一种便携式非道路移动机械颗粒物排放快速检测装置及方法与流程

本发明属于非道路车辆测试技术领域，尤其是涉及一种便携式非道路移动机械颗粒物排放快速检测装置及方法。

背景技术：

非道路移动机械整体排放差且属于低空直排，对环境空气影响很大，但由于非道路移动机械对城市建设发挥着重要作用，无法在短期内将高排放非道路移动机械淘汰，需研究可行的新途径。对非道路移动机械的排放管控，国家和地方相继出台措施，降低非道路移动机械排放污染。

目前利用can线可获得发动机基础数据主要包括以下字段：

进气质量流量(maf)，kg/h；

发动机最大基准扭矩，nm；

发动机净输出扭矩(作为发动机最大基准扭矩的百分比，％)

发动机摩擦扭矩(作为发动机最大基准扭矩的百分比，％)；

发动机转速，rpm；

发动机燃料流量，l/h；

发动机冷却液温度，℃。

颗粒物排放是非道路移动机械尾气排放的重要监测内容，非道路国四排放法规已规定用车载排放设备pems进行实际作业循环的排放测试。但是目前pems测量颗粒物装置体积庞大，安装繁琐，信号分析与处理复杂，模型建立繁复，并且在台架实验上,其功率必须由测功机获得，排气流量必须由排气流量传感器获得，所以这些方法不适用于在实际工作状态下的非道路车辆上快速获得数据。因此，本专利方法中提出加装不透光烟度计及车载诊断系统来快速的获得非道路车辆的颗粒物排放。

目前市场上还没有发现简单实用低成本的用于测量实际工作状态下非道路车辆颗粒物的比排放装置。功能完善的pems测试设备，成本比较高，价格昂贵，还需要执行机构和编制控制程序，在实际工作状态下使用较为困难。为了满足实际工作中非道路车辆颗粒物的比排放检测的低成本和易用性，因此建立一种便携式非道路车辆颗粒物排放快速检测装置及方法是非道路车辆实际工作状态下测量颗粒物排放的迫切需求。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明旨在提出一种便携式非道路移动机械颗粒物排放快速检测装置，以解决上述背景技术中提出解决实际道路(或作业)排放检测试验效率低下，安装繁琐，成本较高等问题，显著提高了非道路车辆颗粒物的比排放检测的低成本和易用性。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种便携式非道路移动机械颗粒物排放快速检测装置，包括不透光烟度计、车载终端模块、控制单元及智能终端；

所述不透光烟度计连接控制单元，用于获取尾气中的不透光烟度值，并将数据传输至控制单元；

所述车载终端模块连接控制单元，用于获取发动机功率、油耗量、空气进气质量流量，并将数据传输至控制单元；

所述控制单元将采集的数据传输至智能终端；

所述智能终端还反馈控制控制信号至不透光烟度计开启。

进一步的，所述车载终端模块与整车电控系统之间通过can总线进行数据交互。

进一步的，所述智能终端包括手机端app。

进一步的，所述手机端app设有登陆界面、试验配置界面、试验主界面、结果查询界面及升级更新界面，可以打开历史记录文件并获取详细的专业报告，在试验主界面，能实时显示烟度、颗粒物以及功率的曲线结果。

本发明还提供一种便携式非道路移动机械颗粒物排放快速检测装置的检测方法，包括如下步骤：

(1)通过车载终端模块获取油耗量qf，计算车辆瞬时燃料质量流量mf；

(2)根据车载终端模块获取空气进气质量流量gmaf和步骤(1)中计算得出的发动机燃料质量流量mf计算得到瞬时排气体积流量me；

(3)控制单元接收不透光烟度计的烟度值信号k计算颗粒物质量浓度cm；

(4)根据步骤(2)(3)计算得出的瞬时排气体积流量me和颗粒物质量浓度cm，计算得出瞬时颗粒物的质量流量gpm；

(5)通过车载终端模块获取的发动机的逐秒功率p和上述步骤(4)计算得出的瞬时颗粒物的质量流量gpm，计算得出颗粒物的比排放。

进一步的，所述步骤(1)中，计算公式为

mf＝qf*ρf，ρf为燃料密度。

进一步的，所述步骤(2)中，计算公式为

me＝(gmaf+mf)/ρe，ρe为排气密度，单位kg/m³。

进一步的，所述步骤(3)中，cm＝9.58+266.99k-215.63k²+76.11k³。

进一步的，所述步骤(4)中，计算公式为

gpm＝cm*me。

进一步的，所述步骤(5)中，计算公式为

相对于现有技术，本发明所述的一种便携式非道路移动机械颗粒物排放快速检测装置及方法具有以下优势：

(1)本发明使用不透光烟度值计算颗粒物排放量，不透光烟度计技术成熟，安装简便，成本较低，瞬时性好，显著提高了非道路移动机械颗粒物的比排放检测的低成本和易用性；

(2)本发明的app有登陆界面，试验配置界面，试验主界面，结果查询及升级更新，可以打开历史记录文件并获取详细的专业报告；

(3)本发明在试验主界面，能实时显示烟度、颗粒物质量流量以及功率的曲线结果，同时还可以对颗粒物比排放进行统计；

(4)本发明的手机终端app上可以手动发出指令远程控制不透光烟度计开始测量，并同时进行不透光烟度计和控制单元的数据记录和时间统计，以保证各数据的时间对齐，手动或自动来结束记录试验。试验结束后，自动跳出实验结果的结果。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明的车辆、车载终端模块、控制单元及手机终端app装置示意图；

图2是本发明的手机终端app配置框图；

图3是本发明方法的计算流程图。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

如图1所示，本发明提出一种便携式非道路车辆颗粒物排放快速检测装置及方法，是通过不透光烟度计、车载终端模块、控制单元及手机端app来实现。

不透光烟度计，用于获取尾气中的不透光烟度值；车载终端系统，用于获取发动机功率、油耗量、空气进气质量流量。通过无线网络传输至手机端app后自动计算，最终可以输出尾气中的颗粒物比排放的数值，并显示结果。

具体的，整车电控系统与车载终端模块之间通过can总线进行数据交互,控制单元接收不透光烟度计信号，并且存储车载终端模块读取的发动机功率、空气进气质量流量及油耗量数据。以上数据采集频率均为1hz，并通过无线网络传输至手机app端，在app内部进行计算。手机终端app上可以手动发出指令远程控制不透光烟度计开始测量，并同时进行不透光烟度计和控制单元的数据记录和时间统计，以保证各数据的时间对齐，手动或自动来结束记录试验，试验结束后，自动跳出实验结果的结果。

如图2所示，app有登陆界面，试验配置界面，试验主界面，结果查询及升级更新，可以打开历史记录文件并获取详细的专业报告。在试验主界面，能实时显示烟度、颗粒物以及功率的曲线结果。

计算过程如图3所示：

所述10，通过车载终端模块获取油耗量qf，单位l/h，通过下述公式计算得到的车辆瞬时燃料质量流量mf，单位kg/h，ρf为燃料密度，如0#柴油密度为0.835kg/l。

mf＝qf*ρf

根据车载终端模块获取空气进气质量流量gmaf和计算得出的发动机燃料质量流量mf，结合排气密度ρe，单位kg/m³，根据gb17691-2018规定，燃用柴油的重型车排气密度为1.2943kg/m³，综合计算得到瞬时排气体积流量me，单位m³/h，具体按照下述公式计算：

me＝(gmaf+mf)/ρe

控制单元接收不透光烟度计的烟度值信号k，单位m^-1；根据下述公式计算颗粒物质量浓度cm，单位mg/m³。

cm＝9.58+266.99k-215.63k²+76.11k³

根据上述计算得出的瞬时排气体积流量me和颗粒物质量浓度cm，通过下述公式计算得出瞬时颗粒物的质量流量gpm，单位mg/h。

gpm＝cm*me

通过车载终端模块获取的发动机的逐秒功率p，单位kw，和上述计算得出的瞬时颗粒物的质量流量gpm，结合试验时间t，通过下面公式计算得出颗粒物的比排放,单位mg/kwh。

本发明提出一种便携式非道路车辆颗粒物排放快速检测装置及方法，能够独立于非道路车辆通过不透光烟度值、发动机功率、油耗量、空气进气质量流量来快速计算出颗粒物的比排放。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。