专利名称：一种机动车污染物排放总量及燃料消耗量测量装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机动车污染物排放总量及燃料消耗量的測量装置。
背景技术：
随着近年来汽车产销量快速递增,大量汽车排放污染物的产生已经成为一个普遍 的社会问题，有些城市机动车排放污染已成为城市第一污染源。现有的汽车排气污染 物排放量检测法有HT、 ASM和IM240法。ASM检测方法基于污染物排放浓度而不是 排放总量，对不同发动机排量的车辆是欠公允的,且无法进行污染物总量统计IM240 方法对HC、 CO、 NO三种污染物的测试结果相对于FTP结果的离散性很小，错判率很 低，但IM240工况法设备费用比较昂贵，日常运行维护比较复杂，很难大面积推广。 为了克服ASM与FTP相关性差、IM240费用太高而不利于推广的困难，现有IG240 (VMAS)的检測方法，该方法有关技术核心可以参考美国专利号US6387706和US 6085582 (VEHICLE MASS EMISSION MEASUREMENT),国内也有企业在该专利基础上提 出了基于C(X示踪的专利《一种机动车排放污染物总量的测量装置及其方法》(专利 申请号CN200410051631.2),以上专利方法实质原理一样包括一个收集尾气和空气 的稀释收集软管、风机、稀释尾气流量测量装置、一个测量原始尾气的符合BAR97 标准的五组分气体分析的第一气体分析模块， 一个测量稀释气体的02或者CO,浓度的 第二气体分析模块，通过两个分析模块中"或者0)2浓度经计算得到稀释尾气的稀 释比，并计箅得到原始尾气流量，从而得到尾气的质量流量。但是其抽取稀释尾气的 流量是固定的(约为120L/s)，对于不同排量的机动车，稀释比变化很大，当抽气流 量在120L/s时，2.礼排量的机动车在怠速时的稀释比为3%左右，0.8L排量的机动 车其稀释比只有1%左右。作为示踪气体的02或者0)2浓度变化很小，极小的误差(如 O,误差为绝对百分比含量0.1%时，Ca误差为绝对百分比含量0.04%时)可能造成 计箅出来的稀释比的误差很大。因此，这些方法不适合用于我国大量0.8L-1.8L排量 的机动车尾气的测量，无法满足我国在用车简易瞬态工况法的要求。因此国内急需一 种新型的机动车污染物排放总量測试装置。随着国民经济的高速发展，汽车的产量和保有量也在飞速增长，汽车消耗的燃油 将日益增多，与此同时，我国石油资源和产量有限。国家为降低汽车燃料消耗量已经 制定了国家标准GB/T19233-2003《轻型商用车辆燃料消耗量限值》、强制性国标《乘 用车燃料消耗量限值》。同时国家标准GB1那65—2001《营运车辆综合性能要求和检 验方法》也有測量昔运车辆燃油消耗量的耍求。但是GB/T19233-2003《轻型商用车 辆燃料消耗量限值》采用GB18352. 2-2001《轻型汽车污染物排放限值及测量方法》 中的測试方法，即IM240工况法。这种方法所用设备费用比较昂贵，日常运行维护比 较复杂，不适合我国大面积推广使用。因此，国内急需一种既可以测量尾气排放总量，又可以基于碳平衡原理测量机动 车燃料消耗量的测豕装置发明内容本实用新型的目的旨在提供一种可以根据被检测机动车发动机1f量火小自动调 整稀释尾气抽排流量，实时测量稀释尾气的流量、温度、压力，并同时测量稀释尾气 中CO、 HC、 C02、 NO、 02等成分的浓度，进而计算出瞬时的尾气排放质量的一种 机动车污染物排放总量及燃料消耗量测量装置本实用新型目的的实现方式为， 一种机动车污染物排放总量及燃料消耗量测量装 置，带喇叭口的稀释采样管2入口连接被测机动车的排气管，出口连接到风机8，风 机8接风机流量调节装置9,计算机测控系统7的控制接口接底盘测功机1、风机流 量调节装置9，流量测量装置3、温度测量装置4、压力测量装置5、气体分析平台6 的接口接计算机測控系统7。本实用新型采用了自动流量调节装置，使得一套装究可以适合测量排量为 0.8L-6. OL的所有车辆釆用了直接测量稀释尾气流量和稀释尾气体积浓度的方法， 不需要计算原始尾气稀释比例，减少了因为采用02或者0)2作为示踪气体，由测量误 差传递造成的稀释比计算误差，提高了测试的准确性，另外，如采用02或者C02 作为示踪计算稀释比，霈要一套五组分分析仪测量原始尾气，时滞至少在5秒以上， 故本实用新型实时性高。本实用新型采用电子控制的变频器或者变压器自动控制抽排风机抽排风量的大 小，并实时测量稀释尾气的流量、温度、压力，同吋采用高精度的气体分析仪器测量 稀释尾气中CO、 HC、 CO,、 NO、 O,的浓度，通过计算可以得到机动车污染物的瞬时排 放总量并通过碳平衡方法计算出燃料消耗量。本方法克服了以往采用"或者CO.,测量 稀释尾气进行示踪计算稀释尾气稀释比的简易瞬态工况法系统复杂、测量精度低、不 适合国内小排量车辆测量等缺点，为我国机动车简易瞬态工况法污染物检测及燃料消 耗量检测提供了一种新装置。本实用新型可以得到机动车污染物的瞬时排放总量和燃料消耗量，工作可靠、测 量精度高、可用于各种排量的机动车污染物排放量和燃料消耗量的检测。
附图为本实用新型结构示意图具体实施方式
参照图l，带喇叭口的稀释采样管2入口连接被测机动车的排气管，出口连接到 风机8,风机8由风机流量调节装置9控制，计算机測控系统7通过接口控制底盘测 功机1和风机流量调节装置9。流量测量装置3、温度测量装置4、压力测量装置5、 气体分析平台6的接口接计算机测控系统7。气体分析平台6位于流量测量装置3、温度测量装置4、压力测量装置5的后端， 从后端的取样口取样，直接测量稀释尾气中的co、 hc、 c02、 n0、 o,等含量。针对不同排量的被测车辆，本实用新型通过风机流量调节装置9控制风机8的流 量，使得各种排量的年辆在怠速时，稀释尾气气体中co+c02的体积浓度和在0.4% 0.8%之间，不至于造成小排量车辆稀释尾气中尾气过稀、大排量车稀释尾气中尾气 过浓的现象。稀释后的尾气通过带喇叭口的稀释采样管2、流量测量装置3、温度测 量装置4、压力测量装置5后将测量信号发送到计算机测控系统7,气体分析平台6实时采集分析稀释尾气中的co、 hc、 ca、 no、 02的体积浓度并将信号发送到计算机測控系统7。计算机测控系统7根据稀释尾气的流量和气体组成自动计算尾气的质量 流量。风机流量调节装置9可以是电子控制的变频器或电子控制的变压器。采用电子控 制的变频器或者电子控制的变压器控制风机的流量属于公知技术。底盘测功机l、流 量測量装置3、温度測量装置4、压力测量装置5、气体分析平台6所需要的流量传感 器、温度传感器、压力传感器、NDIR红外气体传感器、电化学气体传感器以及需要的 电信号转换机构都属于公知技术中的测量设备。计算机测控系统7的接口，可以为常 用的RS232、 RS485接口，也可以采用常用的A/D、 D/A数据釆集控制卡等接口，这些 都屈公知技术。用本实用新型测量机动车污染物排放总量及燃料消耗量的方法如下1) 气体分析平台6抽取经过hc过滤器和C02过滤器过滤的空气，或者浓度为 20.9。/。的标准a进行调零，即CO、 HC、 C02、 NO为O, 02为20.9%，2) 将带喇叭口的稀释采样管2的喇叭口远离被测机动车的排气管管口并直接抽 取环境中的空气，记录环境空气中的CO、 HC、 C02、 NO的浓度Cd,3) 将带喇叭口的稀释采样管2的喇叭口正对被测机动车的排气管管口，通过风 机8抽取机动车全部排气以及参与稀释的空气，并将稀释的尾气输送到流量测量装置 3，4) 根据被測机动车的排量大小，计算机测控系统7通过风机流量调节装置9控 制风机8的抽气流量。也可以通过风机流量调节装置9控制风机8抽取流量，使得当
机动车在息速状态时通过气体分析平台6分析稀释气体中CO+C02的体积浓度和为 0.4% 0.8%。测试过程中，根据测试标准要求，计算机测控系统7控制底盘测功机 1进行加战，5) 流量测量装置3、温度测量装置4、压力測量装置5测量稀释尾气的流量(Q〉、 温度(T)、压力(P),并将信号发送到计算机测控系统7,6) 气体分析平台6直接实时测量稀释尾气中的C0、 HC、 C02、 NO、 02的体积浓度 (C,),并将信号发送到计箅机测控系统7，7) 底盘测功机1将机动车实时速度Vi发送到计算机测控系统7，8) 计算机测控系统根据气体分析平台6以及流量测量装置3、温度测量装置4、 压力测量装置5、底盘测功机1发送过来的信号进行数据处理，得到标准状态下的稀 释尾气的流量Qs,将稀释尾气中的CO、 HC、 C02、 NO的体积浓度和环境空气中的CO、 HC、 C02、 NO的体积浓度经过稀释校正后得到校正浓度C,,结合Qs和C,计算得到CO、 HC、 C"、 NO的单位时间的质量M,，进而得到某种污染物的总的排放M^，，对底盘测 功机发送过来的实时速度V,进行累加可以得到机动车行驶的距离d,最后计算得到机 动车每千米污染物排放量M和每100千米燃料消耗量FC。标准状态下稀释尾气的流量Qs通过如下公式计算尸n式中Qs~~标准状态下的稀释尾气的流量L/s, Q~~流量测量装置测得的流量L/s，T-V-压力測量装置测得的压力kPa, -温度测量装置测得的温度K， 一标准状态下的压力，101.325kPa, 一标准状态下的温度，273.15K。校正浓度Ci可以根据稀释尾气中的CO、 HC、 0)2、 HC、 COa、 NO的体积浓度，通过如下公式计算C, -C广C:(l 一~NO的体积浓度和环境空气中的CO、1式中:Cj~~校正后的CO、 HC、 C02、 NO的体积浓度，Cu~校正前稀释尾气的CO、 HC、 C02、 NO的体积浓度，Cd——环境空气中CO、 HC、 C02、 NO的体积浓度，DF~~稀释系数. 稀释系数DF的计算如下13.4式中-.Con——校正前稀释尾气的CO,的体积浓度，百分比体积浓度，Chc—校正前稀释尾气的HC的体积浓度，百万分比体积浓度(正己垸当量),Cco~~校正前稀释尾气的CO的体积浓度，百分比体积浓度。HC、 NO的单位时间的质量Mi通过如下公式计算一…式中Mi~~HC或NO单位时间的质量g/s,-校正后的HC或NO的百万分比体积浓度，Qs—标准状态下的稀释尾气的流量L/s, FZL——HC或NO的克分子量，分别为86g/mol和30g/mol， 理想气体的克分子体积，为22.413617 101。KC0、 C02的单位时间的质量Mi通过如下公式计算尺i式中Mi~~CO或C&单位时间的质量g/s，d—校正后的CO或C02的百分比体积浓度，Qs~~标准状态下的稀释尾气的流量L/s,FZL~~CO或COz的克分子量，分别为28g/raol和44g/mol,—理想气体的克分子体积，为22.413617(1101。 机动车在0-t吋问内的某种污染物的总的排放Mtow通过以下公式计算''0式中Mtou!~0-t时间内的某种污染物的总的排放量g，M,—单位时间某种污染物的总的排放量g。0-t时间内机动车行驶的距离d通过以下公式计算 <formula>formula see original document page 8</formula>式中d——0-t时间内机动车行驶的距离km, V,—机动车实时速度km/s。机动车每千米污染物排放量(m)通过以下公式计算 式中M~~每千米某种污染物的排放量g/km ， M,。,.,~0-1时间内的某种污染物的总的排放量g, d—O-t时间内机动车行驶的距离km 。每100千米燃料消耗量(r:)，对于装汽汕机的机动车，通过以下公式计算: <formula>formula see original document page 8</formula>对于装柴汕机的机动车，迎过以下公式tl算<formula>formula see original document page 8</formula>式中FC—燃料消耗量，L/100km， Mnc~~测得的每千米污染物HC排放量g/km, I~~测得的每千米污染物CO排放量g/km， Mo ~~测得的每千米污染物C"排放量g/km， D~试验温度下试验燃料的密度kg/U
权利要求1、一种机动车污染物排放总量及燃料消耗量测量装置，其特征在于带喇叭口的稀释采样管(2)入口连接被测机动车的排气管，出口连接到风机(8)，风机(8)接风机流量调节装置(9)，计算机测控系统(7)的控制接口接底盘测功机(1)和风机流量调节装置(9)，流量测量装置(3)、温度测量装置(4)、压力测量装置(5)、气体分析平台(6)的接口接计算机测控系统(7)。
2、 根据权利1的耍求所述的机动车污染物排放总量及燃料消耗量测量装置，其 特征在于气体分析平台(6)位于流量测量装置(3)、温度测量装置(4)、压力测量 装置(5)的后端的取样口。
3、 根据权利1的耍求所述的机动车污染物排放总iil及燃料消耗量测量装置，其 特征在于风机流量调节装置(9)是电子控制的变频器或电子控制的变压器。
专利摘要一种机动车污染物排放总量及燃料消耗量测量装置，涉及一种测量机动车污染物排放总量及燃料消耗量的装置。它由带喇叭口的稀释采样管、风机、计算机测控系统、底盘测功机、流量、温度、压力测量装置、气体分析平台和风机流量调节装置组成。本实用新型的计算机测控系统控制底盘测功机的运转，控制风机流量调节装置调节风机的流量，通过流量、温度、压力测量装置得到标准状态下的稀释尾气流量，通过气体分析平台测得稀释尾气中各气体的体积浓度，再通过计算机测控系统计算得到实际排放污染物的总量和燃料消耗量。本实用新型可得到机动车污染物的瞬时排放总量和燃料消耗量，工作可靠、测量精度高，可用于各种排量的机动车的检测。
文档编号G01M17/007GK201025461SQ20072008310
公开日2008年2月20日 申请日期2007年1月5日 优先权日2007年1月5日
发明者刘志强, 熊友辉, 蒋泰毅 申请人:武汉四方光电科技有限公司