少 50%以上,这是目前任何一种所谓的净化器所望尘莫及的。 b.I/M 制度治理在用车排放是发挥自身的净化潜力,结合二级维护工艺进行,无需进行大量匹配研究,因此是最快速、最立竿见影的方法。 c.随着汽车技术水平不断提高,各种新型车不断出现,需根据生产厂家的要求,制定不同的 I/M检测方法与维修工艺。因此 I/M制度治理汽车排放是不会过时的,它是非常有效和非常及时的措施。 d.I/M 制度的检测法规中,根据不同车型制定不同的排 放限值,制定不同的工况测试方法,对控制在用车排放和减少在用车总的排放量比目前怠速法和双怠速法优越得多,因此,特别对我国而言是一种非常有效的控制在用车排放的制度。 e.I/M 制度主要是利用目前现有的检测设施 (除需投资测功机外 )和维护体制进行治理在用车排放,因此投资少。不像采用净化器那样,用户增加费用大,净化效果又不好。 f.如果要采用净化装置 (如尾气催化净化器等 ),必须进行大量研究和匹配工作,不同机型要有不同的匹配和产品,费用和投资都非常大,而 I/M制度用不着这种投资和费用。 g.I/M制度的管理体制中, 十分重要的一条就是全部 I/M检测站与 I/M管理部门联网,定期向公众报告车主参与 I/M制度的情况及 I/M 制度对清洁城市大气的贡献,使车主直接了解他们参与 I/M 制度后,自身及其后代所获得的好处,从而参与治理在用车排放的 I/M制度。安装净化装置是达不到这种效果。 根据国外统计资料,实行 I/M制度可使在用车排放污染降低 17% 25%。北京市从 1999年试行了这个制度之后其效果十分显著。 1998 年在用车的排放路检合格率不到 40%, 1999年就上升到了 68%, 2000 年在用车的排放碳氢化物合格率就达到了 90%以上。 据中国汽车维修市场杂志 1999 年第 12 期介绍 :“上海对 1800 台桑塔纳化油器轿车、 300 辆解放牌货车、 200 辆东风牌卡车、 900 辆柴油车进行二级维护前后比对检测,经过二级维护之nts 稳态加载汽油车排放测试系统设计 第 页 共 39 页 5 后,汽车的排放数值明显下降。以桑塔纳为例,维护前 HC 的排放在 200ppm。仅有 14%,维护后增加到 26.4%; 维护前的 CO在 3%以下的仅有 34.4%,维护后增加到 73.4%。哈尔滨铁路公安局机动车辆安全技术检测站,自 1993 年成立以来,共计受理各种机动车辆检测 /维护车辆近一万辆 (次 ),经过 16 个周期检测与维护,绝大部分车辆在没有经 过任何“改造”,没有添加任何附件的情况下,尾气排放的状况越来越好。 1.3.2 I/M 制度的发展过程 美国是最早实施 I/M制度的国家,各州中最早开始执行 I/M制度的是加里福尼亚州 (简称加州 )。加州的汽车维修局 (英文为 Bureau of Automotive Repair,缩写为 BAR)从 1974年开始执行怠速法排放检测制度,直到 1990 年为止,在用车排放检测都采用怠速法。 1990年,美国颁布了“清洁空气法案修正案”,定义了极其严重、严重及适度的空气质量地区标准,确定了更加严格的新车型式认证排放标准,并要求 制造厂推行全面的保修制度,即将保修范围扩大到排放。只要用户没有使用不当的情况发生,制造厂就要对排放不达标的汽车实行保修若干年。因此,美国环保署 (EPA)规定了基本的和强化的检测规范,以及对强化检测设备的要求。美国还第一次应用 ( MOBILE)电脑软件对排放控制措施进行评估。所以,美国从 1990 年开始在在用车中逐步引入工况法检测。起初只是将美国环保署用于新车型式认证中排气排放物检测的 FTP检测程序浓缩一下,称为 IM240 工况法,用于在用车排放检测。 IM240 所有的检测设备,除了底盘测功机比新车型式认证用的简单以 外,排气分析仪器跟型式认证用的差不多,排气也要稀释,也用 CVS系统收集排气并采样。这种检测方法的结果跟 FTP 检测程序的结果之间存在很高的相关性。 但是, IM240工况法设备费用太大,为一般分散型检测 /维修所难以承担。于是,便提出采用简易的底盘测功机上额外添加负荷的方法来模拟加速工况,称为加速模拟工况法,缩写为 ASM。但是这种方法的误判率比较高,而且检测结果只能以浓度表述。所以又在 ASM的基础上添加了一种叫做 VMAS的传感器,检测结果以质量表述,叫做 IG240 工况法。 IG240跟 IM240工况法具有很高的相关 性,误判率明显降低。 美国的在用车排放检测发 展 完善,现在不仅仅局限于排气排放物的检测,而且已经扩展到了一些附加检测 :包括车载故障诊断 OBD II ,油箱盖检测燃油系蒸发控制装置检测等。此外有些检测线还可以进行全面的安全检测。 1.4 I/M 制度主要内容及实施 I/M 制度的基本要求 我国的在用车维护制度是根据汽车的安全性、动力性、经济性、可靠性和寿命来强制维护检测的,因此它的维护周期不一定与排放控制要求吻合,同时维护和检测的内容比 I/Mnts 稳态加载汽油车排放测试系统设计 第 页 共 39 页 6 制度广泛得多,但是其中很多内容与控制汽车排污的维护内容是一致的,例 如 :点火系统维护、燃油系统维护、配气系统维护、 EGR和 PCV阀的检测等。 国外 I/M 制度涉及的内容有所不同,欧洲、日本的汽车检测 /维修体系包括汽车安全性和排放,实施方式与我国汽车年检相似。美国、加拿大的 I/M制度只是针对汽车排放的检测 /维修制度,是一套独立的体系,制定了相应的法律、法规,例如美国的清洁空气法明确规定在用车实施 I/M制度控制污染物排放。此外,还有详细的 I/M制度的技术法规和标准,明确了 I/M 制度的各项技术内容。 I/M 制度的实施由各州政府负责,环保局只是审查州执行计划,采用特定的模型评价各 州的执行计划是否能取得预期的效果。如美国加州法规条例中规定了加州汽车维修管理局负责实施在用车的排放检 测 /维修工作。 无论是针对排放的 I/M制度,还是针对汽车行驶性能的 I/M制度,基本上包含 2部分内容 :其一是管理支持,包括法律法规依据、质量控制和质量保证体系以及宣传教育等 :其二是技术支持,包括检测方法标准、维修诊断规范、检测 /诊断 /维修设备供应、数据自动传输及人员的培训。 I/M制度是一项十分严格而完善的制度,通常实施 I/M制度应满足以下基本要求 : a.立法。立法是实施 I/M 制度的根本保障,通 过立法能够 :明确在用车排放治理的主管部门 :建立在用车的 I/M 管理体制 ;确定检测标准、方法和应采用的检测设备 :制定科学合理的在用车排放控制质量保证期 ;规定检测站、维修站的认证条件 :规定在用车必须进行定期检测、强制维护、明确车主、检测站和维修站的责任、义务,以及与机动车辆排放治理有关的处罚条款等等。 b.建立检测、维修和监督评价的管理体系。 c.建立完善的 I/M 网络。 d.人员培训。对从事汽车排放治理的检测、维修及监督评价体系的人员必须经过严格的培训,并考核合格,取得资格证书后方可上岗。 e.主管部门对检测、维修企业和其所使用的检测设备进行资格认定。 f.建立完善的质量保证体系。 1.5 我国 I/M 制度的发展现状 我国对在用车的尾气检测,汽油车过去通常用的检测方法为怠速法 , (或双怠速法 ),都属于无负载检测法,测试价格便宜,试验方法简单快捷。 怠速法突出的弊端是检测时车辆无载荷,检测结果的代表性与真实性差。 因此逐步趋向于向工况法方向发展。 北京市于 2002 年对机动车排放检测设备实施了核准测试, 2003 年率先实施了机动nts 稳态加载汽油车排放测试系统设计 第 页 共 39 页 7 车工况法排放检测,对改善北京市大气质量起到了很好的作用。上海 市于 2003 年开始对排放检测设备进行性能测试和研究工作,取得了一定数据,做了很多准备工作,并于 2006 年在全市范围内进行排放检测设备的核准测试工作和实施机动车工况法排放检测。广州、深圳、南京、济南、沈阳、呼和浩特等城市已建立了机动车排放检测中心站,对排放检测设备进行性能测试和对当地机动车的排放状况进行摸底研究,取得了很多成绩。其它大城市和旅游城市也都在进行工况法排放检测的准备工作。 1.6 在用车尾气污染物检测方法 对在用车尾气污染物检测方法 ,过去汽油车通常 采 用怠速法 (或双怠速法 ), 而现在趋向于采用简易工况 法,其包括 瞬态加载法( IM240, IM195) 、 简易 瞬态加载法( VMAS) 、稳态加载加速模拟法( ASM) 。 一 、怠速检测法 怠速工况是汽车多种工况的一种,指车辆变速箱位于空档、离合器为接合位置、发动机油门松开、低速空转的状态。在汽车启动后的稳定、暖机时,十字路口等红灯及交通堵车时,汽车为怠速工况。双怠速测量方法要求发动机由怠速工况加速至 0.7额定转速,维持 60s 后降至高怠速( 0.5 的额定转速)保持 15s,读取 30s 内最高值和最低值的平均值为高怠速测量结果,然后降至低怠速 15s后用同样方法测量低怠速的检测 值。怠速检测法的特点是只能反映车辆怠速状态下空负荷排放情况,这时发动机为贫氧偏浓燃烧,主要产生 CO和 HC,产生少量或不产生 NOx。 其存在着以下 弊端 : a、 怠速法不能全面反映出汽车真实的排放状况。一些排放达到欧 或欧 标准的车辆行驶了仅两万多公里,用有负载的工况法检测表明其排放已超标,但怠速检测的 CO 和HC结果却仍然很低,达标并远有富余。一些新车作排放匹配试验时,也出现过怠速排放很好,工况法检测却达不到欧 或欧 标准。化油器车也有类似情况:工况法检测 CO很高,超出了新车标准,但怠速检测结果却正常。 b.怠速法检测车辆无负荷,不能反映 NOx 的排放。对于那些 NOx排放已经很高的车,怠速法检测却无能为力。 c.对于化油器车留下作弊机会。检测超标的车本应通过维修、保养,使车况正常,从而降低 CO、 HC 浓度。但一些车主在年检前自己将化油器怠速螺钉、节气门螺钉向混合气偏稀调整,偏离正常的怠速浓混合气设计状态。混过年检后,为不使车辆启动困难,再将化油器调整恢复到原状态。 nts 稳态加载汽油车排放测试系统设计 第 页 共 39 页 8 二、简易工况法 针对上述情况,一些发达国家发展了车辆有载荷检测法。即将车辆置于底盘测功机上,车辆按规定车速在底盘测功机上 “ 行驶 ” 。驱动轮带动滚筒转动,滚筒并非处于自身无阻力可旋转状态,底盘测功机会按照检测标准的事先设定向滚筒、最终向驱动轮施加一定的负荷,来模拟汽车道路行驶阻力。车辆按一定的速度、克服一定的阻力,走完试验工况,同时测量尾气中污染物含量。由于在用车的有载荷检测法与新车试验的完全工况法相比,设备、仪器做了简化,试验时间也缩短很多,故称为 “ 简易工况法 ” 。 1、 瞬态加载法( IM240, IM195) 美国的 瞬态工况法 IM240, IM240试验工况采用美国联邦新车型式认定用测试规程 FTP曲线前 0 333秒的两个峰,经修改缩短为 240秒,如图 1-2所示。 IM240测试结果与 FTP结果有很好的相关性,捕捉高排放汽车的错判率很低。但 IM240是一种技术含量高的检测方法,设备费用昂贵,维护比较复杂,检测时间较长,对检测人员有较高的要求,因此不容易普及。 图 1-2 IM 240 试验工况 另外,由于我国汽车型式论证试验采用 ECE试验循环,因此, 瞬态工况法采用 IM195,试验循环采用了 GB 18352轻型汽车排气污染物排放标准中试验工况的 市区运转 循环 的一个单元 ,见图 1-3所示。 图 1-3 IM 195 试验运转循环 nts 稳态加载汽油车排放测试系统设计 第 页 共 39 页 9 2、简易 瞬态加载法( VMAS) VMAS是一种瞬态加载简易工况法。它使用与 IM240相同的底盘测功机,它吸取了 IM240瞬态工况、测量稀释排气量最终可得出污染物排放质量的优点,也吸取了 ASM直接利用简便式尾气分析仪就可对各个污染物浓度测试的长处,采用一个被称为 “ 气体流量分析仪 ”的装置来测得汽车的排气流量(经稀释),经处理计算,最终也可得出每种污染物每公里的排放质量。 该 试验循环包含了怠速、加速、匀速和减速各种工况,能反映车辆实际行驶时的排放特征 , 与新车检测有高的相关性 , 准确率高,误判率仅为 5%以下(以 IM240准确率为 100%计)。 但其 价 格要 比 ASM贵。 3、 稳态加载加速模拟法( ASM) 国际上 I/M制度执行较成功的国家 (主要是美国 )采用瞬态短工况多年之后发现,这种方法尽管有很多优点 (主要是与 FTP-72 相关性极好 ),但是操作较复杂,费用高。另外,一些污染不特别严重的地区偏爱更为简便的方法,因此提出了稳态短工况测试方法 7。 稳态加速模拟工况 (ASM)将车辆放置在底盘测功机上 ,模拟汽车以一定车速 (一般为15mile/h或 25mile/h)上坡时的道路负荷 ,稳定运转几分钟后 ,测试汽车尾气排放的 HC、 CO、NOx的浓度 ,对机动车排放废气中的 HC、 CO及 CO2浓度进行检测采用不分光红外吸收法原理,对 O2及 NO浓度进行检测采用电化学传感器。 虽然 IM240和 VMAS240的 测试结果与 FTP结果有很好的相关性,捕捉高排放汽车的错判率低,但检测费用相对较高。 IM240和 VMAS240的 测试结果与 FTP结果相关性好并不能说明IM195和 VMAS195的测试结果与 ECE结果相关性就一定好, 其 测试结果有待进一步研究验证。IM和 VMAS测试工况控制复杂,测试设备核心技术 我国尚未掌握,设备依赖进口。 成功申办2008年奥运会后, 2001年起,北京市开始实施 IM制度,到目前为止,汽油车的尾气污染物检测方法采用的仍是 稳态工况法。可以预见,在相当长的时间内,稳态工况法是我国在用汽油车 尾气污染物检测的主要方法之一。 1.7 本设计的主要内容 自 2000 年以来北京市采用 ASM 法检测在用车,初期设备 完全依赖进口,目前北京、广东、四川等地企业开始生产测试设备,但处于模仿阶段,核心技术没有完全掌握,有必要开展 稳态加载测试系统的研究和开发。 根据论文开题报告 的 要求,本论文重点开发稳态加载工况下汽车排放检测系统的数据采集。 本设计 的主要任务和内容 是: 1、通过 熟悉在用车 I/M制度,了解在用汽车排放测试方法发展方向。 nts 稳态加载汽油车排放测试系统设计 第 页 共 39 页 10 2、了解汽油车排气污染物生成机理和影响因素,介绍汽油车排气污染物 稳态工况测试方法, 明确 ASM测试过程中汽车运行工况控制的必要性。 3、根据 ASM测试要求,设计 ASM测试系统。 4、运用虚拟仪器技术,开发测试软件,实现 ASM 测试过程中加载力矩和试验车速的测量。 nts 稳态加载汽油车排放测试系统设计 第 页 共 39 页 11 第 二 章 汽车排放污染物生成机理及影响因素 2.1 汽车排放污染物的生成机理 人们对汽车排气污染大气的重视始于 1943 年 4,半个多世 纪以来人们为了控制其污染,深入研究了汽车尾气污染物的形成机理并达成了一些共识,考虑到其成分复杂,下面重点介绍三种主要污染物的形成机理。 2.1.1 碳氢化合物的生成机理 汽车 HC 排放又称未燃烃 UHC 排放,是由汽车排放的没有燃烧或部分燃烧的碳氢化合物的总称。汽油车的 UHC 包括排气甲的未燃烃、燃油供给系统和燃烧室的蒸发排放和泄漏排出的 HC。由汽车发动机曲轴箱排出的气体混合物其组成大约为 85%的未燃燃料空气混合气和 15%的废气 (由燃烧室泄漏的燃烧产物 ),泄漏量随发动机的磨损而增加。在没有控制的汽车上从曲 轴箱通风管排入大气的泄漏气体大约为汽车 HC化合物排放量的 25%。在发达国家对汽车泄漏气体己全部进行了控制,使泄漏气体由曲轴箱循环进入发动机中燃烧掉。 燃烧室中 HC 的生成主要有下列几条途径 2,5。第一类是由于多种原因造成的不完全燃烧所生成的 HC; 第二类是燃烧室壁面的淬熄作用形成的 HC; 第三类是润滑油及燃烧室壁面的多孔性积碳等的吸附及释放所形成的 HC 排放 ; 第四类是由于燃烧过程中狭缝效应所生成的 HC。具体有下面几种原因 : 1、烃的氧化反应终止 碳氢燃料的氧化随着其温度、压力、混合比、燃料 种类及分子结构的不同而有着不同的特点。各种烃燃料的燃烧其实质是烃的一系列氧化反应,这一系列的氧化反应有随着温度而拓宽的一个浓限和稀限。混合气过浓或过稀以及温度过低都将出现氧化反应终止,导致火焰传播中断,燃烧停止。在烃类燃料的燃烧过程中,一般而言,即使混合比在可燃界限之内,当高温火焰贴近冷的燃烧室表面时,由于散热损失大,火焰将中断,出现所谓“壁面激冷现象”。另外,虽然供给的混合气的平均混合比在可燃界限之内,但燃烧室内混合气浓度的分布很难保持均匀一致,难免有局部过浓或过稀现象,致使局部反应过慢或断火。可见,烃的 氧化反应不完全是生成 HC的一个途径。 2、火焰淬熄 由于冷态的 (或温度较低的 )燃烧室壁面对火焰产生的热量或活性物质具有吸收或吸附作用,故当火焰接近燃烧室壁面时将会发生淬熄现象。淬熄过程可以分为两个阶段 :第nts 稳态加载汽油车排放测试系统设计 第 页 共 39 页 12 一阶段是在接近冷态的壁面时火焰的熄灭,由热反应区传递壁面的热量和在反应区火焰释放的热量两者的平衡决定的 ; 第二阶段是淬熄后 1ms或数毫秒发生的扩散和氧化过程,它最终降低日淬熄层引起的 HC 排放。淬熄现象在燃烧室壁面留下一薄层未燃烧的混合气,形成一个重要的 HC排放源。但也有人认为淬熄对 HC排放的影 响是可以忽略不计的。 3、润滑油及燃烧室壁面沉积物的吸附及释放 在发动机的燃烧室、气缸壁面等任何有润滑油或沉积物的地方,在燃烧前和燃烧后,这些润滑油层或沉积物都能吸收和释放出燃油,从而使部分燃油避开主燃烧过程而不被燃烧,导致废气中 HC化合物含量增多。 在发动机的进气过程中,气缸里的燃油浓度增大,壁面上的润滑油或沉积物将吸收燃油蒸汽 , 压缩行程后期,燃油蒸汽压力增大 ;燃烧阶段燃油蒸汽浓度接近于零,吸收的燃油蒸汽将从液态润滑油膜或沉积物中释放出来进入气态的燃烧产物中,释放过程一直延续到整个 膨胀及排气行程。油膜释放出的部分燃油蒸汽将与高温燃烧产物混合并氧化。然而,后期释放的燃油蒸汽由于与温度较低的燃烧产物混合,因而避开了完全氧化,促使了未燃HC排放的增加。对燃油蒸汽具有吸附和释放作用的有壁面润滑油膜和燃烧室壁面的多孔性碳质沉积物等。 4、狭缝效应 狭缝主要指活塞、活塞环和气缸壁之间的狭小缝隙,火花塞中心电极的空隙,火花塞的螺纹、喷油器周围的间隙等。 当压缩过程中气缸压力升高时,未燃混合气或空气被迫进入各个狭缝区域 ;由于这些狭缝都有较大的面容比,故流入狭缝的气体被冷却到接近壁面的 温度。在燃烧过程中由于缸内压力继续上升,未混合气继续流入狭缝。由于狭缝里气体温度较低以及壁面的淬熄作用,火焰很难进入狭缝烧掉这些气体。当狭缝中气体压力高于气缸压力时,狭缝中的气体重新流回气缸。 2.1.2 一氧化碳的生成机理 一氧化碳是碳氢燃料在燃烧过程中生成的中间产物。理论上当氧气不足时,燃烧反应进行不充分才导致 CO出现。实际上发动机在任何空燃比时都生成 CO原因是混合气的不均匀性和 CO2高温分解所致。 鲍曼( 1975)用一步反应的准完整模型来描述了一氧化碳的生成机理 . CnHm+(n/2)O2 nCO+(m/2)H2 (2-1) 当混合气中有足够的氧气时,会有下述反应 : nts 稳态加载汽油车排放测试系统设计 第 页 共 39 页 13 2H2 + O2 2H2O (2-2) 2CO + O2 2CO2 (2-3) 同时一氧化碳还与生成的水蒸汽作用 : H2O + CO H2 + CO2, (2-4) 可见,当空气量充足时,理论上燃料 燃烧后不会存在 CO。实际上,由于局部或瞬间空气量不足、发动机的混合气成分的分布不是完全均匀以及位于温度较低的燃烧室壁面附近的激冷层的混合气会没有燃烧或燃烧不完全,所以燃烧后还会存在中间产物的 CO。 另外, CO的氧化速度较小,在膨胀过程中,会以高温下的高浓度状态“冻结”住,排气中有一部分的 HC会被部分氧化为 CO,这也增加了 CO的排放量。 此外,燃烧高温会引起气体离解,生成 CO: 2CO2 2C0 + O2 (2-5) 2H2O 2H2 + O2 (2-6) CO2+H2 CO + H2O (2-7) 因而排气中总会有少量的 CO存在的 6,7,8,9。 2.1.3 氮氧化物的生成机理 氮氧化物包括 NO, NO2, N2O4, N2O, N2O3, N2O5以及 NO:等。发动机排放的氮氧化物主要是指 NO和 NO2,特别是在汽油机排放的氮氧化物中 95%以上为 NO。从化学性质和排放量而言,比较受 到重视的是 NO7,9。 由于汽油中基本不含氮,故 NO 主要是空气中的氮气和氧气在高温下生成的“热力”NO,其形成机理十分复杂。目前被广泛采用的理论是前苏联学者泽尔多维奇 (Zeldovich)提出的链反应机理 7,8,9: O2 O+O (2-8) N2+O NO+N (2-9) O2+N NO+O (2-10) 以上表明链反应是从反应式 (2-8)中在燃烧的高温下,由氧气分子分解成的原子氧开始的。反应开始后,分子状态的氮与原子状态的氧或氧分子与氮原子碰撞生成 NO。反应式(2-9)左边的氧原子除一 小部分由反应式 (2-10)右边生成的氧供给外,大部分由反应式( 2-8)的分解反应生成。反应式 (2-10)左边的 N,主要靠反应式右边 (2-9)生成的氮原子供给。反应式 (2-9)和 (2-10)生成的 NO是同一数量级的。从三个反应式可以看出,氧气的浓度对 NO的生成影响很大。温度和时 间对 NO的生成量也有影响。气体在高温滞留的时间越nts 稳态加载汽油车排放测试系统设计 第 页 共 39 页 14 长, NO 的生成量越大。因而汽油机排放的 NO 浓度主要取决于燃烧温度、氧气含量以及高温滞留时间的长短 7,8,9,10。 影响氮氧化物生成的因素有空燃比、点火时间、发动机转速、进气管压力和大气湿度。空燃比和点火时间的影啊比较大,它们都能影响燃烧时的燃烧室内的温度、压力以及可利用的氧的浓度。转速的影响在不同空燃比下表现不同 :在稀混合气时由于燃烧速度慢,在高转速情况下,大部分燃烧是在膨胀行程中压力和温度不太高时进行的, NO的生成量减少。在浓混合气时燃烧速度较 快,发动机转速的提高加强了缸内气体的扰动,使燃烧速度增加,热损失降低,因此 NO 的生成增加。减小进气管压力,使发动机负荷和温度降低,残余废气冲淡作用增强,使燃烧速度下降,结果是 NO 浓度随进气管的压力下降而减少。大气中的水分在汽缸内蒸发时吸收热量,使汽缸内温度下降,因此大气湿度增大, NO的生成减少。 此外冷却水的温度提高,不利于汽缸体的散热,也会促使 NO的生成。 2.2 影响汽车尾气排放的因素 在稳态运行下,转速、负荷、 点火时间、混合气浓度、 水温、燃烧室壁面温度、排气背压及燃烧室表面沉积物对排放的影响。 1、 汽油机转速 汽油机转速的变化将引起充气系数、点火提前角、空燃比、缸内气体流动、温度以及排气在排气管中停留的时间等的变化。一般当转速增加时,缸内气体流动增强,燃油雾化质量及均匀性得到改善,湍流强度增大,燃烧室温度提高。这些都有利于改善燃烧,降低CO及 HC的排放。对 NOx 的排放影响较复杂,随空燃比不同会有不同的反应。 2、负荷 如果维持混合气空燃比及转速不变,点火提前角调整到最佳点,则负荷增加对 HC 排放基本上没有影响。因为负荷增加虽然使缸内压力及温度升高,激冷层变薄, HC在膨胀及排气冲程的氧化加速,但 压力升高使缝隙容积中的未燃烃储存量增加 ;而进气流量增加,使排气在排气管高温度段停留的时间缩短,从而抵消了前者对 HC 排放的有利影响。在上述条件下,负荷变化对 CO 的排放基本上也没影响,但对 NOx 的排放有影啊。负荷增加,进气歧管压力增加,缸内温度提高, NOx排放增加,在使用稀混合气时更明显。 3、点火时间 空燃比一定时,随着点火时间推迟 HC 及 NOx 的排放减少。 HC 减少的主要原因是点火时间延迟后,排气温度上升,使 HC在排气行程及排气道中的氧化加强。 NOx降低的原因主要是由于点火延迟后,最高燃烧温度直线下降 1。 nts 稳态加载汽油车排放测试系统设计 第 页 共 39 页 15 4、混合气浓度 HC 的浓度随空燃比增加而减少 ;但当空燃比大于 18 时, HC 随空燃比增大而增加,这主要是由于混合气变稀后,产生部分燃烧及失火致使 HC排放增加。在空燃比小于 18时,随 A/F增大, HC排放减少的原因是由于混合气变稀后,壁面淬熄层中燃料浓度减少以及在排气行程和排气道中氧浓度的增大从而使 HC进一步氧化所致。 NOx的排放在 16附近最大,比这个值小或大的空燃比都使 NOx排放浓度降低。在稀混合气一侧 NOx降低的原因是由于最高燃烧温度降低。在浓混合气一侧降低的原因是由于氧浓度的降低。可见在稀的 一侧对 HC, NOx及燃料消耗率都是有利的。但是混合气太稀将使燃烧的稳定性变差,导致 HC增加及有效耗油率上升。 5、汽油机冷却水及燃烧室壁面温度 提高汽油机冷却水及燃烧室壁面温度,可降低缝隙容积中储存的 HC 的浓度,减少激冷层的厚度,改善缝隙容积逸出的 HC 及激冷层扩散出来的燃油的氧化条件,而且可改善燃油的蒸发、分配 ;提高排气温度,这些都使 HC 排放物减少。 6、排气背压 排气背压增加会使未燃烃浓度高的排气留一部分在缸内,并在下一循环中烧掉,因此排气的 HC 浓度将降低。然而,如果排气背压过大,则留在缸内的废气过多, 稀释了混合气,燃烧恶化,排气中的 HC反而会增加。 7、 燃烧室壁面沉积物 燃烧室壁面沉积物的主要成分有两类 :一种是燃油中抗爆震添加剂氧化分解生成的各种盐 ;另一种是燃油及润滑油未完全燃烧的碳元素。这类物质多呈微孔型,能吸附混合气中的燃料,在排气过程中再释放出来。因此,燃烧室壁面沉积物的增加将使 HC 排放量增加。随沉积物厚度的增加,发动机的压缩比也随着增加,导致最高燃烧温度升高, NOx 排放量增加。 综上所述,发动机的工况对汽车尾气排放有直接影响,为保证检测结果的真实性、精度和重复性,汽车尾气污染物简易工况法测试过程 中,必须保证汽车运行在规定的工况范围内,即在尾气污染物测量时的车速和加载负荷在规定的范围内。 nts 稳态加载汽油车排放测试系统设计 第 页 共 39 页 16 第 三 章 稳态加载工况法 排放 检测系统设计 3.1 稳态加载工况法排放检测系统 的 构建 为了能准确快速地检测出在 稳态加载 工况下汽车的排放污染物的含量,必须借助必要的检测设备才行。 构建的 ASM 测试系统主要由 底盘测功机、工业控制计算机、 A/D 数据采集板、晶闸管调压器、尾气检测仪、司机助、传感器等 组成 , 如图 3-1 所示。 图 3-1稳态加载 工况系统总图 整个系统以工业控制计算机为核心,实现汽车检测工况控制和汽车排气污染物测试。在系统检测过程中实时采集各传感器的信号,经分析整理后由工控机输出特定的控制信号。系统中底盘测功机加载装置采用电涡流测功器,主控计算机通过数据采集板,实时采集底盘测功机车速、扭矩等信号,在软件分析的基础上经分析判断计算后实时向晶闸调压器输出数字控制信号,通过改变调压器的输出电压达到改变电涡流测功机吸收功率的目的。主控计算机与废气分析仪的信号传输,既可通过数据采集板的 A/D 通道,亦可通过RS-232数字串行通信接口实现。根据排气污染物检测 要求,主控计算机向晶闸管调压器控制单片机、废气分析仪等输出控制信号。主控计算机还将检测要求工况和实际运行工况的相关参数显示在司机助上,通过司机助可以将汽车的运行状态如速度和工况运行时间等必要参数显示出来,检测员可根据这些参数控制汽车的运行状态,以满足 ASM检测工况的要求。主控计算机通过数据采集板采集空气温度、湿度和大气压力信号,用于测量值的校正。 nts 稳态加载汽油车排放测试系统设计 第 页 共 39 页 17 本设计中 ,系统硬件主要依据汽车与交通运输实验中心现有设备进行选用。 测控计算机采用台湾研华公司 601型工业控制计算机,处理器为 P 800。 数据采集板采用北京华远 公司 HY-8021A型多功能数据采集板。 底盘测功机选用的是 AHS-ELP300型底盘测功机 ,该底盘测功机自带的控制系统能实现恒速和恒扭驱动轮输出功率的测量。基本惯量为 310kg,滚筒直径为 318mm,滚筒中心距550mm ,最大车速为 250km/h。底盘测功机有车速和扭矩信号处理、放大电路和模拟量输出端口,其中车速信号输出是频率信号,应用实验室自制的 F/V变换电路转换为电压信号后,输到 HY-8021A型多功能数据采集板的 A/D端口。 废气分析仪选用的是 FLA-502 型废气分
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