发动机气态排放检测系统的研究与开发

2018-07-05

汽车与新动力 2018年3期

(上汽集团商用车技术中心，上海 200438)

1 研究开发发动机气态排放检测系统的必要性

研究开发发动机气态排放检测系统的必要性综合起来主要有两点：一是由于发动机排放法规日益严格，发动机开发过程中对发动机排放量的测量需要大大增加；二是目前我国排放设备严重依赖欧洲、日本等地的产品，成本过高。

近几年来我国的汽车保有量增长迅速 ,其中私家车的比例逐年上升 ,尤其在北京、上海等特大城市中这种现象更为明显。随着汽车保有量的增加 ,一系列问题也随之而来。其中比较严重的就是机动车排放物造成的大气污染,并引起了很多全球性的环境问题[1]，治理汽车尾气排放污染的问题刻不容缓。

2017年汽车最新的国六排放标准已经发布，非道路第三及第四阶段标准也已发布。在排放标准中规定了排放测试规程及测试方法。

用于排放测量的系统开发在国内相对薄弱，目前在用的排放测量仪主要是奥地利AVL公司和日本HORIBA公司的产品。无论是国家检测机构、还是研究机构、汽车制造公司、发动机制造公司都是如此。本文所开发的检测系统完全可以替代国外产品，用于发动机排放量的检测。

2 排放检测系统的组成及原理

对于发动机气态排放物来说，主要检测氮氧化物(NOx)、碳氢化合物(HC)、CO、CO2、O2共5种气体。测方式方法在标准中已有规定。本文采用德国ABB公司生产的排放成套检测系统。其中NOx采用紫外线方法测量，HC采用氢火焰离子法测量，CO和CO2采用红外线方法测量，O2采用顺磁法测量。检测系统见图1。

图1 气体排放测量系统图

图1中说明，发动机气体排放检测系统分为3个部分，第一部分是机旁采样部分，放置在发动机排气管附近，用于在发动机上采集测量的样气，并对样气进行加热过滤。采样探头后部分采用高温伴热管与采样箱相连。第二部分是样气处理部分，放在设备机箱中，接收机旁采样部分送来的样气。样气在这里被分成3份，一份采用气泵通过190 ℃伴热管输出用于测量NOx(输送线L31-L31)，一份采用气泵通过190伴热管输出用于测量总碳氢化合物(THC)(输送线L32-L32)，还有一部分用气泵通过制冷除水后用于测量CO及CO2(输送线L33-L33)。第三部分包括NOx、CO、HC等气体排放测量部分。采用化学发光法测量NOx(可以分别测量NO2及NO，也可测量NOx)，选用法国Environnement S.A公司TOPAZE 32M产品；采用氢火焰离子法测量THC(选用德国ABB公司AA02020FIDAS24系列产品)；采用红外线法测量CO/CO2(选用德国ABBAA02020 Uras 26系列产品);采用顺磁法测量O2(选用德国ABBAA02020 Magnos206系列产品)。