CN109975242A - 一种机动车氨的车载排放测试系统及其工作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机动车氨的车载排放测试系统及其工作方法,包括:NMS氨气分析系统和供电系统;通过改造供电系统的电路以及气路,确保NMS设备满足220V供电以及空气压缩力达到6bar,同时考虑小型载客车的安装空间,以此实现小型载客车道路实际氨排放的测试。本发明的优点在于:实现了实验室版本机动车氨测试的车载测试,掌握真实机动车氨排放的现状,又避免了购置新设备导致的现有资源浪费,本项方案将具有有力的经济价值和社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及车载排放测试技术领域,特别涉及一种基于实验室氨测试系统改造的机动车氨的车载排放测试系统及其工作方法。
背景技术
氨(NH3)是大气中一种重要的碱性气体,一方面对底层大气环境酸化起着重要的缓冲作用,能够促进二氧化硫和氮氧化物等酸性物质的清除。另一方面,其与大气中的二氧化硫和氮氧化物等物质共同构成细粒子(PM2.5)的重要前体物。铵根离子是细颗粒物中最主要的阳离子,由氨在酸性细颗粒物表面上反应或凝结形成,通常以硫酸铵、硫酸氢铵和硝酸铵等形式存在。不管是在大陆尺度还是全球尺度,目前的研究结果均表明农业源(畜禽养殖以及氮肥施用)是氨的主要来源。
由于NH3在大气中的逗留时间很短,最短仅有几小时,水平传输距离短,有研究发现NH3在距离其排放源下风向640m处浓度会减少64%。采用模型对农业区释放NH3的分布进行模拟,所得到的结果表明农业区所释放的NH3对城市NH3贡献较小。相关研究表明,城市中NH3排放的重要来源是机动车尾气,车辆尾气中的NH3会大大促进二次无机气溶胶的形成与生长。
因此目前机动车的氨排放对于区域环境空气质量的贡献仍旧无定论,由于机动车尾气具有高温高湿的特点,这一点与空气中氨测试不同,同时,由于机动车不同工况条件下对于尾气排放的影响极大,因此结合机动车运行工况,现阶段对于设备的要求至少为逐秒的频次。基于上述要求,目前对于机动车的测试设备原理为激光二极管和傅里叶变换红外光谱技术这两种。上述两种技术得到了美国EPA的推荐。
目前国内外对于机动车氨排放的测试较少,且基本上都是在实验室通过底盘测功机模拟固定工况进行尾气排放的台架实验,由于车辆在实际路况中的排放变化性较大,因此基于车辆在道路上运行的实际工况开展氨排放测试是掌握机动车氨排放的关键,而车载氨排放测试的数据结果将会对机动车区域氨的排放贡献提供直接的数据支撑,对于区域环境空气质量的管控措施制定将提供更多的支撑。
现有技术一NMS氨气分析系统(实验室版本)的技术方案
目前机动车氨的测试采用可调谐二极管激光吸收光谱(tunable diode laserabsorption spectrum,TDLAS)技术,该技术的本质是一种吸收光谱技术。随着可调谐二极管激光器的发展,TDLAS技术得到快速发展,已经广泛应用于大气环境监测和痕量气体检测。本项目所改装的设备为奥地利IAG公司所生产的NMS设备,该设备的原理为激光二极管,使用191℃加热的二极管激光氨气测量系统。实验室版本的NMS氨气分析系统仅能通过220V电压进行供电。
现有技术一的缺点
目前常用的NMS设备基本上为实验室固定点测试,不能用于车载测试的原因在于设备需要配套空压机测试所需要的空压机,同时NMS设备需要220V电源。考虑到小型载客车可能是区域氨排放的重点车型,且小型载客车安装空间有限,因此实现对NMS设备的车载测试系统将是获取小型载客车实际道路氨排放的唯一方法。
奥地利所生产的NMS设备目前已在我国销售四十余台,售价均在60-70万元人民币,2018年该公司推出可实现车载测试的新版本,售价为100万元人民币以上。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷,提供了一种机动车氨的车载排放测试系统及其工作方法,能有效的解决上述现有技术存在的问题。
为了实现以上发明目的,本发明采取的技术方案如下:
一种机动车氨的车载排放测试系统,包括:NMS氨气分析系统1和供电系统2;
所述供电系统包括:4个12V的锂电池3、24V转220V的交流逆变器4、24V的供电空压机5、油水分离器6和高压气路7;
交流逆变器4连接两个锂电池3,交流逆变器4还连接NMS氨气分析系统1,交流逆变器4将24V直流电压信号正确的逆变为220V的纯正弦波交流电压信号,保证其输出功率能够满足NMS氨气分析系统1启动时的峰值功率,以此来保证NMS氨气分析系统1的正常工作。
油水分离器6连接两个锂电池3,油水分离器6还通过高压气路7连接NMS氨气分析系统1,油水分离器6保持对NMS氨气分析系统1的高压供气为6bar。
本发明还公开了一种机动车氨的车载排放测试系统的工作方法,包括如下步骤:
(1)基于实验室现有资源,利用全新12V锂电池3串联变为24V供电锂电池;
(2)将24V锂电池与交流逆变器4相连,完成对交流逆变器4的供电;
(3)通过交流逆变器4,将输入的24V直流输入电压逆变为220V纯正弦波交流输出电压;
(4)将NMS氨气分析系统1连接到交流逆变器4输出端,利用逆变器输出220V电压供给NMS氨气分析系统1使用,完成对NMS氨气分析系统1的供电;
(5)利用两块12V锂电池3串联变为24V供电锂电池,使其为24V供电的供电空压机5工作;
(6)连接供电空压机5与NMS氨气分析系统1,调节供气气压达到6bar,使NMS氨气分析系统1能够正常工作。
与现有技术相比本发明的优点在于:实现了实验室版本机动车氨测试的车载测试,掌握真实机动车氨排放的现状,又避免了购置新设备导致的现有资源浪费,本项方案将具有有力的经济价值和社会效益。
附图说明
图1为现有技术NMS(实验室版本)系统结构示意图;
图2为本发明实施例机动车氨的车载排放测试系统结构示意图。
附图标记说明
1-NMS氨气分析系统、2-供电系统、3-锂电池、4-交流逆变器、5-供电空压机、6-油水分离器、7-高压气路、8-220v市电、9-220V供电空压机;
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下根据附图并举实施例,对本发明做进一步详细说明。
如图1所示,该系统通过一根加热的191℃尾气管采集尾气,尾气通过220V供电空压机9的压力进入腔室后,采用激光二极管的原理进行测试以获取数据,该设备设计电压为220V,功率为1.8kw。改造前的NMS(实验室版本)系统仅能用于在配备有220V市电8的基础实验室中,利用220V市电8完成对NMS设备及大型空压机的供电,NMS(实验室版本)系统仅能在基于220V市电8供电的前提下开展车辆的简单台架实验采集车辆的氨排放量。
如图2所示,一种机动车氨的车载排放测试系统,包括:NMS氨气分析系统1和供电系统2;
所述供电系统包括:4个12V的锂电池3、24V转220V的交流逆变器4、24V的供电空压机5、油水分离器6和高压气路7;
交流逆变器4连接两个锂电池3,交流逆变器4还连接NMS氨气分析系统1,交流逆变器4将24V直流电压信号正确的逆变为220V的纯正弦波交流电压信号,保证其输出功率能够满足NMS氨气分析系统1启动时的峰值功率,以此来保证NMS氨气分析系统1的正常工作。
油水分离器6连接两个锂电池3,油水分离器6还通过高压气路7连接NMS氨气分析系统1,油水分离器6保持对NMS氨气分析系统1的高压供气为6bar。
改造的主要内容如下:①改造NMS设备的交流电源空压机,改为电池供电空压机,同时确保空压机进气压力为6bar;②采用24V的锂电池通过交流逆变器将电压逆变为220V,为NMS(实验室版本)的供电,以此调整实验室的电路部分;③确保测试时间不低于3个小时,以此满足国家对于机动车车载测试的要求。
改造前和改造后的系统图如图1和图2所示,本设计在原有NMS氨气分析系统(实验室版本)的供电、供气的技术基础上,通过优化NMS氨气分析系统的供电模式,改善供气条件,对原有的相关设备重新设计、改造,通过对设备改造,不仅优化了NMS设备的供电、供气方式,还使得整套设备功能更加优化,改善了其仅能用于实验室简单台架实验的现状,在充分利用现有资源和避免资源浪费的前提下,使得NMS氨气分析系统(实验室版本)可以用于车辆实际路况的测试,更好的掌握车辆的氨排放特征,用途更加广泛且实用。
主要改造点之一在于改变NMS氨气分析系统(实验室版本)的供电设备,将原来NMS氨气分析系统(实验室版本)仅能用220V市电供电改为利用24V锂电池间接对NMS供电,其间通过一个纯正弦波交流逆变器完成电压由直流24V到交流220V的转变,所使用的纯正弦波交流逆变器不仅要保证能够将24V直流电压信号正确的逆变为220V的纯正弦波交流电压信号,还需要保证其输出功率能够满足NMS启动时的峰值功率,以此来保证NMS的正常工作,通过优化NMS氨气分析系统的供电模式,改变了NMS氨气分析系统(实验室版本)仅能用实验室220V市电供电的窘况。
主要改造点之二在于改变了供气空压机的电路及气路,原有NMS氨气分析系统(实验室版本)的供气空压机体型较大,且其供电电压必须为220V市电,由于实际道路车载测试过程中NMS工作需要时刻保持6bar的高压供气,由此可见基于实验室220V市电供电的供气空压机显然不能够满足实际道路测试要求,因此本项目通过利用24V锂电池供电的供气空压机完成了对NMS氨气分析系统(实验室版本)的供气空压机的电路以及气路的优化,使其能够在车辆实际道路行驶中完成对NMS设备的供气。
改造后的NMS工作流程如下:
(1)基于实验室现有资源,利用全新12V锂电池3串联变为24V供电锂电池;
(2)将24V锂电池与交流逆变器4相连,完成对交流逆变器4的供电;
(3)通过交流逆变器4,将输入的24V直流输入电压逆变为220V纯正弦波交流输出电压;
(4)将NMS氨气分析系统1连接到交流逆变器4输出端,利用逆变器输出220V电压供给NMS氨气分析系统1使用,完成对NMS氨气分析系统1的供电;
(5)利用两块12V锂电池3串联变为24V供电锂电池,使其为24V供电的供电空压机5工作;
(6)连接供电空压机5与NMS氨气分析系统1,调节供气气压达到6bar,使NMS氨气分析系统1能够正常工作。
本领域的普通技术人员将会意识到,这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的实施方法,应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合,这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种机动车氨的车载排放测试系统,其特征在于,包括:NMS氨气分析系统(1)和供电系统(2);
所述供电系统包括:4个12V的锂电池(3)、24V转220V的交流逆变器(4)、24V的供电空压机(5)、油水分离器(6)和高压气路(7);
交流逆变器(4)连接两个锂电池(3),交流逆变器(4)还连接NMS氨气分析系统(1),交流逆变器(4)将24V直流电压信号正确的逆变为220V的纯正弦波交流电压信号,保证其输出功率能够满足NMS氨气分析系统(1)启动时的峰值功率,以此来保证NMS氨气分析系统(1)的正常工作;
油水分离器(6)连接两个锂电池(3),油水分离器(6)还通过高压气路(7)连接NMS氨气分析系统(1),油水分离器(6)保持对NMS氨气分析系统(1)的高压供气为6bar。
2.根据权利要求1所述的一种机动车氨的车载排放测试系统的工作方法,其特征在于,包括如下步骤:
步骤1,基于实验室现有资源,利用全新12V锂电池(3)串联变为24V供电锂电池;
步骤2,将24V锂电池与交流逆变器(4)相连,完成对交流逆变器(4)的供电;
步骤3,通过交流逆变器(4),将输入的24V直流输入电压逆变为220V纯正弦波交流输出电压;
步骤4,将NMS氨气分析系统(1)连接到交流逆变器(4)输出端,利用逆变器输出220V电压供给NMS氨气分析系统(1)使用,完成对NMS氨气分析系统(1)的供电;
步骤5,利用两块12V锂电池(3)串联变为24V供电锂电池,使其为24V供电的供电空压机(5)工作;
步骤6,连接供电空压机(5)与NMS氨气分析系统(1),调节供气气压达到6bar,使NMS氨气分析系统(1)能够正常工作。
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