基于OBD数据流的汽油机尾气排放预测系统研究
发布时间：2022-01-04 16:43
进入二十一世纪,汽车排放尾气所造成的大气污染已经成为城市的主要污染源之一。随着我国汽车行业的快速发展,以及人民生活水平的逐渐提高,汽车的使用率进一步提升,未来包括雾霾在内的一系列以机动车污染为主的环境问题将会日渐突出,各国正逐步加强对机动车尾气排放的检测及控制。目前,一套完善的汽车尾气排放检测系统成本高、操作复杂、占地面积大、使用条件有限,无法向市场推广。并且现有的方法仅能对车辆尾气排放是否达标做出判断,无法准确推断出尾气排放超标的原因,为车辆提供使用指导,缺少实用性。OBD系统可以实现对车辆状态的实时监测,并记录、储存数据流信息。通过数据流分析,可以分析、判断汽车电子控制系统或相关部件的工作状态。基于上述研究背景,本课题借助OBD数据流,对汽油机尾气排放预测系统进行一定的探索和研究。通过建立污染物排放评价体系,利用车辆状态参数预测该车污染物排放程度,为诊断车辆故障原因提供参考,为车主、服务单位对车辆的维护与使用提供合理建议,并且可以作为I/M制度实施的有效补充。首先,本文分析了尾气中CO、HC和NOX三种主要污染物的生成机理及相关影响因素,并通过对汽油机尾气排放...
【文章来源】：南京林业大学江苏省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
稳态工况法（ASM）操作循环Fig.1-1TestcycleofASM
13由化学平衡计算可以得出，在正常情况下，与汽油机排放的NO浓度相比，NO2的排放量几乎可以忽略不计。汽油机NO和NO2的排放数据如图2-1所示。图2-1汽油机NO和NO2的排放数据Fig.2-1GasolineengineNOandNO2emissionsdata从图2-1中也可以看出，在=1.15-1.20a附近时，汽油机尾气中的NO2浓度与NO浓度的比值最大，为2%。但是，如果生成的NO2与温度较低的气体混合，将会被“冻结”，无法重新变为NO，因此汽油机怠速工况下会产生较多的NO2。（2）一氧化氮（NO）在汽油机尾气排放的NOX中最多的就是NO，生成NO的主要化学反应过程为式（2-13）所示。2222+OOONNONNONOONOHNOH（2-13）由于燃料在汽油机燃烧室内燃烧通常是在高压环境下进行的，火焰反应带很薄，大约为0.1mm，存在时间短。同时，随着燃烧的进行，气缸内的压力会不断提高，已燃气体温度也会持续上升，直到超过刚结束燃烧的火焰温度。因此仅有少部分的NO在燃烧火焰中生成，而绝大多数的NO都是在离开火焰的已燃气体中产生，所以本文主要考虑已燃气体中NO的生成。NO的生成主要与燃烧温度的高低有关。图2-2表示混合气在4MPa的压力下进行等压燃烧时，计算得到的不同温度下，燃烧生成的一氧化氮平衡摩尔分数与过量空气系数之间的关系。
140.00040.0200.0100.0080.0060.0040.0030.0020.0010.00080.00060.60.81.01.21.41.61.82900K2600K2300K2000K绝热火焰温度下的xNOe值过量空气系数NO平衡摩尔分数图2-2NO平衡摩尔分数与a的关系Fig.2-2RelationshipbetweenNOequilibriummolefractionandexcessaircoefficient从图中分析可以发现，当混合气较稀时，NO平衡摩尔分数会随温度的升高而迅速增大，同时若温度不变时，NO平衡摩尔分数随混合气的加浓而减少。当混合气变浓后，由于氧气含量不足，NO平衡摩尔分数随的减小而急剧下降。因此，当a<1时，NO的生成主要是温度的影响；当a>1时，氧浓度是NO生成的主要原因。生成NO的总量化学反应式如式（2-14）所示。22NO2NO（2-14）由于在生成NO的过程中，达到NO的平衡摩尔分数需要较长时间，不同温度对NO生成总量进度快慢的影响如图2-3所示。图2-3温度对NO生成速度的影响Fig.2-3EffectoftemperatureonNOgenerationrate图中纵坐标表示NO摩尔分数的瞬时值NOx与其平衡值NOex的比值。结合图2-3可知，
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈汽车OBD接口的应用[J]. 廖飞,黄靖,李军辉. 汽车与驾驶维修(维修版). 2017(12)
[2]故障树与专家系统融合的故障诊断推理机制研究[J]. 陈红霞,孙强. 铁道运营技术. 2017(04)
[3]基于OBD的车辆信息管理平台[J]. 白东,钱松荣. 微型电脑应用. 2017(07)
[4]机动车排气检测领域遥测技术应用研究[J]. 杜俊毅. 环境与发展. 2017(04)
[5]空燃比对汽油发动机排放污染物的实验探究[J]. 王人杰. 内燃机与配件. 2017(08)
[6]基于OBD技术的驾驶习惯的参数化指标研究[J]. 黎忠刚,刘国栋,刘锬,令狐铁民,尹志勇. 人类工效学. 2017(02)
[7]基于OBD的汽车油耗估算[J]. 徐聪,郝琭璐. 汽车工业研究. 2017(04)
[8]基于温湿度补偿算法的汽车尾气检测仪设计[J]. 朱恒军,郭嬴. 仪表技术与传感器. 2017(02)
[9]尾气免检车辆排放分析及汽车尾气监管未来发展[J]. 来超峰,蒋艳. 环境科技. 2015(05)
[10]碳排放在线检测技术的研究进展[J]. 饶雨舟,李越胜,姚顺春,卢伟业,徐嘉隆,卢志民. 广东电力. 2015(08)
硕士论文
[1]基于遗传算法和BP神经网络的微涡流混凝投药控制模型研究[D]. 樊琦.华东交通大学 2018
[2]在用轻型汽油车稳态工况法排气污染物排放限值研究[D]. 檀忠意.吉林大学 2017
[3]基于数据挖掘技术的驾驶行为分析[D]. 黎忠刚.第三军医大学 2017
[4]基于神经网络的电力电子电路故障诊断方法研究[D]. 吴迪.哈尔滨理工大学 2017
[5]基于氧传感器的汽车排放性能优化研究[D]. 袁佼.华南理工大学 2016
[6]基于模糊诊断法的驱动桥故障诊断系统研究[D]. 张华.吉林大学 2016
[7]基于OBD检测数据的车辆尾气排放远程监测系统设计[D]. 闫旭普.北京工业大学 2016
[8]基于BLE技术的汽车尾气实时检测装置设计[D]. 郭嬴.齐齐哈尔大学 2016
[9]基于概率神经网络的电机故障诊断研究[D]. 俞文燕.扬州大学 2016
[10]基于小波神经网络的汽车发动机故障诊断研究[D]. 田兆亮.沈阳工业大学 2015
本文编号：3568692
【文章来源】：南京林业大学江苏省
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
稳态工况法（ASM）操作循环Fig.1-1TestcycleofASM
13由化学平衡计算可以得出，在正常情况下，与汽油机排放的NO浓度相比，NO2的排放量几乎可以忽略不计。汽油机NO和NO2的排放数据如图2-1所示。图2-1汽油机NO和NO2的排放数据Fig.2-1GasolineengineNOandNO2emissionsdata从图2-1中也可以看出，在=1.15-1.20a附近时，汽油机尾气中的NO2浓度与NO浓度的比值最大，为2%。但是，如果生成的NO2与温度较低的气体混合，将会被“冻结”，无法重新变为NO，因此汽油机怠速工况下会产生较多的NO2。（2）一氧化氮（NO）在汽油机尾气排放的NOX中最多的就是NO，生成NO的主要化学反应过程为式（2-13）所示。2222+OOONNONNONOONOHNOH（2-13）由于燃料在汽油机燃烧室内燃烧通常是在高压环境下进行的，火焰反应带很薄，大约为0.1mm，存在时间短。同时，随着燃烧的进行，气缸内的压力会不断提高，已燃气体温度也会持续上升，直到超过刚结束燃烧的火焰温度。因此仅有少部分的NO在燃烧火焰中生成，而绝大多数的NO都是在离开火焰的已燃气体中产生，所以本文主要考虑已燃气体中NO的生成。NO的生成主要与燃烧温度的高低有关。图2-2表示混合气在4MPa的压力下进行等压燃烧时，计算得到的不同温度下，燃烧生成的一氧化氮平衡摩尔分数与过量空气系数之间的关系。
140.00040.0200.0100.0080.0060.0040.0030.0020.0010.00080.00060.60.81.01.21.41.61.82900K2600K2300K2000K绝热火焰温度下的xNOe值过量空气系数NO平衡摩尔分数图2-2NO平衡摩尔分数与a的关系Fig.2-2RelationshipbetweenNOequilibriummolefractionandexcessaircoefficient从图中分析可以发现，当混合气较稀时，NO平衡摩尔分数会随温度的升高而迅速增大，同时若温度不变时，NO平衡摩尔分数随混合气的加浓而减少。当混合气变浓后，由于氧气含量不足，NO平衡摩尔分数随的减小而急剧下降。因此，当a<1时，NO的生成主要是温度的影响；当a>1时，氧浓度是NO生成的主要原因。生成NO的总量化学反应式如式（2-14）所示。22NO2NO（2-14）由于在生成NO的过程中，达到NO的平衡摩尔分数需要较长时间，不同温度对NO生成总量进度快慢的影响如图2-3所示。图2-3温度对NO生成速度的影响Fig.2-3EffectoftemperatureonNOgenerationrate图中纵坐标表示NO摩尔分数的瞬时值NOx与其平衡值NOex的比值。结合图2-3可知，
【参考文献】：
期刊论文
[1]浅谈汽车OBD接口的应用[J]. 廖飞,黄靖,李军辉. 汽车与驾驶维修(维修版). 2017(12)
[2]故障树与专家系统融合的故障诊断推理机制研究[J]. 陈红霞,孙强. 铁道运营技术. 2017(04)
[3]基于OBD的车辆信息管理平台[J]. 白东,钱松荣. 微型电脑应用. 2017(07)
[4]机动车排气检测领域遥测技术应用研究[J]. 杜俊毅. 环境与发展. 2017(04)
[5]空燃比对汽油发动机排放污染物的实验探究[J]. 王人杰. 内燃机与配件. 2017(08)
[6]基于OBD技术的驾驶习惯的参数化指标研究[J]. 黎忠刚,刘国栋,刘锬,令狐铁民,尹志勇. 人类工效学. 2017(02)
[7]基于OBD的汽车油耗估算[J]. 徐聪,郝琭璐. 汽车工业研究. 2017(04)
[8]基于温湿度补偿算法的汽车尾气检测仪设计[J]. 朱恒军,郭嬴. 仪表技术与传感器. 2017(02)
[9]尾气免检车辆排放分析及汽车尾气监管未来发展[J]. 来超峰,蒋艳. 环境科技. 2015(05)
[10]碳排放在线检测技术的研究进展[J]. 饶雨舟,李越胜,姚顺春,卢伟业,徐嘉隆,卢志民. 广东电力. 2015(08)
硕士论文
[1]基于遗传算法和BP神经网络的微涡流混凝投药控制模型研究[D]. 樊琦.华东交通大学 2018
[2]在用轻型汽油车稳态工况法排气污染物排放限值研究[D]. 檀忠意.吉林大学 2017
[3]基于数据挖掘技术的驾驶行为分析[D]. 黎忠刚.第三军医大学 2017
[4]基于神经网络的电力电子电路故障诊断方法研究[D]. 吴迪.哈尔滨理工大学 2017
[5]基于氧传感器的汽车排放性能优化研究[D]. 袁佼.华南理工大学 2016
[6]基于模糊诊断法的驱动桥故障诊断系统研究[D]. 张华.吉林大学 2016
[7]基于OBD检测数据的车辆尾气排放远程监测系统设计[D]. 闫旭普.北京工业大学 2016
[8]基于BLE技术的汽车尾气实时检测装置设计[D]. 郭嬴.齐齐哈尔大学 2016
[9]基于概率神经网络的电机故障诊断研究[D]. 俞文燕.扬州大学 2016
[10]基于小波神经网络的汽车发动机故障诊断研究[D]. 田兆亮.沈阳工业大学 2015
本文编号：3568692
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