一种便携式车载排放检测系统及检测方法与流程

本发明涉及一种尾气检测结构，尤其涉及一种便携式车载排放检测系统，还涉及一种基于所述检测系统的检测方法。

背景技术：

实验室底盘测功机测试法应用最广，是目前机动车尾气数据的主要来源，此方法是利用实验室内的底盘测功机和气体分析仪，准确测试在预设行驶工况下的尾气排放量。这种排放测试系统体积庞大，使用时操作困难，成本昂贵，这种方法一个无法克服的缺点是必须按固定行驶工况对机动车进行测试，不能真实反映实际道路上的尾气排放。

目前在美国和其他一些国家和地区，遥感监测技术开始得到应用，使用红外线和紫外线光谱的方法测试出废气排放物中的各废气的混合比率，其优点是自动化程度高，检测速度快，但该方法对交通状况和安置地点有着较为苛刻的要求，使用受环境因素影响较大，并且只能测量出排放气体的浓度，无法得到排放气体的质量，因此也无法得到广泛使用。

技术实现要素：

为解决现有技术中的问题，本发明提供一种便携式车载排放检测系统，还提供一种基于所述检测系统的检测方法。

本发明便携式车载排放检测系统包括能够放置在汽车上的柜体，设置在柜体内的尾气分析装置、电源模块、通讯模块、定位模块、设置在柜体外的尾气取样装置、排废装置、检测平台，所述尾气分析装置分别与尾气取样装置、电源模块、排废装置、通讯模块相连，所述检测平台分别与定位模块和通讯模块相连。

本发明作进一步改进，所述尾气取样装置包括取样管和取样探头，所述取样探头前端设有取样枪，取样时，所述取样枪插入汽车排气管内。

本发明作进一步改进，所述尾气分析装置通过通讯接口与所述通讯模块相连，所述通讯接口包括总线接口、USB接口、Type-C接口。

本发明作进一步改进，所述通讯模块包括蓝牙通讯模块、WIFI通讯模块、2G/3G/4G通讯模块中的一种或多种。

本发明作进一步改进，所述定位模块包括相互连接的GPS模块和GPS天线，所述GPS模块固定在所述柜体内壁上，所述GPS天线设置在所述柜体外侧。

本发明作进一步改进，所述检测平台包括设有显示界面的平板电脑、电脑、手机、PC电脑中的一种或多种。

本发明作进一步改进，所述电源模块为电源转换电路，所述电源模块通过汽车逆变器从点烟器获取逆变220V电源。

本发明作进一步改进，所述电源模块包括电池和电源转换电路，所述电池通过所述电源转换电路转换为220V电源为系统供电。

本发明作进一步改进，所述尾气分析装置包括尾气进气口、环境气进气口、反吹气进气口、校准进气口、排气排水口、出气口、双层过滤器、活性炭过滤器、颗粒物过滤器、油水分离器、第一电动泵、第二电动泵、活性炭过滤器、气体测试模块，所述尾气进气口和反吹气入口通过双层过滤器分别与油水分离器输入端和第一电动泵输入端相连，所述环境气进气口通过活性炭过滤器、颗粒物过滤器与油水分离器输入端和第一电动泵输入端相连，所述第二电动泵分别与油水分离器输出端、活性炭过滤器输入端、第一电动泵输入端相连，所述第一电动泵输出端通过排气排水口与排废装置相连，所述校准接口和活性炭过滤器输出端分别与气体测试模块相连。

本发明作进一步改进，所述气体测试模块包括CO、CO₂、HK红外平台、与CO、CO₂、HK红外平台相连的NO红外平台、分别与NO红外平台相连的O₂传感器和NO传感器，所述出气口的数量为两个，分别与O₂传感器和NO传感器相连。

本发明还提供一种基于所述检测系统的检测方法，包括如下步骤：S1：开始 ，车辆信息录入； S2：判断是否校准，如果是，提示取出探头，发送执行命令，延时1秒，然后执行步骤S3，如果否，直接执行步骤S3；S3：发送执行命令；S4：接收数据，点击采集数据，判断采集的数据是否有效，如果有效，保存数据，如果无效，返回重新执行步骤S4；S4：判断是否保存数据，如果是，上传数据，结束，如果否 ，延伸1秒，返回执行步骤S3。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：能够摆脱实验室内不能模拟实时路上行驶工况的缺陷，并突破遥感监测定点尾气收集数据的局限性，能够方便快捷地获取不同路段、不同车型、不同时段的尾气排放数据，开辟了一种新的在用车辆排放测试的途径，对治理车辆进行路试尾气检测，解决现有设备在静态条件下无法检测尾气NO_x的问题，提高尾气的治理一次性通过率。能够实时测量机动车尾气各成分的浓度和质量、机动车各形式特征等参数，可以弥补实验室测试的局限性，具有成本低、效率高的优点。

附图说明

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明尾气分析装置原理图；

图3为本发明检测方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步详细说明。

如图1所示，本发明便携式车载排放检测系统包括能够放置在汽车上的柜体9，设置在柜体9内的尾气分析装置2、电源模块、蓝牙通讯模块5、定位模块、设置在柜体9外的尾气取样装置1、排废装置10、检测平台6，所述尾气分析装置2分别与尾气取样装置1、电源模块、排废装置10、蓝牙通讯模块5相连，所述检测平台6分别与定位模块和蓝牙通讯模块5无线相连。

本例的所述尾气取样装置1包括取样管和取样探头，所述取样探头前端设有取样枪，取样时，所述取样枪插入汽车排气管内。尾气取样装置1的采样探头可以良好固定到汽车排气管，取样管长5 米，取样枪插入排气管深度不小于400mm。此外，本例的取样枪和柜体9之间还设有滤纸和/或前置过滤器，作用是过滤掉尾气中的灰尘等细小颗粒、水分。

如图2所示，本例的尾气分析装置2采用模块化设计，通过RS232和通讯模块与检测平台6联网，具有CO、HC、NOx、CO₂、O₂以及λ测量，测量精度达到JJG 688（汽车排放气体测试仪） Ⅱ级测试仪要求；具备标定、检定等功能。

具体地 ，本例的尾气分析装置2包括尾气进气口、环境气进气口、反吹气进气口、校准进气口、排气排水口、出气口、双层过滤器、活性炭过滤器、颗粒物过滤器、油水分离器、电动泵1、电动泵2、活性炭过滤器、气体测试模块，所述尾气进气口和反吹气入口通过双层过滤器分别与油水分离器输入端和电动泵1输入端相连，所述环境气进气口通过活性炭过滤器、颗粒物过滤器与油水分离器输入端和电动泵1输入端相连，所述电动泵2分别与油水分离器输出端、活性炭过滤器输入端、电动泵1输入端相连，所述电动泵1输出端通过排气排水口与排废装置10相连，所述校准接口和活性炭过滤器输出端分别与气体测试模块相连。其中，所述气体测试模块包括CO、CO₂、HK红外平台、与CO、CO₂、HK红外平台相连的NO红外平台、分别与NO红外平台相连的O₂传感器和NO传感器，所述出气口的数量为两个，分别与O₂传感器和NO传感器相连。

本例尾气进气口、环境气进气口、反吹气进气口、校准进气口、排气排水口、出气口等均采用在柜体9开孔的方式与相应部件连接。比如，所述柜体9上设有尾气进气口，所述尾气取样装置1的取样管直接插接在所述尾气进气口上。

本例尾气分析装置2采用不分光红外吸收法原理, 用非分光红外测量机动车排放废气中的一氧化碳CO、碳氢化合物HC 和二氧化碳CO₂的成分，用电化学电池原理测量排气中的氮氧化合物NO 的成分计算出过量空气系数λ。所述尾气分析装置2还可以配置感应式转速夹，可在检测废气的同时监测发动机的转速。

本例的尾气分析装置2各模块作用：

（1）双层过滤器：滤料采用纯度高达99%以上的SiO₂颗粒，其密度大、硬度强、表面光滑，反冲洗干净彻底，同时可以选用密度相对较大的磁铁矿石或锰砂作为一级滤料，这样不易损失滤料，延长使用寿命，再通过合理调配，能够有效的去除水中的悬浮物、胶状物及铁离子；

（2）三通电磁阀：当电磁阀线圈通电时，出介质端第一路打开，第二路关闭；当电磁阀线圈断电时，出介质端第一路关闭，第二路打开；

（3）油水分离器：含更小颗粒的油滴的污水通过细滤器，出去水中杂质，依次进入纤维聚合器，使细小油滴聚合成较大的油滴与水分离；

（4）电动泵：低压时，高，低压泵同时供油，可获得较大的输出流量。高压时，低压泵经卸荷溢流阀自动空载回油，减少功率消耗；

（5）过滤器：杂质通过有一定规格滤网的滤筒后，其杂质被阻挡；

（6）常闭二通电磁阀：线圈通电后，衔铁在电磁力作用下先带动副阀阀塞提起，主阀阀杯上的流体经副阀流走，减少了作用在主阀阀杯上的压力，当主阀阀杯上的压力减少到一定值时，衔铁带动主阀阀杯，并利用压差而使主阀阀杯开启，介质流通。线圈断电后，电磁力消失，衔铁因自重下落复位。同时依靠介质压力，主副阀得以紧密关闭；

（7）红外平台：包括CO、CO₂、HC红外平台和NO红外平台，主要用于CO、CO₂、HC、NO的成份的精确分析,本例配置O₂、NO传感器,具备响应速度快、重复性好、预热时间短等特点。

本例的尾气分析装置2工作原理为：

1、装置整车工作时，汽车尾气由尾气进气口进入，通过双层过滤器后气体在进入油水分离器进行二次过滤，最后在通过活性炭过滤进行过滤。气体过滤完之后，通过红外平台和NO、O₂传感器进行数据测量和传输，同时气体由传感器直接排出。

2、校准时，校准气体由校准进气口进入；清理尾气分析装置2时，气体由环境进气口及反吹入口进入。

如图1所示 ，本例的尾气分析装置2通过通讯接口与所述蓝牙通讯模块5相连，所述通讯接口包括总线接口、USB接口、Type-C接口等等，本例采用RS232总线接口。本例的通讯模块除了蓝牙通讯模块5外，还可以采用WIFI通讯模块、2G/3G/4G通讯模块等无线通讯模块，从而使所述尾气分析装置2联网与检测平台连接。

本例的定位模块包括相互连接的GPS模块3和GPS天线4，所述GPS模块3固定在所述柜体9内壁上，所述GPS天线4设置在所述柜体9外侧。本例将GPS天线4可以接受卫星的信号，通过卫星信号同时计算你现在这个模块的位置，移动的速度，得到数据后，通过GPS模块3传输给检测平台6。

本例的检测平台6可以为设有显示界面的平板电脑、电脑、手机、PC电脑中的一种或多种，通过UI界面的操作完成对尾气分析装置2远程操作控制，并作为数据采集、车速和车辆轨迹换算、数据保存和传输的平台。

本发明的电源模块为系统提供稳定的220V电源，可以为单独的电源转换电路7，所述电源模块通过汽车逆变器从点烟器获取逆变220V电源。

本例的电源模块包括独立的电池8和电源转换电路7，所述电池8通过所述电源转换电路7转换为220V电源为系统供电。所述电池8既可以为内置的蓄电池或锂电池，放置在柜体9内，也可以作为单独部件放置在柜体9外。

本例的排废装置为排水排气管，将尾气分析装置2检测之后的的尾气气体和检测过程中生成的水，进行引导排出。

本例的柜体9能方便安装到汽车后尾箱，防止路试期间摇晃、跌倒；尾气分析装置2可快速安装、拆卸，并能良好固定在柜体9上。如果汽车后备箱没有空间，也可以将柜体9放置在后排座椅上。

如图3所示 ，本例的便携式车载排放检测系统的检测软件设置在检测平台上，所述检测方法包括如下步骤：

S1：开始 ，车辆信息录入，系统具有三种车辆登记方式：（1）通过从手机实现车辆信息录入；（2）可以通过平板工业电脑实现车辆信息录入；（3）可以通过PC电脑实现车辆信息录入。

S2：判断是否校准，如果是，提示取出探头，发送执行命令延时1秒 ，然后执行步骤S3，如果否，直接执行步骤S3；

S3：发送执行命令；

S4：接收数据，点击采集数据，判断采集的数据是否有效，如果有效，保存数据，如果无效，返回重新执行步骤S4；

S4：判断是否保存数据，如果是，上传数据，结束，如果否 ，延伸1秒，返回执行步骤S3。

本例的尾气取样装置1每秒至少采集一次五气（CO、HC、NOx、CO₂、O₂）,和λ数据，其中λ表示过量空气系数。

过量空气系数的定义是：实际上燃烧1kg汽油所需要的氧气质量比上理论上完全燃烧1kg汽油所需要的氧气质量。公式为：λ=实际空气量/理论空气量。

当λ>1时，表示可燃混合气是稀的，燃烧后还有氧气剩余；当λ<1时，表示可燃混合气是浓的，燃烧后没有氧气剩余了；当λ=1时，汽油被完全燃烧，氧气刚好完全被消耗完。本例检测平台6同步采集GPS定位数据，计算对应车辆车速数据，自动对采集的五气数据进行判定，排除采样探头脱落造成的非正常数据。

车辆完成路试采集，尾气分析装置2通过蓝牙网络将数据传输给检测平台6，如果数据传输失败和校验错误，本系统具备数据重传功能。

本系统检测平台6对尾气分析装置2发送的车辆数据根据车牌和VIN码进行档案化管理，车辆路试采集数据保存在治理车辆对应档案下。保存数据可以查询、传输、删除。删除数据需要密码授权。

本系统可以对五气模块进行标定、检定等维护操作，尾气分析装置的使用需要用户登录和密码校验，对系统维护、数据删除等操作需要密码授权。

用本发明的系统检测车辆排放，置于在用汽车上，行驶2公里路，可实时测量机动车尾气各成分的浓度和质量、机动车各形式特征等参数。

本发明在保证测试的精确度和可靠性的同时，可以节约大量的测试时间和测试样本，可以解决现有的测试范围的局限性和具有较高的测试成本等问题。便捷式车载排放测试方法，可以摆脱实验室内不能模拟实时路上行驶工况的缺陷，并突破遥感监测定点尾气收集数据的局限性，能够方便快捷地获取不同路段、不同车型、不同时段的尾气排放数据，开辟了一种新的在用车辆排放测试的途径，对治理车辆进行路试尾气检测，解决现有设备在静态条件下无法检测尾气NOx的问题，提高尾气的治理一次性通过率。可以弥补实验室测试的局限性，具有成本低、效率高的优点。

以上所述之具体实施方式为本发明的较佳实施方式，并非以此限定本发明的具体实施范围，本发明的范围包括并不限于本具体实施方式，凡依照本发明所作的等效变化均在本发明的保护范围内。