機(jī)動(dòng)車實(shí)際工況油氣生成及脫附車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及機(jī)動(dòng)車蒸發(fā)排放處理技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及機(jī)動(dòng)車實(shí)際工況油氣生成及 脫附車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 機(jī)動(dòng)車排放目前為城市VOCs排放的主要因素，而隨著尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷加嚴(yán)， 蒸發(fā)排放控制引起越來越多的關(guān)注。機(jī)動(dòng)車蒸發(fā)排放包括晝間排放，熱浸排放，滲透排放， 加油排放及運(yùn)行損失。其原因主要為三個(gè)方面：由于溫度變化，油箱中產(chǎn)生油氣并通過排氣 管排入大氣；油氣系統(tǒng)中的油氣通過滲透作用排入大氣；加油過程中泄漏及油氣置換產(chǎn)生 的排放。目前機(jī)動(dòng)車上均裝有碳罐以控制油氣排放，常見的碳罐包括三個(gè)通氣口，分別為： 大氣口，油箱口，脫附口。分別連接外界環(huán)境，汽車油箱口，汽車發(fā)動(dòng)機(jī)脫附口。
[0003] 傳統(tǒng)評價(jià)機(jī)動(dòng)車蒸發(fā)排放控制水平的方法為采用密閉倉測試的方法。目前國際 現(xiàn)行的主流方法包括美國EPA的蒸發(fā)排放測試流程及歐洲IV型實(shí)驗(yàn)測試流程。其中美國 標(biāo)準(zhǔn)測試流程包括：72小時(shí)晝間排放及行駛損失測試，美國48小時(shí)晝間蒸發(fā)及熱浸排放測 試，美國加油排放測試。不論美國或者歐洲的測試方法，其基本內(nèi)容都為：燃油系統(tǒng)燃油更 新；碳罐預(yù)處理及加載擊穿；機(jī)動(dòng)車通過某個(gè)運(yùn)行工況進(jìn)行預(yù)處理行駛；浸車；密閉倉內(nèi)排 放測試。該種方法可以通過最終排放量直觀的表現(xiàn)機(jī)動(dòng)車蒸發(fā)排放的控制水平，但方法缺 陷為：只能反映標(biāo)準(zhǔn)測試方法下的控制狀況，并不能完全反映實(shí)際運(yùn)行下的狀況；測試過 程繁瑣，耗時(shí)長，成本高，不能大規(guī)模測試。
[0004] 根據(jù)現(xiàn)有的研究，影響機(jī)動(dòng)車蒸發(fā)排放的因素包括：碳罐工作能力；碳罐脫附性 能；機(jī)動(dòng)車行駛速度及加速度；來自油箱的油氣生成量；機(jī)動(dòng)車油氣系統(tǒng)滲透性。目前對于 各個(gè)因素的研究多為實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)過程中根據(jù)需要使用相關(guān)儀器進(jìn)行采集，沒有能夠用于車 輛實(shí)際道路運(yùn)行下各參數(shù)系統(tǒng)采集的統(tǒng)一的儀器或者設(shè)備。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種機(jī)動(dòng)車實(shí)際工況 油氣生成及脫附車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與方法，該系統(tǒng)可以在機(jī)動(dòng)車實(shí)際道路運(yùn)行過程中采集 汽車實(shí)際工況下油氣生成及碳罐脫附數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)低成本的獲得大量評價(jià)實(shí)際運(yùn)行中蒸發(fā)排 放控制水平的數(shù)據(jù)；采集數(shù)據(jù)包括：機(jī)動(dòng)車運(yùn)行時(shí)的速度及加速度，機(jī)動(dòng)車運(yùn)行過程中油 箱油氣生成量，機(jī)動(dòng)車碳罐工作能力，機(jī)動(dòng)車碳罐脫附流量，機(jī)動(dòng)車碳罐脫附質(zhì)量；綜合各 項(xiàng)參數(shù)來評價(jià)其蒸發(fā)排放控制水平。
[0006] 為了實(shí)現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
[0007] 機(jī)動(dòng)車實(shí)際工況油氣生成及脫附車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括GPS接收天線、氣體流 量計(jì)、捕集碳罐、主機(jī)和電腦；所述GPS接收天線安裝在機(jī)動(dòng)車車頂或天線周圍沒有過多金 屬遮蔽的情況下置于車內(nèi)，所述氣體流量計(jì)的氣流出口通過硅膠管與機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)脫附口 或機(jī)動(dòng)車原碳罐的大氣口連接，所述捕集碳罐的油箱口與機(jī)動(dòng)車原碳罐的大氣口通過硅膠 管連接；所述主機(jī)包括中央處理器，與中央處理器連接的流量數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊 和GPS數(shù)據(jù)采集模塊，以及與中央處理器、流量數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和GPS數(shù)據(jù)采 集模塊連接的對其供電的蓄電池；所述中央處理器與電腦連接，所述流量數(shù)據(jù)采集模塊與 氣體流量計(jì)連接，所述GPS數(shù)據(jù)采集模塊與GPS接收天線連接；還包括稱重的0.Olg電子天 平；
[0008] 通過GPS接收天線和GPS數(shù)據(jù)采集模塊接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的定位信號，通過中央 處理器計(jì)算出機(jī)動(dòng)車逐秒的速度、加速度及經(jīng)煒度，數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊保存；
[0009] 流量數(shù)據(jù)采集模塊采集脫附流量數(shù)據(jù)，經(jīng)中央處理器處理，轉(zhuǎn)換為逐秒的脫附流 量數(shù)據(jù)，并由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊保存。
[0010] 所述GPS接收天線由GPS連接線與主機(jī)前段的I/O接口相連。
[0011] 所述主機(jī)通過電源線與機(jī)動(dòng)車點(diǎn)煙器相連，實(shí)現(xiàn)儀器充電。
[0012] 所述GPS數(shù)據(jù)采集模塊接收來自GPS接收天線的信號，實(shí)現(xiàn)高精度GPS定位數(shù)據(jù) 獲??；其時(shí)間分辨率為〇. 1秒，準(zhǔn)確度為1米以內(nèi)。
[0013] 所述氣體流量計(jì)將流量信息轉(zhuǎn)換為電壓信號輸出至流量數(shù)據(jù)采集模塊。
[0014] 所述流量數(shù)據(jù)采集模塊能夠?qū)怏w流量計(jì)輸出的電壓信號以1秒間隔連續(xù)記錄。
[0015] 所述捕集碳罐為具有高工作能力的0RVR碳罐。
[0016] 上述所述的車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的采集方法，包括如下步驟：
[0017] 步驟1:將測試機(jī)動(dòng)車原碳罐拆下，稱重記錄為C1;將機(jī)動(dòng)車原碳罐脫附口用密封 膠帶封住，裝回并僅連接機(jī)動(dòng)車大氣口；稱重捕集碳罐，稱重記錄為D1;將機(jī)動(dòng)車原碳罐大 氣口通過硅膠管與捕集碳罐油箱口連接；將機(jī)動(dòng)車脫附口通過硅膠管與氣體流量計(jì)連接， 并用喉箍匝緊以防漏氣；通過電腦打開主機(jī)中各個(gè)模塊；發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)車，以任意工況行駛，每 隔20分鐘稱重機(jī)動(dòng)車原碳罐及捕集碳罐，稱重分別記錄為C2, D2, C3, D3,……，直至機(jī)動(dòng)車原 碳罐不再增重，碳罐完全加載；此時(shí)機(jī)動(dòng)車原碳罐及捕集碳罐質(zhì)量分別為(^和Di，i為測試 總次數(shù)，單位為g;
[0018] 步驟2 :將經(jīng)過步驟1的機(jī)動(dòng)車原碳罐接回測試機(jī)動(dòng)車，將其油箱口用密封帶封 住，脫附口與機(jī)動(dòng)車脫附口連接；機(jī)動(dòng)車原碳罐大氣口通過硅膠管與氣體流量計(jì)連接，并用 喉箍匝緊以防漏氣；通過電腦運(yùn)行主機(jī)各個(gè)模塊；發(fā)動(dòng)機(jī)動(dòng)車，以任意工況行駛，每隔20分 鐘稱重機(jī)動(dòng)車原碳罐，稱重分別記錄為C1+1，C1+2……C1+k，單位為g;直至機(jī)動(dòng)車原碳罐質(zhì)量 不變，碳罐完全脫附；在此過程中，每步脫附總流量分別為V1+1，V1+2，......V1+k，單位為L;
[0019] 步驟3:多次重復(fù)步驟1與步驟2,并按下述方法處理數(shù)據(jù)：
[0020] 1)機(jī)動(dòng)車脫附分布
[0021] 上述步驟記錄所得機(jī)動(dòng)車運(yùn)行時(shí)速度、加速度、逐秒脫附流量；按速度V，單位 為Km/hour和發(fā)動(dòng)機(jī)比功率VSP，單位為KW/h，將數(shù)據(jù)以10km/hour和5KW/hour，邊界為 0-120km/hour，-30-30KW/h分為12X12網(wǎng)格，并計(jì)算落在每個(gè)網(wǎng)格的脫附速率的平均值； 從而得到12X12的基于速度V和比功率VSP的脫附速率分布矩陣；
[0022] 2)機(jī)動(dòng)車原碳罐最大工作能力
[0023] 定義碳罐最大工作能力M,單位為g，為碳罐完全加載與完全脫附時(shí)的質(zhì)量之差； 計(jì)算公式如下：
[0024] M = C-C1+k
[0025] 3)機(jī)動(dòng)車原碳罐脫附性能
[0026] 定義碳罐脫附性能W，單位為g/L，為單位脫附流量空氣的碳罐脫附質(zhì)量；計(jì)算公 式如下：
[0027]
[0028] 4)機(jī)動(dòng)車油箱油氣生成速率
[0029] 定義機(jī)動(dòng)車油箱油氣平均生成速率G，單位為g/hour，為單位時(shí)間從油箱口進(jìn)入 碳罐的油氣量；計(jì)算公式如下：
[0030]
[0031] 本發(fā)明和現(xiàn)有技術(shù)相比，具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0032] 本發(fā)明提供了的機(jī)動(dòng)車實(shí)際工況下油氣生成及碳罐脫附的車載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)載 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及方法，是一種評價(jià)機(jī)動(dòng)車蒸發(fā)排放控制水平所需數(shù)據(jù)的系統(tǒng)及方法。本方 法通過采集影響蒸發(fā)排放的相關(guān)參數(shù)而實(shí)現(xiàn)對在用車的快速評價(jià)，一方面可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模 的數(shù)據(jù)采集而獲得目前車隊(duì)水平的評價(jià)，另一方面也可以有效防止新車認(rèn)證中利用作弊手 段通過檢測而在實(shí)際運(yùn)行中無效果的現(xiàn)象。
【附圖說明】
[0033] 圖1為本發(fā)明系統(tǒng)的主機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
[0034] 圖2為本發(fā)明方法步驟1系統(tǒng)連接示意圖。
[0035] 圖3為本發(fā)明方法步驟2系統(tǒng)連接示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0036] 以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。
[0037] 如圖1、圖2和圖3所示，本發(fā)明機(jī)動(dòng)車實(shí)際工況下油氣生成及碳罐脫附的車載 數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)載數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，包括GPS接收天線、氣體流量計(jì)、捕集碳罐、主機(jī)和電腦；所 述GPS接收天線安裝在機(jī)動(dòng)車車頂或天線周圍沒有過多金屬遮蔽的情況下置于車內(nèi)，所述 氣體流量計(jì)的氣流出口通過硅膠管與機(jī)動(dòng)車發(fā)動(dòng)機(jī)脫附口或機(jī)動(dòng)車原碳罐的大氣口連接， 所述捕集碳罐的油箱口與機(jī)動(dòng)車原碳罐的大氣口通過硅膠管連接；所述主機(jī)包括中央處理 器，與中央處理器連接的流量數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和GPS數(shù)據(jù)采集模塊，以及與 中央處理器、流量數(shù)據(jù)采集模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊和GPS數(shù)據(jù)采集模塊連接的對其供電的蓄 電池；所述中央處理器與電腦通過I/O接口連接，所述流量數(shù)據(jù)采集模塊與氣體流量計(jì)通 過I/O接口連接，所述GPS數(shù)據(jù)采集模塊與GPS接收天線通過I/O接口連接；還包括稱重的 O.Olg電子天平；
[0038] 通過GPS接收天線和GPS數(shù)據(jù)采集模塊接收GPS衛(wèi)星發(fā)射的定位信號，通過中央 處理器計(jì)算出機(jī)動(dòng)車逐秒的速度、加速度及經(jīng)煒度，數(shù)據(jù)由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊保存；
[0039] 流量數(shù)據(jù)采集模塊采集脫附流量數(shù)據(jù)，經(jīng)中央處理器處理，轉(zhuǎn)換為逐秒的脫附流 量數(shù)據(jù)，并由數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊保存。
[0040] 所述硅膠管，其管徑取決于連接口的大小，連接需用喉箍扎緊以防漏氣，在轉(zhuǎn)接過 程中根據(jù)需要采用對應(yīng)轉(zhuǎn)接口。
[0041] 所述GPS接收天線可安裝于在機(jī)動(dòng)車車頂，也可以在天線周圍