汽车尾气成分动态检测技术研究

汽车尾气成分动态检测技术研究

张宝涛

天津市东丽区机动车排污检控站，天津300300

摘要:动态检测技术，是汽车尾气成分分析的新方法，它具有基础性、检测性以及服务性等特征。基于此，本文结合技术设计的相关原理，着重分析检测技术应用要点，以达到彰显汽车生产技术优势，实现城市环境优化的目的。

关键词：汽车尾气成分；动态检测技术；技术要点

引言

随着汽车保有量的快速增长，汽车尾气的污染问题已经成为人们普遍关注的焦点。实施严格的在用机动车尾气排放检测，可以有效地削减汽车污染物的排放，减小对环境的影响，是推动排放控制技术快速发展的动力。

1汽车尾气成分动态检测技术概述

1.1汽车尾气成分动态检测技术原理

汽车尾气成分动态检测技术，是在传统汽车尾气检验程序之上，运用红外线检测仪器，对汽车机械系统做功中所产生的废气进行持续性检验。该技术的检测体系利用智能化检测程序，建立了汽油车加载模拟工况分析结构和汽油简易瞬态工况探究体系，对汽车尾气成分进行持续性检测。它主要包括尾气成分检测仪器和汽车尾气成分检测两部分。

2尾气成分检测仪

2.1便携式汽车尾气检测仪

在公路检测中,它可以检测出一氧化碳、碳氢化物、氮氧化物及烟气,除此之外,检测数据还包括汽车后部影相和车型、时间等信息。整个装置由放于公路一边的红外及紫外光源和放于公路另一边的光学检测器组成,光源发出的光线高度与汽车尾气排放管的高度一致。装置可对时速为2一巧2英里/小时的汽车进行检测,检测数据由配套计算机及时处理。从技术上讲,这种动态检测器与加油站和一般尾气检测站使用的排气管检测装置类似。该仪器将尾气收集在光学测定池内,通过用红外光照射气体后,由检测器测出气体对红外光的吸收程度来决定污染物的性质。

3汽车检测仪结构设计

汽车在底盘测功机上按检测要求模拟特定工况行驶，计算机控制底盘测功机模拟不同工况的负荷，汽车尾气一部分经采集探头送到五气体分析仪，分析出尾气中的CO、CO2、HC、NO、O2的浓度，其余尾气经收集装置和空气按比例稀释后送给流量分析仪，测量其流量。计算机综合底盘测功机模拟的速度、里程、五气体浓度、流量等数据，计算出汽车尾气中CO、HC、NO等有害气体总体排放量。红外光源提供1~20μm发射光谱，通过滤光片，对特定波段的光谱进行带通滤波，从而使得每个滤光片透过的红外光谱都能反映相应特定成分的气体的吸收情况。

4仪器原理

4.1仪器检测原理

汽油排气仪对二氧化碳，一氧化碳采用不分光红外线进行测量。不分光红外线分析仪是基于一种气体只能吸收独特波长的红外线，而且吸收的程度与该种气体所占浓度有关这个特性基础上的。例如，一氧化碳能吸收波长4.6微米的红光外线，二氧化碳能够吸收波长4.2微米的红外线等。

4.2仪器工作原理

两个光源提供脉冲红外线，仪器分上下两部分，上部有测定室，比较室，比较室中充有不吸收红外线的氨气是射线顺利通过。测定室中通入含有一氧化碳的被测尾气，将有红外线被吸收。下部是检测室，有容积相等的左右两个腔，充有同摩数的一氧化碳，中间用金属膜片隔开。

5汽车尾气检测方法

5.1车载尾气检测法

车载尾气检测法即通过将尾气检测装置如五气体分析仪等安装在汽车上，随车检测汽车行驶过程中的尾气污染物排放数据的方法。该方法检测时可以通过接入汽车的行车电脑，实时读取汽车的进气量、进气温度、发动机水温、喷油脉宽、发动机爆震等参数，从而得到汽车行驶过程中燃烧室内的可燃混合气的数值，并计算出可燃混合气燃烧后的各种产物的含量，即尾气的排放量和各种尾气污染物的瞬时排放量。

5.2底盘测功机测试法

底盘测功机测试法是传统的汽车尾气检测方法。其工作原理是在室内，采用底盘测功机和气体分析仪相结合，在预设机动车行驶工况下，测得准确的尾气排放量。其优点是设备成本低、使用方便，在汽车使用、维修行业和汽车检测线、站等应用广泛，也是目前车辆尾气数据采集的主要来源。缺点是测试必须在固定行驶的工况下进行，不能真实的反映实时道路上尾气排放的具体情况，限制了该方法不能满足现在及将来尾气检测的需要。

5.3双怠速法

现阶段很多国家与地区都使用这一方法，其排放标准指的是两种空转状态对应的污染物排放，其中一种为普通怠速状态下的转速，也即是说明书所示怠速转速；而另一种则为高怠速转速，现行标准要求，它是额定功率转速1/2。因汽车怠速过程中混合气的浓度很大，所以会对转换器效率造成影响。对此，为检测确定由于转化效率下降引起的排放增加，需对采用了转化器的汽车做高怠速检测。对不同组分进行的测试，都使用NDIR，在必要时还应进行对空燃比检测。

5.4瞬态工况法

是美国开发用于加强I/M制度的瞬态排放测试方法，所用仪器基本与美国联邦试验法（FTP，新车排放试验方法）相同。测试工况采用FTP的前240秒。该检测方法要求底盘测功机控制精度更高，排气采用定容取样，能够精确到每辆车每公里排放多少克污染物。其特点是与FTP相关性好，测试精度是现有检测手段中最好的，但所需设备成本高、使用维护费用高。

6汽车尾气成分动态检测技术应用要点

6.1下拉动态测定技术

下拉动态测定技术，主要依靠A/D转换模块、PWM红外光源控制模块进行气体测定。首先，汽车尾气成分检测程序在A/D命令转换时启动，并借助程序命令增大器进行无限放大，并将完全符合程序操作要求的信号通过SPI和CPU传输到转换器下的各个执行窗口。其次，PWM红外光源控制模块，依照转换器命令设定汽车尾气检验标准，利用NPN三极管传导通路将复制过的红外信号，第一时间反馈到汽车尾气检测控制程序中，程序开始检验气体并输出对应的检验结果。即，下拉检测环节主控汽车尾气检验中的气体收录，发出红外光检测标准传送、检验。

6.2上位气体检测技术

上位汽车尾气成分气体检测，是对下拉体部分气体检测程序的进一步补充。如果将下拉体位部分看作是汽车尾气成分检测的外部程序，则上位气体汽车尾气成分检测就是内部操作程序。首先，上位气体检测过程中，对汽车底盘发动机部分的转动速度和扭动强度检测，探究汽车尾气成分与功率之间的关系。其次，程序经关联串口传送到主控气体检测程序中，并按照红外光谱的检测标准分析各项气体的含量达标度。

6.3建立尾气排放量化模型

量化模型在一定条件下，可以在某个精度范围内对某种机动车在某个时间段内的整体排放进行预测。

7汽车尾气检测发展方向

目前，由于我国各检测站存在着测控方式的差别，即使实现了计算机管理，也没达到全部实现网络化的目标，我国的汽车尾气检测应该通过局域网、国际互联网，利用信息化，自动生成一个巨大的网络数据库，最终达到检测信息网络化，实现资源共享。在此基础上，驾驶员、与车辆相关的管理部门和制造业，就可以根据网络信息，得到反映汽车性能参数的第一手资料。最终建立一套最为科学的系统工程管理手段，达到合理使用和高效管理汽车的目标。

结语

综上所述，关于汽车尾气成分动态检测技术的分析，是数字技术在机械生产中应用的理论归纳。在此基础上，本文通过下拉动态测定技术、上位气体检测技术、智能运算技术以及瞬态成分评估技术，对汽车尾气成分动态检测应用方法进行探究。因此，本篇文章探究结果将为当代汽车生产技术优化城市环境净化提供借鉴。

参考文献

[1]江涛.机动车排放污染物检测方法分析[J].福建质量信息，2008（9）：32-37.

[2]徐锋，鲍国华.在用机动车排放污染物检测方法的探讨[J].上海计量测试，2009（4）：29-31.