简易工况法系统组成和应用

五气分析仪由 CO、CO2、HC 测量平台、NOX 测量平台或电化学传感器、O2 电化学传感 等组成，其作用是用来测量汽车排出原始气体 CO、CO2、HC、NOX、O2 的浓度。 流量分析仪由气体采集软管、风机、流量测量管、流量传感器、O2 氧化锆传感器、温 度传感器、压力传感器、气体废气软管组成，用来测量汽车排出剩余气体和空气混合气的流 量、温度、压力、稀释气体氧 O2 的浓度。 Vmas 硬件系统是在 ASM 系统基础加上流量计组成，根据五气分析仪测得的 CO、CO2、 HC、NOX、O2 瞬间浓度值和流量计测得的混合气瞬间流量、温度、压力、稀释气体氧 O2 浓度，通过积分求出污染物排放总质量。
±0.5% ±2.0% ±1.0% ±0.1 km/h ±0.2 kW 300 ms
四，本系统适用的车辆：
1 燃料种类：无铅汽油或压缩天然气、液化石油气。无铅汽油应符合 GB 17930—1999 的规 定； 压缩天然气应符合 SY/T 7546—1996 的规定； 液化石油气应符合 SY 7548—1998 的规定。 2 车辆空载时最大轴荷：不超过 10 000 kg 3 车辆数量：不超过两轴 4 驱动方式：前轮驱动或后轮驱动
6 7
测试系统具备完善地系统防伪锁止子系统，确保测试数据分级管理的有效实施。 配置振动式发动机转速计，安装、操作简便，数据准确。
4.9 本系统具备完善的自诊断功能，确保系统正常工作。
六 主要参数
表 1 测控系统技术参数
速度示值误差 驱动力示值误差 距离示值误差 恒速控制误差 恒功率控制误差 系统响应时间
5 驱动轮胎规格：9.00 - 20 （轮胎滚动半径 250 mm - 500 mm）
五，系统Fra Baidu bibliotek点：
1 符合国家标准 GB18525-2005《点燃式发动机汽车排气污染物排放限值与测量方法（双怠
速法和简易工况法）》的测量要求。
2 测控系统特点： （1）控制精度高，功率控制误差±0.2 kW，速度控制误差±0.1 km/h，处于国内最高水平； （2） 测控硬件系统由工控计算机和自主知识产权的前端处理装置组成，使测控系统具备高 实时性、高可靠性和足够的灵活性。 （3 ）测控系统采用自适应和非线性算法，为系统的高精度和宽适应能力提供了有效的保障。 （4） 采用自适应算法，高实时性全数字式调速系统。充分保证在 800 kg～2 500 kg 范围内 实现高精度的电惯量模拟。 （5）测控软件遵循面向对象编程思想，采用可视化编程工具进行设计编写，确保软件的高效 率、高可靠性和灵活性完美的统一。软件界面人性化设计，界面接口全中文化，操作方便。 3 底盘测功机： （1） 底盘测功机由四只滚筒组成，并在滚筒间采用同步耦合机构。 （2） 功率加载装置采用原装进口风冷式电涡流测功器，使用寿命期内免维护； （3） 进口气囊举升，使用期内免维护，工作可靠，其寿命为举升大于 10 万次。 （4） 采用特殊的冷作硬化工艺进行滚筒表面处理，即提高滚筒表面的附着系数，又确保滚筒 的耐磨性。 （5） 整体式框架。框架上所有部件安装基面采用一次加工成形工艺，确保设备的整体精度。 主动滚筒与风冷式电涡流测功器直联，传动效率高达 99%以上； （6） 底盘测功机中的关键部件均采用国际知名品牌产品，确保整个系统的可靠性。 4 排放污染物采样分析系统： 配置美国 SENSOR 和 ANDORS 公司的平台（五气分析仪和气体流量分析仪），测量精度和重复实 时性非常高。 5 配置完善的安全测试保障措施及装置，确保测试安全。
二， Vmas 系统测量应用过程：
1． 模拟车辆实际行走工况 将被测车辆驶上底盘测功机， 按相关标准控制底盘测功机给被测车辆加减载， 按相关标 准要求行走速度线路图控制被测车辆的速度。 2． 汽车排出原始气体测量 将五气分析仪取样管插进汽车排气管， 抽取汽车排出气体原始气体， 测出汽车排出原始 气体 CO、CO2、HC、NOX、O2 的浓度 CCO、CCO2、CHC、CNOX、CO2Raw。 3．混合气体的测量 利用风机通过气体采集软管， 将汽车排出全部剩余气体 （除进五气分析仪的气车尾气之 外）和空气混合气全部抽进流量测量气管，测出混合气体瞬间流量、温度、压力、稀释氧 O2 浓度 Vmix、Tmix、Pmix、CO2Dil。 4． 稀释比 K 计算 利用环境氧 O2 浓度 CO2Back、 汽车排出气体原始氧 O2 浓度 CO2Raw、 稀释氧 O2 浓度 CO2Dil 通过公式（1）计算出气体的稀释比 K。
VS Vmix
pmix T0 p0 t mix T0
-----（2）
式中：Vs ----折合到标准状态下 Vmas 的流量，单位：m3/min； Vmix ---- 流量分析仪测量的气体流量，单位：m3/min； p0 ----标准大气压，单位：101325 Pa； T0 ----标准状态下的温度，单位：273.15°K；
三，系统软件测量步骤：
1)启动，进行系统设置，包括设备串行端口设置、服务器设置、设备认证编号设置，可更改 参数表设置; 2)系统自检，包括底盘测功机自检和尾气质量分析系统自检; 3)系统标定，判断设备标定周期是否己到，如果己到，则进行系统标定，包括底盘测功机和 尾气质量分析系统标定; 4)根据被测车辆的参数信息，确定底盘测功机的加载功率和该被测车辆的标准排放限值; 5)对该被测车辆进行 195s 简易瞬态工况检测，包括如下步骤: a.主控计算机实时采集每秒车速、测功机力矩、发动机转速、CO, CO2, HC. NO 和 O2 原始浓度、稀释 O2 浓度、稀释尾气流量、温度和压力数据; b.对测功机进行加载，实时监控各设备通讯状况、车速连续 3 秒超差、车速累计 15 秒 超差、加载连续 3 秒超差、加载累计 15 秒超差、对汽油车辆 CO+CO2<6%、对其它燃料 车辆 CO+CO2<4%、原始采样系统低流量、稀释集气系统低流量、稀释比过低情况，若任 一监控项目不满足要求，测试重新开始，直至满足 195 秒简易瞬态工况检测要求条件; c.根据环境气象参数，计算稀释修正系数 DCF 和湿度修正系数 Kh，进行对 C0, HC, NO 原始测量浓度的修正计算和空燃比计算、对稀释尾气流量的标准流量修正计算，通过 计算稀释比，获得原始尾气流量，从而计算出每秒 CO, HC, NO, CO2 的质量排放结果; d.在 195 秒简易瞬态工况全部完成后，计算整个工况下 CO, HC, NO, CO2 的质量排 放结果，并进行数据存储; 6)显示和打印该被测车辆检测结果的数据报告: a.显示各污染物的排放总质量; b.根据排放限值判断检测结果为“合格”或“不合格”并打印检测报告; c.显示、回放和打印 NO, CO, CO2 和 HC 的 4 条浓度曲线和 4 条质量曲线、原始 O2 和 稀释 O2 浓度曲线、实际车速曲线、空燃比曲线等 12 条测试曲线。
-1 -1
Mt
p0 C VSE 103 60 R T0
----
（5 ）
式中：Mt ----单位时间的气体质量，单位：毫克/秒（mg/s）； C ----排气 CO 或 CO2 的浓度，单位：10-2； VSE ----标准状态下汽车排气的流量，单位：m3/min； p0 ----标准大气压，单位：101325 Pa； T0 ----标准状态下的温度，单位：273.15°K； μ ----为 1 摩尔数气体的质量，单位为：g，CO：28g/mol CO2：44g/mol； R ----普适气体恒量，单位：8.31J•mol •K ； 8．气体排气总量的计算
pmix ---- Vmas 测量的压力，单位：Pa； tmix ---- Vmas 测量的温度，单位：℃； 6．标准状态下汽车排气的流量；
VsE Vs K Vraw
praw T0 p0 t raw T 0
---- （3）
式中：VSE ----标准状态下汽车排气流量，单位：m3/min； Vs ----标准状态下进入流量分析仪气体流量，单位：m3/min； Vraw ---被分流到五气分析仪气体流量，单位：m3/min； p0 ----标准大气压，单位：101325 Pa； T0 ----标准状态下的温度，单位：273.15°K； praw ----红外平台测量的压力，单位：Pa； traw ----红外平台测量的温度，单位：℃； K----气体稀释比 7．气体浓度转换为单位时间的质量； A．HC、NO2 单位时间（s）的质量：
K
式中：K ----稀释比；
CO 2back CO 2 dil CO 2back CO 2 raw
-----（1）
CO2back ----背景（环境）气中氧气的浓度，单位为：10-2； CO2dil ----稀释气中氧气的浓度，单位为：10-2； CO2raw ----排气中氧气的浓度，单位为：10-2； 5． 气体流量转换 利用公式（2）将所测气体流量转换成换为标准状态下流量；
Mt
p0 C VSE 103 60 R T0
----
（4）
式中： Mt ----单位时间的气体质量，单位：mg/s； C ----排气 HC 或 NO2 的浓度，单位：10-6； VSE ----标准状态下汽车排气的流量，单位：m3/min； p0 ----标准大气压，单位：101325 Pa； T0 ----标准状态下的温度，单位：273.15°K； μ ----为 1 摩尔数气体的质量，单位为：g/mol，HC：86g/mol NO2：46g/mol； R----普适气体恒量，单位：8.31J•mol •K ； B．CO、CO2 单位时间（s）的质量：
简易瞬态工况污染物排放检测系统组成和应用
一， 系统组成概述：
轻型汽油车简易瞬态工况污染物排放检测系统（简称 Vmas 系统）是基于轻型汽油车 污染物质量排放的测试系统。 与基于浓度排放测试的汽油车稳态加载污染物排放系统 （简称 ASM 系统）相比， Vmas 系统能够直接获取汽车污染物的排放总质量，可以更为准确地模 拟车辆实际的工作状态，更客观、公正地判断车辆的排放状态。 Vmas 系统由可以模拟加速惯量和道路行驶阻力的底盘测功机、专用五气分析仪 （SV-5Q）、气体流量分析仪、计算机控制系统组成。用底盘测功机以模拟车量在道路上行 驶瞬态工况负荷，用高精度五气分析仪通过采样探头直接获取汽车原始排放气体 CO、CO2、 HC、NOX、O2 浓度值，用流量分析仪测量经过风机抽入流量测量管稀释气体流量、压力、 温度、稀释氧浓度(其中稀释气体由除去进入五气分析仪的汽车尾气之外，剩余尾气和环境 混合而成)，通过测量汽车排出原始气体 O2 浓度和混合稀释气体 O2 浓度计算稀释前后稀释 气体的稀释比，可以得到尾气实际流量，再利用气体状态方程 pV=MRT/μ 计算出汽油车尾气 中 NOX、CO、HC 单位时间（路程）内质量（检测结果为 g/km），可以实时分析车辆在道 路负荷工况下排放气体污染物排放质量， 对于全面评价车量的排放状况、 估算机动车污染物 排放总质量及制定切实可行的机动车污染物控制规划具有重要意义,其中 p 为气体压力（单 位为：Pa），V 为气体体积（单位为：m3），T 为气体温度（单位为：K），M 为气体质量 （单位为：g），μ 为 1 摩尔数气体质量（单位为：g/mol），R 为常数（R=8.31J•mol-1•K-1）。 图 1
-1 -1
根据 Vmas 系统测量出来的各种气体单位时间（s）内瞬间质量经过积分计算出汽车每 公理排气总量。 Vmas 系统完全能够满足国家标准 GB18525-2005《点燃式发动机汽车排气污染物排放 限值与测量方法（双怠速法和简易工况法）》、上海地方标准 DB31/XX-XX《点燃式在用 汽车排气污染物排放限值与测量方法》、北京地方标准 DB 11/123-2000《轻型汽油车简易瞬 态工况排放标准》测量要求。