【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及汽車排放檢測，特別涉及一種基于碳平衡的部分流采樣預判控制系統及方法。
技術介紹
1、柴油發動機的主要排放污染物是顆粒物，其顆粒物排放量是汽油發動機的30到60倍，目前，國內對柴油發動機顆粒物的檢測主要采用兩種方法：全流稀釋采樣和部分流稀釋采樣，全流定容系統是指發動機排出的廢氣經潔凈的新鮮空氣稀釋，保持稀釋后混合氣的流動狀態的恒定，以固定不變的容積流量輸入分析系統，全部廢氣都經過稀釋后，根據經過顆粒物取樣濾紙的質量，整個測試過程中稀釋排氣的總質量和整個循環的實際循環功計算顆粒的比排放；部分流采樣系統是指從發動機排氣中提取一定比例的氣體進行分析，對于氣態污染物，直接從原始排氣中按比例取樣，而對于顆粒物，則通常經過稀釋后進行分析，要確保部分流采樣系統的精確性，必須保證發動機在不同狀態下排氣總流量與采樣流量的比值保持不變。
2、由于全流稀釋采樣系統結構復雜、體積大且成本高，應用較少，相比之下，部分流稀釋采樣系統因其占地小、成本低、操作簡便而得到了廣泛使用，部分流稀釋系統的核心是采樣流量與排氣流量的比值恒定，系統需要同時處理排氣流量和采樣流量兩個動態信號，在瞬態測試中，由于發動機工況變化快，系統無法及時、準確地控制采樣流量，導致測量結果不夠精確。
技術實現思路
1、本專利技術提供了一種基于碳平衡的部分流采樣預判控制系統及方法，旨在提高試驗室環境中部分流稀釋系統對實時排氣流量的測量精度、補償滯后時間，為了實現上述目的，采用的技術方案如下：
2、一種基于碳平
3、進氣管，與發動機進氣口相連，且進氣管上設置有空氣流量計、進氣溫濕壓傳感器；
4、油耗儀，所述油耗儀的出油口與發動機進油口相連，發動機出油口與油耗儀的進油口相連，用于測量發動機的燃油消耗質量流量；
5、排氣直管段，一端與發動機排氣口相連；
6、部分流稀釋系統，所述部分流稀釋系統的取樣管通過取樣探頭與排氣直管段相連，部分流稀釋系統的取樣臂上設置有取樣流量計；
7、直采分析儀，所述直采分析儀的取樣探頭與排氣直管段相連，用于測量排氣中的co、co2以及hc濃度；
8、所述部分流稀釋系統的取樣探頭和直采分析儀的取樣探頭位于排氣直管段上橫截面積一致的相同截面，且二者間隔分布；
9、測功機，所述測功機的輸出軸與發動機輸入軸傳動相連；
10、測控系統，所述空氣流量計、進氣溫濕壓傳感器、進氣壓力傳感器、油耗儀內的燃油流量傳感器、采樣流量計均與測控系統的信號輸入端相連，所述油耗儀內的油泵、測功機均與測控系統的信號輸出端相連；
11、以及與測控系統信號輸入端相連的大氣濕度傳感器和大氣壓力傳感器。
12、進一步的，l≥12d，其中，l為排氣直管段長度，d為排氣直管段直徑。
13、進一步的，所述部分流稀釋系統的取樣探頭和直采分析儀的取樣探頭的測量點位置距離排氣管直管段入口或出口的距離大于3d，且部分流稀釋系統取樣探頭測量點與直采分析儀取樣探頭測量點之間的距離為4～6d。
14、進一步的，所述油耗儀與發動機進油口之間還設置有開關油閥，所述開關油閥與測控系統信號輸出端相連。
15、進一步的，所述進氣管上設置有進氣蝶閥，所述進氣蝶閥與測控系統信號輸出端相連。
16、進一步的，所述排氣直管段遠離發動機排氣口的一端連接有排氣蝶閥，所述排氣蝶閥與測控系統信號輸出端相連。
17、進一步的，還包括有數據采集模塊，所述空氣流量計、進氣溫濕壓傳感器、進氣壓力傳感器、大氣濕度傳感器、大氣壓力傳感器、油耗儀、采樣流量計均通過數據采集模塊與測控系統的信號輸入端相連。
18、一種基于碳平衡的部分流采樣預判控制方法，基于權利要求1-4任意一項所述的基于碳平衡的部分流采樣預判控制系統，其特征在于，包括以下步驟：
19、s1.檢查設備是否滿足線性相關性要求；
20、s2.進行瞬態實驗，獲取碳平衡計算所需的目標發動機的臺架實驗數據，根據油耗量和進氣流量時間軌跡，獲得時間對齊前的測量排氣流量的時間軌跡；
21、s3.根據步驟s2中瞬態實驗獲得的臺架實驗數據，進行碳平衡計算排氣流量，并獲得計算排氣流量信號的時間軌跡；
22、s4.以計算排氣流量的時間軌跡為基準，對發動機測量排氣流量進行時間對齊，獲取預判控制值；
23、s5.基于預判控制值調整時間對齊前的測量排氣流量的時間軌跡，使得部分流稀釋系統的排氣流量與修正后的測量排氣流量的時間軌跡重合，從而獲得修正后的測量排氣流量的時間軌跡，并且部分流稀釋系統根據修正后的測量排氣流量，定采樣率控制采樣流量；
24、s6.部分流稀釋系統采用修正后的測量排氣流量的時間軌跡進行瞬態實驗，獲得部分流稀釋系統的采樣流量時間軌跡，并與測量排氣流量進行相關性分析。
25、進一步的，所述步驟s1中，所述檢查包括對空氣流量計、油耗儀進行線性化檢查，對空氣流量計進行空氣流量與輸出模擬量相關性檢查，以及對油耗儀進行油耗量與輸出模擬量相關性檢查。
26、進一步的，所述步驟s2中，發動機臺架實驗數據包括時間、進氣溫度、進氣濕度、大氣壓力、大氣濕度、油耗量、進氣流量、排氣co2濕基濃度、排氣co濕基濃度、排氣hc濕基濃度、背景co2濕基濃度。
27、本專利技術的有益效果在于：
28、1、通過進氣流量計、油耗儀配合，能夠獲得測量排氣流量，通過直采分析儀的碳平衡法，能夠計算獲得計算排氣流量，并對測量排氣流量和計算排氣流量的時間對齊，可得到預判控制時間，提高部分流稀釋系統的控制精度，防止排氣流量偏差導致的采樣流量波動，防止影響采樣pm質量，而且能夠確保采樣流量與排氣流量的比值保持同步，有效提高部分流稀釋系統對實時排氣流量的測量精度，補償所有的滯后時間；
29、2、基于碳平衡的部分流采樣預判控制系統中，將部分流稀釋系統取樣探頭和直采分析儀取樣探頭設置在排氣直管段的相同截面，而且對兩取樣探頭之間間距、距離排氣管直管段端部進出口位置均進行了合理限定，可避免二者相距過近導致互相干擾以及過遠產生時間誤差，而且兩取樣探頭距離排氣直管段端部一定的合理距離，避免出入口渦流影響采樣。
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1.一種基于碳平衡的部分流采樣預判控制系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于碳平衡的部分流采樣預判控制系統，其特征在于：L≥12D，其中，L為排氣直管段長度，D為排氣直管段直徑。
3.根據權利要求2所述的基于碳平衡的部分流采樣預判控制系統，其特征在于，所述部分流稀釋系統的取樣探頭和直采分析儀的取樣探頭的測量點位置距離排氣管直管段入口或出口的距離大于3D，且部分流稀釋系統取樣探頭測量點與直采分析儀取樣探頭測量點之間的距離為4～6D。
4.根據權利要求1所述的基于碳平衡的部分流采樣預判控制系統，其特征在于，所述油耗儀與發動機進油口之間還設置有開關油閥，所述開關油閥與測控系統信號輸出端相連。
5.根據權利要求1所述的基于碳平衡的部分流采樣預判控制系統，其特征在于，所述進氣管上設置有進氣蝶閥，所述進氣蝶閥與測控系統信號輸出端相連。
6.根據權利要求1所述的基于碳平衡的部分流采樣預判控制系統，其特征在于，所述排氣直管段遠離發動機排氣口的一端連接有排氣蝶閥，所述排氣蝶閥與測控系統信號輸出端相連。
7.根據
8.一種基于碳平衡的部分流采樣預判控制方法，基于權利要求1-7任意一項所述的基于碳平衡的部分流采樣預判控制系統，其特征在于，包括以下步驟：
9.根據權利要求8所述的基于碳平衡的部分流采樣預判控制方法，其特征在于，所述步驟S1中，所述檢查包括對空氣流量計、油耗儀進行線性化檢查，對空氣流量計進行空氣流量與輸出模擬量相關性檢查，以及對油耗儀進行油耗量與輸出模擬量相關性檢查。
10.根據權利要求8所述的基于碳平衡的部分流采樣預判控制方法，其特征在于，所述步驟S2中，發動機臺架實驗數據包括時間、進氣溫度、進氣濕度、大氣壓力、大氣濕度、油耗量、進氣流量、排氣CO2濕基濃度、排氣CO濕基濃度、排氣HC濕基濃度、背景CO2濕基濃度。
...【技術特征摘要】
1.一種基于碳平衡的部分流采樣預判控制系統，其特征在于，包括：
2.根據權利要求1所述的基于碳平衡的部分流采樣預判控制系統，其特征在于：l≥12d，其中，l為排氣直管段長度，d為排氣直管段直徑。
3.根據權利要求2所述的基于碳平衡的部分流采樣預判控制系統，其特征在于，所述部分流稀釋系統的取樣探頭和直采分析儀的取樣探頭的測量點位置距離排氣管直管段入口或出口的距離大于3d，且部分流稀釋系統取樣探頭測量點與直采分析儀取樣探頭測量點之間的距離為4～6d。
4.根據權利要求1所述的基于碳平衡的部分流采樣預判控制系統，其特征在于，所述油耗儀與發動機進油口之間還設置有開關油閥，所述開關油閥與測控系統信號輸出端相連。
5.根據權利要求1所述的基于碳平衡的部分流采樣預判控制系統，其特征在于，所述進氣管上設置有進氣蝶閥，所述進氣蝶閥與測控系統信號輸出端相連。
6.根據權利要求1所述的基于碳平衡的部分流采樣預判控制系統，其特征在于，所述排氣直管段遠離發動機排氣口的一端連接有排氣蝶閥，所述排氣蝶...
【專利技術屬性】
技術研發人員：李振寧，滕帥，邢居真，朱昊，王子威，
申請(專利權)人：濟南汽車檢測中心有限公司，
類型：發明
國別省市：
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