汽油车尾气排放简易瞬态工况法检测的研究_科技类论文发表

　　摘要：我主要分析介绍汽油车排放新技术简易瞬态工况法的检测原理、检测方法、检测设备及其优点。该方法测定汽车排放污染物的质量，它具有检测方法简单，准确度高，而且检测汽油车污染排放实际可行，完全模拟汽车路面行驶、加速等情况,检测数据科学合理,对于我国控制城市汽车尾气排放污染具有十分重要的现实意义，值得推广。
　　关键词：汽油车尾气排放检测简易瞬态工况法气体流量分析仪
　　近年来，我国汽车保有量特别是私家车迅猛增加，汽车污染物的排放已经成为我国许多大中城市面临的重要环境问题，控制汽车污染物迅速增加是科学研究的一项重要课题,开发和使用更加科学的汽车尾气排放检测方法已经成为当务之需。现在我国广泛而普遍使用的汽油车尾气排放检测方法是怠速法和双怠速法。这两种检测方法虽然使用简单，价格低廉，但缺点也十分明显，即其识别率非常低，无法检测尾气中的氮氧化物的含量,而且检测数据缺乏真实性。而简易瞬态工况法可以很好的克服以上缺点,所以在我国的某些大城市，如北京、上海、广州已经开始使用简易瞬态工况法来进行检测，通过一段时间的证明这种方法具有很大的优越性,而且全国一些省市乃至县市正在大力推广这种简易瞬态工况法。目前，我国使用的简易工况法有瞬态工况法(IM1985)、稳态工况法(ASM)和简易瞬态工况法(IG195)。简易瞬态工况法使用与稳态工况法相同的检测设备和废气分析仪，增加了气体流量分析仪来测试尾气排放流量；采用与瞬态工况法相同的测试工况。与稳态工况法相比，简易瞬态工况法可以准确模拟车辆道路行驶的各种实际工作情况，具有较高的识别率，并且能够测量出汽车排放污染物的质量，很好地反映了汽车排放的实际情况；与瞬态工况法相比，其检测效率较高，检测费用和设备费用都较低，据有关资料介绍，简易瞬态工况法的设备费用仅为瞬态工况法的三分之一，非常适合我国的实际国情，有利于在我国汽车检测中全面推广使用。
　　1.简易瞬态工况法的主要设备
　　简易瞬态工况法的设备主要包括：底盘测功机、排气取样系统、五气分析仪、气体流量分析仪和自动检测控制系统。
　　1．1底盘测功机
　　底盘测功机主要用于模拟车辆道路行驶的各种工况，要求能够模拟车辆在道路上行驶的加速惯量，即底盘测控机通过控制功率吸收单元模拟车辆在道路上匀速和加速工况，减速工况只通过基本飞轮部分模拟，或者能够模拟车辆在道路行驶的全惯量。
　　1．2排放取样系统
　　排放取样系统包括水气分离系统、颗粒过滤装置、取样泵和流量控制单元。应保证其可靠耐用，无泄漏且易于维护，与取样气体接触的制造材料不能与取样气体反应且不污染取样气体或改变被分析气体的特性。此外，取样系统应能耐高温、耐腐蚀。
　　1．3五气分析仪
　　五气分析仪直接对排放气体进行采样分析。其中一氧化碳(CO)、二氧化碳(CO２)、碳氢化合物(HC)、采用不分光红外法(NDIR)；氮氧化合物(NOx)采用电化学法或其他等效方法。五气分析仪应能满足至少5Hz的排放浓度测试能力(即能够满足至少每0．2s进行一次排放浓度测试)，并且每次开始测试前，应对环境温度、湿度进行测量，至少每秒测量一次。
　　1．4气体流量分析仪(VMAS)
　　气体流量分析仪是简易瞬态工况法所特有的检测设备。它的基本结构图可以参考有关专业书籍,这里省略结构图。气体流量分析仪的结构由气室、蜗旋流量传感器、氧气传感器、抽气机、温度和压力传感器等组成。主要用来即时地测量排放气体的流量。气体流量分析仪将测量稀释后的气体的氧含量与原排放气体中的氧含量相比较，求得质量稀释的比例，通过稀释比和气体流量分析仪测得的流量，计算出每一秒的排放体积。然后根据排放体积和五气分析仪测量出来的排放浓度来计算汽车每一秒排放的污染质量。
　　1．5自动检测控制系统
　　自动检测控制系统根据输入的车辆参数(包括车辆的整备质量和整车质量)自动设置加载载荷和选择排放标准。检测程序、数据采集和分析判断检测结果都由自动检测控制系统自动完成。
　　2.简易瞬态工况法检测流程
　　2．1车辆预检
　　待检车辆完成车辆检测登记后，引车员应将车辆驾驶到底盘测功机前等待检测，并进行车辆的预先检查。预先检查的目的是核实受检车辆是否和行驶证相符，并评价车辆的实际状况是否能够进行简易瞬态工况法检测。在进行预先检查时，如果发现受检车辆的车况太差，不适合进行简易瞬态工况法检测，必须进行修理后才能进行检测。
　　2.2实验设备准备和标定
　　(1)取样系统进行至少15min的连续清洗，若为反吹清洗则不少于5min。将取样探头插入汽车排气管,要求达到250mm，若深度不能保证，应加长排气管。
　　(2)对五气分析仪和气体流量分析仪进行预热，使其在通电后30min达到稳定。在每次开始实验前，分析仪器完成自动调零，测定环境污染水平和HC残留量。采集的环境背景样气应满足以下条件：HC<7×10-6、CO<0.02％、NO<25×10-6且取样系统中HC残留量浓度高出环境背景氧气浓度不超过7×1O-6时，仪器可以使用。
　　(3)在对底盘测功机进行预热之后，进行滑行试验，在滑行试验合格后方可进行简易瞬态工况法的排放检测。计算机系统根据车辆参数自动设定底盘测功机载荷或根据基准值来设定试验工况的吸收功率值。
　　2．3进行检测
　　(1)启动车辆发动机，使发动机保持怠速运转40s。
　　(2)按照所提供的操作规程试验循环进行试验。
　　注：在试验过程中应注意以下几个问题：
　　a．怠速运行工况
　　1)对于手动或半自动变速器，应做到：怠速期间，离合器接合，变速器置于空档；为了按正常循环进行加速，车辆应在循环的每个怠速后期，加速开始前5s离合器脱开。
　　2)对于自动变速器，应做到：在试验开始时，放好档位选择器后，在试验期间任何时候不再操作档位选择器。除了加速运行工况中的第二种中所述的情况。
　　b．加速运行工况
　　1)在整个工况过程中进行加速时，尽可能使加速度恒定。若加速度未能在规定时间内完成，如有可能，超出的时间应从工况改变的复合公差的时间中扣除，否则，必须从下一等速工况的时间内扣除。
　　2)对于自动变速器，若加速不能在规定时间内完成，则应按照手动变速器的要求，操作档位选择器。
　　c．减速运行工况
　　1)在减速工况时，应使加速踏板完全松开，离合器接合，当车速降至10km／h时，离合器脱开，但不操作变速杆。
　　2)如果减速时间比响应工况规定的时间长，则应使用车辆的制动器，以使循环按照规定的时间进行。
　　3)如果减速时间比响应时间规定的时间短，则应在下一个等速或怠速工况时间中恢复到理论循环
　　规定的时间。
　　d．等速运行工况
　　1)从加速过渡到下一等速工况时，应避免猛踏加速踏板或关闭节气门。
　　2)等速T况应采用保持加速踏板位置不变的方法实现。
　　2.4检测完毕
　　循环终了时，车辆停止在转鼓上，变速器置于空档，离合器接合。同时停止取样。
　　3．结果计算及判定
　　在简易瞬态工况法中，计算排放气体质量全部由软件系统自行进行。计算过程如下：
　　1)气体流量分析仪将测量稀释后的排放气体的氧气含量与原来为稀释排气的氧气含量进行比较，得出稀释比例K；通过稀释比例K与其体流量分析仪测得的稀释后的流量V０，得出实际每一秒的车辆的排放气体体积V1；再根据五气分析仪测得P的浓度得到每一秒排放气体的质量M。计算公式可参考有关专业书籍。下面简要介绍一下。
　　K=(O2-O2´)/(O2-O2º),V1=V0×K,M=P×ρ×V1。公式说明:其中K为稀释比例;O2为环境氧浓度;O2´为稀释后排放气体中氧浓度;O2º为原始氧浓度;ρ为气体的密度。
　　注：浓度(CO、CO、O2、HC、NO)有五气分析仪采样单元测量得到；标准状态下，每一种采样气体的密度都采用标准化常数值。
　　2)将计算所得到的每秒排放气体的质量M转换成单位里程下的排放质量即排放因子M1。排放因子(g／km)M1=M/S,其中式中M表示单位时间排放质量g／s,S表示车辆单位时间当量行驶距离km／s
　　注：一氧化氮(NO)的测量值由系统自行计算和修正后，以氮氧化物(NOx)的形式表示，氮氧化物(NOx)用二氧化氮(NO2)当量表示。
　　3)结果判定
　　将测量所得的排放因子与简易瞬态工况法的排放限值相比较，获得车辆最终的检测结果。排放限值应根据各地的实际情况，结合车辆的基准质量、车龄、车辆类型等来制定。
　　4:结论
　　通过上面的研究分析，我们可以得出以下结论:稳态工况法操作简单，设备费用较低，但其准确度不高，不能真实反映车辆道路行驶的实际情况。瞬态工况法虽然识别率高，但其的费用太高，不适合我国进行大面积的推广,简易瞬态工况法很好地解决了以上两种方法存在的缺点。但是简易瞬态工况法排放限值的合理设定仍值得我们进行进一步深入的研究,有待进一步完善。
　　参考文献
　　1韩应健:简易工况检测方法浅探。
　　2姚圣卓，刘昭度，齐志权:轻型汽油车简易瞬态工况法污染物排放检测系统设计上海环境科学2003(10)。
　　3刘勇，胡于进，李成刚:关于在用车的工况尾气排放检测北京汽车2004(1)