專利名稱：一種采用no稀釋比計算機動車排氣質量的方法
技術領域：
本發明涉及機動車尾氣質量檢測計算方法，尤其涉及一種采用NO稀釋比計算機動車排氣質量的方法。
背景技術：
稀釋比的計算是機動車簡易瞬態工況法(VMAS)測試系統的重要環節之一。VMAS測試系統是用于測量機動車尾氣排放質量的測試系統，尾氣排放質量的是通過單位時間內機動車尾氣的濃度與機動車排流的流量計算得到的。機動車排氣的流量很難直接測得，一般的方法用流量分析儀測得混合氣體流量，而后乘以“稀釋比”來獲得機動車實際的排放量。稀釋比反映了機動車排放原始尾氣被空氣稀釋的程度。
整個系統由可以模擬加速慣量和道路行駛阻力的底盤測功機、專用氣體分析儀、氣體流量分析儀、計算機控制系統組成。
底盤測功機以模擬車量在道路上行駛瞬態工況負荷。
氣體分析儀通過采樣探頭直接獲取機動車排放原始尾氣CO、CO2、HC、NOx、O2濃度值。
流量分析儀測量經過風機抽入流量測量管混合氣體流量、壓力、溫度。
目前計算稀釋比的方法是用電化學氧氣傳感器濃度來計算稀釋比，進而推演出機動車實際排污質量。由于電化學傳感器存在穩定性差、重復性不好且使用壽命較短，更換又需要較高成本等問題，因此原有的測量裝置及測量方法存在著測量誤差大、精確度低、使用成本高、穩定可靠性差、無法準確反映出機動車實際排污量等問題。
另外，由于空氣中存在著O2和CO2，因此用O2或者CO2的方法計算稀釋比，除了需要測量原始尾氣和稀釋空氣中的O2和CO2含量，還需要測量背景空氣中的O2含量和CO2含量，這使稀釋比計算引入了更多的誤差。
發明內容
本發明的發明目的在于提供一種利用測量計算得到機動車排氣中NO的稀釋比進而計算出機動車排放污染物的總質量，其具有測量精度高、穩定性好的優點，并且可有效降低測量成本。
本發明是通過下述技術方案解決上述技術問題的一種采用NO稀釋比計算機動車排氣質量的方法，包括如下步驟，(一)機動車排出原始尾氣測量將取樣探頭插入機動車排氣管內直接抽取機動車排氣的原始尾氣，通過氣體分析儀測出機動車排出原始尾氣CO、CO2、HC、NOx、O2的濃度以及氣體的溫度、壓力、流量；(二)混合氣體的測量利用風機通過氣體采集軟管把機動車原始尾氣和周圍空氣的混合氣體抽入流量分析儀的流量測量氣管，通過流量分析儀測出混合氣體的瞬間流量、溫度、壓力、稀釋NO濃度；(三)NO稀釋比K計算利用機動車排出原始尾氣NO濃度CNOraw、稀釋NO濃度CNOdil計算出氣體的稀釋比K；(四)稀釋排氣流量轉換為標準狀態流量將所測氣體流量轉換成換為標準狀態下流量Vs；(五)計算標準狀態下機動車排氣的流量VSE；
(六)計算機動車排氣單位時間內排放質量A.HC、NO2單位時間(s)的質量MtB.CO、CO2單位時間(s)的質量Mt；(七)計算機動車氣體排氣總量根據系統測量出來的各種氣體單位時間(s)內瞬間質量經過積分計算出機動車每公里排氣總量。
其中，在(三)NO稀釋比K計算中，通過公式K=CNOrawCNOdil]]>計算出氣體的稀釋比K，式中K為稀釋比；CNOdil為混合氣體中稀釋NO濃度，單位為10-6；CNOraw為原始尾氣中NO的濃度，單位為10-6。
其中，在(四)稀釋排氣流量轉換為標準狀態流量中，通過公式VS=Vmix×pmixp0×T0tmix+T0]]>將所測氣體流量轉換成換為標準狀態下流量Vs，式中Vs為折合到標準狀態下進入流量分析儀混合氣體的流量，單位m3/min；Vmix為流量分析儀測量的混合氣體流量，單位m3/min；p0為標準大氣壓，單位101325Pa；T0為標準狀態下的溫度，單位273.15K；pmix為流量分析儀測量的壓力，單位Pa；tmix為流量分析儀測量的溫度，單位℃。
其中，在(五)計算標準狀態下機動車排氣的流量VSE中，通過公式VSE=Vs×K+Vraw×prawp0×T0traw+T0]]>計算得到VSE，式中VSE為標準狀態下機動車排氣流量，單位m3/min；
Vs為標準狀態下進入流量分析儀混合氣體的流量，單位m3/min；Vraw為被分流到氣體分析儀氣體流量，單位m3/min；p0為標準大氣壓，單位101325Pa；T0為標準狀態下的溫度，單位273.15K；praw為被分流到氣體分析儀氣體的壓力，單位Pa；traw為被分流到氣體分析儀氣體的溫度，單位℃；K為稀釋比。
其中，在(六)計算機動車排氣單位時間內排放質量中，通過公式Mt=p0×C×VSE×μ×10360×R×T0]]>計算得到HC、NO2單位時間(s)的質量Mt和CO、CO2單位時間(s)的質量Mt，式中Mt為單位時間的氣體質量，單位mg/s；C為排氣HC或NO2的濃度，單位10-6；VSE為標準狀態下機動車排氣的流量，單位m3/min；p0為標準大氣壓，單位101325Pa；T0為標準狀態下的溫度，單位273.15K；μ為為1摩爾數氣體的質量，單位為g/mol，HC86g/mol NO246g/mol CO28g/mol CO244g/mol；R為普適氣體恒量，單位8.31J·mol-1·K-1。
其中，所述流量分析儀上固定有高精密度的紅外傳感器，通過紅外傳感器來測量NO濃度。
采用本技術方案的發明，其有益效果是一、由于空氣中存在著O2和CO2，因此用O2或者CO2的方法計算稀釋比，除了需要測量原始尾氣和稀釋空氣中的O2和CO2含量，還需要測量背景空氣中的O2含量和CO2含量，這使稀釋比計算引入了更多的誤差。而本發明采用NO稀釋比計算機動車排氣質量，由于空氣中不存在NO，因此用NO來計算稀釋比，只需要測量原始尾氣中的NO和稀釋空氣中的NO，簡化了稀釋比的計算，也不會因為需要測量背景空氣中的NO而引入新的誤差，大大提高了測量的精度和穩定性。
二、由于使用了高精度的光學紅外傳感器，進一步提高了測量的精度、穩定性。
三、此外現有技術采用O2或CO2來計算稀釋比使用的是電化學的方法來測量O2或CO2含量，電化學傳感器使用時間短，需要定期更換傳感器，因此維護成本很高，而本發明中用光學紅外傳感器解決了這一問題，大大降低測量成本。
圖1為本發明的裝置系統結構示意圖。
圖2為本發明的測量流程圖。
具體實施例方式
下面結合附圖1-2對本發明作進一步詳細描述實施例1如圖1所示，整個系統由可以模擬加速慣量和道路行駛阻力的底盤測功機7、專用氣體分析儀4、氣體流量分析儀12、與流量分析儀12相連的帶有風機11的喇叭口、計算機控制系統2和顯示器1組成。
底盤測功機7以模擬車量在道路上行駛瞬態工況負荷。
氣體分析儀4通過采樣探頭直接獲取機動車6排放原始尾氣5，即CO、CO2、HC、NOx、O2濃度值。
流量分析儀12測量經過風機11抽入流量測量管的混合氣體10的流量、壓力、溫度，所述混合氣體10由周圍環境空氣9和機動車排放原始尾氣5組成。所述流量分析儀12上固定有高精密度的紅外傳感器，通過紅外傳感器來測量NO濃度。
如圖2所示，具體測試流程如下(一)機動車排出原始尾氣測量將取樣探頭插入機動車排氣管內直接抽取機動車排氣的原始尾氣，通過氣體分析儀測出機動車排出原始尾氣CO、CO2、HC、NOx、O2的濃度以及氣體的溫度、壓力、流量；(二)混合氣體的測量利用風機通過氣體采集軟管把機動車原始尾氣和周圍空氣的混合氣體抽入流量分析儀的流量測量氣管，通過流量分析儀測出混合氣體的瞬間流量、溫度、壓力、稀釋NO濃度；(三)NO稀釋比K計算利用機動車排出原始尾氣NO濃度CNOraw、稀釋NO濃度CNOdil計算出氣體的稀釋比K；其中，在(三)NO稀釋比K計算中，通過公式K=CNOrawCNOdil]]>計算出氣體的稀釋比K，式中K為稀釋比；CNOdil為混合氣體中稀釋NO濃度，單位為10-6；CNOraw為原始尾氣中NO的濃度，單位為10-6。
(四)稀釋排氣流量轉換為標準狀態流量將所測氣體流量轉換成換為標準狀態下流量Vs；其中，在(四)稀釋排氣流量轉換為標準狀態流量中，通過公式VS=Vmix×pmixp0×T0tmix+T0]]>將所測氣體流量轉換成換為標準狀態下流量Vs，式中Vs為折合到標準狀態下進入流量分析儀混合氣體的流量，單位m3/min；Vmix為流量分析儀測量的混合氣體流量，單位m3/min；p0為標準大氣壓，單位101325Pa；T0為標準狀態下的溫度，單位273.15K；pmix為流量分析儀測量的壓力，單位Pa；tmix為流量分析儀測量的溫度，單位℃。
(五)計算標準狀態下機動車排氣的流量VSE；其中，在(五)計算標準狀態下機動車排氣的流量VSE中，通過公式VSE=Vs×K+Vraw×prawp0×T0traw+T0]]>計算得到VSE，式中VSE為標準狀態下機動車排氣流量，單位m3/min；Vs為標準狀態下進入流量分析儀混合氣體的流量，單位m3/min；Vraw為被分流到氣體分析儀氣體流量，單位m3/min；p0為標準大氣壓，單位101325Pa；T0為標準狀態下的溫度，單位273.15K；praw為被分流到氣體分析儀氣體的壓力，單位Pa；traw為被分流到氣體分析儀氣體的溫度，單位℃；K為稀釋比。
(六)計算機動車排氣單位時間內排放質量A.HC、NO2單位時間(s)的質量MtB.CO、CO2單位時間(s)的質量Mt；其中，在(六)計算機動車排氣單位時間內排放質量中，通過公式Mt=p0×C×VSE×μ×10360×R×T0]]>計算得到HC、NO2單位時間(s)的質量Mt和CO、CO2單位時間(s)的質量Mt，式中Mt為單位時間的氣體質量，單位mg/s；C為排氣HC或NO2的濃度，單位10-6；VSE為標準狀態下機動車排氣的流量，單位m3/min；p0為標準大氣壓，單位101325Pa；T0為標準狀態下的溫度，單位273.15K；μ為1摩爾數氣體的質量，單位為g/mol，HC86g/mol NO246g/mol CO28g/mol CO244g/mol；R為普適氣體恒量，單位8.31J·mol-1·K-1。
(七)計算機動車氣體排氣總量根據系統測量出來的各種氣體單位時間(s)內瞬間質量經過積分計算出機動車每公里排氣總量。
以上所述僅為本發明的較佳實施例，凡依本發明申請專利范圍所作的均等變化與修飾，皆應屬本發明專利的涵蓋范圍。
權利要求
1.一種采用NO稀釋比計算機動車排氣質量的方法，包括(一)機動車排出原始尾氣測量將取樣探頭插入機動車排氣管內直接抽取機動車排氣的原始尾氣，通過氣體分析儀測出機動車排出原始尾氣CO、CO2、HC、NOx、O2的濃度以及氣體的溫度、壓力、流量；(二)混合氣體的測量利用風機通過氣體采集軟管把機動車原始尾氣和周圍空氣的混合氣體抽入流量分析儀的流量測量氣管，通過流量分析儀測出混合氣體的瞬間流量、溫度、壓力、稀釋NO濃度；其特征在于，(三)NO稀釋比K計算利用機動車排出原始尾氣NO濃度CNOraw、稀釋NO濃度CNOdil計算出氣體的稀釋比K；(四)稀釋排氣流量轉換為標準狀態流量將所測氣體流量轉換成換為標準狀態下流量Vs；(五)計算標準狀態下機動車排氣的流量VSE；(六)計算機動車排氣單位時間內排放質量A.HC、NO2單位時間(s)的質量MtB.CO、CO2單位時間(s)的質量Mt；(七)計算機動車氣體排氣總量根據系統測量出來的各種氣體單位時間(s)內瞬間質量經過積分計算出機動車每公里排氣總量。
2.如權利要求1所述的一種采用NO稀釋比計算機動車排氣質量的方法，其特征在于，在(三)NO稀釋比K計算中，通過公式K=CNOrawCNOdil]]>計算出氣體的稀釋比K，式中K為稀釋比；CNOdil為混合氣體中稀釋NO濃度，單位為10-6；CNOraw為原始尾氣中NO的濃度，單位為10-6。
3.如權利要求1所述的一種采用NO稀釋比計算機動車排氣質量的方法，其特征在于，在(四)稀釋排氣流量轉換為標準狀態流量中，通過公式VS=Vmix×pmixp0×T0tmix+T0]]>將所測氣體流量轉換成換為標準狀態下流量Vs，式中Vs為折合到標準狀態下進入流量分析儀混合氣體的流量，單位m3/min；Vmix為流量分析儀測量的混合氣體流量，單位m3/min；p0為標準大氣壓，單位101325Pa；T0為標準狀態下的溫度，單位273.15K；pmix為流量分析儀測量的壓力，單位Pa；tmix為流量分析儀測量的溫度，單位℃。
4.如權利要求1所述的一種采用NO稀釋比計算機動車排氣質量的方法，其特征在于，在(五)計算標準狀態下機動車排氣的流量VSE中，通過公式VSE=Vs×K+Vraw×prawp0×T0traw+T0]]>計算得到VSE，式中VSE為標準狀態下機動車排氣流量，單位m3/min；Vs為標準狀態下進入流量分析儀混合氣體的流量，單位m3/min；Vraw為被分流到氣體分析儀氣體流量，單位m3/min；p0為標準大氣壓，單位101325Pa；T0為標準狀態下的溫度，單位273.15K；praw為被分流到氣體分析儀氣體的壓力，單位Pa；traw為被分流到氣體分析儀氣體的溫度，單位℃；K為稀釋比。
5.如權利要求1所述的一種采用NO稀釋比計算機動車排氣質量的方法，其特征在于，在(六)計算機動車排氣單位時間內排放質量中，通過公式Mt=p0×C×VSE×μ×10360×R×T0]]>計算得到HC、NO2單位時間(s)的質量Mt和CO、CO2單位時間(s)的質量Mt，式中Mt為單位時間的氣體質量，單位mg/s；C為排氣HC或NO2的濃度，單位10-6；VSE為標準狀態下機動車排氣的流量，單位m3/min；p0為標準大氣壓，單位101325Pa；T0為標準狀態下的溫度，單位273.15K；μ為1摩爾數氣體的質量，單位為g/molHC86g/mol NO246g/mol CO28g/mol CO244g/mol；R為普適氣體恒量，單位8.31J·mol-1·K-1。
6.如權利要求1或2或3或4或5所述的一種采用NO稀釋比計算機動車排氣質量的方法，其特征在于，所述流量分析儀上固定有高精密度的紅外傳感器，通過紅外傳感器來測量NO濃度。
全文摘要
本發明涉及機動車尾氣質量檢測計算方法，尤其涉及一種采用NO稀釋比計算機動車排氣質量的方法，包括如下步驟，(一)機動車排出原始尾氣測量；(二)混合氣體的測量；(三)NO稀釋比K計算；(四)稀釋排氣流量轉換為標準狀態流量；(五)計算標準狀態下機動車排氣的流量V
文檔編號G01F15/00GK101074903SQ20071006838
公開日2007年11月21日 申請日期2007年4月29日 優先權日2007年4月29日
發明者項震, 劉漢民, 孫繼洋, 楊斌, 丁宗英 申請人:浙江大學鳴泉電子科技有限公司