实时移动车载排放报告系统和测试系统技术方案

一种车载排放测试系统，包括可卸地接到车辆废气管以提供废气流量的仪表模块。所述仪表模块包括确定废气流速的分压探头和向气体分析仪连续供给废气样品的气体采样管。此外，所述系统还包括弹性套管、气体分析仪和计算机，也可包括带第二气体采样管的粒子物质检测器。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是一种便携式车辆废气测量系统，具体地说，是一种实时行驶车辆排放报告系统，它能速续地测量、显示和记录以克/英里计的气体排放量(HC、CO、CO2、NO与O2)以及燃油经济性、发动机与车辆操作参数、发动机气/油比率和道路等级，所有这些参数都以用户可选的更新速率连续地测量、显示和记录。本专利技术还涉及系统中应用的一种流量计模块。
技术介绍
美国环保局(EPA)建立的数值废气排放标准适用于应用联邦测试步骤(FTP)测试的车辆。FTP是在受控的环境条件下，即在车辆驶过一条特定的速度一时间路线的同时，对排放进行采样的情况下，在实验室的测力计上进行的。同一条速度一时间路线被用于测试所有的客车和轻型卡车，并且理想地表示典型的使用的行驶。测试期间，测力计对车辆施加静态的惯性负载，模拟同一车速在行驶中遇到的实际道路负载和动态负载。在三个测试阶段的每个阶段内，恒定容量采样器(CVS)以某种方式用空气稀释废气，从而在车辆的废气流动速率变化时，使稀释的废气流的速率保持不变，并对稀释的废气作适动的采样。这样，样品中每种污染的的浓度就基本上正比于该污染物的质量排放。在车辆应用大功率发动机的情况下，诸如牵引拖车和城市公交车，相关的EPA排放标准适用于在发动机测力上测试排放并工作于EPA“瞬时测试”的车辆的发动机。排放采样系统与CVS同上述客车的情况相似。不过，要将待测试的发动机连接到发动机测力计上施加规定的力矩和发动机速度。测试之前，必须将发动机从有关的车辆上取下(已安装的话)。在排放测试期间，有时必须断开装入发动机燃油系统的基于车辆的电子传感器，诸如车速传感器，或者所述传感器必须具有模拟的值，从而可能导致排放测量结果不同于真实的值。对于要获得允许出售特定系列的车辆或发动机的合格证明的制造商而言，必须证明他们已遵循适用的EPA排放标准。对于客车和轻型车辆而言，证明的一个重要部分是通过ETP，而大功率发动机要通过瞬时测试。另外，通常与之对立的是，制造商追求的目标在于使车辆性能或燃油经济性最大。由于这两个目标通常互为对立，而且由于FTP与瞬间测试规定得很严密且能重现，所以要符合合格的排放标准常常变为一个为车辆的电子注油系统所使用的校正值“担扰”的过程，直到正好满足数值排放标准以“通过”FTP并在车辆“有效使用期”内保持“通过”的水平。在担心特定系列的车辆的校正通过FTP时，即便是同样的环境条件和车速安排，测试结果不一定反映了同一辆车在行驶时产生的车辆排放情况。排放不仅依赖于车辆、里程数和行驶等级，还要取决于具体的司机、行驶路线的熟悉程度、交通状况等等。作为一家负责的车辆制造商，重要的在于在各种竞争的校正和设计条件下，要了解车辆在行驶中实际的排放性能，从而有机会作一番环境研究，这是他们赖以选择最低设计或校正的参数之一。作为排放管理者，重要的在于要监视每家制造商的车辆在行驶中的排放性能。借助于当今复杂精巧的电子发动机控制装置，为了确定FTP和瞬时测试在帮助维护洁净空气方面的有效性以及评估排放总量，行驶测试数据是必需的。只有了解了车辆在行驶中实际的排放情况，才能为管理这些排放制订有效的政策。为了监视车辆在行驶中的排放性能，要求有一种用户友好的、便携式的、便于转移的行驶中排放测量系统。理想的话，安装这种系统不要求对待测试车辆进行改装。另外，当两个系统同时工作时，任何系统的排放测量结果都必须符合实验室的FTP测试结果。颁发给Fournier等人的美国专利5，099，680、颁发给Gutman的美国专利5，105，651和颁发给Harris等人的美国专利5，709，082，都揭示过车载排气监视系统。然而，这些原有技术的车载系统都测不出实际的废气流动速度，也未提供便于在各车辆之间转移的仪表模块。美国专利5，099，680揭示的一种车载系统，可分析多种废气成分(第3栏，第45-47行)，并与发动机计算机接口(第3栏，第15-18行)。这种原有技术的系统以每英里克数计算车辆排放，显然是以车速与发动机容量为基础的，如第4栏第3-30行所述。美国专利5，105，651揭示一种图2实施例中的车辆系统。它对废气的一氧化碳与碳氢化合物含量作一监视(第4栏第28-30行)，并将废气分析数据与车辆工作情况作了相关，如第6栏第42行至第7栏第23行所述。美国专利5，639，957指出，由于废气流量的理论值与实际值有差异，所以计算的气态污染物排放的误差为30～50％。参照这种原有技术，建议改进计算确定理论废气流量的方法。
技术实现思路
因此，本专利技术的一个目的是提供一种移动的车载排放测试系统，所述系统能在不同的车辆之间转移，基于实际的废气流动速率实时地确定各种气态污染物的质量流量速率，且无须对待测试车辆进行改装。本专利技术的另一个目的是提供这样一种排放测试系统，其中，将要求与废气接触的传感器都装在一个模块中，而模块可卸地装在车上，且便于在各车辆间转移。本专利技术的再一个目的是提供这样一种系统，它能确定车辆的操作参数，并使这些操作参数实时地与污染物质量流量速率相关。本专利技术还有一个目的是提供这样一种系统，它具有一个全球定位系统接收机，可连续监视车辆位置，并使所述污染物质量流量速率与车辆行驶周期或行驶调度相关。为实现上述目的，本专利技术提供一种移动的车载测试系统，其中包括一个设计成可卸地装在待测试车辆止的模块和将该模块可卸地固定到车身部分的支承装置。最好包括一个弹性套管的连接装置将模块可卸地接至车辆的废气管，从而由集成一体装在模块里的流量敏感元件检测车辆废气的流动速率。同样装在模块里的是一根位于流量敏感元件附近的采样管，它连续地对废气采样，并将采集的废气送至下游的气体分析仪。下游气体分析仪检测通过下游采样管采集的废气中每种气态污染物的浓度，所述下游采样管即是处理装置(如催化转换器)后面处于废气下游的采样管。计算机作为计算装置，根据检出的浓度和废气流动速率，计算每一种气态污染物的质量流量速率。还可将检测废气温度与绝对压力的各种探头装入该模块。将这类探头装得尽量靠近流量敏感元件，有利于使所有的读数同时对应于同一个废气样品。另一方面，本专利技术提供了上述系统中所应用的依表模块。该仪表模块包含一个固定装在里面的元件和采样管，所述元件用于确定废气的流动速率(下称“流量敏感元件”，所述采样管对废气连续采样，并将采集的废气送至气体分析仪。如上所述，该模块还可含有固定在里面的探头，用于确定废气的温度与绝对压力。模块在探头的相对两侧包括一段直管，提供必要的上游和下游流量通路以实现精密的传感。另一个任选特征是在上述仪表探头的上游配备了流量平直装置，例如装在模块内的多个平行叶片。为进行粒子物质(PM)检测，模块还应配备第二根开口的气体采样管，将气体样品供给PM分析仪。任选的粒子物质(PM)检测单元尤其适用于以柴油为动力的车辆。PM检测单元包括至少一个从废气样图中去除粒子物质的过滤元件，在接收发气样品并从中收集粒子物质的某一预定时间的前后，可以取下该元件进行称量。在包括PM检测器的某个实施例中，将第二根开口的气体采样管固定在上述模块内，对PM检测器提供样品，它与提供给气体分析仪的样品分开。另外，系统配有第二台5气体分析仪，可作催化转换效率性能测试。送入一次分析仪的气体样品，来自催化转换器下游戏的车辆/本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实时的行驶车辆排放报告系统，其特征在于包括： 在道路上行驶期间确定废气流动速率的装置； 气体分析仪，用于检测废气中每种气态污染物的浓度；及 计算装置，根据确定的废流动速率和检测的浓度，以实时方式计算和报告气态污染的质量流量速率。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：LAG布里顿，
申请(专利权)人：美国环境保护署，
类型：发明
国别省市：US[美国]