穩(wěn)態(tài)加載汽油車排放測試系統(tǒng)設(shè)計論文

1、<p><b>　　南京林業(yè)大學(xué)</b></p><p>　　本科畢業(yè)設(shè)計（論文）</p><p>　　題 目： 穩(wěn)態(tài)加載汽油車排放測試系統(tǒng)設(shè)計 </p><p>　　學(xué) 院： 應(yīng)用技術(shù)學(xué)院 </p><p>　　專

2、業(yè)： 交通運輸（汽車運用工程） </p><p>　　學(xué) 號： </p><p>　　學(xué)生姓名： </p><p>　　指導(dǎo)教師： </p><p>　　職 稱： </p><

3、p><b>　　摘 要</b></p><p>　　為保護(hù)環(huán)境，提高人民的生活質(zhì)量，汽車排放治理已成為各級政府部門的重要工作。實施I/M制度是目前控制在用汽車排放污染的最行之有效的手段之一，為了滿足I/M制度的實施要求,在用汽車的排放檢測方法由怠速/雙怠速法向工況法發(fā)展。</p><p>　　論文介紹了在用汽車尾氣排放工況法檢測方法；通過尾氣污染物生成機(jī)

4、理和影響因素的分析，證明了尾氣排放檢測時，測試工況精確控制的必要性；根據(jù)GB18285-2005《點燃式發(fā)動機(jī)汽車排氣污染物排放限值及測量方法(雙怠速法及簡易工況法)》的要求，構(gòu)建了穩(wěn)態(tài)加載工況法排放檢測系統(tǒng)，選用美國NI公司的LabVIEW軟件和VC++軟件為開發(fā)工具，運用虛擬儀器技術(shù)，獨立地設(shè)計出在穩(wěn)態(tài)加載工況下汽車排放污染物數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。系統(tǒng)采用A/D數(shù)據(jù)采集卡，運用可控硅整流電路及動態(tài)鏈接庫技術(shù)，實現(xiàn)了實時控制底盤測功機(jī)的加載量

5、，同時采集系統(tǒng)所需的各種參數(shù)。</p><p>　　關(guān)鍵詞: I/M制度、穩(wěn)態(tài)加載工況、檢測系統(tǒng)、在用汽車 </p><p><b>　　Abstract</b></p><p>　　In order to protect environment and raising the life quality of the people, admi

6、nistering the automobile emission becomes the important work of government departments. Implements of the I/M system is the most effective method of controling in-use automobile to discharge the pollution. In order to sa

7、tisfy the request of the I/M system, the examination method of in-use automobile is discharged from speed idel/two-speed idel mode to the simple driving mode.</p><p>　　The methods on examining the exhaust of

8、 in-use automobile are introduced. Through analysis the mechanism and influence factor of the exhaust pollutant production, proves that when examine the exhaust discharges accuracy control the test operating mode is nece

9、ssity. According the request of GB 18285-2005《limits and measurement methods for exhaust pollutants from vehicles equipped ignition engine under two-speed idle conditions and simple driving mode condition》, designed the

10、Acceleration Simulati</p><p>　　Keywords: I/M program Acceleration Simulation Mode detecting system in-use vehicles</p><p><b>　　目 錄</b></p><p>　　第一章 在用車I/M制度分析

11、及發(fā)展方向……………………………………………… 1 </p><p>　　1.1 汽車排放對人體健康和環(huán)境的影響…………………………………………… 1</p><p>　　1.2 控制汽車排放的途徑…………………………………………………………… 3</p><p>　　1.3 I/M制度主要作用及發(fā)展過程…………………

12、……………………………… 3</p><p>　　1.4 I/M制度主要內(nèi)容及實施I/M制度的基本要求……………………………… 5</p><p>　　1.5 我國I/M制度的發(fā)展現(xiàn)狀……………………………………………………… 6</p><p>　　1.6 在用車尾氣污染物檢測方法…………………………………………………… 7</p><p

13、>　　1.7 本設(shè)計的主要內(nèi)容……………………………………………………………… 9</p><p>　　第二章 汽車排放污染物生成機(jī)理及影響因素…………………………………………11</p><p>　　2.1 汽車排放污染物的生成機(jī)理……………………………………………………11</p><p>　　2.1.1 碳?xì)浠衔锏纳蓹C(jī)理……………………………

14、……………………11</p><p>　　2.1.2 一氧化碳的生成機(jī)理……………………………………………………12</p><p>　　2.1.3 氮氧化物的生成機(jī)理……………………………………………………13</p><p>　　2.2 影響汽車尾氣排放的因素………………………………………………………14</p><p>　　第三章

15、 穩(wěn)態(tài)加載工況法排放檢測系統(tǒng)設(shè)計……………………………………………16</p><p>　　3.1 穩(wěn)態(tài)加載工況法排放檢測系統(tǒng)的構(gòu)建…………………………………………16</p><p>　　3.2 檢測設(shè)備各部分功用……………………………………………………………17</p><p>　　3.3 在底盤測功機(jī)上的測試運轉(zhuǎn)循環(huán)………………………………………………

16、23</p><p>　　3.4 測試程序…………………………………………………………………………24</p><p>　　第四章 穩(wěn)態(tài)加載工況法排放測試系統(tǒng)軟件開發(fā)與試驗………………………………27</p><p>　　4.1 開發(fā)工具的選擇…………………………………………………………………27</p><p>　　4.1.1 La

17、bview軟件概述………………………………………………………27</p><p>　　4.1.2 Labview軟件功能特點…………………………………………………28</p><p>　　4.2 測試軟件開發(fā)……………………………………………………………………29</p><p>　　4.2.1 加載力矩與車速測量軟件程序開發(fā)……………………………………29&

18、lt;/p><p>　　4.2.1.1數(shù)據(jù)采集卡的驅(qū)動 …………………………………………………29</p><p>　　4.2.1.2數(shù)據(jù)采集程序 ………………………………………………………32</p><p>　　4.3 運行試驗 …………………………………………………………………………33</p><p>　　第五章 結(jié)論……………………

19、…………………………………………………………36</p><p>　　致謝…………………………………………………………………………………………37</p><p>　　參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………………38</p><p>　　第一章 在用車I/M制度分析及發(fā)展方向</p><p>　　1.1 汽車排

20、放對人體健康和環(huán)境的影響</p><p>　　隨著社會經(jīng)濟(jì)和汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車保有量急劇增加。據(jù)統(tǒng)計，目前我國汽車保有量已超過2700萬輛，摩托車4500萬輛，農(nóng)用運輸車2400萬輛。車輛的排氣污染己成為當(dāng)今大氣污染的主要貢獻(xiàn)者，這在大城市中表現(xiàn)得尤為突出。進(jìn)入21世紀(jì)，我國汽車生產(chǎn)和銷售增長速度達(dá)到了兩位數(shù)，汽車對城市的污染也以驚人的速度增長。2001年“環(huán)境與交通工作組”指出，一些大城市機(jī)動車排放污染物的貢

21、獻(xiàn)率在多項大氣污染指標(biāo)中占到了60%以上。根據(jù)預(yù)測，到2010年，我國的汽車尾氣排放量將占空氣污染源的64%[1]。汽車排放污染己對城市大氣環(huán)境構(gòu)成了嚴(yán)重威脅，直接和間接地?fù)p害著人們的健康，破壞著自然界的生態(tài)環(huán)境。</p><p>　　衡量機(jī)動車尾氣對城市大氣污染貢獻(xiàn)的一個重要指標(biāo)就是機(jī)動車排放污染物分擔(dān)率，它是用城市機(jī)動車污染物排放量占大氣總污染物量的百分?jǐn)?shù)來計算。表1-1[2]列出了國內(nèi)部分城市機(jī)動車排放污染

22、物分擔(dān)率。從表中可以看出，所統(tǒng)計城市的CO, HC分擔(dān)率大部分都超過60%，濟(jì)南等少數(shù)城市竟達(dá)90%以上，北京的NOX排放分擔(dān)率己接近55%，而且有繼續(xù)增大的趨勢。這說明機(jī)動車排放污染物已真正成為一些城市大氣環(huán)境的第一大污染源[3]。</p><p>　　表1-1 部分城市的機(jī)動車排放污染物分擔(dān)率（%）</p><p>　　汽車排氣是低空排氣，因此氣體排出后首先會對人造成傷害，汽車排放的

23、一氧化碳(CO),碳?xì)浠衔?HC)、氮氧化物(NOx),碳煙、苯并花( BaP )等對人體都有直接的危害。</p><p>　　CO經(jīng)人呼吸進(jìn)入肺部，被血液吸收后能與體內(nèi)血紅蛋白結(jié)合成一氧化碳--血紅蛋白。CO與血紅蛋白的親和力比氧與血紅蛋白的親和力要大250倍，因而導(dǎo)致人體組織缺氧。當(dāng)大氣中的CO濃度達(dá)70～80ppm以上時，人在暴露幾個小時后，一氧化碳-血紅蛋白濃度就可達(dá)10%，它影響氧的輸送，阻礙血液循環(huán)

24、，引起頭痛、心跳等癥狀:當(dāng)人體血.液中一氧化碳-紅蛋白含量為20%左右時，就會引起中毒。當(dāng)含量達(dá)60%時，即可因窒息而死亡[4]。</p><p>　　烴為各種碳?xì)浠衔锏目偡Q，以符號HC表示。汽車排出的廢氣中所含的烴類，成分有200多種。其中有苯并花、硝基烯、甲醛、乙烯、丙烯醛等。各種成分對人類的直接影響，目前還不完全清楚。但可以肯定，苯并花(一種五個環(huán)的稠環(huán)芳香烴C20H12)和硝基烯是致癌物質(zhì)。甲醛、丙烯醛

25、對眼睛和呼吸器官具有強(qiáng)烈的刺激性，對肺部防御機(jī)理產(chǎn)生惡劣影響。乙烯在常見濃度下，會傷害農(nóng)作物和某些觀賞植物[4]。</p><p>　　氮氧化物有NO, NOZ, N2O3, N2O, N2O5, N2O4及NO3等。從大氣污染的角度來看，最重要的是NO和NO2，其余的氮氧化物除了NO2在環(huán)境中有少量可見外都可以忽略不計，與環(huán)境污染有關(guān)的NO和NO2總稱NOx。高濃度的NO能引起中樞神經(jīng)的癱瘓及痙攣。NO是一種褐

26、色氣體，有特殊刺激性臭味，是汽車排氣中的惡臭物質(zhì)成分之一，它使人中毒的癥狀是在發(fā)生肺水腫的同時，引起獨具特點的閉塞性纖維性細(xì)支氣管炎。對健康人來說，當(dāng)NOx濃度大約在16ppm時，暴露10分鐘后，肺氣流阻力有明顯上升[4]。</p><p>　　黑煙通常在柴油機(jī)大負(fù)荷時產(chǎn)生，例如當(dāng)汽車加速、爬坡及大負(fù)荷時，排氣常常會冒黑煙:黑煙不但限制了柴油機(jī)的最大輸出功率，影響其動力性，而且污染大氣，對人體健康不利。黑色多孔的

27、碳煙往往吸附有S02和致癌物苯并花等有機(jī)化合物。一般說來，2～10um的碳煙吸入人的氣管后可排出體外，對身體影響不大；2um以下的碳煙吸入肺部后會沉積起來，而0.1～0.5um的碳煙對人體肺部危害最大，除了致癌作用外，這種碳煙吸入肺部，還會導(dǎo)致慢性病、肺氣腫、皮膚病及變態(tài)性疾病[5]。</p><p>　　此外，大氣中的NOx和HC在太陽照射下會發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，形成光化學(xué)煙霧光化學(xué)煙霧產(chǎn)生的真正罪魁禍?zhǔn)资荖O2和H

28、C，當(dāng)空氣中存在這兩種物質(zhì)時，經(jīng)強(qiáng)陽光照射，在波長4000×10-10m以下的紫外線區(qū)內(nèi)會進(jìn)行一系列的光化學(xué)反應(yīng)，生成臭氧(O3)和過氧化酞基硝酸鹽(PAN)等光化學(xué)過氧化物以及各種游離基醛、酮等成分，形成一種毒性較大的淺藍(lán)色煙霧。光化學(xué)煙對人的影響主要是對眼睛和呼吸道產(chǎn)生刺激，使紅眼病患者增加，促進(jìn)哮喘病人發(fā)作，并引發(fā)其它疾病。美國洛杉磯市在1943年夏季發(fā)生了令人震驚的第一起光化學(xué)煙霧事件，使該市大多數(shù)市民患了眼紅病和頭疼

29、病。又于1955年和1970年兩度發(fā)生光化學(xué)煙霧事件，前一次有400多人因五官中毒、呼吸衰竭而死亡，后一次使全市居民的眼睛受害達(dá)128天之久，3/4以上市民患上紅眼病。日本東京也在1970年發(fā)生過光化學(xué)煙霧，造成6000人死亡，2萬人染上紅眼病[6]。我國雖然沒有發(fā)生過光化學(xué)煙霧事件，但在廣州、上海、成都等地出現(xiàn)過多次光化學(xué)煙霧現(xiàn)象[5]。</p><p>　　汽車排氣對大城市環(huán)境造成的影響尤為劇烈。因為大城市人

30、口稠密、汽車數(shù)量多、排氣難以擴(kuò)散。而在城市現(xiàn)代化的過程中，政府一般都將工廠搬遷到郊區(qū)。</p><p>　　1.2 控制汽車排放的途徑</p><p>　　鑒于日益嚴(yán)重的環(huán)境污染己威脅到人類的生存和發(fā)展，聯(lián)合國1992年6月在巴西里約熱內(nèi)盧召開了有世界各國代表團(tuán)參加的環(huán)境與發(fā)展大會，通過并發(fā)表了名為《21世紀(jì)議程》的大會宣言，要求各國政府制定出各自國家相應(yīng)的《21世紀(jì)議程》，以便有效地扭

31、轉(zhuǎn)全球環(huán)境日益惡化的趨勢，使經(jīng)濟(jì)、社會與環(huán)境得以協(xié)調(diào)地持續(xù)發(fā)展[9]。</p><p>　　隨著我國加入WTO，我國在各方面已融入了國際社會，控制汽車排放不僅可以改善國內(nèi)環(huán)境，還可以改善全球環(huán)境。所以，控制汽車排放對我們國家發(fā)展的重要性不言而喻，而且高排放車輛燃燒一般都不完全，自然要消耗更多的能源，從這個層面上講，制定更加嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)對保護(hù)環(huán)境、節(jié)約能源、提升國際形象、提高我國汽車制造業(yè)的國際競爭能力，都有著重

32、要的現(xiàn)實意義[10]。</p><p>　　有效控制汽車污染需作好以下兩方面的工作：</p><p>　　第一、是實施新車排放法規(guī)，從新車開始就控制好污染物的排放水平；</p><p>　　第二、是對在用汽車執(zhí)行嚴(yán)格的I/M（Inspection/Maintenance/檢測/維護(hù)）制度，確保在用汽車排放控制系統(tǒng)正常工作，使在用車保持良好的技術(shù)狀況。</p&g

33、t;<p>　　1.3 I/M制度的主要作用及發(fā)展過程</p><p>　　1.3.1 I/M制度的主要作用</p><p>　　在用車檢測與維修工作的順利開展依賴于行之有效的制度。美國最早以法律的形式建立了在用車檢測與維修制度，叫做I/M制度。I/M制度或稱I/M計劃，來源于英語Inspection and Maintenance programme，其含義為檢查/維

34、修制度，簡稱I/M制度。該制度在美國、加拿大主要是針對在用車排放污染物控制的制度，通過立法以及科學(xué)的質(zhì)量控制、質(zhì)量保證體系和管理機(jī)制，對在用車定期進(jìn)行強(qiáng)制排放檢測，發(fā)現(xiàn)排放超標(biāo)車和私自排放控制裝置的車輛，責(zé)令其限期進(jìn)行修理，使在用車最大限度地發(fā)揮自身的排放凈化能力。I/M制度的基本流程如圖1-1所示。</p><p>　　圖1-1 I/M制度的基本流程</p><p>　　I/M制度是通

35、過對在用車進(jìn)行定期(年檢)和不定期(路檢)的排放檢測，確定排放污染嚴(yán)重的車輛并診斷其產(chǎn)生的故障原因，然后采取相應(yīng)的維護(hù)或修理措施，監(jiān)督檢驗車上原有污染控制裝置工作是否正常，充分發(fā)揮汽車的自身排放凈化能力，使車輛最大限度地保持原制造廠的技術(shù)指標(biāo)。實施I/M制度可以促進(jìn)車輛的正常維護(hù)，使得在整個車輛使用壽命期中排放控制系統(tǒng)始終能夠保持良好的技術(shù)狀態(tài)，因此，I/M制度是目前國際上公認(rèn)的在用車排放治理最有效、最快速、最經(jīng)濟(jì)、最合理的措施，主要表

36、現(xiàn)在:</p><p>　　a.根據(jù)國外經(jīng)驗，占汽車總數(shù)10%～15%的高排放在用車排出的污染物占機(jī)動車污染物排放總量的50%，而這些車輛中絕大多數(shù)是由于沒有進(jìn)行良好的維護(hù)造成的，I/M制度正是著眼于治理這部分高排污車輛的排放。因此它可以使在用車總排污量減少50%以上，這是目前任何一種所謂的凈化器所望塵莫及的。</p><p>　　b.I/M制度治理在用車排放是發(fā)揮自身的凈化潛力，結(jié)合二級

37、維護(hù)工藝進(jìn)行，無需進(jìn)行大量匹配研究，因此是最快速、最立竿見影的方法。</p><p>　　c.隨著汽車技術(shù)水平不斷提高，各種新型車不斷出現(xiàn)，需根據(jù)生產(chǎn)廠家的要求，制定不同的I/M檢測方法與維修工藝。因此I/M制度治理汽車排放是不會過時的，它是非常有效和非常及時的措施。</p><p>　　d.I/M制度的檢測法規(guī)中，根據(jù)不同車型制定不同的排放限值，制定不同的工況測試方法，對控制在用車排放和

38、減少在用車總的排放量比目前怠速法和雙怠速法優(yōu)越得多，因此，特別對我國而言是一種非常有效的控制在用車排放的制度。</p><p>　　e.I/M制度主要是利用目前現(xiàn)有的檢測設(shè)施(除需投資測功機(jī)外)和維護(hù)體制進(jìn)行治理在用車排放，因此投資少。不像采用凈化器那樣，用戶增加費用大，凈化效果又不好。</p><p>　　f.如果要采用凈化裝置(如尾氣催化凈化器等)，必須進(jìn)行大量研究和匹配工作，不同機(jī)型

39、要有不同的匹配和產(chǎn)品，費用和投資都非常大，而I/M制度用不著這種投資和費用。</p><p>　　g.I/M制度的管理體制中，十分重要的一條就是全部I/M檢測站與I/M管理部門聯(lián)網(wǎng)，定期向公眾報告車主參與I/M制度的情況及I/M制度對清潔城市大氣的貢獻(xiàn)，使車主直接了解他們參與I/M制度后，自身及其后代所獲得的好處，從而參與治理在用車排放的I/M制度。安裝凈化裝置是達(dá)不到這種效果。</p><p

40、>　　根據(jù)國外統(tǒng)計資料，實行I/M制度可使在用車排放污染降低17%～25%。北京市從1999年試行了這個制度之后其效果十分顯著。1998年在用車的排放路檢合格率不到40%, 1999年就上升到了68%, 2000年在用車的排放碳?xì)浠锖细衤示瓦_(dá)到了90%以上。據(jù)《中國汽車維修市場》雜志1999年第12期介紹:“上海對1800臺桑塔納化油器轎車、300輛解放牌貨車、200輛東風(fēng)牌卡車、900輛柴油車進(jìn)行二級維護(hù)前后比對檢測，經(jīng)過二級

41、維護(hù)之后，汽車的排放數(shù)值明顯下降。以桑塔納為例，維護(hù)前HC的排放在200ppm。僅有14%，維護(hù)后增加到26.4%；維護(hù)前的CO在3%以下的僅有34.4%，維護(hù)后增加到73.4%。哈爾濱鐵路公安局機(jī)動車輛安全技術(shù)檢測站，自1993年成立以來，共計受理各種機(jī)動車輛檢測/維護(hù)車輛近一萬輛(次)，經(jīng)過16個周期檢測與維護(hù)，絕大部分車輛在沒有經(jīng)過任何“改造”，沒有添加任何附件的情況下，尾氣排放的狀況越來越好。</p><p&

42、gt;　　1.3.2 I/M制度的發(fā)展過程</p><p>　　美國是最早實施I/M制度的國家，各州中最早開始執(zhí)行I/M制度的是加里福尼亞州(簡稱加州)。加州的汽車維修局(英文為Bureau of Automotive Repair，縮寫為BAR)從1974年開始執(zhí)行怠速法排放檢測制度，直到1990年為止，在用車排放檢測都采用怠速法。1990年，美國頒布了“清潔空氣法案修正案”，定義了極其嚴(yán)重、嚴(yán)重及適度的空氣

43、質(zhì)量地區(qū)標(biāo)準(zhǔn)，確定了更加嚴(yán)格的新車型式認(rèn)證排放標(biāo)準(zhǔn)，并要求制造廠推行全面的保修制度，即將保修范圍擴(kuò)大到排放。只要用戶沒有使用不當(dāng)?shù)那闆r發(fā)生，制造廠就要對排放不達(dá)標(biāo)的汽車實行保修若干年。因此，美國環(huán)保署(EPA)規(guī)定了基本的和強(qiáng)化的檢測規(guī)范，以及對強(qiáng)化檢測設(shè)備的要求。美國還第一次應(yīng)用（MOBILE)電腦軟件對排放控制措施進(jìn)行評估。所以，美國從1990年開始在在用車中逐步引入工況法檢測。起初只是將美國環(huán)保署用于新車型式認(rèn)證中排氣排放物檢測的

44、FTP檢測程序濃縮一下，稱為IM240工況法，用于在用車排放檢測。IM240所有的檢測設(shè)備，除了底盤測功機(jī)比新車型式認(rèn)證用的簡單以外，排氣分析儀器跟型式認(rèn)證用的差不多，排氣也要稀釋，也用CVS系統(tǒng)收集排氣并采樣</p><p>　　但是，IM240工況法設(shè)備費用太大，為一般分散型檢測/維修所難以承擔(dān)。于是，便提出采用簡易的底盤測功機(jī)上額外添加負(fù)荷的方法來模擬加速工況，稱為加速模擬工況法，縮寫為ASM。但是這種方法

45、的誤判率比較高，而且檢測結(jié)果只能以濃度表述。所以又在ASM的基礎(chǔ)上添加了一種叫做VMAS的傳感器，檢測結(jié)果以質(zhì)量表述，叫做IG240工況法。IG240跟IM240工況法具有很高的相關(guān)性，誤判率明顯降低。</p><p>　　美國的在用車排放檢測發(fā)展完善，現(xiàn)在不僅僅局限于排氣排放物的檢測，而且已經(jīng)擴(kuò)展到了一些附加檢測:包括車載故障診斷OBD II ,油箱蓋檢測燃油系蒸發(fā)控制裝置檢測等。此外有些檢測線還可以進(jìn)行全面的

46、安全檢測。</p><p>　　1.4 I/M制度主要內(nèi)容及實施I/M制度的基本要求</p><p>　　我國的在用車維護(hù)制度是根據(jù)汽車的安全性、動力性、經(jīng)濟(jì)性、可靠性和壽命來強(qiáng)制維護(hù)檢測的，因此它的維護(hù)周期不一定與排放控制要求吻合，同時維護(hù)和檢測的內(nèi)容比I/M制度廣泛得多，但是其中很多內(nèi)容與控制汽車排污的維護(hù)內(nèi)容是一致的，例如:點火系統(tǒng)維護(hù)、燃油系統(tǒng)維護(hù)、配氣系統(tǒng)維護(hù)、EGR和PCV閥

47、的檢測等。</p><p>　　國外I/M制度涉及的內(nèi)容有所不同，歐洲、日本的汽車檢測/維修體系包括汽車安全性和排放，實施方式與我國汽車年檢相似。美國、加拿大的I/M制度只是針對汽車排放的檢測/維修制度，是一套獨立的體系，制定了相應(yīng)的法律、法規(guī)，例如美國的《清潔空氣法》明確規(guī)定在用車實施I/M制度控制污染物排放。此外，還有詳細(xì)的I/M制度的技術(shù)法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，明確了I/M制度的各項技術(shù)內(nèi)容。I/M制度的實施由各州政府

48、負(fù)責(zé)，環(huán)保局只是審查州執(zhí)行計劃，采用特定的模型評價各州的執(zhí)行計劃是否能取得預(yù)期的效果。如美國加州法規(guī)條例中規(guī)定了加州汽車維修管理局負(fù)責(zé)實施在用車的排放檢測/維修工作。</p><p>　　無論是針對排放的I/M制度，還是針對汽車行駛性能的I/M制度，基本上包含2部分內(nèi)容:其一是管理支持，包括法律法規(guī)依據(jù)、質(zhì)量控制和質(zhì)量保證體系以及宣傳教育等:其二是技術(shù)支持，包括檢測方法標(biāo)準(zhǔn)、維修診斷規(guī)范、檢測/診斷/維修設(shè)備供應(yīng)

49、、數(shù)據(jù)自動傳輸及人員的培訓(xùn)。</p><p>　　I/M制度是一項十分嚴(yán)格而完善的制度，通常實施I/M制度應(yīng)滿足以下基本要求：</p><p>　　a.立法。立法是實施I/M制度的根本保障，通過立法能夠:明確在用車排放治理的主管部門:建立在用車的I/M管理體制;確定檢測標(biāo)準(zhǔn)、方法和應(yīng)采用的檢測設(shè)備:制定科學(xué)合理的在用車排放控制質(zhì)量保證期;規(guī)定檢測站、維修站的認(rèn)證條件:規(guī)定在用車必須進(jìn)行定期

50、檢測、強(qiáng)制維護(hù)、明確車主、檢測站和維修站的責(zé)任、義務(wù)，以及與機(jī)動車輛排放治理有關(guān)的處罰條款等等。</p><p>　　b.建立檢測、維修和監(jiān)督評價的管理體系。</p><p>　　c.建立完善的I/M網(wǎng)絡(luò)。</p><p>　　d.人員培訓(xùn)。對從事汽車排放治理的檢測、維修及監(jiān)督評價體系的人員必須經(jīng)過嚴(yán)格的培訓(xùn)，并考核合格，取得資格證書后方可上崗。</p>

51、<p>　　e.主管部門對檢測、維修企業(yè)和其所使用的檢測設(shè)備進(jìn)行資格認(rèn)定。</p><p>　　f.建立完善的質(zhì)量保證體系。</p><p>　　1.5 我國I/M制度的發(fā)展現(xiàn)狀</p><p>　　我國對在用車的尾氣檢測，汽油車過去通常用的檢測方法為怠速法，(或雙怠速法)，都屬于無負(fù)載檢測法，測試價格便宜，試驗方法簡單快捷。 怠速法突出的弊端是檢測

52、時車輛無載荷，檢測結(jié)果的代表性與真實性差。因此逐步趨向于向工況法方向發(fā)展。</p><p>　　北京市于 2002 年對機(jī)動車排放檢測設(shè)備實施了核準(zhǔn)測試，2003 年率先實施了機(jī)動車工況法排放檢測，對改善北京市大氣質(zhì)量起到了很好的作用。上海市于 2003 年開始對排放檢測設(shè)備進(jìn)行性能測試和研究工作，取得了一定數(shù)據(jù)，做了很多準(zhǔn)備工作，并于 2006 年在全市范圍內(nèi)進(jìn)行排放檢測設(shè)備的核準(zhǔn)測試工作和實施機(jī)動車工況法排放

53、檢測。廣州、深圳、南京、濟(jì)南、沈陽、呼和浩特等城市已建立了機(jī)動車排放檢測中心站，對排放檢測設(shè)備進(jìn)行性能測試和對當(dāng)?shù)貦C(jī)動車的排放狀況進(jìn)行摸底研究，取得了很多成績。其它大城市和旅游城市也都在進(jìn)行工況法排放檢測的準(zhǔn)備工作。</p><p>　　在用車尾氣污染物檢測方法</p><p>　　對在用車尾氣污染物檢測方法，過去汽油車通常采用怠速法(或雙怠速法)，而現(xiàn)在趨向于采用簡易工況法，其包括瞬態(tài)加

54、載法（IM240，IM195）、簡易瞬態(tài)加載法（VMAS）、穩(wěn)態(tài)加載加速模擬法（ASM）。 </p><p><b>　　一、怠速檢測法</b></p><p>　　怠速工況是汽車多種工況的一種，指車輛變速箱位于空檔、離合器為接合位置、發(fā)動機(jī)油門松開、低速空轉(zhuǎn)的狀態(tài)。在汽車啟動后的穩(wěn)定、暖機(jī)時，十字路口等紅燈及交通堵車時，汽車為怠速工況。雙怠速測量方法要求發(fā)動機(jī)由怠

55、速工況加速至0.7額定轉(zhuǎn)速，維持60s后降至高怠速（0.5的額定轉(zhuǎn)速）保持15s，讀取30s內(nèi)最高值和最低值的平均值為高怠速測量結(jié)果，然后降至低怠速15s后用同樣方法測量低怠速的檢測值。怠速檢測法的特點是只能反映車輛怠速狀態(tài)下空負(fù)荷排放情況，這時發(fā)動機(jī)為貧氧偏濃燃燒，主要產(chǎn)生CO和HC，產(chǎn)生少量或不產(chǎn)生NOx。</p><p><b>　　其存在著以下弊端：</b></p>&

56、lt;p>　　a、怠速法不能全面反映出汽車真實的排放狀況。一些排放達(dá)到歐Ⅰ或歐Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)的車輛行駛了僅兩萬多公里，用有負(fù)載的工況法檢測表明其排放已超標(biāo)，但怠速檢測的CO和HC結(jié)果卻仍然很低，達(dá)標(biāo)并遠(yuǎn)有富余。一些新車作排放匹配試驗時，也出現(xiàn)過怠速排放很好，工況法檢測卻達(dá)不到歐Ⅰ或歐Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)。化油器車也有類似情況：工況法檢測CO很高，超出了新車標(biāo)準(zhǔn)，但怠速檢測結(jié)果卻正常。  </p><p>　　

57、b.怠速法檢測車輛無負(fù)荷，不能反映NOx的排放。對于那些NOx排放已經(jīng)很高的車，怠速法檢測卻無能為力。  </p><p>　　c.對于化油器車留下作弊機(jī)會。檢測超標(biāo)的車本應(yīng)通過維修、保養(yǎng)，使車況正常，從而降低CO、HC濃度。但一些車主在年檢前自己將化油器怠速螺釘、節(jié)氣門螺釘向混合氣偏稀調(diào)整，偏離正常的怠速濃混合氣設(shè)計狀態(tài)?；爝^年檢后，為不使車輛啟動困難，再將化油器調(diào)整恢復(fù)到原狀態(tài)。</

58、p><p>　　二、簡易工況法    </p><p>　　針對上述情況，一些發(fā)達(dá)國家發(fā)展了車輛有載荷檢測法。即將車輛置于底盤測功機(jī)上，車輛按規(guī)定車速在底盤測功機(jī)上“行駛”。驅(qū)動輪帶動滾筒轉(zhuǎn)動，滾筒并非處于自身無阻力可旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，底盤測功機(jī)會按照檢測標(biāo)準(zhǔn)的事先設(shè)定向滾筒、最終向驅(qū)動輪施加一定的負(fù)荷，來模擬汽車道路行駛阻力。車輛按一定的速度、克服一定的阻力，走完試驗工

59、況，同時測量尾氣中污染物含量。由于在用車的有載荷檢測法與新車試驗的完全工況法相比，設(shè)備、儀器做了簡化，試驗時間也縮短很多，故稱為“簡易工況法”。 </p><p>　　1、瞬態(tài)加載法（IM240，IM195）</p><p>　　美國的瞬態(tài)工況法IM240，IM240試驗工況采用美國聯(lián)邦新車型式認(rèn)定用測試規(guī)程FTP曲線前0～333秒的兩個峰，經(jīng)修改縮短為240秒，如圖1-2所示。</

60、p><p>　　IM240測試結(jié)果與FTP結(jié)果有很好的相關(guān)性，捕捉高排放汽車的錯判率很低。但I(xiàn)M240是一種技術(shù)含量高的檢測方法，設(shè)備費用昂貴，維護(hù)比較復(fù)雜，檢測時間較長，對檢測人員有較高的要求，因此不容易普及。</p><p>　　圖1-2 IM 240試驗工況</p><p>　　另外，由于我國汽車型式論證試驗采用ECE試驗循環(huán)，因此，瞬態(tài)工況法采用IM195，

61、試驗循環(huán)采用了GB 18352《輕型汽車排氣污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》中試驗工況的市區(qū)運轉(zhuǎn)循環(huán)的一個單元，見圖1-3所示。</p><p>　　圖1-3 IM 195試驗運轉(zhuǎn)循環(huán)</p><p>　　2、簡易瞬態(tài)加載法（VMAS）</p><p>　　VMAS是一種瞬態(tài)加載簡易工況法。它使用與IM240相同的底盤測功機(jī)，它吸取了IM240瞬態(tài)工況、測量稀釋排氣量最終可得出污

62、染物排放質(zhì)量的優(yōu)點，也吸取了ASM直接利用簡便式尾氣分析儀就可對各個污染物濃度測試的長處，采用一個被稱為“氣體流量分析儀”的裝置來測得汽車的排氣流量（經(jīng)稀釋），經(jīng)處理計算，最終也可得出每種污染物每公里的排放質(zhì)量。該試驗循環(huán)包含了怠速、加速、勻速和減速各種工況，能反映車輛實際行駛時的排放特征，與新車檢測有高的相關(guān)性，準(zhǔn)確率高，誤判率僅為5%以下（以IM240準(zhǔn)確率為100%計）。但其價格要比ASM貴。</p><p&g

63、t;　　3、穩(wěn)態(tài)加載加速模擬法（ASM）</p><p>　　國際上I/M制度執(zhí)行較成功的國家(主要是美國)采用瞬態(tài)短工況多年之后發(fā)現(xiàn)，這種方法盡管有很多優(yōu)點(主要是與FTP-72相關(guān)性極好)，但是操作較復(fù)雜，費用高。另外，一些污染不特別嚴(yán)重的地區(qū)偏愛更為簡便的方法，因此提出了穩(wěn)態(tài)短工況測試方法[7]。</p><p>　　穩(wěn)態(tài)加速模擬工況(ASM)將車輛放置在底盤測功機(jī)上,模擬汽車以一定

64、車速(一般為15mile/h或25mile/h)上坡時的道路負(fù)荷,穩(wěn)定運轉(zhuǎn)幾分鐘后,測試汽車尾氣排放的HC、CO、NOx的濃度,對機(jī)動車排放廢氣中的HC、CO及CO2濃度進(jìn)行檢測采用不分光紅外吸收法原理，對O2及NO濃度進(jìn)行檢測采用電化學(xué)傳感器。</p><p>　　雖然IM240和VMAS240的測試結(jié)果與FTP結(jié)果有很好的相關(guān)性，捕捉高排放汽車的錯判率低，但檢測費用相對較高。IM240和VMAS240的測試結(jié)

65、果與FTP結(jié)果相關(guān)性好并不能說明IM195和VMAS195的測試結(jié)果與ECE結(jié)果相關(guān)性就一定好，其測試結(jié)果有待進(jìn)一步研究驗證。IM和VMAS測試工況控制復(fù)雜，測試設(shè)備核心技術(shù)我國尚未掌握，設(shè)備依賴進(jìn)口。成功申辦2008年奧運會后，2001年起，北京市開始實施IM制度，到目前為止，汽油車的尾氣污染物檢測方法采用的仍是穩(wěn)態(tài)工況法。可以預(yù)見，在相當(dāng)長的時間內(nèi)，穩(wěn)態(tài)工況法是我國在用汽油車尾氣污染物檢測的主要方法之一。</p>&l

66、t;p>　　1.7 本設(shè)計的主要內(nèi)容</p><p>　　自2000年以來北京市采用ASM法檢測在用車，初期設(shè)備完全依賴進(jìn)口，目前北京、廣東、四川等地企業(yè)開始生產(chǎn)測試設(shè)備，但處于模仿階段，核心技術(shù)沒有完全掌握，有必要開展穩(wěn)態(tài)加載測試系統(tǒng)的研究和開發(fā)。根據(jù)論文開題報告的要求，本論文重點開發(fā)穩(wěn)態(tài)加載工況下汽車排放檢測系統(tǒng)的數(shù)據(jù)采集。</p><p>　　本設(shè)計的主要任務(wù)和內(nèi)容是：<

67、;/p><p>　　1、通過熟悉在用車I/M制度，了解在用汽車排放測試方法發(fā)展方向。</p><p>　　2、了解汽油車排氣污染物生成機(jī)理和影響因素，介紹汽油車排氣污染物穩(wěn)態(tài)工況測試方法，明確ASM測試過程中汽車運行工況控制的必要性。</p><p>　　3、根據(jù)ASM測試要求，設(shè)計ASM測試系統(tǒng)。</p><p>　　4、運用虛擬儀器技術(shù)，開發(fā)

68、測試軟件，實現(xiàn)ASM測試過程中加載力矩和試驗車速的測量。</p><p>　　第二章 汽車排放污染物生成機(jī)理及影響因素</p><p>　　2.1 汽車排放污染物的生成機(jī)理</p><p>　　人們對汽車排氣污染大氣的重視始于1943年[4]，半個多世紀(jì)以來人們?yōu)榱丝刂破湮廴?，深入研究了汽車尾氣污染物的形成機(jī)理并達(dá)成了一些共識，考慮到其成分復(fù)雜，下面重點介紹三種

69、主要污染物的形成機(jī)理。</p><p>　　2.1.1 碳?xì)浠衔锏纳蓹C(jī)理</p><p>　　汽車HC排放又稱未燃烴UHC排放，是由汽車排放的沒有燃燒或部分燃燒的碳?xì)浠衔锏目偡Q。汽油車的UHC包括排氣甲的未燃烴、燃油供給系統(tǒng)和燃燒室的蒸發(fā)排放和泄漏排出的HC。由汽車發(fā)動機(jī)曲軸箱排出的氣體混合物其組成大約為85%的未燃燃料空氣混合氣和15%的廢氣(由燃燒室泄漏的燃燒產(chǎn)物)，泄漏量隨發(fā)

70、動機(jī)的磨損而增加。在沒有控制的汽車上從曲軸箱通風(fēng)管排入大氣的泄漏氣體大約為汽車HC化合物排放量的25%。在發(fā)達(dá)國家對汽車泄漏氣體己全部進(jìn)行了控制，使泄漏氣體由曲軸箱循環(huán)進(jìn)入發(fā)動機(jī)中燃燒掉。</p><p>　　燃燒室中HC的生成主要有下列幾條途徑[2,5]。第一類是由于多種原因造成的不完全燃燒所生成的HC；第二類是燃燒室壁面的淬熄作用形成的HC；第三類是潤滑油及燃燒室壁面的多孔性積碳等的吸附及釋放所形成的HC排放

71、；第四類是由于燃燒過程中狹縫效應(yīng)所生成的HC。具體有下面幾種原因: </p><p>　　1、烴的氧化反應(yīng)終止</p><p>　　碳?xì)淙剂系难趸S著其溫度、壓力、混合比、燃料種類及分子結(jié)構(gòu)的不同而有著不同的特點。各種烴燃料的燃燒其實質(zhì)是烴的一系列氧化反應(yīng)，這一系列的氧化反應(yīng)有隨著溫度而拓寬的一個濃限和稀限。混合氣過濃或過稀以及溫度過低都將出現(xiàn)氧化反應(yīng)終止，導(dǎo)致火焰?zhèn)鞑ブ袛?，燃燒停止?/p>

72、在烴類燃料的燃燒過程中，一般而言，即使混合比在可燃界限之內(nèi)，當(dāng)高溫火焰貼近冷的燃燒室表面時，由于散熱損失大，火焰將中斷，出現(xiàn)所謂“壁面激冷現(xiàn)象”。另外，雖然供給的混合氣的平均混合比在可燃界限之內(nèi)，但燃燒室內(nèi)混合氣濃度的分布很難保持均勻一致，難免有局部過濃或過稀現(xiàn)象，致使局部反應(yīng)過慢或斷火?？梢姡瑹N的氧化反應(yīng)不完全是生成HC的一個途徑。</p><p><b>　　2、火焰淬熄</b><

73、/p><p>　　由于冷態(tài)的(或溫度較低的)燃燒室壁面對火焰產(chǎn)生的熱量或活性物質(zhì)具有吸收或吸附作用，故當(dāng)火焰接近燃燒室壁面時將會發(fā)生淬熄現(xiàn)象。淬熄過程可以分為兩個階段:第一階段是在接近冷態(tài)的壁面時火焰的熄滅，由熱反應(yīng)區(qū)傳遞壁面的熱量和在反應(yīng)區(qū)火焰釋放的熱量兩者的平衡決定的；第二階段是淬熄后1ms或數(shù)毫秒發(fā)生的擴(kuò)散和氧化過程，它最終降低日淬熄層引起的HC排放。淬熄現(xiàn)象在燃燒室壁面留下一薄層未燃燒的混合氣，形成一個重要的

74、HC排放源。但也有人認(rèn)為淬熄對HC排放的影響是可以忽略不計的。</p><p>　　3、潤滑油及燃燒室壁面沉積物的吸附及釋放</p><p>　　在發(fā)動機(jī)的燃燒室、氣缸壁面等任何有潤滑油或沉積物的地方，在燃燒前和燃燒后，這些潤滑油層或沉積物都能吸收和釋放出燃油，從而使部分燃油避開主燃燒過程而不被燃燒，導(dǎo)致廢氣中HC化合物含量增多。</p><p>　　在發(fā)動機(jī)的進(jìn)氣

75、過程中，氣缸里的燃油濃度增大，壁面上的潤滑油或沉積物將吸收燃油蒸汽，壓縮行程后期，燃油蒸汽壓力增大;燃燒階段燃油蒸汽濃度接近于零，吸收的燃油蒸汽將從液態(tài)潤滑油膜或沉積物中釋放出來進(jìn)入氣態(tài)的燃燒產(chǎn)物中，釋放過程一直延續(xù)到整個膨脹及排氣行程。油膜釋放出的部分燃油蒸汽將與高溫燃燒產(chǎn)物混合并氧化。然而，后期釋放的燃油蒸汽由于與溫度較低的燃燒產(chǎn)物混合，因而避開了完全氧化，促使了未燃HC排放的增加。對燃油蒸汽具有吸附和釋放作用的有壁面潤滑油膜和燃燒

76、室壁面的多孔性碳質(zhì)沉積物等。</p><p><b>　　4、狹縫效應(yīng) </b></p><p>　　狹縫主要指活塞、活塞環(huán)和氣缸壁之間的狹小縫隙，火花塞中心電極的空隙，火花塞的螺紋、噴油器周圍的間隙等。</p><p>　　當(dāng)壓縮過程中氣缸壓力升高時，未燃混合氣或空氣被迫進(jìn)入各個狹縫區(qū)域;由于這些狹縫都有較大的面容比，故流入狹縫的氣體被冷

77、卻到接近壁面的溫度。在燃燒過程中由于缸內(nèi)壓力繼續(xù)上升，未混合氣繼續(xù)流入狹縫。由于狹縫里氣體溫度較低以及壁面的淬熄作用，火焰很難進(jìn)入狹縫燒掉這些氣體。當(dāng)狹縫中氣體壓力高于氣缸壓力時，狹縫中的氣體重新流回氣缸。</p><p>　　2.1.2 一氧化碳的生成機(jī)理</p><p>　　一氧化碳是碳?xì)淙剂显谌紵^程中生成的中間產(chǎn)物。理論上當(dāng)氧氣不足時，燃燒反應(yīng)進(jìn)行不充分才導(dǎo)致CO出現(xiàn)。實際上發(fā)動

78、機(jī)在任何空燃比時都生成CO原因是混合氣的不均勻性和CO2高溫分解所致。</p><p>　　鮑曼（1975）用一步反應(yīng)的準(zhǔn)完整模型來描述了一氧化碳的生成機(jī)理.</p><p>　　CnHm+(n/2)O2→nCO+(m/2)H2 (2-1)</p><p>　　當(dāng)混合氣中有足夠的氧氣時，會有下述反應(yīng):</p><p>　　2H

79、2 + O2→2H2O (2-2) </p><p>　　2CO + O2→2CO2 (2-3) </p><p>　　同時一氧化碳還與生成的水蒸汽作用:</p><p>　　H2O + CO→H2 + CO2,

80、 (2-4)</p><p>　　可見，當(dāng)空氣量充足時，理論上燃料燃燒后不會存在CO。實際上，由于局部或瞬間空氣量不足、發(fā)動機(jī)的混合氣成分的分布不是完全均勻以及位于溫度較低的燃燒室壁面附近的激冷層的混合氣會沒有燃燒或燃燒不完全，所以燃燒后還會存在中間產(chǎn)物的CO。</p><p>　　另外，CO的氧化速度較小，在膨脹過程中，會以高溫下的高濃度狀態(tài)“凍結(jié)”住，排氣中有一部分

81、的HC會被部分氧化為CO，這也增加了CO的排放量。</p><p>　　此外，燃燒高溫會引起氣體離解，生成CO:</p><p>　　2CO2→2C0 + O2 (2-5)</p><p>　　2H2O→2H2 + O2 (2-6)</p><p>　　CO2

82、+H2→CO + H2O (2-7) </p><p>　　因而排氣中總會有少量的CO存在的[6,7,8,9]。</p><p>　　2.1.3 氮氧化物的生成機(jī)理</p><p>　　氮氧化物包括NO, NO2, N2O4, N2O, N2O3, N2O5以及NO:等。發(fā)動機(jī)排放的氮氧化物主要是指NO和NO2，特別是在汽

83、油機(jī)排放的氮氧化物中95%以上為NO。從化學(xué)性質(zhì)和排放量而言，比較受到重視的是NO[7,9]。 </p><p>　　由于汽油中基本不含氮，故NO主要是空氣中的氮氣和氧氣在高溫下生成的“熱力”NO，其形成機(jī)理十分復(fù)雜。目前被廣泛采用的理論是前蘇聯(lián)學(xué)者澤爾多維奇(Zeldovich)提出的鏈反應(yīng)機(jī)理[7,8,9]:</p><p>　　O2←→O+O

84、 (2-8)</p><p>　　N2+O←→NO+N (2-9)</p><p>　　O2+N←→NO+O (2-10)</p><p>　　以上表明鏈反應(yīng)是從反應(yīng)式(2-8)中在燃燒的高溫下，由氧氣分子分解成的原子氧開始的。反應(yīng)開始后，分子狀態(tài)的氮與原子狀

85、態(tài)的氧或氧分子與氮原子碰撞生成NO。反應(yīng)式(2-9)左邊的氧原子除一小部分由反應(yīng)式(2-10)右邊生成的氧供給外，大部分由反應(yīng)式（2-8)的分解反應(yīng)生成。反應(yīng)式(2-10)左邊的N,主要靠反應(yīng)式右邊(2-9)生成的氮原子供給。反應(yīng)式(2-9)和(2-10)生成的NO是同一數(shù)量級的。從三個反應(yīng)式可以看出，氧氣的濃度對NO的生成影響很大。溫度和時間對NO的生成量也有影響。氣體在高溫滯留的時間越長，NO的生成量越大。因而汽油機(jī)排放的NO濃度主

86、要取決于燃燒溫度、氧氣含量以及高溫滯留時間的長短[7,8,9,10]。</p><p>　　影響氮氧化物生成的因素有空燃比、點火時間、發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速、進(jìn)氣管壓力和大氣濕度。空燃比和點火時間的影啊比較大，它們都能影響燃燒時的燃燒室內(nèi)的溫度、壓力以及可利用的氧的濃度。轉(zhuǎn)速的影響在不同空燃比下表現(xiàn)不同:在稀混合氣時由于燃燒速度慢，在高轉(zhuǎn)速情況下，大部分燃燒是在膨脹行程中壓力和溫度不太高時進(jìn)行的，NO的生成量減少。在濃混合氣

87、時燃燒速度較快，發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速的提高加強(qiáng)了缸內(nèi)氣體的擾動，使燃燒速度增加，熱損失降低，因此NO的生成增加。減小進(jìn)氣管壓力，使發(fā)動機(jī)負(fù)荷和溫度降低，殘余廢氣沖淡作用增強(qiáng)，使燃燒速度下降，結(jié)果是NO濃度隨進(jìn)氣管的壓力下降而減少。大氣中的水分在汽缸內(nèi)蒸發(fā)時吸收熱量，使汽缸內(nèi)溫度下降，因此大氣濕度增大，NO的生成減少。</p><p>　　此外冷卻水的溫度提高，不利于汽缸體的散熱，也會促使NO的生成。</p>

88、<p>　　2.2 影響汽車尾氣排放的因素</p><p>　　在穩(wěn)態(tài)運行下，轉(zhuǎn)速、負(fù)荷、點火時間、混合氣濃度、水溫、燃燒室壁面溫度、排氣背壓及燃燒室表面沉積物對排放的影響。</p><p>　　1、汽油機(jī)轉(zhuǎn)速 </p><p>　　汽油機(jī)轉(zhuǎn)速的變化將引起充氣系數(shù)、點火提前角、空燃比、缸內(nèi)氣體流動、溫度以及排氣在排氣管中停留的時間等的變化。一般當(dāng)轉(zhuǎn)速

89、增加時，缸內(nèi)氣體流動增強(qiáng)，燃油霧化質(zhì)量及均勻性得到改善，湍流強(qiáng)度增大，燃燒室溫度提高。這些都有利于改善燃燒，降低CO及HC的排放。對NOx的排放影響較復(fù)雜，隨空燃比不同會有不同的反應(yīng)。</p><p><b>　　2、負(fù)荷</b></p><p>　　如果維持混合氣空燃比及轉(zhuǎn)速不變，點火提前角調(diào)整到最佳點，則負(fù)荷增加對HC排放基本上沒有影響。因為負(fù)荷增加雖然使缸內(nèi)壓力

90、及溫度升高，激冷層變薄，HC在膨脹及排氣沖程的氧化加速，但壓力升高使縫隙容積中的未燃烴儲存量增加;而進(jìn)氣流量增加，使排氣在排氣管高溫度段停留的時間縮短，從而抵消了前者對HC排放的有利影響。在上述條件下，負(fù)荷變化對CO的排放基本上也沒影響，但對NOx的排放有影啊。負(fù)荷增加，進(jìn)氣歧管壓力增加，缸內(nèi)溫度提高，NOx排放增加，在使用稀混合氣時更明顯。</p><p><b>　　3、點火時間</b>

91、</p><p>　　空燃比一定時，隨著點火時間推遲HC及NOx的排放減少。HC減少的主要原因是點火時間延遲后，排氣溫度上升，使HC在排氣行程及排氣道中的氧化加強(qiáng)。NOx降低的原因主要是由于點火延遲后，最高燃燒溫度直線下降[1]。</p><p><b>　　4、混合氣濃度</b></p><p>　　HC的濃度隨空燃比增加而減少;但當(dāng)空燃比大

92、于18時，HC隨空燃比增大而增加，這主要是由于混合氣變稀后，產(chǎn)生部分燃燒及失火致使HC排放增加。在空燃比小于18時，隨A/F增大，HC排放減少的原因是由于混合氣變稀后，壁面淬熄層中燃料濃度減少以及在排氣行程和排氣道中氧濃度的增大從而使HC進(jìn)一步氧化所致。</p><p>　　NOx的排放在16附近最大，比這個值小或大的空燃比都使NOx排放濃度降低。在稀混合氣一側(cè)NOx降低的原因是由于最高燃燒溫度降低。在濃混合氣一

93、側(cè)降低的原因是由于氧濃度的降低。可見在稀的一側(cè)對HC, NOx及燃料消耗率都是有利的。但是混合氣太稀將使燃燒的穩(wěn)定性變差，導(dǎo)致HC增加及有效耗油率上升。</p><p>　　5、汽油機(jī)冷卻水及燃燒室壁面溫度</p><p>　　提高汽油機(jī)冷卻水及燃燒室壁面溫度，可降低縫隙容積中儲存的HC的濃度，減少激冷層的厚度，改善縫隙容積逸出的HC及激冷層擴(kuò)散出來的燃油的氧化條件，而且可改善燃油的蒸發(fā)、

94、分配;提高排氣溫度，這些都使HC排放物減少。</p><p><b>　　6、排氣背壓</b></p><p>　　排氣背壓增加會使未燃烴濃度高的排氣留一部分在缸內(nèi)，并在下一循環(huán)中燒掉，因此排氣的HC濃度將降低。然而，如果排氣背壓過大，則留在缸內(nèi)的廢氣過多，稀釋了混合氣，燃燒惡化，排氣中的HC反而會增加。</p><p>　　7、燃燒室壁面沉積

95、物</p><p>　　燃燒室壁面沉積物的主要成分有兩類:一種是燃油中抗爆震添加劑氧化分解生成的各種鹽;另一種是燃油及潤滑油未完全燃燒的碳元素。這類物質(zhì)多呈微孔型，能吸附混合氣中的燃料，在排氣過程中再釋放出來。因此，燃燒室壁面沉積物的增加將使HC排放量增加。隨沉積物厚度的增加，發(fā)動機(jī)的壓縮比也隨著增加，導(dǎo)致最高燃燒溫度升高，NOx排放量增加。</p><p>　　綜上所述，發(fā)動機(jī)的工況對汽

96、車尾氣排放有直接影響，為保證檢測結(jié)果的真實性、精度和重復(fù)性，汽車尾氣污染物簡易工況法測試過程中，必須保證汽車運行在規(guī)定的工況范圍內(nèi)，即在尾氣污染物測量時的車速和加載負(fù)荷在規(guī)定的范圍內(nèi)。</p><p>　　第三章 穩(wěn)態(tài)加載工況法排放檢測系統(tǒng)設(shè)計</p><p>　　3.1 穩(wěn)態(tài)加載工況法排放檢測系統(tǒng)的構(gòu)建</p><p>　　為了能準(zhǔn)確快速地檢測出在穩(wěn)態(tài)加載工況

97、下汽車的排放污染物的含量，必須借助必要的檢測設(shè)備才行。構(gòu)建的ASM測試系統(tǒng)主要由底盤測功機(jī)、工業(yè)控制計算機(jī)、A/D數(shù)據(jù)采集板、晶閘管調(diào)壓器、尾氣檢測儀、司機(jī)助、傳感器等組成，如圖3-1所示。</p><p>　　圖3-1穩(wěn)態(tài)加載工況系統(tǒng)總圖</p><p>　　整個系統(tǒng)以工業(yè)控制計算機(jī)為核心，實現(xiàn)汽車檢測工況控制和汽車排氣污染物測試。在系統(tǒng)檢測過程中實時采集各傳感器的信號，經(jīng)分析整理后由工

98、控機(jī)輸出特定的控制信號。系統(tǒng)中底盤測功機(jī)加載裝置采用電渦流測功器，主控計算機(jī)通過數(shù)據(jù)采集板，實時采集底盤測功機(jī)車速、扭矩等信號，在軟件分析的基礎(chǔ)上經(jīng)分析判斷計算后實時向晶閘調(diào)壓器輸出數(shù)字控制信號，通過改變調(diào)壓器的輸出電壓達(dá)到改變電渦流測功機(jī)吸收功率的目的。主控計算機(jī)與廢氣分析儀的信號傳輸，既可通過數(shù)據(jù)采集板的A/D通道，亦可通過RS-232數(shù)字串行通信接口實現(xiàn)。根據(jù)排氣污染物檢測要求，主控計算機(jī)向晶閘管調(diào)壓器控制單片機(jī)、廢氣分析儀等輸出

99、控制信號。主控計算機(jī)還將檢測要求工況和實際運行工況的相關(guān)參數(shù)顯示在司機(jī)助上，通過司機(jī)助可以將汽車的運行狀態(tài)如速度和工況運行時間等必要參數(shù)顯示出來，檢測員可根據(jù)這些參數(shù)控制汽車的運行狀態(tài)，以滿足ASM檢測工況的要求。主控計算機(jī)通過數(shù)據(jù)采集板采集空氣溫度、濕度和大氣壓力信號，用于測量值的校正。</p><p>　　本設(shè)計中,系統(tǒng)硬件主要依據(jù)汽車與交通運輸實驗中心現(xiàn)有設(shè)備進(jìn)行選用。</p><p&g

100、t;　　測控計算機(jī)采用臺灣研華公司601型工業(yè)控制計算機(jī)，處理器為PⅢ800。</p><p>　　數(shù)據(jù)采集板采用北京華遠(yuǎn)公司HY-8021A型多功能數(shù)據(jù)采集板。</p><p>　　底盤測功機(jī)選用的是AHS-ELP300型底盤測功機(jī),該底盤測功機(jī)自帶的控制系統(tǒng)能實現(xiàn)恒速和恒扭驅(qū)動輪輸出功率的測量?；緫T量為310kg，滾筒直徑為318mm,滾筒中心距550mm ,最大車速為250km/h

101、。底盤測功機(jī)有車速和扭矩信號處理、放大電路和模擬量輸出端口，其中車速信號輸出是頻率信號，應(yīng)用實驗室自制的F/V變換電路轉(zhuǎn)換為電壓信號后，輸?shù)紿Y-8021A型多功能數(shù)據(jù)采集板的A/D端口。</p><p>　　廢氣分析儀選用的是FLA-502型廢氣分析儀，采用不分光紅外吸收法原理,對機(jī)動車排放廢氣中的HC、CO及CO2濃度進(jìn)行檢測，采用電化學(xué)傳感器對O2及NO濃度進(jìn)行檢測。</p><p>

102、;　　空氣溫度、濕度和大氣壓力傳感器采用ACOIE型三功能一體式傳感器，其信號輸入FLA-502型廢氣分析儀，工業(yè)控制計算機(jī)通過RS232通訊接口采集。</p><p>　　晶閘管調(diào)壓器采用晶閘管移相調(diào)壓器，工控機(jī)通過控制晶閘管的導(dǎo)通角實現(xiàn)調(diào)壓器輸出電壓的控制。本設(shè)計主要任務(wù)是設(shè)計系統(tǒng)試驗工況的測量軟件，不涉及工況控制部分。</p><p>　　3.2 檢測設(shè)備各部分功用</p&g

103、t;<p>　　3.2.1底盤測功機(jī)</p><p>　　測功機(jī)結(jié)構(gòu)應(yīng)適用于最大總質(zhì)量不大于3500kg 的M類、N類車輛，根據(jù)檢測錄入的車輛參數(shù)，測功機(jī)應(yīng)能自動選擇測試工況的加載功率。</p><p>　　一、測功機(jī)功率吸收裝置：</p><p>　?。?）設(shè)定的測功機(jī)加載功率允許波動范圍為±0.2kw。</p><p&

104、gt;　　設(shè)定測功機(jī)對車輛的加載功率時應(yīng)考慮到車輪與滾筒表面的摩擦損失功率和測功機(jī)內(nèi)部損失功率，并按下列公式進(jìn)行功率設(shè)定。</p><p>　　Pi=Pt-Pc-Pf</p><p><b>　　P=Pi+Pc</b></p><p>　　式中：P——設(shè)定功率值，根據(jù)基準(zhǔn)質(zhì)量和試驗工況確定，kw；</p><p>　　P

105、i——測功機(jī)的指示功率，kw；</p><p>　　Pt——車輛規(guī)定工況的輸出功率，kw；</p><p>　　Pf——測功機(jī)滾筒與輪胎表面摩擦損失功率，kw；</p><p>　　Pc——測功機(jī)內(nèi)部損失功率，kw。</p><p>　?。?）測功機(jī)功率吸收裝置應(yīng)能滿足最大總質(zhì)量（GVM）小于3500kg的M類、N類車輛進(jìn)行ASM5025和A