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一種機(jī)動(dòng)車排放污染物總量的測(cè)量裝置及其方法

閱讀:215發(fā)布:2020-12-01

專利匯可以提供一種機(jī)動(dòng)車排放污染物總量的測(cè)量裝置及其方法專利檢索,專利查詢,專利分析的服務(wù)。并且一種機(jī)動(dòng)車排放污染物總量的測(cè)量裝置及其方法。本 發(fā)明 是利用測(cè)量機(jī)動(dòng)車排氣的CO2濃度與經(jīng)稀釋后的機(jī)動(dòng)車排氣的CO2濃度相對(duì)比結(jié)合來測(cè)量機(jī)動(dòng)車排放污染物總量的測(cè)量裝置及其測(cè)量的方法,使本發(fā)明有效利用CO2濃度測(cè)量的 穩(wěn)定性 及一致性好的特點(diǎn),通過測(cè)量計(jì)算得到機(jī)動(dòng)車排氣中CO2的稀釋比和通過測(cè)量出機(jī)動(dòng)車排氣的 溫度 、壓 力 、流量及HC、CO、NO、CO2的濃度而方便、可行地計(jì)算出機(jī)動(dòng)車實(shí)際排放污染物的總量,不僅能準(zhǔn)確有效地測(cè)量出各種不同 排量 的機(jī)動(dòng)車實(shí)際排放的污染物,而且測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確、 精度 高、性價(jià)比高。,下面是一種機(jī)動(dòng)車排放污染物總量的測(cè)量裝置及其方法專利的具體信息內(nèi)容。

1、一種機(jī)動(dòng)車排放污染物總量的測(cè)量裝置,包括流量測(cè)量處理裝置(1)、 氣體分析平臺(tái)(2)、電子分析處理裝置(3)、底盤測(cè)功機(jī)(4)及與流量測(cè)量 處理裝置(1)相連接的連接有風(fēng)機(jī)(5)的帶喇叭口(61)的稀釋取樣管(6)、 與氣體分析平臺(tái)(2)相連接的帶取樣探頭(8)的直接取樣管(7)以及連接 于流量測(cè)量處理裝置(1)、氣體分析平臺(tái)(2)及電子分析處理裝置(3)之 間的數(shù)據(jù)線(9),其特征在于所述流量測(cè)量處理裝置(1)由依序與稀釋取樣 管(6)相連的CO2濃度測(cè)量裝置(11)、溫度測(cè)量裝置(12)、壓測(cè)量裝置 (13)及流量測(cè)量裝置(14)組成,其中,所述流量測(cè)量處理裝置(1)通過 其CO2濃度測(cè)量裝置(11)、溫度測(cè)量裝置(12)、壓力測(cè)量裝置(13)及流 量測(cè)量裝置(14)分別測(cè)量得到經(jīng)稀釋后的機(jī)動(dòng)車排氣的CO2的濃度、溫度、 壓力、流量的數(shù)據(jù),并將測(cè)得的各數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)線(9)傳送到電子分析處理裝 置(3)中;所述氣體分析平臺(tái)(2)通過取樣探頭(8)測(cè)量得到機(jī)動(dòng)車排氣 的HC、CO、NO、CO2的濃度及壓力、溫度、流量的數(shù)據(jù),并將測(cè)得的各數(shù) 據(jù)分別經(jīng)數(shù)據(jù)線(9)傳送到電子分析處理裝置(3)中;所述電子分析處理 裝置(3)通過將流量測(cè)量處理裝置(1)測(cè)得的數(shù)據(jù)與氣體分析平臺(tái)(2)測(cè) 量的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析處理得到機(jī)動(dòng)車的實(shí)際排放污染物的總量;所述取樣 探頭(8)的輸入端位于機(jī)動(dòng)車的排氣管管內(nèi)。
2、根據(jù)權(quán)利要求1所述機(jī)動(dòng)車排放污染物總量的測(cè)量裝置,其特征在于 上述CO2濃度測(cè)量裝置(11)由順序連接的紅外線CO2濃度傳感器及電信號(hào)轉(zhuǎn) 換機(jī)構(gòu)組成。
3、根據(jù)權(quán)利要求1所述機(jī)動(dòng)車排放污染物總量的測(cè)量裝置,其特征在于 上述氣體分析平臺(tái)(2)與直接取樣管(7)之間設(shè)有用于過濾掉排氣中含有 的份的水分離器(10)。
4、一種利用權(quán)利要求1所述測(cè)量裝置進(jìn)行測(cè)量機(jī)動(dòng)車排放污染物總量的 測(cè)量方法,其特征在于包括如下步驟:
(1)將取樣探頭伸至機(jī)動(dòng)車的排氣管管內(nèi)直接抽取機(jī)動(dòng)車排氣的樣氣, 并將抽取得到的樣氣送至氣體分析平臺(tái);
將稀釋取樣管的喇叭口正對(duì)機(jī)動(dòng)車的排氣管管口抽取機(jī)動(dòng)車全部排氣及 參與稀釋的空氣,并將抽取得到的氣體送至流量測(cè)量處理裝置;
(2)經(jīng)氣體分析平臺(tái)對(duì)取樣探頭抽取的機(jī)動(dòng)車排氣進(jìn)行分析處理得到 機(jī)動(dòng)車排氣的HC、CO、NO、CO2的濃度及壓力、溫度、流量,并通過數(shù)據(jù) 線送至電子分析處理裝置;
經(jīng)流量測(cè)量處理裝置的CO2濃度測(cè)量裝置、溫度測(cè)量裝置、壓力測(cè)量裝 置及流量測(cè)量裝置分別測(cè)得經(jīng)稀釋后的機(jī)動(dòng)車排氣的CO2濃度、溫度、壓力、 流量,并通過數(shù)據(jù)線送至電子分析處理裝置;
(3)電子分析處理裝置對(duì)氣體分析平臺(tái)、流量測(cè)量處理裝置傳送來的各 數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比進(jìn)行分析處理,其包括如下分析處理過程:
(3-1)將流量測(cè)量處理裝置測(cè)得的稀釋氣體中CO2的百分比濃度CDil與 氣體分析平臺(tái)測(cè)得的機(jī)動(dòng)車排氣中CO2的百分比濃度CRaw結(jié)合得到CO2稀釋 比R;此時(shí),CO2的稀釋比R等于將測(cè)得空氣中的CO2的百分比濃度CBack、參 與稀釋空氣的流量QBack、氣體分析平臺(tái)測(cè)得的機(jī)動(dòng)車排氣的流量QRaw、流量 測(cè)量處理裝置測(cè)得的稀釋排氣的流量QTotal通過如下公式推算得到經(jīng)稀釋后的 機(jī)動(dòng)車排氣的稀釋比R′:
∵CRaw*QRaw+CBack*QBack=CDil*(QRaw+QBack)
(CRaw-CDil)*QRaw=(CDil-CRack)*QBack
Q Back Q Raw = C Raw - C Dil C Dil - C Back C Raw - C Dil C Dil
又∵
R = Q Raw Q Total = Q Raw Q Raw + Q Back
= 1 1 + Q Back Q Raw ;
= 1 1 + C Raw - C Dil C Dil
= C Dil C Raw = R
(3-2)將流量測(cè)量處理裝置測(cè)得的稀釋氣體的壓力P、流量Q、溫度T 與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓P0、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度T0結(jié)合得到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下稀釋排氣的流量 QS;此時(shí),標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下汽車稀釋的流量QS是通過如下公式計(jì)算得到:
Q S = Q * P P 0 * T 0 T + T 0 ;
公式中,單位標(biāo)準(zhǔn)大氣壓P0為1013.25mBar、單位標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度T0 為273.15°K;
(3-3)將得到的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下稀釋排氣的流量QS、用氣體分析平臺(tái)測(cè)得 的被氣體分析平臺(tái)所分流的流量QP及用氣體分析平臺(tái)測(cè)得的壓力P′、溫度T′ 與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓P0、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度T0結(jié)合得到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下機(jī)動(dòng)車排氣的流 量QSE;此時(shí),標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下機(jī)動(dòng)車排氣的流量QSE是通過如下公式計(jì)算得到:
Q SE = Q S * R + Q P * P P 0 * T 0 T + T 0 ;
公式中,單位標(biāo)準(zhǔn)大氣壓P0為1013.25mBar、單位標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度T0 為273.15°K;
(3-4)將氣體分析平臺(tái)測(cè)得的機(jī)動(dòng)車排氣中的HC或NO的百萬(wàn)分比濃 度C和CO或CO2的百分比濃度C′分別與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下機(jī)動(dòng)車排氣的流量QSE、 機(jī)動(dòng)車排氣中的HC、NO、CO、CO2的克分子量mol、理想氣體的克分子體 積K1及轉(zhuǎn)換因子K2結(jié)合分別得到HC、NO、CO、CO2單位時(shí)間的質(zhì)量mt; 此時(shí),HC、NO單位時(shí)間的質(zhì)量mt是通過如下公式計(jì)算得到:
m t = C * 10 - 6 * Q SE * 10 3 K 1 * mol * 10 3 K 2 = C * Q SE * mol K 1 * K 2
公式中,機(jī)動(dòng)車排氣中HC或NO的克分子量mol,單位:克,HC:86克, NO:30克;理想氣體的克分子體積K1,單位:升/克分子,22.4136升/克 分子;轉(zhuǎn)換因子K2,單位:秒/分鐘,60秒/分鐘;
CO、CO2單位時(shí)間的質(zhì)量mt是通過如下公式計(jì)算得到:
m t = C * 10 - 2 * Q SE * 10 3 K 1 * mol * 10 3 K 2 = C * Q SE * mol * 10 4 K 1 * K 2
公式中,機(jī)動(dòng)車排氣中CO或CO2的克分子量mol,單位:克,CO:28克, CO2:44克;理想氣體的克分子體積K1,單位:升/克分子,22.4136升/克 分子;轉(zhuǎn)換因子K2,單位:秒/分鐘,60秒/分鐘;
(3-5)將機(jī)動(dòng)車單位時(shí)間排氣的質(zhì)量mt進(jìn)行累加得到機(jī)動(dòng)車在0~t時(shí)間 內(nèi)所排放的某種污染物的總量MTotal;此時(shí),機(jī)動(dòng)車排放的某種污染物的總量 MTotal是通過如下公式計(jì)算得到:
M Total = Σ i = 0 t ( m t ) i .

說明書全文

技術(shù)領(lǐng)域

發(fā)明涉及一種機(jī)動(dòng)車排放污染物總量的測(cè)量裝置及其方法。

背景技術(shù)

常用的測(cè)量機(jī)動(dòng)車排放污染物的測(cè)量裝置及其測(cè)量的方法,主要是利用 一種不分光吸收式紅外線分析儀,利用CO和HC等在紅外區(qū)的特征吸收,采 用紅外檢測(cè)儀檢測(cè)其所吸收的能量,并轉(zhuǎn)為被調(diào)制的低頻電信號(hào),經(jīng)過放大 整流后直接指示出被測(cè)機(jī)動(dòng)車排氣的濃度。由于這種測(cè)量?jī)x僅僅能測(cè)量出機(jī) 動(dòng)車排放出的廢氣的濃度,然而,當(dāng)一輛排量為1000毫升的機(jī)動(dòng)車和一輛排 量為3000毫升的機(jī)動(dòng)車所排出的廢氣的濃度相同時(shí),這種測(cè)量?jī)x則無(wú)法測(cè)量 出該機(jī)動(dòng)車實(shí)際排放的污染物的總量是多少。因此,這種測(cè)量機(jī)動(dòng)車排放污 染物的測(cè)量裝置及測(cè)量的方法存在著:無(wú)法如實(shí)地反映被測(cè)量的機(jī)動(dòng)車的實(shí) 際排污量問題。美國(guó)專利US6085582公開了一種“測(cè)量車輛廢氣排放物質(zhì)量 的裝置及其方法”,其主要包括一用于收集車輛廢氣的廢氣入口、及與廢氣入 口相連接的一喇叭形稀釋空氣入口、用于測(cè)量稀釋前廢氣的濃度的第一分析 器、用于測(cè)量稀釋后的廢氣濃度的第二分析器以及用于測(cè)量稀釋廢氣流量的 流量計(jì)和用于分析處理測(cè)量結(jié)果的計(jì)算機(jī)。由于這種測(cè)量裝置是采用電化學(xué) 傳感器測(cè)量在喇叭形稀釋空氣入口中取得O2的濃度進(jìn)行推算該機(jī)動(dòng)車實(shí)際 排放污染物的質(zhì)量,又由于電化學(xué)傳感器存在穩(wěn)定性差和重復(fù)性不好等問題, 使得其測(cè)量計(jì)算出的結(jié)果不能準(zhǔn)確地反映出被測(cè)機(jī)動(dòng)車的實(shí)際排放污染物的 總質(zhì)量。因此,這種測(cè)量裝置及測(cè)量方法存在著測(cè)量結(jié)果誤差大、精確度低、 穩(wěn)定可靠性能差,無(wú)法準(zhǔn)確地反映被測(cè)機(jī)動(dòng)車的實(shí)際排污量等問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于解決上述存在問題,提供一種利用測(cè)量計(jì)算得到機(jī)動(dòng) 車排氣中CO2的稀釋比而進(jìn)行測(cè)量計(jì)算機(jī)動(dòng)車排放污染物的總量,并能準(zhǔn)確 有效地測(cè)量出各種不同排量的機(jī)動(dòng)車實(shí)際排放的污染物的測(cè)量裝置及其方 法。
在此基礎(chǔ)上,本發(fā)明進(jìn)一步的目的在于提供一種工作可靠、穩(wěn)定性好和 重復(fù)性好,且測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確、精度高的利用紅外線CO2濃度傳感器進(jìn)行濃度 測(cè)定的測(cè)量裝置及其方法。
本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的:
一種機(jī)動(dòng)車排放污染物總量的測(cè)量裝置,包括流量測(cè)量處理裝置、氣體 分析平臺(tái)、電子分析處理裝置、底盤測(cè)功機(jī)及與流量測(cè)量處理裝置相連接的 連接有風(fēng)機(jī)的帶喇叭口的稀釋取樣管、與氣體分析平臺(tái)相連接的帶取樣探頭 的直接取樣管以及連接于流量測(cè)量處理裝置、氣體分析平臺(tái)及電子分析處理 裝置之間的數(shù)據(jù)線,其特點(diǎn)在于所述流量測(cè)量處理裝置由依序與稀釋取樣管 相連的CO2濃度測(cè)量裝置、溫度測(cè)量裝置、壓測(cè)量裝置及流量測(cè)量裝置組 成,其中,所述流量測(cè)量處理裝置通過其CO2濃度測(cè)量裝置、溫度測(cè)量裝置、 壓力測(cè)量裝置及流量測(cè)量裝置分別測(cè)量得到經(jīng)稀釋后的機(jī)動(dòng)車排氣的CO2的 濃度、溫度、壓力、流量的數(shù)據(jù),并將測(cè)得的各數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)線傳送到電子分 析處理裝置中;所述氣體分析平臺(tái)通過取樣探頭測(cè)量得到機(jī)動(dòng)車排氣的HC、 CO、NO、CO2的濃度及壓力、溫度、流量的數(shù)據(jù),并將測(cè)得的各數(shù)據(jù)分別 經(jīng)數(shù)據(jù)線傳送到電子分析處理裝置中;所述電子分析處理裝置通過將流量測(cè) 量處理裝置測(cè)得的數(shù)據(jù)與氣體分析平臺(tái)測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析處理得到機(jī) 動(dòng)車的實(shí)際排放污染物的總量;所述取樣探頭的輸入端位于機(jī)動(dòng)車的排氣管 管內(nèi)。
為了進(jìn)一步確保本發(fā)明的工作可靠、穩(wěn)定性好和重復(fù)性好,且測(cè)量結(jié)果 更準(zhǔn)確、精度更高,上述CO2濃度傳感裝置由順序連接的紅外線CO2濃度傳感 器及電信號(hào)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)組成。
為了避免機(jī)動(dòng)車排氣中含有份破壞氣體分析平臺(tái)性能,確保氣體分析 平臺(tái)能夠?yàn)殡娮臃治鎏幚硌b置提供精確無(wú)誤的測(cè)量數(shù)據(jù),從而再進(jìn)一步提高 本發(fā)明測(cè)量結(jié)果的精確度和工作性能的穩(wěn)定可靠,上述氣體分析平臺(tái)與直接 取樣管之間設(shè)有用于過濾掉排氣中含有的水份的水分離器。
本發(fā)明還提供一種利用上述測(cè)量裝置進(jìn)行測(cè)量機(jī)動(dòng)車排放污染物總量的 測(cè)量方法,其包括如下步驟:
(1)將取樣探頭伸至機(jī)動(dòng)車的排氣管管內(nèi)直接抽取機(jī)動(dòng)車排氣的樣氣, 并將抽取得到的樣氣送至氣體分析平臺(tái);
將稀釋取樣管的喇叭口正對(duì)機(jī)動(dòng)車的排氣管管口抽取機(jī)動(dòng)車全部排氣及 參與稀釋的空氣,并將抽取得到的氣體送至流量測(cè)量處理裝置;
(2)經(jīng)氣體分析平臺(tái)對(duì)取樣探頭抽取的機(jī)動(dòng)車排氣進(jìn)行分析處理得到 機(jī)動(dòng)車排氣的HC、CO、NO、CO2的濃度及壓力、溫度、流量,并通過數(shù)據(jù) 線送至電子分析處理裝置;
經(jīng)流量測(cè)量處理裝置的CO2濃度測(cè)量裝置、溫度測(cè)量裝置、壓力測(cè)量裝 置及流量測(cè)量裝置分別測(cè)得經(jīng)稀釋后的機(jī)動(dòng)車排氣的CO2濃度、溫度、壓力、 流量,并通過數(shù)據(jù)線送至電子分析處理裝置;
(3)電子分析處理裝置對(duì)氣體分析平臺(tái)、流量測(cè)量處理裝置傳送來的各 數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比進(jìn)行分析處理,其包括如下分析處理過程:
(3-1)將流量測(cè)量處理裝置測(cè)得的稀釋氣體中CO2的百分比濃度與氣體 分析平臺(tái)測(cè)得的機(jī)動(dòng)車排氣中CO2的百分比濃度結(jié)合得到CO2稀釋比;此時(shí), CO2的稀釋比R等于將測(cè)得空氣中的CO2的百分比濃度CBack、參與稀釋空氣的 流量QBack、氣體分析平臺(tái)測(cè)得的機(jī)動(dòng)車排氣的流量QRaw、流量測(cè)量處理裝置 測(cè)得的稀釋排氣的流量QTotal通過如下公式推算得到經(jīng)稀釋后的機(jī)動(dòng)車排氣的 稀釋比R:
∵CRaw*QRaw+CBack*QBack=CDil*(QRaw+QBack)
(CRaw-CDil)*QRaw=(CDil-CBack)*QBack
Q Back Q Raw = C Raw - C Dil C Dil - C Back C Raw - C Dil C Dil
又∵
R = Q Raw Q Total = Q Raw Q Raw + Q Back
= 1 1 + Q Back Q Raw
= 1 1 + C Raw - C Dil C Dil ;
= C Dil C Raw = R
(3-2)將流量測(cè)量處理裝置測(cè)得的稀釋氣體的壓力、流量、溫度與標(biāo) 準(zhǔn)大氣壓、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度結(jié)合得到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下稀釋排氣的流量;此時(shí), 標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下汽車稀釋的流量QS是通過如下公式計(jì)算得到:
Q S = Q * P P 0 * T 0 T + T 0 ;
公式中,單位標(biāo)準(zhǔn)大氣壓P0為1013.25mBar、單位標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度T0 為273.15°K;
(3-3)將得到的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下稀釋排氣的流量、用氣體分析平臺(tái)測(cè)得的 被氣體分析平臺(tái)所分流的流量及用氣體分析平臺(tái)測(cè)得的壓力、溫度與標(biāo)準(zhǔn)大 氣壓、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度結(jié)合得到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下機(jī)動(dòng)車排氣的流量;此時(shí),標(biāo) 準(zhǔn)狀態(tài)下機(jī)動(dòng)車排氣的流量QSE是通過如下公式計(jì)算得到:
Q SE = Q S * R + Q P * P P 0 * T 0 T + T 0 .
公式中,單位標(biāo)準(zhǔn)大氣壓P0為1013.25mBar、單位標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度T0 為273.15°K;
(3-4)將氣體分析平臺(tái)測(cè)得的機(jī)動(dòng)車排氣中的HC或NO的百萬(wàn)分比濃 度和CO或CO2的百分比濃度分別與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下機(jī)動(dòng)車排氣的流量、機(jī)動(dòng)車 排氣中的HC、NO、CO、CO2的克分子量、理想氣體的克分子體積及轉(zhuǎn)換 因子結(jié)合分別得到HC、NO、CO、CO2單位時(shí)間的質(zhì)量;此時(shí),HC、NO單 位時(shí)間的質(zhì)量mi是通過如下公式計(jì)算得到:
m i = C * 10 - 6 * Q SE * 10 3 K 1 * mol * 10 3 K 2 = C * Q SE * mol K 1 * K 2
公式中,機(jī)動(dòng)車排氣中HC或NO的克分子量mol,單位:克,HC:86克, NO:30克;理想氣體的克分子體積K1,單位:升/克分子,22.4136升/克 分子;轉(zhuǎn)換因子K2,單位:秒/分鐘,60秒/分鐘;
CO、CO2單位時(shí)間的質(zhì)量mi是通過如下公式計(jì)算得到:
m i = C * 10 - 2 * Q SE * 10 3 K 1 * mol * 10 3 K 2 = C * Q SE * mol * 10 4 K 1 * K 2
公式中,機(jī)動(dòng)車排氣中CO或CO2的克分子量mol,單位:克,CO:28克, CO2:44克;理想氣體的克分子體積K1,單位:升/克分子,22.4136升/克 分子;轉(zhuǎn)換因子K2,單位:秒/分鐘,60秒/分鐘;
(3-5)將機(jī)動(dòng)車單位時(shí)間排氣的質(zhì)量進(jìn)行累加得到機(jī)動(dòng)車在0~t時(shí)間內(nèi) 所排放的某種污染物的總量;此時(shí),機(jī)動(dòng)車排放的某種污染物的總量MTotal是 通過如下公式計(jì)算得到:
M Total = Σ i = 0 t ( m i ) i .
本發(fā)明由于利用測(cè)量機(jī)動(dòng)車排氣的CO2濃度與經(jīng)稀釋后的機(jī)動(dòng)車排氣的 CO2濃度相對(duì)比結(jié)合來測(cè)量機(jī)動(dòng)車排放污染物總量的測(cè)量裝置及其測(cè)量的方 法,使本發(fā)明有效利用CO2濃度測(cè)量的穩(wěn)定性及一致性好的特點(diǎn),通過測(cè)量 計(jì)算得到機(jī)動(dòng)車排氣中CO2的稀釋比和通過測(cè)量出機(jī)動(dòng)車排氣的溫度、壓力、 流量及HC、CO、NO、CO2的濃度而方便、可行地計(jì)算出機(jī)動(dòng)車實(shí)際排放污 染物的總量,不僅能準(zhǔn)確有效地測(cè)量出各種不同排量的機(jī)動(dòng)車實(shí)際排放的污 染物,而且測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確、精度高、性價(jià)比高。而且,由于還利用紅外線CO2 濃度傳感器作為CO2的濃度測(cè)定的測(cè)量裝置及其測(cè)量的方法,使本發(fā)明充分 利用紅外線CO2濃度傳感器的工作可靠、穩(wěn)定性好和重復(fù)性好的特點(diǎn),從而 進(jìn)一步使本發(fā)明的測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確、精度更高。
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的測(cè)量裝置的組成結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明分析處理原理方框圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示,本發(fā)明包括流量測(cè)量處理裝置1、氣體分析平臺(tái)2、電子分 析處理裝置3、底盤測(cè)功機(jī)4及與流量測(cè)量處理裝置1相連接的連接有風(fēng)機(jī)5 的帶喇叭口61的稀釋取樣管6、與氣體分析平臺(tái)2相連接的帶取樣探頭8的 直接取樣管7以及連接于流量測(cè)量處理裝置1、氣體分析平臺(tái)2及電子分析 處理裝置3之間的數(shù)據(jù)線9。為有效解決現(xiàn)有測(cè)量裝置及測(cè)量方法所存在的: 測(cè)量結(jié)果誤差大、不能準(zhǔn)確地反映各種不同排量的機(jī)動(dòng)車的實(shí)際排放污染物, 測(cè)量精度低、穩(wěn)定性差、重復(fù)性差、可靠性能差等問題,本發(fā)明所述流量測(cè) 量處理裝置1由依序與稀釋取樣管6相連的CO2濃度測(cè)量裝置11、溫度測(cè)量 裝置12、壓力測(cè)量裝置13及流量測(cè)量裝置14組成,其中,所述流量測(cè)量處 理裝置1通過其CO2濃度測(cè)量裝置11、溫度測(cè)量裝置12、壓力測(cè)量裝置13 及流量測(cè)量裝置14分別測(cè)量得到經(jīng)稀釋后的機(jī)動(dòng)車排氣的CO2的濃度、溫度、 壓力、流量的數(shù)據(jù),并將測(cè)得的各數(shù)據(jù)經(jīng)數(shù)據(jù)線9傳送到電子分析處理裝置 3中;所述氣體分析平臺(tái)2通過取樣探頭8測(cè)量得到機(jī)動(dòng)車排氣的HC、CO、 NO、CO2的濃度及壓力、溫度、流量的數(shù)據(jù),并將測(cè)得的各數(shù)據(jù)分別經(jīng)數(shù)據(jù) 線9傳送到電子分析處理裝置3中;所述電子分析處理裝置3通過將流量測(cè) 量處理裝置1測(cè)得的數(shù)據(jù)與氣體分析平臺(tái)2測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析處理得 到機(jī)動(dòng)車的實(shí)際排放污染物的總量。使本發(fā)明有效利用CO2濃度測(cè)量的穩(wěn)定 性及一致性好的特點(diǎn),通過測(cè)量計(jì)算得到機(jī)動(dòng)車排氣中CO2的稀釋比和通過 測(cè)量出機(jī)動(dòng)車排氣的溫度、壓力、流量及HC、CO、NO、CO2的濃度而方便、 可行地計(jì)算出機(jī)動(dòng)車實(shí)際排放污染物的總量,不僅能準(zhǔn)確有效地測(cè)量出各種 不同排量的機(jī)動(dòng)車實(shí)際排放的污染物,而且測(cè)量結(jié)果準(zhǔn)確、精度高、性價(jià)比 高。為確保測(cè)量結(jié)構(gòu)的準(zhǔn)確,如圖1所示,所述取樣探頭8的輸入端位于機(jī) 動(dòng)車的排氣管20管內(nèi)。為了進(jìn)一步確保本發(fā)明的工作可靠、穩(wěn)定性好和重復(fù) 性好,且測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確、精度更高,上述CO2濃度測(cè)量裝置11由順序連接 的紅外線CO2濃度傳感器及電信號(hào)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)組成。使本發(fā)明充分利用紅外線 CO2濃度傳感器的工作可靠、穩(wěn)定性好和重復(fù)性好的特點(diǎn),從而進(jìn)一步使本發(fā) 明的測(cè)量結(jié)果更準(zhǔn)確、精度更高。由于CO2濃度測(cè)量裝置11的紅外線CO2濃 度傳感器及電信號(hào)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)屬于現(xiàn)有的公知技術(shù),故不作詳述。同樣,所述 溫度測(cè)量裝置12由溫度傳感器及電信號(hào)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)組成;所述壓力測(cè)量裝置 13由壓力傳感器及電信號(hào)轉(zhuǎn)換機(jī)構(gòu)組成;還有流量測(cè)量裝置14、氣體分析平 臺(tái)2、取樣探頭8等這些測(cè)量裝置由于都屬于公知技術(shù)中的測(cè)量設(shè)備,故不 作一一詳述。為了避免機(jī)動(dòng)車排氣中含有水份破壞氣體分析平臺(tái)性能,確保 氣體分析平臺(tái)能夠?yàn)殡娮臃治鎏幚硌b置提供精確無(wú)誤的測(cè)量數(shù)據(jù),從而再進(jìn) 一步提高本發(fā)明測(cè)量結(jié)果的精確度和工作性能的穩(wěn)定可靠,上述氣體分析平 臺(tái)2與直接取樣管7之間設(shè)有用于過濾掉排氣中含有的水份的水分離器10。
為能夠更好利用上述測(cè)量裝置進(jìn)行測(cè)量計(jì)算出機(jī)動(dòng)車實(shí)際排放污染物的 總量,本發(fā)明還提供一種利用上述測(cè)量裝置進(jìn)行測(cè)量機(jī)動(dòng)車排放污染物的總 量的測(cè)量方法,如原理方框圖圖2所示,其包括如下步驟:
(1)將取樣探頭伸至機(jī)動(dòng)車的排氣管管內(nèi)直接抽取機(jī)動(dòng)車排氣的樣氣, 并將抽取得到的樣氣送至氣體分析平臺(tái);
將稀釋取樣管的喇叭口正對(duì)機(jī)動(dòng)車的排氣管管口抽取機(jī)動(dòng)車全部排氣及 參與稀釋的空氣,并將抽取得到的氣體送至流量測(cè)量處理裝置;
(2)氣體分析平臺(tái)對(duì)取樣探頭抽取的機(jī)動(dòng)車排氣進(jìn)行分析處理得到機(jī) 動(dòng)車排氣的HC、CO、NO、CO2的濃度及壓力、溫度、流量,并通過數(shù)據(jù)線 送至電子分析處理裝置;
經(jīng)流量測(cè)量處理裝置的CO2濃度測(cè)量裝置、溫度測(cè)量裝置、壓力測(cè)量裝 置及流量測(cè)量裝置分別測(cè)得經(jīng)稀釋后的機(jī)動(dòng)車排氣的CO2濃度、溫度、壓力、 流量,并通過數(shù)據(jù)線送至電子分析處理裝置;
(3)電子分析處理裝置對(duì)氣體分析平臺(tái)、流量測(cè)量處理裝置傳送來的各 數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比進(jìn)行分析處理,其包括如下分析處理過程:
(3-1)將流量測(cè)量處理裝置測(cè)得的稀釋氣體中CO2的百分比濃度CDil與 氣體分析平臺(tái)測(cè)得的機(jī)動(dòng)車排氣中CO2的百分比濃度CRaw結(jié)合得到CO2稀釋 比R,該稀釋比R等于將測(cè)得空氣中的CO2的百分比濃度CBack、參與稀釋空氣 的流量QBack、氣體分析平臺(tái)測(cè)得的機(jī)動(dòng)車排氣的流量QRaw、流量測(cè)量處理裝 置測(cè)得的稀釋排氣的流量QTotal通過如下公式推算得到經(jīng)稀釋后的機(jī)動(dòng)車排氣 的稀釋比R:
∵CRaw*QRaw+CBack*QBack=CDil*(QRaw+QBack)
(CRaw-CDil)*QRaw=(CDil-CBack)*QBack
Q Back Q Raw = C Raw - C Dil C Dil - C Back C Raw - C Dil C Dil (通??諝庵械腃O2的百分比濃 度CBack≈0.04%,可忽略不計(jì)。)
又∵
R = Q Raw Q Total = Q Raw Q Raw + Q Back
= 1 1 + Q Back Q Raw .
= 1 1 + C Raw - C Dil C Dil
= C Dil C Raw = R
(3-2)將流量測(cè)量處理裝置測(cè)得的稀釋氣體的壓力P、流量Q、溫度T 與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓P0、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度T0結(jié)合得到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下稀釋排氣的流量 QS,其是通過如下公式計(jì)算得到:
Q S = Q * P P 0 * T 0 T + T 0 ;
公式中:
公式中:公式中:
QS--結(jié)合得到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下稀釋排氣的流量,單位:立方米/分鐘;
Q--流量測(cè)量裝置測(cè)得稀釋排氣的流量,單位:立方米/分鐘;
P--流量測(cè)量裝置測(cè)得稀釋排氣的壓力,單位:mBar;
T--流量測(cè)量裝置測(cè)得稀釋排氣的溫度,單位:℃;
P0--標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,單位:1013.25mBar;
T0--標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度,單位:273.15°K。
(3-3)將得到的標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下稀釋排氣的流量QS、用氣體分析平臺(tái)測(cè)得 的被氣體分析平臺(tái)所分流的流量QP及用氣體分析平臺(tái)測(cè)得的壓力P′、溫度T′ 與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓P0、標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度T0結(jié)合得到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下機(jī)動(dòng)車排氣的流 量QSE,其是通過如下公式計(jì)算得到:
Q SE = Q S * R + Q P * P P 0 * T 0 T + T 0 .
公式中:
QSE--結(jié)合得到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下機(jī)動(dòng)車排氣的流量,單位:立方米/分鐘;
QS--結(jié)合得到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下稀釋排氣的流量,單位:立方米/分鐘;
QP--用氣體分析平臺(tái)測(cè)得被氣體分析平臺(tái)所分流的流量,單位:立方 米/分鐘;
P′--用氣體分析平臺(tái)測(cè)得壓力,單位:mBar;
T′--用氣體分析平臺(tái)測(cè)得溫度,單位:℃;
P0--標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,單位:1013.25mBar;
T0--標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的溫度,單位:273.15°K。
(3-4)將氣體分析平臺(tái)測(cè)得的機(jī)動(dòng)車排氣中的HC或NO的百萬(wàn)分比濃度 C和CO或CO2的百分比濃度C′分別與標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下機(jī)動(dòng)車排氣的流量QSE、機(jī) 動(dòng)車排氣中的HC、NO、CO、??CO2的克分子量mol、理想氣體的克分子體積 K1及轉(zhuǎn)換因子K2結(jié)合分別得到HC、NO、CO、CO2單位時(shí)間的質(zhì)量mi。
其中,HC、NO單位時(shí)間的質(zhì)量mi是通過如下公式計(jì)算得到:
m i = C * 10 - 6 * Q SE * 10 3 K 1 * mol * 10 3 K 2 = C * Q SE * mol K 1 * K 2
公式中:
mi-單位時(shí)間的質(zhì)量,單位:毫克/秒;
mol--機(jī)動(dòng)車排氣中HC或NO的克分子量,單位:克,HC:86克,NO: 30克;
K1--理想氣體的克分子體積,單位:升/克分子,22.4136升/克分子;
K2--轉(zhuǎn)換因子,單位:秒/分鐘,60秒/分鐘。
C--用氣體分析平臺(tái)測(cè)得機(jī)動(dòng)車排氣中的HC或NO的百萬(wàn)分比濃度, 單位:ppm(10-6);
QSE--結(jié)合得到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下機(jī)動(dòng)車排氣的流量,單位:立方米/分鐘。
而CO、CO2單位時(shí)間的質(zhì)量mi是通過如下公式計(jì)算得到:
m i = C * 10 - 2 * Q SE * 10 3 K 1 * mol * 10 3 K 2 = C * Q SE * mol * 10 4 K 1 * K 2
公式中:
mi--單位時(shí)間的質(zhì)量,單位:毫克/秒;
mol--機(jī)動(dòng)車排氣中CO或CO2的克分子量,單位:克,CO:28克,CO2: 44克;
K1--理想氣體的克分子體積,單位:升/克分子,22.4136升/克分子;
K2--轉(zhuǎn)換因子,單位:秒/分鐘,60秒/分鐘。
C′--用氣體分析平臺(tái)測(cè)得機(jī)動(dòng)車排氣中的CO或CO2的百分比濃度,單 位:%;
QSE--結(jié)合得到標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下機(jī)動(dòng)車排氣的流量,單位:立方米/分鐘。
(3-5)將機(jī)動(dòng)車單位時(shí)間排氣的質(zhì)量mi進(jìn)行累加得到機(jī)動(dòng)車在0~t時(shí)間 內(nèi)所排放的某種污染物的總量MTotal,其是通過如下公式計(jì)算得到:
M Total = Σ i = 0 t ( m i ) i .
公式中:
mi--單位時(shí)間的質(zhì)量,單位:毫克/秒;
MTotal--0~t時(shí)間內(nèi),機(jī)動(dòng)車所排出的某種污染物的總量。
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