一種可攜式車載排放檢測系統及檢測方法與流程
2023-09-17 09:50:55 1
本發明涉及一種尾氣檢測結構，尤其涉及一種可攜式車載排放檢測系統，還涉及一種基於所述檢測系統的檢測方法。
背景技術：
實驗室底盤測功機測試法應用最廣，是目前機動車尾氣數據的主要來源，此方法是利用實驗室內的底盤測功機和氣體分析儀，準確測試在預設行駛工況下的尾氣排放量。這種排放測試系統體積龐大，使用時操作困難，成本昂貴，這種方法一個無法克服的缺點是必須按固定行駛工況對機動車進行測試，不能真實反映實際道路上的尾氣排放。
目前在美國和其他一些國家和地區，遙感監測技術開始得到應用，使用紅外線和紫外線光譜的方法測試出廢氣排放物中的各廢氣的混合比率，其優點是自動化程度高，檢測速度快，但該方法對交通狀況和安置地點有著較為苛刻的要求，使用受環境因素影響較大，並且只能測量出排放氣體的濃度，無法得到排放氣體的質量，因此也無法得到廣泛使用。
技術實現要素：
為解決現有技術中的問題，本發明提供一種可攜式車載排放檢測系統，還提供一種基於所述檢測系統的檢測方法。
本發明可攜式車載排放檢測系統包括能夠放置在汽車上的櫃體，設置在櫃體內的尾氣分析裝置、電源模塊、通訊模塊、定位模塊、設置在櫃體外的尾氣取樣裝置、排廢裝置、檢測平臺，所述尾氣分析裝置分別與尾氣取樣裝置、電源模塊、排廢裝置、通訊模塊相連，所述檢測平臺分別與定位模塊和通訊模塊相連。
本發明作進一步改進，所述尾氣取樣裝置包括取樣管和取樣探頭，所述取樣探頭前端設有取樣槍，取樣時，所述取樣槍插入汽車排氣管內。
本發明作進一步改進，所述尾氣分析裝置通過通訊接口與所述通訊模塊相連，所述通訊接口包括總線接口、USB接口、Type-C接口。
本發明作進一步改進，所述通訊模塊包括藍牙通訊模塊、WIFI通訊模塊、2G/3G/4G通訊模塊中的一種或多種。
本發明作進一步改進，所述定位模塊包括相互連接的GPS模塊和GPS天線，所述GPS模塊固定在所述櫃體內壁上，所述GPS天線設置在所述櫃體外側。
本發明作進一步改進，所述檢測平臺包括設有顯示界面的平板電腦、電腦、手機、PC電腦中的一種或多種。
本發明作進一步改進，所述電源模塊為電源轉換電路，所述電源模塊通過汽車逆變器從點菸器獲取逆變220V電源。
本發明作進一步改進，所述電源模塊包括電池和電源轉換電路，所述電池通過所述電源轉換電路轉換為220V電源為系統供電。
本發明作進一步改進，所述尾氣分析裝置包括尾氣進氣口、環境氣進氣口、反吹氣進氣口、校準進氣口、排氣排水口、出氣口、雙層過濾器、活性炭過濾器、顆粒物過濾器、油水分離器、第一電動泵、第二電動泵、活性炭過濾器、氣體測試模塊，所述尾氣進氣口和反吹氣入口通過雙層過濾器分別與油水分離器輸入端和第一電動泵輸入端相連，所述環境氣進氣口通過活性炭過濾器、顆粒物過濾器與油水分離器輸入端和第一電動泵輸入端相連，所述第二電動泵分別與油水分離器輸出端、活性炭過濾器輸入端、第一電動泵輸入端相連，所述第一電動泵輸出端通過排氣排水口與排廢裝置相連，所述校準接口和活性炭過濾器輸出端分別與氣體測試模塊相連。
本發明作進一步改進，所述氣體測試模塊包括CO、CO2、HK紅外平臺、與CO、CO2、HK紅外平臺相連的NO紅外平臺、分別與NO紅外平臺相連的O2傳感器和NO傳感器，所述出氣口的數量為兩個，分別與O2傳感器和NO傳感器相連。
本發明還提供一種基於所述檢測系統的檢測方法，包括如下步驟：S1：開始 ，車輛信息錄入； S2：判斷是否校準，如果是，提示取出探頭，發送執行命令，延時1秒，然後執行步驟S3，如果否，直接執行步驟S3；S3：發送執行命令；S4：接收數據，點擊採集數據，判斷採集的數據是否有效，如果有效，保存數據，如果無效，返回重新執行步驟S4；S4：判斷是否保存數據，如果是，上傳數據，結束，如果否 ，延伸1秒，返回執行步驟S3。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：能夠擺脫實驗室內不能模擬實時路上行駛工況的缺陷，並突破遙感監測定點尾氣收集數據的局限性，能夠方便快捷地獲取不同路段、不同車型、不同時段的尾氣排放數據，開闢了一種新的在用車輛排放測試的途徑，對治理車輛進行路試尾氣檢測，解決現有設備在靜態條件下無法檢測尾氣NOx的問題，提高尾氣的治理一次性通過率。能夠實時測量機動車尾氣各成分的濃度和質量、機動車各形式特徵等參數，可以彌補實驗室測試的局限性，具有成本低、效率高的優點。
附圖說明
圖1為本發明結構示意圖；
圖2為本發明尾氣分析裝置原理圖；
圖3為本發明檢測方法流程圖。
具體實施方式
下面結合附圖和實施例對本發明做進一步詳細說明。
如圖1所示，本發明可攜式車載排放檢測系統包括能夠放置在汽車上的櫃體9，設置在櫃體9內的尾氣分析裝置2、電源模塊、藍牙通訊模塊5、定位模塊、設置在櫃體9外的尾氣取樣裝置1、排廢裝置10、檢測平臺6，所述尾氣分析裝置2分別與尾氣取樣裝置1、電源模塊、排廢裝置10、藍牙通訊模塊5相連，所述檢測平臺6分別與定位模塊和藍牙通訊模塊5無線相連。
本例的所述尾氣取樣裝置1包括取樣管和取樣探頭，所述取樣探頭前端設有取樣槍，取樣時，所述取樣槍插入汽車排氣管內。尾氣取樣裝置1的採樣探頭可以良好固定到汽車排氣管，取樣管長5 米，取樣槍插入排氣管深度不小於400mm。此外，本例的取樣槍和櫃體9之間還設有濾紙和/或前置過濾器，作用是過濾掉尾氣中的灰塵等細小顆粒、水分。
如圖2所示，本例的尾氣分析裝置2採用模塊化設計，通過RS232和通訊模塊與檢測平臺6聯網，具有CO、HC、NOx、CO2、O2以及λ測量，測量精度達到JJG 688（汽車排放氣體測試儀） Ⅱ級測試儀要求；具備標定、檢定等功能。
具體地 ，本例的尾氣分析裝置2包括尾氣進氣口、環境氣進氣口、反吹氣進氣口、校準進氣口、排氣排水口、出氣口、雙層過濾器、活性炭過濾器、顆粒物過濾器、油水分離器、電動泵1、電動泵2、活性炭過濾器、氣體測試模塊，所述尾氣進氣口和反吹氣入口通過雙層過濾器分別與油水分離器輸入端和電動泵1輸入端相連，所述環境氣進氣口通過活性炭過濾器、顆粒物過濾器與油水分離器輸入端和電動泵1輸入端相連，所述電動泵2分別與油水分離器輸出端、活性炭過濾器輸入端、電動泵1輸入端相連，所述電動泵1輸出端通過排氣排水口與排廢裝置10相連，所述校準接口和活性炭過濾器輸出端分別與氣體測試模塊相連。其中，所述氣體測試模塊包括CO、CO2、HK紅外平臺、與CO、CO2、HK紅外平臺相連的NO紅外平臺、分別與NO紅外平臺相連的O2傳感器和NO傳感器，所述出氣口的數量為兩個，分別與O2傳感器和NO傳感器相連。
本例尾氣進氣口、環境氣進氣口、反吹氣進氣口、校準進氣口、排氣排水口、出氣口等均採用在櫃體9開孔的方式與相應部件連接。比如，所述櫃體9上設有尾氣進氣口，所述尾氣取樣裝置1的取樣管直接插接在所述尾氣進氣口上。
本例尾氣分析裝置2採用不分光紅外吸收法原理, 用非分光紅外測量機動車排放廢氣中的一氧化碳CO、碳氫化合物HC 和二氧化碳CO2的成分，用電化學電池原理測量排氣中的氮氧化合物NO 的成分計算出過量空氣係數λ。所述尾氣分析裝置2還可以配置感應式轉速夾，可在檢測廢氣的同時監測發動機的轉速。
本例的尾氣分析裝置2各模塊作用：
（1）雙層過濾器：濾料採用純度高達99%以上的SiO2顆粒，其密度大、硬度強、表面光滑，反衝洗乾淨徹底，同時可以選用密度相對較大的磁鐵礦石或錳砂作為一級濾料，這樣不易損失濾料，延長使用壽命，再通過合理調配，能夠有效的去除水中的懸浮物、膠狀物及鐵離子；
（2）三通電磁閥：當電磁閥線圈通電時，出介質端第一路打開，第二路關閉；當電磁閥線圈斷電時，出介質端第一路關閉，第二路打開；
（3）油水分離器：含更小顆粒的油滴的汙水通過細濾器，出去水中雜質，依次進入纖維聚合器，使細小油滴聚合成較大的油滴與水分離；
（4）電動泵：低壓時，高，低壓泵同時供油，可獲得較大的輸出流量。高壓時，低壓泵經卸荷溢流閥自動空載回油，減少功率消耗；
（5）過濾器：雜質通過有一定規格濾網的濾筒後，其雜質被阻擋；
（6）常閉二通電磁閥：線圈通電後，銜鐵在電磁力作用下先帶動副閥閥塞提起，主閥閥杯上的流體經副閥流走，減少了作用在主閥閥杯上的壓力，當主閥閥杯上的壓力減少到一定值時，銜鐵帶動主閥閥杯，並利用壓差而使主閥閥杯開啟，介質流通。線圈斷電後，電磁力消失，銜鐵因自重下落復位。同時依靠介質壓力，主副閥得以緊密關閉；
（7）紅外平臺：包括CO、CO2、HC紅外平臺和NO紅外平臺，主要用於CO、CO2、HC、NO的成份的精確分析,本例配置O2、NO傳感器,具備響應速度快、重複性好、預熱時間短等特點。
本例的尾氣分析裝置2工作原理為：
1、裝置整車工作時，汽車尾氣由尾氣進氣口進入，通過雙層過濾器後氣體在進入油水分離器進行二次過濾，最後在通過活性炭過濾進行過濾。氣體過濾完之後，通過紅外平臺和NO、O2傳感器進行數據測量和傳輸，同時氣體由傳感器直接排出。
2、校準時，校準氣體由校準進氣口進入；清理尾氣分析裝置2時，氣體由環境進氣口及反吹入口進入。
如圖1所示 ，本例的尾氣分析裝置2通過通訊接口與所述藍牙通訊模塊5相連，所述通訊接口包括總線接口、USB接口、Type-C接口等等，本例採用RS232總線接口。本例的通訊模塊除了藍牙通訊模塊5外，還可以採用WIFI通訊模塊、2G/3G/4G通訊模塊等無線通訊模塊，從而使所述尾氣分析裝置2聯網與檢測平臺連接。
本例的定位模塊包括相互連接的GPS模塊3和GPS天線4，所述GPS模塊3固定在所述櫃體9內壁上，所述GPS天線4設置在所述櫃體9外側。本例將GPS天線4可以接受衛星的信號，通過衛星信號同時計算你現在這個模塊的位置，移動的速度，得到數據後，通過GPS模塊3傳輸給檢測平臺6。
本例的檢測平臺6可以為設有顯示界面的平板電腦、電腦、手機、PC電腦中的一種或多種，通過UI界面的操作完成對尾氣分析裝置2遠程操作控制，並作為數據採集、車速和車輛軌跡換算、數據保存和傳輸的平臺。
本發明的電源模塊為系統提供穩定的220V電源，可以為單獨的電源轉換電路7，所述電源模塊通過汽車逆變器從點菸器獲取逆變220V電源。
本例的電源模塊包括獨立的電池8和電源轉換電路7，所述電池8通過所述電源轉換電路7轉換為220V電源為系統供電。所述電池8既可以為內置的蓄電池或鋰電池，放置在櫃體9內，也可以作為單獨部件放置在櫃體9外。
本例的排廢裝置為排水排氣管，將尾氣分析裝置2檢測之後的的尾氣氣體和檢測過程中生成的水，進行引導排出。
本例的櫃體9能方便安裝到汽車後尾箱，防止路試期間搖晃、跌倒；尾氣分析裝置2可快速安裝、拆卸，並能良好固定在櫃體9上。如果汽車後備箱沒有空間，也可以將櫃體9放置在後排座椅上。
如圖3所示 ，本例的可攜式車載排放檢測系統的檢測軟體設置在檢測平臺上，所述檢測方法包括如下步驟：
S1：開始 ，車輛信息錄入，系統具有三種車輛登記方式：（1）通過從手機實現車輛信息錄入；（2）可以通過平板工業電腦實現車輛信息錄入；（3）可以通過PC電腦實現車輛信息錄入。
S2：判斷是否校準，如果是，提示取出探頭，發送執行命令延時1秒 ，然後執行步驟S3，如果否，直接執行步驟S3；
S3：發送執行命令；
S4：接收數據，點擊採集數據，判斷採集的數據是否有效，如果有效，保存數據，如果無效，返回重新執行步驟S4；
S4：判斷是否保存數據，如果是，上傳數據，結束，如果否 ，延伸1秒，返回執行步驟S3。
本例的尾氣取樣裝置1每秒至少採集一次五氣（CO、HC、NOx、CO2、O2）,和λ數據，其中λ表示過量空氣係數。
過量空氣係數的定義是：實際上燃燒1kg汽油所需要的氧氣質量比上理論上完全燃燒1kg汽油所需要的氧氣質量。公式為：λ=實際空氣量/理論空氣量。
當λ>1時，表示可燃混合氣是稀的，燃燒後還有氧氣剩餘；當λ<1時，表示可燃混合氣是濃的，燃燒後沒有氧氣剩餘了；當λ=1時，汽油被完全燃燒，氧氣剛好完全被消耗完。本例檢測平臺6同步採集GPS定位數據，計算對應車輛車速數據，自動對採集的五氣數據進行判定，排除採樣探頭脫落造成的非正常數據。
車輛完成路試採集，尾氣分析裝置2通過藍牙網絡將數據傳輸給檢測平臺6，如果數據傳輸失敗和校驗錯誤，本系統具備數據重傳功能。
本系統檢測平臺6對尾氣分析裝置2發送的車輛數據根據車牌和VIN碼進行檔案化管理，車輛路試採集數據保存在治理車輛對應檔案下。保存數據可以查詢、傳輸、刪除。刪除數據需要密碼授權。
本系統可以對五氣模塊進行標定、檢定等維護操作，尾氣分析裝置的使用需要用戶登錄和密碼校驗，對系統維護、數據刪除等操作需要密碼授權。
用本發明的系統檢測車輛排放，置於在用汽車上，行駛2公裡路，可實時測量機動車尾氣各成分的濃度和質量、機動車各形式特徵等參數。
本發明在保證測試的精確度和可靠性的同時，可以節約大量的測試時間和測試樣本，可以解決現有的測試範圍的局限性和具有較高的測試成本等問題。便捷式車載排放測試方法，可以擺脫實驗室內不能模擬實時路上行駛工況的缺陷，並突破遙感監測定點尾氣收集數據的局限性，能夠方便快捷地獲取不同路段、不同車型、不同時段的尾氣排放數據，開闢了一種新的在用車輛排放測試的途徑，對治理車輛進行路試尾氣檢測，解決現有設備在靜態條件下無法檢測尾氣NOx的問題，提高尾氣的治理一次性通過率。可以彌補實驗室測試的局限性，具有成本低、效率高的優點。
以上所述之具體實施方式為本發明的較佳實施方式，並非以此限定本發明的具體實施範圍，本發明的範圍包括並不限於本具體實施方式，凡依照本發明所作的等效變化均在本發明的保護範圍內。