汽車尾氣質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)論文

1、 .PAGE17 / NUMPAGES23 .汽車尾氣質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 摘 要對(duì)汽車排放污染物的治理，是世界性的環(huán)保課題。它推動(dòng)了汽車工業(yè)的革命，同時(shí)帶動(dòng)了燃料、凈化技術(shù)與監(jiān)測(cè)儀器等相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。常用的氣體分析方法中，紅外光學(xué)吸收方式儀器的優(yōu)點(diǎn)是精度和靈敏度高、響應(yīng)速度快、測(cè)量圍大、選擇性、穩(wěn)定性和可靠性好，可以快速和連續(xù)檢測(cè)。因此受到各國(guó)重視，獲得廣泛應(yīng)用。本論文盡可能消除環(huán)境干擾影響，提高尾氣檢測(cè)的精確性。能夠在實(shí)際中根據(jù)結(jié)果評(píng)價(jià)發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)狀況，特別是燃油供給系統(tǒng)和點(diǎn)火系統(tǒng)的技術(shù)狀況。本文通過(guò)對(duì)汽車尾氣檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，展開了以下工作：一是在環(huán)境的影響基礎(chǔ)上，本文進(jìn)一步驗(yàn)證在不同的溫度和

2、壓力下，尾氣檢測(cè)結(jié)果不同；二是利用汽車尾氣取樣設(shè)備，把尾氣送入尾氣分析儀器，尾氣在通過(guò)氣室的過(guò)程中，紅外傳感器產(chǎn)生模擬信號(hào)，傳感器直接產(chǎn)生的模擬信號(hào)一般都比較微弱，并且有干擾信號(hào)，必須對(duì)它們進(jìn)行放大、濾波，并有效地排除干擾信號(hào)；三是利用進(jìn)氣歧管壓力傳感器、進(jìn)氣歧管溫度傳感器測(cè)取進(jìn)氣壓力和進(jìn)氣溫度，利用發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速傳感器得到發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速；四是采用不分光紅外分析法測(cè)量尾氣排放參數(shù)，同時(shí)根據(jù)紅外氣體分析裝置結(jié)構(gòu)原理建立了理論數(shù)學(xué)模型,并以此模型搭建檢測(cè)系統(tǒng)；五是用碳平衡法得出試驗(yàn)車的油耗。測(cè)試得到的瞬態(tài)油耗可以結(jié)合四種排放污染物的體積濃度計(jì)算得到質(zhì)量排放率；五是各項(xiàng)參數(shù)數(shù)值的計(jì)算，并根據(jù)檢測(cè)結(jié)果受環(huán)境影

3、響的大小，采用不同的補(bǔ)償方法，最終得到正確的結(jié)果。關(guān)鍵詞：汽車尾氣 質(zhì)量百分比 尾氣檢測(cè) 系統(tǒng)設(shè)計(jì)Automobile Exhaust Gas Detection System Design ABSTRACTTo control vehicle emissions of pollutants, is a worldwide environmental protection project. It promoted the revolution in the automotive industry, also contributed to the development of the fuel,

4、 purification technology and monitoring equipment and other related industries. The common gas analysis method, the advantages of infrared optical absorption apparatus is high precision and sensitivity, fast response, wide measurement range, good selectivity and stability and reliability, rapid and

5、continuous detection. So valued by many countries, widelyused.In this paper, as far as possible to eliminate the effect of environmental interference, improve the accuracy of the exhaust gas detection. Can technology in the actual situation according to the results of evaluation of engine, especiall

6、y the technical condition of the fuel supply system and ignition system. In this paper, through the design of automobile exhaust detection system, work carried out the following:One is the analog signal acquisition, processing and conversion, the paper in the process of data acquisition due to outsi

7、de interference, resulting in the test results is not accurate enough, in view of the outside interference analysis the influence of the environment, the environment including temperature, pressure, humidity; two is in the environment impact of basis, further experiments are made to verify in differ

8、ent temperature and pressure in this paper, tail gas detection results of different; three is the use of automobile exhaust gas sampling equipment, the tail gas to the instrument, in the process of tail gas by gas chamber, an infrared sensor to generate analog signals. Analog signal is produced dire

9、ctly from the sensor is generally relatively weak, and the interference signal amplification, filtering, must be on them, and effectively eliminate the interference signal; four is used to test vehicle measurement meter fuel consumption, as with the air-fuel calculation comparison standard oil consu

10、mption ratio method and fuel consumption models. Instantaneous fuel consumption test can be combined with the volume concentration of four kinds of pollutants are calculated by mass emission rate; five is the calculation of the parameter value, according to the results of detection by the degree of

11、environmental impact, the different kinds of compensation methods, finally get the correct results.Keywords:Design of automobile exhaust gas detection system.目錄 TOC o 1-3 h z u HYPERLINK l _Toc4765 摘 要 PAGEREF _Toc4765 I HYPERLINK l _Toc11642 ABSTRACT PAGEREF _Toc11642 II HYPERLINK l _Toc28318 第1章 緒

12、論 PAGEREF _Toc28318 1 HYPERLINK l _Toc22340 1.1 汽車尾氣的危害 PAGEREF _Toc22340 1 HYPERLINK l _Toc2742 1.2 影響排放污染物的主要因素 PAGEREF _Toc2742 2 HYPERLINK l _Toc26406 1.2.1 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)自身部因素的影響 PAGEREF _Toc26406 2 HYPERLINK l _Toc28847 1.2.2 環(huán)境因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響 PAGEREF _Toc28847 5 HYPERLINK l _Toc11765 1.3 研究的目的與意義 PAGEREF _

13、Toc11765 6 HYPERLINK l _Toc1331 1.4 國(guó)外研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc1331 6 HYPERLINK l _Toc15413 1.4.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc15413 6 HYPERLINK l _Toc25390 1.4.2 國(guó)研究現(xiàn)狀 PAGEREF _Toc25390 7 HYPERLINK l _Toc17334 1.5 論文研究的主要容 PAGEREF _Toc17334 7 HYPERLINK l _Toc13691 第2章 中國(guó)典型城市在用汽車使用狀況分析 PAGEREF _Toc13691 9 HYPERLINK l

14、 _Toc11014 2.1 中國(guó)汽車增長(zhǎng)狀況 PAGEREF _Toc11014 9 HYPERLINK l _Toc6916 2.2 典型城市汽車保有量與其構(gòu)成 PAGEREF _Toc6916 10 HYPERLINK l _Toc1434 2.3 典型城市的汽車類型分布狀況 PAGEREF _Toc1434 13 HYPERLINK l _Toc20699 2.4 典型城市汽車使用狀況研究 PAGEREF _Toc20699 15 HYPERLINK l _Toc24062 第3章 汽車尾氣檢測(cè)系統(tǒng)理論模型 PAGEREF _Toc24062 17 HYPERLINK l _Toc31

15、250 3.1 尾氣質(zhì)量排放計(jì)算原理 PAGEREF _Toc31250 17 HYPERLINK l _Toc27343 3.2 系統(tǒng)理論模型 PAGEREF _Toc27343 18 HYPERLINK l _Toc23388 第4章 汽車尾氣檢測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc23388 20 HYPERLINK l _Toc19539 4.1 試驗(yàn)系統(tǒng)的工作原理 PAGEREF _Toc19539 20 HYPERLINK l _Toc20677 4.2 汽車尾氣檢測(cè)系統(tǒng)的介紹 PAGEREF _Toc20677 21 HYPERLINK l _Toc8158 4.3 系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)

16、 PAGEREF _Toc8158 21 HYPERLINK l _Toc13814 4.3.1 廢氣分析儀的選擇 PAGEREF _Toc13814 21 HYPERLINK l _Toc24433 4.3.2 傳感器的選用 PAGEREF _Toc24433 24 HYPERLINK l _Toc32234 4.4 底盤測(cè)功機(jī) PAGEREF _Toc32234 27 HYPERLINK l _Toc30511 4.5 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc30511 30 HYPERLINK l _Toc23809 4.5.1 紅外傳感器數(shù)據(jù)的采集 PAGEREF _Toc23809 3

17、0 HYPERLINK l _Toc1949 4.5.2 軟件的控制部分 PAGEREF _Toc1949 30 HYPERLINK l _Toc17100 第5章 系統(tǒng)測(cè)量誤差分析 PAGEREF _Toc17100 32 HYPERLINK l _Toc27372 5.1 測(cè)量誤差的概念 PAGEREF _Toc27372 32 HYPERLINK l _Toc984 5.1.1 測(cè)量誤差的定義 PAGEREF _Toc984 32 HYPERLINK l _Toc29020 5.1.2 測(cè)量誤差的分類 PAGEREF _Toc29020 32 HYPERLINK l _Toc31590

18、5.1.3 測(cè)量誤差的來(lái)源 PAGEREF _Toc31590 32 HYPERLINK l _Toc13105 5.2 測(cè)量誤差的方法 PAGEREF _Toc13105 34 HYPERLINK l _Toc4889 結(jié) 論 PAGEREF _Toc4889 35 HYPERLINK l _Toc22685 致 PAGEREF _Toc22685 36 HYPERLINK l _Toc2440 參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc2440 37 HYPERLINK l _Toc29775 附 錄 A PAGEREF _Toc29775 39 HYPERLINK l _Toc15996 附 錄

19、 B PAGEREF _Toc15996 45千萬(wàn)不要?jiǎng)h除行尾的分節(jié)符，此行不會(huì)被打印。在目錄上點(diǎn)右鍵“更新域”，然后“更新整個(gè)目錄”。打印前，不要忘記把上面“Abstract”這一行后加一空行第1章 緒論汽車尾氣的危害隨著我國(guó)改革開放事業(yè)的深入發(fā)展和作為我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)支柱產(chǎn)業(yè)的汽車工業(yè)的崛起以與人們生活水平的不斷提高，汽車越來(lái)越多地進(jìn)入百姓的中間。汽車的發(fā)展在給人民經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和日常生活提供方便的同時(shí)，也帶來(lái)了嚴(yán)重的環(huán)境污染。1995年全國(guó)機(jī)動(dòng)車排放C0總量達(dá)到2200萬(wàn)噸：NOx排放總量超過(guò)140萬(wàn)噸，而且大部分集中在城市區(qū)域。與國(guó)外城市相比，90年代東京擁有機(jī)動(dòng)車約400萬(wàn)輛，而CO和NOx排

20、放基本穩(wěn)定在10萬(wàn)噸和5萬(wàn)噸左右。1995年的汽車保有量?jī)H為100萬(wàn)輛，而CO和NO，的排放量卻分別超過(guò)了100萬(wàn)噸和1 0萬(wàn)噸，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于東京。近10年我國(guó)生產(chǎn)的汽車的排放污染雖有所改善，但與發(fā)達(dá)國(guó)家相比差距仍然很大。隨著城市建設(shè)速度加快，高樓林立，更加不利于空氣的擴(kuò)散，使汽車排放加大了空氣污染程度，并逐步成為城市大氣的主要污染源之一。1998年世界衛(wèi)生組織列出的“世界十大污染嚴(yán)重城市”中，我國(guó)就占了7個(gè)。與國(guó)外相比，這些城市的汽車保有量不大，但城市中CO、HC和N0 x對(duì)大氣污染的分?jǐn)偮蕝s達(dá)到了發(fā)達(dá)國(guó)家水平。汽車排放的污染物對(duì)人體健康和生態(tài)環(huán)境造成了很大的影響，特別是兒童、老人、孕婦以與心臟

21、病和肺病患者，更容易受到傷害。另外，空氣污染還會(huì)損害生態(tài)環(huán)境，污染河流湖泊，危與野生動(dòng)植物的生存。目前，對(duì)汽車排放污染物的控制主要是設(shè)法減少CO、HC和NOx，它們是造成大氣污染的主要原因，也是汽車尾氣中對(duì)人體構(gòu)成危害的主要物質(zhì)。在汽車排出的尾氣中濃度最大有害氣體是CO，而現(xiàn)代城市空氣污染中80%左右的CO來(lái)自于汽車排放。CO是無(wú)色、無(wú)味的窒息性易燃有毒氣體。它與血紅素的親和力比氧氣與血紅素的親和力要大210多倍，而血紅素?fù)?dān)負(fù)著向人體器官和組織輸送氧氣的重任。因此，CO侵入體便會(huì)很快與血液中的血紅素相結(jié)合而成為羧基血紅(Carboxyhem0910bin，簡(jiǎn)寫為COHb)，使血液的輸氧能力降低

22、而引起缺氧。這對(duì)心臟病和呼吸系統(tǒng)疾病患者特別有害。即使健康的人吸入一定量的C0后會(huì)也會(huì)產(chǎn)生中毒，出現(xiàn)反應(yīng)遲鈍、惡心、頭暈、疲勞等癥狀，嚴(yán)重時(shí)會(huì)使人窒息死亡。排放汽車的碳?xì)浠衔飦?lái)自三種排放源。對(duì)一般汽油發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，約60的碳?xì)浠衔飦?lái)自燃機(jī)廢氣排放，2025來(lái)自曲軸箱的泄漏，其余的1 520來(lái)自燃料系統(tǒng)的蒸發(fā)。汽車排放污染物除了對(duì)人體健康造成嚴(yán)重危害之外，還會(huì)對(duì)大氣環(huán)境造成深遠(yuǎn)影響。近20年的研究結(jié)果表明，汽車的排放污染物對(duì)環(huán)境影響不僅是局部的，許多影響還可以擴(kuò)展到大氣層中很遠(yuǎn)的距離甚至其他地區(qū)，并存在很長(zhǎng)時(shí)間。目前，全世界有10億多城市人口的健康受到空氣污染的威脅。據(jù)世界衛(wèi)生組織估計(jì)。我國(guó)1

23、1個(gè)大城市中，空氣中的煙塵和顆粒物每年使數(shù)萬(wàn)人死亡，40多萬(wàn)人感染上慢性支氣管炎。世界銀行估計(jì)，因空氣污染導(dǎo)致的醫(yī)療成本增加以與工人生病喪失生產(chǎn)力使得中國(guó)GDP被抵消掉5。因此，控制汽車排放污染，改善人類生存環(huán)境，已經(jīng)刻不容緩。影響排放污染物的主要因素影響汽車排放污染物的主要因素很多也很復(fù)雜。有汽車的部因素產(chǎn)生的影響，但這些排放物都是化學(xué)反應(yīng)燃燒的產(chǎn)物，主要的影響因素空燃比(AF)、點(diǎn)火提前角()等。其次是環(huán)境因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)自身部因素的影響空燃比空燃比是混合氣中空氣與燃料質(zhì)量之比，通常用AF表示。使1kg汽油完全燃燒按化學(xué)當(dāng)量計(jì)算需要14.7kg空氣，空燃比等于14.7，稱為

24、理論空燃比；燃燒1kg燃料實(shí)際供給的空氣量與理論空氣量之比稱為過(guò)量空氣系數(shù)?？杖急戎渲l(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排氣清潔性，是發(fā)動(dòng)機(jī)最重要的控制參數(shù)。當(dāng)實(shí)際空燃比比理論空燃比稍小時(shí)(AF=13.514)，燃燒火焰的溫度最高。燃燒速度最大時(shí)的空燃比比火焰溫度最高時(shí)的空燃比更小一點(diǎn)(AF=1213)。燃燒速度越快，燃燒壓力越高，發(fā)動(dòng)機(jī)的輸出功率越大，因此AF=1213的稍大的空燃比被稱為功率空燃比。但是，燃油消耗率最低時(shí)的空燃比要比理論空燃比稍大，AF=16左右，這種稍大的空燃比稱為經(jīng)濟(jì)空燃比。圖1-1 排放濃度與空燃比的關(guān)系圖1-2 三元催化器的空燃比特性曲線空燃比與汽油機(jī)排氣有害成分的關(guān)系如圖

25、1-1所示。由圖1-1可知，混和氣越濃，由于空氣不足，燃燒不完全，NOx排放不多，但HC、CO的排放增多；混和氣越稀，燃燒完全，HC、CO的排放減少，但NOx增加很多。供給更稀的混和氣時(shí)，隨著燃燒速度的下降，容易產(chǎn)生不穩(wěn)定燃燒，這時(shí)NOx、CO的排放減少，而HC排放卻增多。空燃比控制的目標(biāo)是發(fā)動(dòng)機(jī)盡可能多地使用較稀混合氣，從而降低有害氣體排放量并節(jié)油，同時(shí)必須滿足發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況對(duì)空燃比的要求，否則發(fā)動(dòng)機(jī)功率將下降、失穩(wěn)，甚至熄火?？杖急葘?duì)三元催化器的特性曲線如圖1-2所示。由圖1-2可知，當(dāng)空燃比控制在14.7附近時(shí)，三元催化轉(zhuǎn)化器(TWC)對(duì)有害排放物的凈化效率最高。隨著排放法規(guī)的不斷嚴(yán)格，

26、TWC得到廣泛應(yīng)用，目前汽油機(jī)混合氣的空燃比通常采用閉環(huán)控制的方法，即在排氣管中安裝一個(gè)反應(yīng)空燃比信號(hào)的氧傳感器，將實(shí)際測(cè)到的空燃比信號(hào)反饋給控制單元(ECU)，使ECU對(duì)噴油脈寬進(jìn)行修正，使排氣中平均空燃比達(dá)到設(shè)定的化學(xué)當(dāng)量比附近，這樣TWC對(duì)排氣中的HC、CO、NOx均具有很高的轉(zhuǎn)化率點(diǎn)火提前角點(diǎn)火提前角對(duì)汽油機(jī)CO、HC、NOx排放濃度的影響如圖1-3、如圖1-4所示。圖1-3 點(diǎn)火提前角對(duì)CO排放的影響圖1-4點(diǎn)火提前角對(duì)HC和NOx排放的影響點(diǎn)火提前角對(duì)CO排放濃度影響很小，除非點(diǎn)火提前角過(guò)分推遲，使CO沒(méi)有充分的時(shí)間完全氧化而引起CO排放量增加?？杖急纫欢〞r(shí)，隨點(diǎn)火提前角的推遲，H

27、C和NOx同時(shí)降低。由于推遲點(diǎn)火提前角會(huì)導(dǎo)致排氣溫度上升，使在排氣行程以與排氣管中HC氧化反應(yīng)加速，降低HC排放：而推遲點(diǎn)火提前角將使上止點(diǎn)后燃燒的燃料增多，燃燒的最高溫度下降而降低NOx的排放。發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷和轉(zhuǎn)速在汽油機(jī)怠速、減速等低速輕負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，由于轉(zhuǎn)速低、汽油霧化差、混合氣很濃，殘余廢氣系數(shù)較大，產(chǎn)生較多的CO。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在大負(fù)荷工況下運(yùn)行時(shí)，其節(jié)氣門位置接近于全開，進(jìn)氣量增加，火焰?zhèn)鞑ニ俣忍岣?，缸溫度升高，使CO的生成較多。發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化對(duì)HC和NOx的生成有一定的影響，而對(duì)CO影響程度相對(duì)較小。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速提高時(shí)，增強(qiáng)了氣缸中的擾流混合與渦流的擴(kuò)散，也增強(qiáng)了排氣的混合，于是既改進(jìn)了氣

28、缸氣體的燃燒，又促進(jìn)了排氣系統(tǒng)的氧化反應(yīng)，因此HC明顯降低。氣缸壓力發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中，如果燃燒室溫度和壓力下降，會(huì)使混合氣燃燒不良，尾氣CO濃度升高。汽車長(zhǎng)期運(yùn)行，發(fā)動(dòng)機(jī)活塞、氣缸和活塞環(huán)組件的磨損會(huì)導(dǎo)致氣缸密封性下降，使氣缸壓力降低。氣缸墊漏氣、氣門密封性不良、氣門腳間隙過(guò)小以與活塞環(huán)對(duì)口等，也是造成氣缸壓力不足的主要原因。使用中為保持氣缸良好的密封性，應(yīng)定期對(duì)氣缸壓力進(jìn)行檢查。檢查中，要求多缸發(fā)動(dòng)機(jī)各缸壓力均不得低于標(biāo)準(zhǔn)壓力的80，同時(shí)，為保證發(fā)動(dòng)機(jī)工作平穩(wěn)，各缸壓差不得大于5，不合要求，應(yīng)與時(shí)進(jìn)行維修。環(huán)境因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響考慮到汽車尾氣檢測(cè)結(jié)果受環(huán)境的影響，對(duì)此，汽車排放法規(guī)對(duì)各項(xiàng)指

29、標(biāo)的檢測(cè)都有嚴(yán)格的試驗(yàn)環(huán)境要求。由于汽車檢測(cè)大部分都在室外進(jìn)行，環(huán)境變化比較大，容易受到溫度、壓力、濕度等影響，所以容易出現(xiàn)檢測(cè)結(jié)果不穩(wěn)定和抗干擾性差等現(xiàn)象。因此對(duì)汽車尾氣檢測(cè)倉(cāng)的環(huán)境要求比較高。溫度對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。尤其是對(duì)測(cè)點(diǎn)的溫度(-7C1C)要求更高。所以環(huán)境參數(shù)就比較嚴(yán)格。環(huán)境溫度變化主要影響空燃比的變化，溫度一般控制在20C 30C圍。溫度越高則大氣的密度越小，根據(jù)流體力學(xué)原理，大氣流動(dòng)速度加快。那么在單位時(shí)間進(jìn)入氣缸的混合氣體不變的情況下，混合氣體就越稀?；旌蠚獾目杖急却笥诶碚摽杖急龋藭r(shí)氣缸混合氣燃燒完全，因此CO的生成量減少，CO排放減少。同時(shí)紅外氣體傳感器的溫度效應(yīng)比較明顯

30、，在數(shù)據(jù)采集的過(guò)程中，由于環(huán)境溫度變化比較大，因此會(huì)導(dǎo)致測(cè)試結(jié)果不準(zhǔn)確。壓力對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響。大氣壓力大小對(duì)尾氣排放檢測(cè)結(jié)果的影響也是比較大的，由于通入氣缸的氣體為空氣和燃油的混合氣，燃油進(jìn)入氣缸的量是固定的，然而通入氣缸的空氣受外界大氣壓力的影響，在氣缸的工作過(guò)程中，由于第一行程是進(jìn)氣行程，缸的殘余氣體壓力比較低，近似于真空狀態(tài)。此時(shí)進(jìn)入氣缸的氣體取決于汽缸、外氣體的壓力差。當(dāng)大氣壓力變化時(shí)，氣缸、外壓力差比較大，此時(shí)進(jìn)入氣缸的大氣多少取決于外界大氣壓力。大氣壓力越低，進(jìn)入氣缸的空氣越少，此時(shí)氣缸的混合氣越濃，自然空燃比就越小，混合氣燃燒不充分，CO生成量增加。在汽車檢測(cè)的過(guò)程中會(huì)因?yàn)镃O量

31、增加。研究的目的與意義目前，我國(guó)新車生產(chǎn)型式認(rèn)證和生產(chǎn)一致性檢驗(yàn)中對(duì)排放尾氣的檢測(cè)手段和控制比較嚴(yán)格、規(guī)，因此，新出廠汽車的排放達(dá)標(biāo)率較高。但是，由于我國(guó)近幾年汽車保有量增長(zhǎng)迅猛，用戶分散，對(duì)在用汽車的定期檢查和維護(hù)工作不夠嚴(yán)格和規(guī)，因此，在用汽車技術(shù)狀況變壞導(dǎo)致的排放污染比較嚴(yán)重。即使在發(fā)達(dá)的歐美國(guó)家，研究和統(tǒng)計(jì)數(shù)字也表明，在用汽車約1015屬于高排放車，這些汽車的排放占汽車污染物總排放的5060。由此可以推算我國(guó)在用汽車中高排放車的排放污染占汽車污染總排放的比例會(huì)更高。因此，控制汽車尾氣排放給大氣帶來(lái)的污染，改善人類賴以生存的質(zhì)量，是擺在我們面前的一項(xiàng)非常迫切的任務(wù)。在治理汽車排放的措施中

32、，除了制定嚴(yán)格可行的汽車排放法規(guī)，推動(dòng)汽車生產(chǎn)企業(yè)開發(fā)和應(yīng)用先進(jìn)的汽車排放控制技術(shù)，降低出廠新車的污染物排放以外，科學(xué)準(zhǔn)確地對(duì)在用汽車尾氣進(jìn)行檢測(cè)，適時(shí)地對(duì)汽車進(jìn)行良好維護(hù)，是減少汽車排放的重要手段。美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家推I/M(Inspection/Maintenance)(檢查/維護(hù))制度是世界公認(rèn)的控制在用汽車排放污染的有效方法，它強(qiáng)制要求在用汽車定期進(jìn)行排放檢測(cè)，對(duì)不合格的車輛在指定的維修網(wǎng)點(diǎn)進(jìn)行有針對(duì)性的維修，達(dá)標(biāo)后方可繼續(xù)使用。國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外研究現(xiàn)狀目前, 各發(fā)達(dá)國(guó)家、地區(qū)基本形成了較完善的車輛排放法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系。車輛排放法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)可分為兩大部分: 新車控制標(biāo)準(zhǔn)和在用車控制標(biāo)準(zhǔn)。新車控制標(biāo)

33、準(zhǔn)用于新開發(fā)車型的型式認(rèn)證與生產(chǎn)一致性檢查, 試驗(yàn)方法復(fù)雜, 試驗(yàn)設(shè)備昂貴, 如輕型汽油車采用的工況法檢測(cè), 車輛須在底盤測(cè)功機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn),CVS取樣, 不分光紅外分析儀( NDIR)進(jìn)行CO、CO2發(fā)析、氫火焰離子分析儀進(jìn)行HC分析、化學(xué)發(fā)光分析儀( CLD)進(jìn)行NO分析; 在用車標(biāo)準(zhǔn)用于車輛使用中的定期檢查, 試驗(yàn)方法較簡(jiǎn)單, 試驗(yàn)設(shè)備便宜。從車型劃分, 又可分為汽油車排放標(biāo)準(zhǔn)、柴油車排放標(biāo)準(zhǔn); 輕型車排放標(biāo)準(zhǔn)、重型車排放標(biāo)準(zhǔn)。目前, 車輛排放法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)可劃分為三大標(biāo)準(zhǔn)體系美國(guó)、日本和歐洲, 其選取的試驗(yàn)方法、排放限值各不一樣, 而且沒(méi)有嚴(yán)格的相關(guān)性。在用車排放檢測(cè), 美國(guó)走在最前面, 大多

34、數(shù)的州采用簡(jiǎn)易工況法進(jìn)行在用車排放檢測(cè); 歐洲相對(duì)滯后; 日本在用車檢測(cè)仍沿用八十年代中期制定的標(biāo)準(zhǔn)。為了準(zhǔn)確地測(cè)量交通流中單車污染物排放量，分析機(jī)動(dòng)車在實(shí)時(shí)交通流的排放特征與影響因素，評(píng)價(jià)機(jī)動(dòng)車排放與確定減排措施，開發(fā)了一種可以測(cè)量實(shí)際道路機(jī)動(dòng)車瞬時(shí)質(zhì)量排放率的車載排放測(cè)試系統(tǒng)。系統(tǒng)由發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油消耗量、采用不分光紅外分析(NDIR)法測(cè)量尾氣排放參數(shù)（HC，CO，NOx，CO2）、過(guò)?？諝庀禂?shù)等參數(shù)和被測(cè)車輛錄入電腦的相關(guān)信息融合計(jì)算，得到瞬態(tài)的質(zhì)量排放率。國(guó)研究現(xiàn)狀我國(guó)從1994年到2003年的十年間，我國(guó)私人汽車總量增長(zhǎng)了近6倍。1994年汽車保有量940萬(wàn)輛，私人汽車保有量205萬(wàn)輛

35、；2003年民用汽車保有量約2400萬(wàn)輛，其中私人汽車保有量1200萬(wàn)輛。而今已達(dá)5000萬(wàn)輛，而私家車數(shù)量截止到2006年11月7日,市機(jī)動(dòng)車輛已達(dá)282萬(wàn)輛,其中197萬(wàn)輛為小轎車,私家車數(shù)量為156萬(wàn)輛。汽車作為現(xiàn)代化交通工具，給予了人們的生產(chǎn)與生活帶來(lái)十分方便的同時(shí)，可是它的尾氣排放物，給大氣環(huán)境造成嚴(yán)重污染。我國(guó)某城市對(duì)該市的機(jī)動(dòng)車輛尾氣污染程度作了如下初步調(diào)查：該市目前擁有機(jī)動(dòng)車輛13萬(wàn)輛，并以年增率15%的速度增加。機(jī)動(dòng)車年排放一氧化碳4.4萬(wàn)噸，相當(dāng)于該市工業(yè)企業(yè)一氧化碳排放量的46倍。市區(qū)主要交通道路中心點(diǎn)一氧化碳超標(biāo)2倍以上的達(dá)65%，在車流量高峰之際，有的監(jiān)測(cè)點(diǎn)一氧化碳濃

36、度高達(dá)每立方米70mg，超標(biāo)6倍。在車流量比較集中的火車站，氮氧化合物測(cè)點(diǎn)平均值為每立方米0.059mg，超標(biāo)準(zhǔn)0.18倍。因此,汽車尾氣污染日趨嚴(yán)重,現(xiàn)代城市大氣污染主要來(lái)源于汽車尾氣。有資料表明，我國(guó)各大中型城市汽車尾氣排放物造成空氣污染占到50%左右，且對(duì)在用車檢測(cè)結(jié)果來(lái)看，尾氣排放不合格的車輛占被檢測(cè)車的5060%。車輛排放法規(guī)一般是以國(guó)家環(huán)境保護(hù)法律為依據(jù), 針對(duì)相應(yīng)的污染物排放源控制要求規(guī)定的。車輛排放法規(guī)標(biāo)準(zhǔn)體系的形成, 經(jīng)歷了由簡(jiǎn)單到復(fù)雜, 由松到嚴(yán)的過(guò)程。最初只進(jìn)行CO、HC排放控制到增加對(duì)NOx、微粒控制; 試驗(yàn)方法從排放濃度分析到CVS取樣, 精確測(cè)量單位距離排放物質(zhì)量。

37、論文研究的主要容本論文旨在得到汽車尾氣瞬態(tài)的質(zhì)量排放率。具體做了如下工作：1.概括了國(guó)外對(duì)汽車尾氣排放的檢測(cè)的研究現(xiàn)狀，并以此為研究背景，設(shè)計(jì)得到一套簡(jiǎn)單易行的尾氣質(zhì)量排放率系統(tǒng)。2.探討了汽車尾氣的主要化學(xué)成分，并說(shuō)明影響尾氣排放的主要因素，同時(shí)建立了理論數(shù)學(xué)模型。3.根據(jù)建立的理論模型出發(fā)，分析模型中的各個(gè)物理量，并以此為依據(jù)搭建尾氣質(zhì)量檢測(cè)系統(tǒng)。設(shè)計(jì)主要從系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計(jì)和軟件部分設(shè)計(jì)兩個(gè)方面確定系統(tǒng)的基本方案，并簡(jiǎn)述了各系統(tǒng)的基本工作原理。4.按照所確定系統(tǒng)基本方案，搭建尾氣檢測(cè)系統(tǒng)，闡述了底盤測(cè)功機(jī)的加載原理與其模擬行駛阻力的確定方法。中國(guó)典型城市在用汽車使用狀況分析中國(guó)汽車增長(zhǎng)狀

38、況最近幾年，中國(guó)汽車工業(yè)發(fā)展快速，汽車產(chǎn)量和保有量增長(zhǎng)迅猛。圖2-1給出了十多年來(lái)中國(guó)汽車產(chǎn)量增長(zhǎng)狀況。從1995年到2006年十年多間，中國(guó)汽車產(chǎn)量增加了約3.6倍，年均增長(zhǎng)率為13.88%，尤其是進(jìn)入二十一世紀(jì)之后，年均增長(zhǎng)率達(dá)到19.41%。圖2-2給出了2005-2010年間中國(guó)汽車產(chǎn)量狀況。圖2-3給出了近二十年來(lái)中國(guó)汽車保有量增長(zhǎng)狀況。從1985年到2005年中國(guó)汽車保有量增加了約9.28倍，汽車保有量年均增長(zhǎng)率約為12.41%。圖2-1 1995-2006十年中國(guó)汽車產(chǎn)量增長(zhǎng)趨勢(shì)圖圖2-2 2005-2010年中國(guó)汽車產(chǎn)量趨勢(shì)圖圖2-3 1995-2006十年中國(guó)汽車保有量增長(zhǎng)趨勢(shì)圖典型城市汽車保有量與其構(gòu)成圖2-4是截止到2006年底中國(guó)部分城市的汽車保有量。從圖中可以看出：、和的汽車保有量最多，均在180萬(wàn)輛以上，尤其是市汽車保有量接近290萬(wàn)輛。、和的汽車保有量在70180萬(wàn)輛之間。其中直轄市、的汽車保有量已超過(guò)100萬(wàn)輛。、和的汽車保有量不足100萬(wàn)輛。圖2-4 典型城市機(jī)動(dòng)車保有量為了進(jìn)一步了解各城市機(jī)動(dòng)車的構(gòu)成，選取了、和六個(gè)典型城市，對(duì)其汽車構(gòu)成狀況進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查分析，調(diào)查結(jié)果如圖2-5所示。市汽車、摩托車和低速貨車的比例分別為84、14和2，市汽車、摩托車和低速貨車的比例分別為57、39和4，如圖