2 碳平衡油耗检测系统
汽车碳平衡油耗仪的基本功能是测取排气的体积和浓度,其核心构成是排气浓度测量系统和排气体积测量系统。需要测取的参数有CO、CO2、HC的体积含量、燃油密度、排气总量以及温度、压力,分别采用含碳气体浓度测量装置(汽车排气分析仪)、密度计、流量计和温度、压力传感器进行取样测量。实现燃料消耗量台架检测还需要底盘测功系统,通过滚筒对汽车驱动轮进行加载,以模拟实际运行工况的行驶阻力,这些阻力包括轮胎与地面的滚动阻力、空气阻力及车辆传动系阻力等。主控计算机控制恒定加载力,测定车速,对CO、CO2、HC的体积含量、人工测量的燃油密度、排气总量及温度又压力参数进行采集和处理,并计算燃油消耗量。碳平衡法燃料消耗量检测仪主要由含碳气体浓度测量装置、稀释排气流量测量装置、排气稀释收集装置和测控系统等构成(图1)。
2.1含碳气体浓度测量装置
含碳气体浓度测量装置(以下简称浓度测量装置)采用非分光红外线吸收原理(NDIR)测量稀释排气的CO2、CO、HC浓度。CO2是燃料燃烧的主要生成物,提高浓度测量装置测量精度是保证碳平衡法燃料消耗量检测仪准确度的重要途径。
浓度测量装置的主要组成部件包括取样管、颗粒物过滤器、气体(CO2、CO、HC)浓度传感器、吹扫装置、校准端口等。
2.2稀释排气流量测量装置
稀释排气流量测量装置(以下简称流量测量装置)的主要组成部件包括流量传感器、稀释排气压力传感器、稀释排气温度传感器等。
2.3排气稀释收集装置
排气稀释收集装置主要组成部件包括集气锥管、排气稀释管、风机和稀释排气流量控制器。
2.4测控系统
测控系统可实时记录、存储、处理同步测得的每秒稀释排气中CO2、CO、HC气体浓度、稀释排气流量数据和每秒的燃料消耗量,并可进行燃料密度和氢碳比值的设定,显示、输出受检汽车燃料消耗量(单位为mL),测控系统还可实时显示碳平衡检测仪的检测时间(单位为s)、浓度测量装置预热、调零、抽空气、抽样气等工作状态、系统中各接口的通讯是否正常以及碳平衡检测仪的工作状态。
3 碳平衡油耗检测试验分析
为验证碳平衡法油耗检测的准确性,我们采用FCM-V型油耗仪(柴油)和FCM-VG油耗仪(汽油)与某型号的碳平衡油耗仪进行试验比对,每车试验3次。
试验用车基本信息见表1,具体比对试验结果见表2~表4。