汽车底盘测功机与尾气排放分析仪通讯系统设计1207-sh36202w修改稿_4(编辑修改稿)

汽车底盘测功机与尾气排放分析仪通讯系统设计1207-sh36202w修改稿_4(编辑修改稿)内容摘要：

整个测试系统中，除了主控计算机系统与硬件结合较少外，其他子系统均与硬件结合紧密；而各个子系统之间都采用标准的通讯接口和协议。 因此相比而言，主控计算机系统基本上是以软件为主，通过标准的通讯协议发送专门的指令到各个子系统中，就可以驱动、控制各个子系统进行工作，完成排放法规要求的测试循环。 另外由于在进口的成套系统中，主控计算机系统的成本也占很大比重。 同时，进口的系统中，采用纯英文操作界面，相关操作手册和技术资料也由英文或德文印刷，因此对使用者，特别是对一线试验人员的掌握 、熟悉以及使用系统带来很大困难。 如果能开发出一套优秀的主控计算机系统，能凭借低成本、纯中文化操作界面等特点，可以快速进入市场，获得用户认可与接受。 另外，在笔者实际工作中，也接触到一些国内单位，由于初期成本考虑，在引进排放测试系统时，没有引进主控计算机系统，在实际测试中，采用操作人员手工控制的方式或自行开发简单的主控计算机系统，不仅劳动强度大、效率不高，而且同步性差、数据重复性差，以及数据误差较高，已经不能满足现阶段科学研究的需要。 因此，这部分单位也是自主开发主控计算机系统的潜在用户。 纵观国内外排放测试技术的 发展要求和趋势，在排放测试系统中运用计算机控制技术，确保测试控制精度和提高测试自动化水平愈加重要。 具有自动控制功能，同时进行数据采集、显示和存储，并自动实现数据处理、试验曲线的绘制及报表的输出等功能的排放测试系统是汽车排放测试系统的发展方向。 汽车排放种类 汽车有害排放物一般包括燃料燃烧后排出的废气、曲轴厢串气、机油蒸发、燃料箱和化油器（供油装置）的燃油蒸发排放等 [2]，其成分主要有 CO、 HC、 10 NOX、 SOX 颗粒（碳烟、铅化物、油雾）和臭气（甲醛、丙烯醛）。 汽车排放污染带来环境保护问题越来越重视， 世界各国制定限制汽车排放污染法规日趋严格。 为满足排放法规的要求及生产研究需要，国内外很多研究单位及生产厂家都建立排放试验室。 汽车排放污染物对人体及环境的危害是非常显著的，简单列举如表 1 所示。 日益严重的汽车尾气问题已经引起社会各界的高度重视，各级政府越来越重视汽车排放的治理。 治理在用车排放污染物问题是一项重大复杂的系统工程，就汽车技术而言，控制汽车排放的措施主要包括两个方面：一是制定严格且可行的汽车排放法规，推动汽车生产企业开发和应用汽车排放控制新技术，开发新能源动力汽车，降低出厂新车的污染物排放量 ；二是对在用汽车执行严格的 I/M（ Inspection/Maintenance 检测 /维护）制度，确保在用汽车排放控制系统正常工作[4][6]，因此在用车排放的检测 [7][10]越来越受到重视。 所谓汽车 I/M 制度，就是以汽车排放控制为核心的在用汽车检测与维护制度其基本原则是抓住 10%～ 15%的高排放汽车，强制进行维护和修理治理，使汽车排放控制装置保持良好的技术状况，实现在用汽排放污的总体控制。 I/M 制度的作主要表两个方面：（ 1）是通一定的检测法别出在用总数 10％～ 15％、排控系状态佳、排放显 标的高排汽车 (美国加州车维修局认为超过标准 2 倍的汽车即为高排放汽车 )；二是加汽车 (重点针排放汽车 )排超标故障诊，根据诊断结果采取相应的维护或修理措施，使这些车的排放平到接近达到原车最佳水平，保证在汽车的整个生命周期中，排放控制系统能直正常发效用，充分发挥汽车自的排放净化能力。 在国外，美国被公认为在 I/M 制度方面是世界领先的，其 I/M 制度的排放检内容一般包括三大项：目视检查、功能检测和排气污染物检测。 目视检测主要 11 检查排放系各部件有无丢失、脱落或外观损坏；功能检测主要检测发动机燃油蒸发控制系统工作 是否正常、系统点火正时是否准确、 EGR 系统工作是否正常、车载诊断系统故障指示灯是否亮等；排气污染物检测主要检测尾气中 CO 、 HC 和 NOx 的排放情况。 三项检测中任一项不合格就判定整个排放检测不合格，其中排气污染物检测是排放检测中最关键的项目，只有这项检测才能裁定被检汽车是否是高排放汽车。 由此可以看出，尾气检测与监控是实施 I/M 制度的关键。 而根据检测的方法和参数不同，尾气检测大致可以分为怠速和双怠速法，简易工况法，遥感检测法三大类 [11][13]。 目前美国根据排放检测的效果和可行性，简易工况法较 为良好。 为满足实施 I/M 制度的要求，在用车排气污染物检测正由传统的怠速法向简易工况法方向发展。 我国相关法规不断在发展和完善： 2020 年以前，我国一直在使用怠速法； 2020 年以后，对安装了闭环电喷和三元催化净化系统的汽车，部分城市才开始采用双怠速法；怠速和双怠速都是车辆无负载时进行测，因此检测出排放结与车辆际运行时排状态仍存在较大的差距，且怠法乎不能检测出汽排气 NOX，各检测结的代表性和真实性较差。 随着环要求的提高。 现代高新技术在汽车应用：控燃油喷、三效化器等技术，简的无负检测法已经无能力识出这类现 技术制造的汽车的排放故障，因此，怠速或双怠速法不能满足目前我国 I/M 制度实施要求。 参照美国环境保护局 EPA— AA— RSPD— IM— 96— 2《加速模拟工况试验规程、排气标准、质量控制要求及设备技术要求技术导则》 (1996 年 7 月 )，国家质量技术监督局 2020 年 12 月颁布了 GB182852020《在用汽车排气污染物限值及测试方法》，标准提出对按 GB 14761(现已被 GB 18352 代替 )通过 B 类认证的 M M2 和 N1 类在用汽油车，排气污染物测试采用双怠速或 ASM 试验 (ASM5025 和 ASM2540)的要求。 GB/T 18565— 2020《营运车辆综合性能要求和检验方法》、 GB/T 18344— 2020《汽车维护、检测、诊断技术规范》和 JT/T 19— 2020《营运车辆技术等级划分和评定要求》中都引用了这一标准。 北京市于 2020 年 8 月发布了 DB 11/122— 2020《汽油车稳态加载污染物排放标准》和 DB 11/ 1232020《轻型汽油车简易瞬态工况污染物排放标准》，提出在用汽车 ASM 试验 (BASM5024 和 BASM2540) 和 VMAS195 试验。 2020 年国家质量技术监督局对 GB 182852020 进行了修订，发布了 GB182852020《点燃式发动机汽车排气污染物限值及测量方法 (双怠速法及简易工况法 )》，提出 ASM 稳态工况法，IM195 瞬态工况法和 VMAS195 瞬态工况法。 目前我国北京上海南京无锡苏州等大中城市采用 ASM 工况法进行排放检测，根据排放检测的效果和可行性，目前 ASM 工况法运用比较广泛。 排放标准制定的背景 我国从 2020 年 7 月起已全面禁止使用含铅汽油，为改善我国大气环境的重金属铅污染扫 清了障碍，汽油车才有条件采取较为严格的尾气排放控制技术 — 电控汽油喷射加三元催化器，为降低新车排放污染物浓度创造了条件。 为了促进我过汽车制造业的技术发展，迎接我国加入 WTO 后面临的汽车工作新挑战，自 2020 年 9 月 1 日起，我国已实施新的法规：所有化油器轿车及 5人座客车，在我国停止生产与销售。 既日起，我国将拒绝以上污染物排放重的新车领去行车排照，从“流动源”污染的新车源头开始控制机动车排放污染。 促始汽车制造厂才用新技术，生产电喷车。 自 2020 年 1 月 1 日起，我国颁布的《轻型汽车污染物排放标准》开 始实施 12 欧盟 I 号水平标准，只有电喷汽油车加三元催化器才可达到欧盟 I 号排放标准。 到新车第二控制阶段，即到 2020 年实施达到欧盟 II 号水平的标准限值；国家对新车颁布的《车用柴油机污染物排放标准》于 2020 年 6 月发布，其排放标准限值于 2020 年 9 月 1 日起实施，达到欧盟 I 号排放水平。 柴油车第二阶段，即到2020 年实施欧盟 II 号水平的排放标准。 我国在制定新车排放标准体系时，根据我国的实际国情，一直沿用欧盟新车排放标准体系。 中国实施新车排放标准将从中国的汽车工业的技术发展水平，材料，工艺可达到的要求，市场的需 求状况等综合确定。 与美国，日本，德国等先进国相比，起步晚，技术较落后，存在差距。 但有后发优势，只要在发展中坚持采用高起点，高效能，低污染的技术，是可以在较短时间内迎头赶上的。 我国在制订新车排放标准时，主要考虑到汽车制造业的技术进步，排放标准逐渐加严。 国内内燃机的排放限制及测试标准 我国 1982 年颁布大气质量标准，从 1983 年开始陆续制定并颁布了汽油机、柴油机及和摩托车的排放值限制标准及测量标准。 我国在吸收了发达国家的经验后，制定了一条适合我国国情的内燃机排放标准路线，对汽油机先实行“怠速 法”，再实施“强制装置法”，即对曲轴箱排放和燃油蒸发进行控制。 最后实行工况法控制，对柴油机则先实行“自由加速法”及“全负荷法”控制烟度，然后再与汽油车同步实施工况法。 第三步考虑制定柴油车颗粒排放标准。 除车用内燃机外，对其它用途的柴油机先实行控制稳态排气烟度，然后实行工况法限制。 对摩托车排放实行“怠速法”及工况控制法。 我国现有发动机排放限值标准体系见表 我国发动机排放值标准体系 序号 标准项目 标准及编号 适用范围 1 轻型汽车污染物排放标准及测量方法 限值方法 GB — 93 GB 1164289 400Kg〈 =总质量 〈 3500Kg 2 车用汽油机排气污染物排放标准及测量方法 限值方法 GB — 93 GB/T 1476293 总质量 3500Kg 的汽油车 3 汽油车燃油蒸发物排放标准及测量方法 限值方法 GB — 93 GB/T 1476293 汽油车 4 汽油车曲轴箱污染物排放标准及测量方法 限值方法 GB — 93 GB 1134089 汽油车 5 汽油车怠速污染物排放标准及测量方法 限值方法 GB — 93 GB/T 384593 汽油车 6 柴油车自由加速烟度排放标准及测量方法 限值方法 GB — 93 GB/T 384693 柴油车 7 汽车柴油机全负荷烟度排放标准及测量方法 限值方法 GB — 93 GB/T 384783 柴油车 8 柴油机稳态及测量方法 GB 948688 柴油车 9 柴油机排放限值及测量方法 限值方法 GBn 267— 87 GB 6456— 86 GB 818787 10 摩托车污染物排放标准及测 量方法 限值方法 GB14621— 93 GB/T14622— 93 GB/T 546693 13 （ 1）轻型汽车污染物排放标准及测量规程： 本标准适用于最大总质量为 400~3500kg，最大设计车速在大于或等于50Km/h，装点燃式四冲各及压燃式发动机的轿车、货车与客车，冷启动后排气污染物的排放标准值。 排放污染物，是指汽车排气管排出的 CO， HC 、 NOX(以 NO2 当量表示 )。 排放标准见下表，分为型式认证和产品一致性检查试验标准，后者的 CO,NOx 比前增加 20%， HC 增加 30%。 试验标准值（括号内为产品一 致性标准） 基准质量（ Rw） (Kg) CO HC（当量） NOx(NO2 当量 ) Rw=750 65(78) () () 750=Rw=850 71(85) () () 850=Rw=1020 76(91) () () 1020=Rw=1250 87(104) () () 1250=Rw=1470 99(119) () () 1470=Rw=1700 110(132) () () 1700=Rw=1930 121(145) () () 1930=Rw=2150 132(158) () () 2150=Rw 143(172) () () 注：排放物的单位为 g/每次试验。 基准质量 =整车质量 +100Kg 排放污染物的测试为 15 工况法试验，是模拟汽车城市繁华地区的行驶模式，其运转循环祥见下表 ，被测汽车放置于底盘测功机上每次测量共为 13min，包括4 个循环，中间不得有间断。 每个循环包括 15 种工况，行驶距离为 ，平均速度为 Km/h。 15 工况试验运转循环 工况 序号 工况次序 速度 (Km/h) 加速度 (m/s2) 每次时间（ s） 累计时 间 （ s） 变速器挡位 运转 工况 1 1 怠速 —— —— 11 11 11 6sA+5sB 2 2 加速 015 4 4 15 1 3 3 等速 15 8 8 23 1 4 4 减速 1510 2 5 25 1 5 减速，离合器脱开 100 3 28 B 5 6 怠速 —— —— 21 21 49 16sA+5sB 6 7 加速 015 5 12 54 1 8 换档 2 56 2 9 加速 1532 5 61 2 7 10 等速 32 —— 24 24 85 2 8 11 减速 3210 8 11。