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专利名称：内燃机尾气在线测量诊断方法及设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及内燃机尾气的测量和诊断，特别是涉及一种在生产线快速测量并判断内燃机尾气的内燃机尾气在线测量诊断方法及设备。
背景技术：
目前，公知的内燃机的尾气分析仪对主要排放物(一氧化碳CO、碳氢化合物HC、氮氧化合物NOx)最常用的测试原理主要是通过几种方法如不分光红外线分析原理(ND工 R)、电化学原理，氢火焰离子化法(FID)、化学发光法(CLD)、磁气压力法等，分别测试不同类别的气体成分不分光红外吸收法可用于分析测试一氧化碳CO、二氧化碳CO2、碳氢化合物HC、 氮氧化合物NOx气体的浓度。即特定气体分子(含原子)有特定的波长，可以吸收红外线， 并且在恒定条件下其吸收量与气体的浓度成正比。测量器输出电信号，经数据处理后由液晶屏显示部分(如液晶屏)显示出来或将信号输出供后续处理。电化学法可用于测量氧O2、一氧化氮NO、二氧化硫SO2等，测量器是电化学式的， 属消耗性的，寿命多为两年以内。氢火焰离子化法用于测量碳氢化合物具有准确度高、输出与碳原子数成良好线性关系的优点，多用于高精度测量试验。但是由于HC容易溶解于水中，因此需要通过加热装置防止尾气在测量过程中形成冷凝水，此类仪器配套价格昂贵。目前主要用于汽车与内燃机的研究开发、汽车与摩托车生产一致性认证与检查。化学发光法分析用于测试氮氧化合物等成分，类似氢火焰离子化法。上述测量方法由于结构复杂、操作不够简便，测试时间较长，而且需要经常地使用标准气体进行多个基准点的标定，防止测试值漂移，因此目前还难以应用于产品的在生产线快速测量和对产品合格与否的判定。

发明内容
有鉴于上述现有技术所存在的缺陷，本发明的目的在于，提供一种内燃机尾气在线测量诊断方法及设备，使其能快速测量内燃机尾气中特定成分的浓度并判断内燃机尾气是否合格。为了实现上述目的，依据本发明提出了一种内燃机尾气在线测量诊断仪，包括: 测量装置，包括空燃比传感器和氮氧化合物传感器，该空燃比传感器测量内燃机可燃混合气空燃比，该氮氧化合物传感器测量内燃机尾气中氮氧化合物浓度；处理控制装置，信号连接该测量装置，并存储有内燃机排放表或内燃机排放数学模型，该处理控制装置接收该测量装置测量的内燃机可燃混合空燃比和内燃机尾气中氮氧化合物浓度，并通过所存储的内燃机排放表或内燃机排放数学模型判断内燃机排放状态；以及显示装置，信号连接于该处理控制装置，显示该内燃机排放状态。本发明还可采用以下技术措施进一步实现。
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前述的内燃机尾气在线测量诊断仪，其中所述的内燃机排放状态包括测量结果有误、内燃机尾气排放合格、内燃机尾气排放不合格及内燃机需调整。前述的内燃机尾气在线测量诊断仪，其中所述的处理控制装置进一步估算内燃机尾气中CO和HC的浓度，并由该显示装置显示CO和HC的浓度。前述的内燃机尾气在线测量诊断仪，其中所述的处理控制装置进一步藕接测量内燃机温度的温度传感器、测量内燃机点火提前角的点火提前角传感器和/或测量内燃机负荷的负荷传感器。前述的内燃机尾气在线测量诊断仪，其中所述的空燃比传感器为氧化锆陶瓷传感
ο前述的内燃机尾气在线测量诊断仪，还包括尾气探针，用于吸收内燃机尾气；分析室，与该尾气探针连通，该空燃比传感器和氮氧化合物传感器设置于该分析室内；以及气泵，与该分析室连通，提供吸取内燃机尾气的负压。本发明还提出一种内燃机尾气在线测量诊断方法，其包括以下步骤测量步骤，借由空燃比传感器和氮氧化合物传感器，测量内燃机可燃混合气空燃比和内燃机尾气中氮氧化合物浓度；处理控制步骤根据所述的可燃混合气空燃比和氮氧化合物浓度，通过内燃机排放表或内燃机排放数学模型，判断该内燃机排放状态；以及显示步骤将该内燃机排放状态值显示。前述的内燃机尾气在线测量诊断方法，其中所述的处理控制步骤还包括估算内燃机尾气中CO和HC的浓度；该显示步骤还包括显示该CO、HC、NOx的浓度。本发明与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。借由上述技术方案，本发明的内燃机尾气在线测量诊断仪及测量诊断方法，至少具有下列优点一、本发明的内燃机尾气在线测量诊断方法及设备，由于避免直接测量碳氢化合物和一氧化碳，因此能够提高排放物测量的速度和可靠性。二、本发明的内燃机尾气在线测量诊断方法及设备，特别适合生产线在线快速诊断和调整内燃机排放。


图1是内燃机排放物和可燃混合气空燃比的关系示意图。图2是本发明内燃机尾气在线测量诊断仪较佳实施例的结构示意图。图3是本发明内燃机尾气在线测量诊断仪的使用示意图。图4为本发明内燃机尾气在线测量诊断仪的使用流程示意图。 图5为内燃机排放表。1 尾气探针2 分析室
2a.氮氧化物传感器2b 空燃比传感器
3 ；气泵4 显示装置
5 ；处理控制装置6 转速传感器
7 ；点火提前角传感器8 温度传感器
9 ；负荷传感器10 测量装置
具体实施例方式为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的内燃机尾气在线测量诊断方法及设备其具体实施方式
、步骤、结构、特征及其功效详细说明。请参阅图1所示，是内燃机可燃混合气空燃比和一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物的关系不意图“摘自 John B. Heywood “Internal Combustion Engine Foundmentals，，， McGraw-Hill, 1988) 0在其他输入参数保持不变时，内燃机的可燃混合气空燃比(空气质量与燃油质量之比，或用过量空气系数λ表示)对尾气中的三种主要有害成分一氧化碳 (CO)、碳氢化合物(HC)、氮氧化合物(NOx)的排放浓度有决定性的影响，尤其是CO浓度和可燃混合气空燃比在一定范围内为线性关系；并且这三种有害物质之间也有很强的关联关系。对于同样型号的内燃机这种关联关系在一定的散差范围内是固定的；尾气中的三种主要有害成分的浓度散差又主要由内燃机的点火角度、汽缸漏气系数、压缩比等生产性散差决定。请参阅图2、图3所示，分别是本发明内燃机尾气在线测量诊断仪较佳实施例的结构示意图及使用示意图。本发明较佳实施例的内燃机尾气在线测量诊断仪，包括测量装置 10、处理控制装置5及显示装置4。上述的测量装置10，用于测量内燃机可燃混合空燃比和内燃机尾气中氮氧化合物浓度。测量装置10包括空燃比传感器2b和氮氧化合物传感器加；两个传感器h、2b，可采用氧化锆陶瓷类型的传感器。该空燃比传感器2b用于测量内燃机可燃混合气空燃比，该氮氧化合物传感器加用于测量内燃机尾气中氮氧化合物浓度。上述处理控制装置5，信号连接该测量装置10，并存储有内燃机排放表或内燃机排放数学模型。该处理控制装置5接收该测量装置10测量的内燃机可燃混合空燃比和内燃机尾气中氮氧化合物浓度，并通过所存储的内燃机排放表或内燃机排放数学模型判断内燃机排放是否合格。该内燃机排放表(图幻是根据某型号内燃机在同一温度状态的多个样本排放测量数据统计所得，该图5为示例性说明，并不以此为限。图5图5中，上部第一横向(AFr)数字为可燃混合空燃比；上部第二横向(CO)数字为内燃机尾气中CO含量％ ；左侧竖向(NOx)数字为氮氧化合物浓度PPM，中间有数字的斜线阴影区域为碳氢化合物的推测浓度PPM(表中仅提供部分数据)；左上角及下侧竖线阴影区为“自检区域”；中间有数字的斜线阴影区域和其两侧的浅色阴影区域为“调整区”；表中无阴影区域为“不合格区域”；中间椭圆形区域为“合格区”。上述处理控制装置5，根据测量装置10测量的内燃机可燃混合空燃比和内燃机尾气中氮氧化合物浓度，还可估算出内燃机尾气中CO浓度及部分碳氢化合物浓度。例如，测量装置10测量的内燃机可燃混合空燃比为13. 5、内燃机尾气中氮氧化合物浓度为1500PPM 时，根据图5可估算出CO浓度为3. 5%、HC浓度为96PPM，并且可判断内燃机排放为合格； 如果，可燃混合空燃比为13. 5、氮氧化合物浓度为1750PPM，则根据图5可估算出CO浓度为 3. 5%，此时测试结果落在了调整区，可判断内燃机排放需要调整；如果测试结果落在了不
5合格区域，判断内燃机排放不合格；如果测试结果落在了自检区域(如ー氧化碳为3. 5%, NOx为4750ppm)，判断测试结果可能有误，需要对内燃机尾气在线测量诊断仪进行自检。该内燃机排放数学模型可以如下式(I)描述
权利要求
1.一种内燃机尾气在线测量诊断仪，其特征在于其包括测量装置，包括空燃比传感器和氮氧化合物传感器，该空燃比传感器测量内燃机可燃混合气空燃比，该氮氧化合物传感器测量内燃机尾气中氮氧化合物浓度；处理控制装置，信号连接该测量装置，并存储有内燃机排放表或内燃机排放数学模型， 该处理控制装置接收该测量装置测量的内燃机可燃混合空燃比和内燃机尾气中氮氧化合物浓度，并通过所存储的内燃机排放表或内燃机排放数学模型判断内燃机排放状态；以及显示装置，信号连接于该处理控制装置，显示该内燃机排放状态。
2.如权利要求1所述的内燃机尾气在线测量诊断仪，其特征在于其中所述的内燃机排放状态包括测量结果有误、内燃机尾气排放合格、内燃机尾气排放不合格及内燃机需调整。
3.如权利要求1所述的内燃机尾气在线测量诊断仪，其特征在于其中所述的处理控制装置进一步估算内燃机尾气中CO和HC的浓度，并由该显示装置显示CO和HC的 浓度。
4.如权利要求1所述的内燃机尾气在线测量诊断仪，其特征在于其中所述的处理控制装置进一步藕接测量内燃机温度的温度传感器、测量内燃机点火提前角的点火提前角传感器和/或测量内燃机负荷的负荷传感器。
5.如权利要求1所述的内燃机尾气在线测量诊断仪，其特征在于其中所述的空燃比传感器为氧化锆陶瓷传感器。
6.如权利要求1所述的内燃机尾气在线测量诊断仪，其特征在于还包括 尾气探针，用于吸收内燃机尾气；分析室，与该尾气探针连通，该空燃比传感器和氮氧化合物传感器设置于该分析室内；以及气泵，与该分析室连通，提供吸取内燃机尾气的负压。
7.一种内燃机尾气在线测量诊断方法，其特征在于其包括以下步骤测量步骤借由空燃比传感器和氮氧化合物传感器，测量内燃机可燃混合气空燃比和内燃机尾气中氮氧化合物浓度；处理控制步骤根据所述的可燃混合气空燃比和氮氧化合物浓度，通过内燃机排放表或内燃机排放数学模型，判断该内燃机排放状态；以及显示步骤显示该内燃机排放状态。
8.如权利要求7所述的内燃机尾气在线测量诊断方法，其特征在于其中所述的内燃机排放状态包括测量结果有误、内燃机尾气排放合格、内燃机尾气排放不合格及内燃机需调離
9.如权利要求7所述的内燃机尾气在线测量诊断方法，其特征在于其中所述的处理控制步骤还包括估算内燃机尾气中CO和HC的浓度；该显示步骤还包括显示该C0、HC、N0x的浓度。
全文摘要
本发明是关于一种内燃机尾气在线测量诊断方法及设备。该内燃机尾气在线测量诊断仪，包括测量装置，包括空燃比传感器和氮氧化合物传感器，该空燃比传感器测量内燃机可燃混合气空燃比，该氮氧化合物传感器测量内燃机尾气中氮氧化合物浓度；处理控制装置，信号连接该测量装置，并存储有内燃机排放表或内燃机排放数学模型，该处理控制装置接收该可燃混合空燃比和内燃机尾气中氮氧化合物浓度，并通过所存储的内燃机排放表或内燃机排放数学模型判断内燃机排放状态；以及显示装置，信号连接于该处理控制装置，显示该内燃机排放状态。该方法包括，测量步骤、处理控制步骤及显示步骤。本发明能快速测量内燃机尾气中特定成分的浓度并判断内燃机尾气是否合格。
文档编号G01N33/00GK102445518SQ201010500039
公开日2012年5月9日 申请日期2010年10月9日 优先权日2010年10月9日
发明者张勇, 徐卫红, 胡建华, 蒋奕 申请人:张勇, 徐卫红, 胡建华, 蒋奕