關(guān)于汽車尾氣排放簡易瞬態(tài)工況法檢測技術(shù)的討論

李海艷

【摘 要】隨著我國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車的數(shù)量與日俱增，給人們帶來了很多的方便，然而汽車尾氣大量的排放也給周圍的環(huán)境造成了嚴(yán)重的影響，尤其是對人的身體健康造成了極大的傷害。本文通過實(shí)際工作經(jīng)驗(yàn)，介紹了汽油車排放新技術(shù)簡易瞬態(tài)工況法的檢測原理、檢測方法、檢測設(shè)備及其優(yōu)點(diǎn)。該方法具有檢測方法簡單，準(zhǔn)確度高的特點(diǎn),對于我國控制城市汽車尾氣排放污染具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義，值得推廣。

【關(guān)鍵詞】汽油車；尾氣排放檢測 ； 簡易瞬態(tài)工況法 ； 氣體流量分析儀

Abstract: In this paper, through practical work experience, describes the detection principle of the law of the new technology simple transient conditions in the gasoline vehicle emissions, and testing methods, equipment, and its advantages. The method has characteristics of detection method simple and the high accuracy, it has a very important practical significance for our country to control the pollution of urban automobile exhaust emissions, it is worth promoting.Key words: gasoline vehicles; emissions testing; the method of simple transient conditions; gas flow analyzer

中圖分類號：F205文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A文章編號：2095-2104（2012）

中國汽車工業(yè)的快速發(fā)展，據(jù)統(tǒng)計截止到2011年底，我國已經(jīng)成為目前世界上最大的汽車消費(fèi)國。汽車尾氣的排放成為環(huán)保的重要課題。汽車企業(yè)正在努力通過引進(jìn)技術(shù)以達(dá)到排放要求。但是，目前在用汽車的尾氣檢測仍存在一些亟待解決的問題，而這些問題的解決不但會促進(jìn)環(huán)保技術(shù)的發(fā)展，而且將促進(jìn)汽車工業(yè)的發(fā)展。

目前，我國使用的簡易工況法有瞬態(tài)工況法(IM1985)、穩(wěn)態(tài)工況法(ASM)和簡易瞬態(tài)工況法(IG195)。簡易瞬態(tài)工況法使用與穩(wěn)態(tài)工況法相同的檢測設(shè)備和廢氣分析儀，增加了氣體流量分析儀來測試尾氣排放流量；采用與瞬態(tài)工況法相同的測試工況。與穩(wěn)態(tài)工況法相比，簡易瞬態(tài)工況法可以準(zhǔn)確模擬車輛道路行駛的各種實(shí)際工作情況，具有較高的識別率，并且能夠測量出汽車排放污染物的質(zhì)量，很好地反映了汽車排放的實(shí)際情況；與瞬態(tài)工況法相比，其檢測效率較高，檢測費(fèi)用和設(shè)備費(fèi)用都較低，據(jù)有關(guān)資料介紹，簡易瞬態(tài)工況法的設(shè)備費(fèi)用僅為瞬態(tài)工況法的三分之一，非常適合我國的實(shí)際國情，有利于在我國汽車檢測中全面推廣使用。

1. 簡易瞬態(tài)工況法的主要設(shè)備

簡易瞬態(tài)工況法的設(shè)備主要包括：底盤測功機(jī)、排氣取樣系統(tǒng)、五氣分析儀、氣體流量分析儀和自動檢測控制系統(tǒng)。

1.1底盤測功機(jī)

底盤測功機(jī)主要用于模擬車輛道路行駛的各種工況，要求能夠模擬車輛在道路上行駛的加速慣量，即底盤測控機(jī)通過控制功率吸收單元模擬車輛在道路上勻速和加速工況，減速工況只通過基本飛輪部分模擬，或者能夠模擬車輛在道路行駛的全慣量。

1.2排放取樣系統(tǒng)

排放取樣系統(tǒng)包括水氣分離系統(tǒng)、顆粒過濾裝置、取樣泵和流量控制單元。應(yīng)保證其可靠耐用，無泄漏且易于維護(hù)，與取樣氣體接觸的制造材料不能與取樣氣體反應(yīng)且不污染取樣氣體或改變被分析氣體的特性。此外，取樣系統(tǒng)應(yīng)能耐高溫、耐腐蝕。

1.3五氣分析儀

五氣分析儀直接對排放氣體進(jìn)行采樣分析。其中一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO２)、碳?xì)浠衔?HC)、采用不分光紅外法(NDIR)；氮氧化合物(NOx)采用電化學(xué)法或其他等效方法。五氣分析儀應(yīng)能滿足至少5Hz的排放濃度測試能力(即能夠滿足至少每0.2s進(jìn)行一次排放濃度測試)，并且每次開始測試前，應(yīng)對環(huán)境溫度、濕度進(jìn)行測量，至少每秒測量一次。

1.4氣體流量分析儀(VMAS)

氣體流量分析儀是簡易瞬態(tài)工況法所特有的檢測設(shè)備。它的基本結(jié)構(gòu)圖可以參考有關(guān)專業(yè)書籍,這里省略結(jié)構(gòu)圖。氣體流量分析儀的結(jié)構(gòu)由氣室、蝸旋流量傳感器、氧氣傳感器、抽氣機(jī)、溫度和壓力傳感器等組成。主要用來即時地測量排放氣體的流量。氣體流量分析儀將測量稀釋后的氣體的氧含量與原排放氣體中的氧含量相比較，求得質(zhì)量稀釋的比例，通過稀釋比和氣體流量分析儀測得的流量，計算出每一秒的排放體積。然后根據(jù)排放體積和五氣分析儀測量出來的排放濃度來計算汽車每一秒排放的污染質(zhì)量。

1.5自動檢測控制系統(tǒng)

自動檢測控制系統(tǒng)根據(jù)輸入的車輛參數(shù)(包括車輛的整備質(zhì)量和整車質(zhì)量)自動設(shè)置加載載荷和選擇排放標(biāo)準(zhǔn)。檢測程序、數(shù)據(jù)采集和分析判斷檢測結(jié)果都由自動檢測控制系統(tǒng)自動完成 。

2 . 簡易瞬態(tài)工況法檢測流程

2.1車輛預(yù)檢

待檢車輛完成車輛檢測登記后，引車員應(yīng)將車輛駕駛到底盤測功機(jī)前等待檢測，并進(jìn)行車輛的預(yù)先檢查。預(yù)先檢查的目的是核實(shí)受檢車輛是否和行駛證相符，并評價車輛的實(shí)際狀況是否能夠進(jìn)行簡易瞬態(tài)工況法檢測。在進(jìn)行預(yù)先檢查時，如果發(fā)現(xiàn)受檢車輛的車況太差，不適合進(jìn)行簡易瞬態(tài)工況法檢測，必須進(jìn)行修理后才能進(jìn)行檢測。

2.2實(shí)驗(yàn)設(shè)備準(zhǔn)備和標(biāo)定

(1)取樣系統(tǒng)進(jìn)行至少15min的連續(xù)清洗，若為反吹清洗則不少于5min。將取樣探頭插入汽車排氣管, 要求達(dá)到250mm，若深度不能保證，應(yīng)加長排氣管。

(2)對五氣分析儀和氣體流量分析儀進(jìn)行預(yù)熱，使其在通電后30min達(dá)到穩(wěn)定。在每次開始實(shí)驗(yàn)前，分析儀器完成自動調(diào)零，測定環(huán)境污染水平和HC殘留量。采集的環(huán)境背景樣氣應(yīng)滿足以下條件：HC<7×10-6 、 CO<0.02％ 、NO<25×10-6 且取樣系統(tǒng)中HC殘留量濃度高出環(huán)境背景氧氣濃度不超過7×1O-6 時，儀器可以使用。

(3)在對底盤測功機(jī)進(jìn)行預(yù)熱之后，進(jìn)行滑行試驗(yàn)，在滑行試驗(yàn)合格后方可進(jìn)行簡易瞬態(tài)工況法的排放檢測。計算機(jī)系統(tǒng)根據(jù)車輛參數(shù)自動設(shè)定底盤測功機(jī)載荷或根據(jù)基準(zhǔn)值來設(shè)定試驗(yàn)工況的吸收功率值。

2.3進(jìn)行檢測

(1)啟動車輛發(fā)動機(jī)，使發(fā)動機(jī)保持怠速運(yùn)轉(zhuǎn)40s。

(2)按照所提供的操作規(guī)程試驗(yàn)循環(huán)進(jìn)行試驗(yàn)。

注：在試驗(yàn)過程中應(yīng)注意以下幾個問題：

a．怠速運(yùn)行工況

1)對于手動或半自動變速器，應(yīng)做到：怠速期間，離合器接合，變速器置于空檔；為了按正常循環(huán)進(jìn)行加速，車輛應(yīng)在循環(huán)的每個怠速后期，加速開始前5s離合器脫開。

2)對于自動變速器，應(yīng)做到：在試驗(yàn)開始時，放好檔位選擇器后，在試驗(yàn)期間任何時候不再操作檔位選擇器。除了加速運(yùn)行工況中的第二種中所述的情況。

b．加速運(yùn)行工況

1)在整個工況過程中進(jìn)行加速時，盡可能使加速度恒定。若加速度未能在規(guī)定時間內(nèi)完成，如有可能，超出的時間應(yīng)從工況改變的復(fù)合公差的時間中扣除，否則，必須從下一等速工況的時間內(nèi)扣除。

2)對于自動變速器，若加速不能在規(guī)定時間內(nèi)完成，則應(yīng)按照手動變速器的要求，操作檔位選擇器。

c．減速運(yùn)行工況

1)在減速工況時，應(yīng)使加速踏板完全松開，離合器接合，當(dāng)車速降至10km／h時，離合器脫開，但不操作變速桿。

2) 如果減速時間比響應(yīng)工況規(guī)定的時間長，則應(yīng)使用車輛的制動器，以使循環(huán)按照規(guī)定的時間進(jìn)行。

3)如果減速時間比響應(yīng)時間規(guī)定的時間短，則應(yīng)在下一個等速或怠速工況時間中恢復(fù)到理論循環(huán)規(guī)定的時間。

d．等速運(yùn)行工況

1)從加速過渡到下一等速工況時，應(yīng)避免猛踏加速踏板或關(guān)閉節(jié)氣門。

2)等速T況應(yīng)采用保持加速踏板位置不變的方法實(shí)現(xiàn)。

2.4檢測完畢

循環(huán)終了時，車輛停止在轉(zhuǎn)鼓上，變速器置于空檔，離合器接合。同時停止取樣。

3．結(jié)果計算及判定

在簡易瞬態(tài)工況法中，計算排放氣體質(zhì)量全部由軟件系統(tǒng)自行進(jìn)行。計算過程如下：

1)氣體流量分析儀將測量稀釋后的排放氣體的氧氣含量與原來為稀釋排氣的氧氣含量進(jìn)行比較，得出稀釋比例K；通過稀釋比例K與其體流量分析儀測得的稀釋后的流量V０，得出實(shí)際每一秒的車輛的排放氣體體積V1；再根據(jù)五氣分析儀測得P的濃度得到每一秒排放氣體的質(zhì)量M。計算公式可參考有關(guān)專業(yè)書籍。下面簡要介紹一下。

K=(O2-O2′)/(O2-O2o),V1=V0×K,M=P×ρ×V1。公式說明:其中K為稀釋比例;O2為環(huán)境氧濃度; O2′為稀釋后排放氣體中氧濃度; O2o為原始氧濃度; ρ為氣體的密度。

注：濃度(CO 、CO、O2 、HC、NO )有五氣分析儀采樣單元測量得到；標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，每一種采樣氣體的密度都采用標(biāo)準(zhǔn)化常數(shù)值。

2)將計算所得到的每秒排放氣體的質(zhì)量M轉(zhuǎn)換成單位里程下的排放質(zhì)量即排放因子M1。排放因子(g／km)M1=M/S ,其中式中M表示單位時間排放質(zhì)量g／s,S表示車輛單位時間當(dāng)量行駛距離km／s

注：一氧化氮(NO)的測量值由系統(tǒng)自行計算和修正后，以氮氧化物(NOx )的形式表示，氮氧化物(NOx )用二氧化氮(NO2)當(dāng)量表示。

3)結(jié)果判定

將測量所得的排放因子與簡易瞬態(tài)工況法的排放限值相比較，獲得車輛最終的檢測結(jié)果。排放限值應(yīng)根據(jù)各地的實(shí)際情況，結(jié)合車輛的基準(zhǔn)質(zhì)量、車齡、車輛類型等來制定。

4:結(jié)論

通過上面的研究分析，我們可以得出以下結(jié)論: 穩(wěn)態(tài)工況法操作簡單，設(shè)備費(fèi)用較低，但其準(zhǔn)確度不高，不能真實(shí)反映車輛道路行駛的實(shí)際情況。瞬態(tài)工況法雖然識別率高，但其的費(fèi)用太高，不適合我國進(jìn)行大面積的推廣, 簡易瞬態(tài)工況法很好地解決了以上兩種方法存在的缺點(diǎn)。但是簡易瞬態(tài)工況法排放限值的合理設(shè)定仍值得我們進(jìn)行進(jìn)一步深入的研究,有待進(jìn)一步完善。

參考文獻(xiàn)

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