黃萬(wàn)友 谷成婕 張文廣 譚世威 鄒于建 于明進(jìn) 唐向臣

摘要：為降低汽油車在排放檢測(cè)過(guò)程中的尾氣排放，設(shè)計(jì)一種應(yīng)用于汽油車排放檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)的尾氣凈化系統(tǒng)?；谖矚鈨艋到y(tǒng)功能設(shè)計(jì)機(jī)械結(jié)構(gòu)和尾氣凈化后處理系統(tǒng)，基于XE164FN單片機(jī)芯片設(shè)計(jì)硬件電路，基于Keil軟件設(shè)計(jì)程序并進(jìn)行調(diào)試，對(duì)設(shè)計(jì)的尾氣凈化系統(tǒng)的凈化效果進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。結(jié)果表明：尾氣凈化系統(tǒng)具有良好的凈化效果，CO、HC、NOx的凈化效率均超過(guò)83%。該凈化裝置可以有效解決汽油車在檢測(cè)過(guò)程中的污染物排放，保護(hù)環(huán)境。

關(guān)鍵詞：尾氣凈化系統(tǒng)；測(cè)控系統(tǒng)；凈化效率;汽油車排放檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)

中圖分類號(hào)： X734.2文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A文章編號(hào)：1673-6397（2023）01-0051-08

引用格式：黃萬(wàn)友，谷成婕，張文廣，等. 汽油車排放檢測(cè)機(jī)構(gòu)尾氣凈化系統(tǒng)開發(fā)［J］.內(nèi)燃機(jī)與動(dòng)力裝置，2023，40（1）：51-58.

HUANG Wanyou， GU Chengjie， ZHANG Wenguang， et al.Development of exhaust gas purification system for gasoline vehicle emission inspection institutions［J］.Internal Combustion Engine & Powerplant， 2023，40（1）：51-58.

0引言

隨著我國(guó)機(jī)動(dòng)車保有量的持續(xù)增加，全國(guó)汽車環(huán)保定期檢驗(yàn)量直線上升，機(jī)動(dòng)車排放檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)數(shù)量隨之增加，這些檢測(cè)機(jī)構(gòu)基本都建立在市區(qū)，機(jī)動(dòng)車在排放檢測(cè)過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生一定廢氣，形成固定污染源，目前多通過(guò)采用抽排系統(tǒng)抽取廢氣至大氣中的方法處理這類固定廢氣[1-3]。有學(xué)者設(shè)計(jì)了一種廢氣收集凈化處理裝置處理汽車尾氣，但多為機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，涉及的凈化方式主要包括通過(guò)活性炭過(guò)濾組件進(jìn)行顆粒物的過(guò)濾及廢氣的吸附、通過(guò)噴灑催化劑完成空氣凈化[4]、通過(guò)尾氣電解吸收池完成尾氣吸收處理[5]等，但凈化效率不高。凈化技術(shù)是尾氣凈化系統(tǒng)的核心，目前治理汽車尾氣排放的控制技術(shù)主要有前處理凈化技術(shù)、機(jī)內(nèi)凈化技術(shù)和機(jī)外凈化技術(shù)3種[6]。機(jī)外凈化技術(shù)是指利用安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)外的凈化設(shè)備對(duì)廢氣進(jìn)行凈化處理，技術(shù)成熟、凈化效率高，應(yīng)用廣泛。降低汽車尾氣中CO、HC、NOx污染物排放的機(jī)外凈化關(guān)鍵技術(shù)主要有降低CO、HC、NOx排放的三效催化轉(zhuǎn)換器（threeway catalyst converter，TWC）技術(shù)、降低HC和CO排放的氧化催化轉(zhuǎn)化（diesel oxidation catalytic，DOC）技術(shù)[7]、降低NOx排放的選擇性催化還原（selective catalytic reduction，SCR）技術(shù)[8]及NOx存儲(chǔ)還原（NOx storage reduction，NSR）技術(shù)[9]，TWC技術(shù)只有在理論空燃比為14.7的狹窄范圍內(nèi)才能達(dá)到最高轉(zhuǎn)化效率[10]，工作條件具有一定局限性。集成的機(jī)外凈化技術(shù)比單一機(jī)外凈化技術(shù)對(duì)排放物轉(zhuǎn)化效果更好[11-12]，國(guó)內(nèi)外研究機(jī)構(gòu)在機(jī)外凈化技術(shù)及機(jī)外凈化技術(shù)的組合應(yīng)用上已開展了廣泛的研究[13]。隨著稀薄燃燒技術(shù)的廣泛應(yīng)用，汽油車機(jī)外凈化技術(shù)可以借鑒后處理催化裝置組合的技術(shù)路線。

本文中基于機(jī)外凈化技術(shù)路線，設(shè)計(jì)一種高效的汽油車排放檢驗(yàn)機(jī)構(gòu)尾氣凈化系統(tǒng)，降低汽油車在排放檢測(cè)過(guò)程中的尾氣污染物排放，保護(hù)環(huán)境。

1尾氣凈化系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

為實(shí)現(xiàn)汽油車尾氣收集及高效凈化，尾氣凈化系統(tǒng)應(yīng)具有以下功能：收集氣體，凈化CO、HC、NOx 3種污染氣體，加熱氣體至催化反應(yīng)所需溫度，實(shí)時(shí)檢測(cè)溫度及NOx濃度，連接各獨(dú)立裝置。

1.1尾氣凈化技術(shù)路線

尾氣凈化系統(tǒng)的核心結(jié)構(gòu)為尾氣凈化后處理系統(tǒng)，用于凈化尾氣排放中的CO、HC和NOx。尾氣凈化主要有2條技術(shù)路線：DOC-SCR-氨逃逸催化器（ammonia slip catalyst，ASC）和NSRDOC。

1.1.1DOC-SCR-ASC

當(dāng)DOC裝置位于SCR裝置之前，將NO氧化為NO2，有利于加速SCR裝置中NH3與NO2反應(yīng)，提高SCR裝置催化效率。因此，可按照DOC裝置、SCR裝置的先后順序組合安裝，依次凈化CO、HC、NOx。SCR技術(shù)需使用尿素水溶液作為NH3來(lái)源，因此該技術(shù)路線中還應(yīng)包含尿素噴射系統(tǒng)，通過(guò)控制尿素噴射系統(tǒng)的尿素噴射，使NH3逃逸量較少，但無(wú)法保證NH3逃逸量為0，因此應(yīng)加裝ASC裝置，凈化SCR裝置中未反應(yīng)的NH3。相關(guān)化學(xué)反應(yīng)式為：

CO+O2CO2，（1）

HmCn+O2H2O+CO2，（2）

CO（NH2）2+H2OCO2+2NH3，（3）

4NO+4NH3+O24N2+6H2O，（4）

6NO+4NH35N2+6H2O，（5）

6NO2+8NH37N2+12H2O，（6）

2NO2+4NH3+O23N2+6H2O。（7）

1.1.2NSR-DOC

富氧條件下，DOC裝置可以實(shí)現(xiàn)CO和HC的凈化，NSR裝置可以實(shí)現(xiàn)NOx的凈化，相關(guān)化學(xué)反應(yīng)式為：

2NO+O22NO2，（8）

4NO2+2BaO+O22Ba（NO3）2，（9）

2BaO+4NO+O22Ba（NO2）2，（10）

Ba（NO2）2+O2Ba（NO3）2。（11）

NSR技術(shù)在富氧條件下完成NOx存儲(chǔ)反應(yīng)，以硝酸鹽的形式存儲(chǔ)，隨著硝酸鹽不斷累積，應(yīng)定期進(jìn)行NSR裝置再生，延長(zhǎng)NSR裝置的使用壽命。當(dāng)前、后氮氧傳感器檢測(cè)得到的NOx轉(zhuǎn)化率明顯降低時(shí)，說(shuō)明需要進(jìn)行NSR裝置再生，使NOx從硝酸鹽中脫附出來(lái)，提高NOx的轉(zhuǎn)化率。

為實(shí)現(xiàn)NSR裝置再生，本文中設(shè)計(jì)燃油噴射系統(tǒng)和壓縮空氣供給系統(tǒng)。通過(guò)驅(qū)動(dòng)燃油噴射系統(tǒng)向NSR裝置噴油，使NSR裝置處于缺氧環(huán)境，還原性氣體來(lái)源于燃油與催化劑的反應(yīng)，使NOx發(fā)生還原反應(yīng)從硝酸鹽中脫附出來(lái)，生成N2，相關(guān)化學(xué)反應(yīng)式為：

2Ba（NO3）22BaO+4NO2+O2，（12）

2NO2+4COPt/RhN2+4CO2，（13）

10NO2+8HCPt/Rh5N2+8CO2+4H2O，（14）

BaO+CO2BaCO3。（15）

若未反應(yīng)的還原性氣體CO、HC直接排入大氣會(huì)再次造成環(huán)境污染，因此需要壓縮空氣供給系統(tǒng)同時(shí)向DOC裝置通入壓縮空氣，使DOC裝置處于富氧環(huán)境中，凈化未反應(yīng)的CO和HC。因此在進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到NSR再生，NSR裝置應(yīng)置于DOC裝置前方。

綜上，DOCSCRASC和NSRDOC技術(shù)在理論上都適于作為尾氣凈化后處理系統(tǒng)的凈化技術(shù)路線，本文中將通過(guò)試驗(yàn)檢驗(yàn)2種技術(shù)路線的凈化效果。

1.2總體結(jié)構(gòu)

尾氣凈化系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)主要包括流量測(cè)量系統(tǒng)、電加熱器、尾氣凈化后處理系統(tǒng)和連接管道，管道按排放尾氣流向依次連接流量測(cè)量系統(tǒng)、電加熱器和尾氣凈化后處理系統(tǒng)，流量測(cè)量系統(tǒng)主要包括風(fēng)機(jī)和圖1尾氣凈化系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意圖氣體流量測(cè)量單元，用于抽集排放尾氣和測(cè)量氣體流量；電加熱器用于將流量測(cè)量系統(tǒng)抽集的尾氣加熱至尾氣凈化催化裝置催化反應(yīng)所需的溫度；尾氣凈化后處理系統(tǒng)由催化后處理裝置組合而成，用于凈化加熱后的排放尾氣，尾氣凈化后處理系統(tǒng)中還安裝有氮氧傳感器和溫度傳感器，實(shí)時(shí)檢測(cè)排放尾氣中NOx濃度和排放尾氣溫度，并將NOx濃度信號(hào)和溫度信號(hào)傳送至控制單元。尾氣凈化系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)示意如圖1所示。

尾氣凈化系統(tǒng)主要部件為：1）ZRQD-60管道加熱器，工作電壓為380 V，功率為60 kW；2）NSR-DOC型尾氣凈化后處理設(shè)備，長(zhǎng)、寬、高分別為600、500、500 mm；3）DOCSCRASC型尾氣凈化后處理設(shè)備（含尿素噴射系統(tǒng)），長(zhǎng)、寬、高分別為840、630、635 mm；4）5WK97103型氮氧傳感器，4個(gè)；5）JLC-PT200溫度傳感器，5個(gè)；6）連接管道為波紋管，可以耐溫400 ℃。

各傳感器安裝位置為：1）在NSRDOC型尾氣凈化后處理系統(tǒng)中，氮氧傳感器分別安裝于NSR裝置前、DOC裝置后，主要用于檢測(cè)NSR裝置是否需要再生，溫度傳感器分別安裝于NSR裝置前、DOC裝置后；2）在DOCSCRASC型尾氣凈化后處理系統(tǒng)中，氮氧傳感器分別安裝于DOC裝置前、ASC裝置后，溫度傳感器分別安裝于DOC裝置前、SCR裝置前、ASC裝置后，尿素噴射系統(tǒng)根據(jù)DOC裝置前NOx濃度、SCR前溫度傳感器溫度、排氣流量信號(hào)等控制尿素噴射量。

2尾氣凈化系統(tǒng)測(cè)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)

2.1硬件設(shè)計(jì)

2.1.1單片機(jī)最小系統(tǒng)電路

選用XE166衍生系列中的典型單片機(jī)——XE164FN單片機(jī)，單片機(jī)最小系統(tǒng)電路包括XE164FN單片機(jī)芯片電路、電源電路、晶振電路、復(fù)位電路、程序下載電路等，其中，聯(lián)合測(cè)試工作組（joint test action group，JTAG）接口常用于對(duì)元器件在線編程，本文中選用JTAG程序下載電路。

2.1.2供電系統(tǒng)電路

供電系統(tǒng)電路模塊為貼裝在主控板上的電源供應(yīng)器，主要為其他電路模塊供電。單片機(jī)芯片電路和部分電路模塊工作電壓為5 V，因此選擇固定輸出電壓為5 V的降壓型開關(guān)電源芯片LM2596-5.0；熱電偶電路模塊MAX31855芯片電路工作電壓為3.3 V，因此選擇降壓型芯片TLE4274-3.3。

2.1.3通信電路

為實(shí)現(xiàn)各硬件部件之間的通信，設(shè)計(jì)通信電路。

1）控制器局域網(wǎng)絡(luò)（controller area network， CAN）通信電路

本文中基于TJA1040芯片設(shè)計(jì)CAN通信電路，CAN通信電路用于采集氮氧傳感器信號(hào)，電路如圖2所示。本文中設(shè)置1個(gè)備用的CAN通信電路，當(dāng)需要驅(qū)動(dòng)尿素噴射系統(tǒng)噴射尿素時(shí)，尿素泵工作由CAN控制。引腳8為模式選擇引腳，在低電平時(shí)為正常模式，高電平時(shí)為待機(jī)模式，正常模式時(shí)通過(guò)總線CANL和CANH發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

2）RS-232通信電路

圖3RS-232通信電路設(shè)計(jì)RS-232通信電路，以實(shí)現(xiàn)上、下位機(jī)之間的通信，其通信電路設(shè)計(jì)如圖3所示，其中RXD引腳和TXD引腳分別用于串口數(shù)據(jù)輸入和輸出，RS-232采用負(fù)邏輯電平傳輸，單片機(jī)電平標(biāo)準(zhǔn)為TTL電平，兩者電平標(biāo)準(zhǔn)不同，本文中選用MAX232芯片電路，進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換。

2.1.4信號(hào)處理電路

單片機(jī)系統(tǒng)需要處理流量測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量的流量信號(hào)、電加熱器溫度輸出信號(hào)（4～20 mA電流信號(hào)）及鉑熱電阻傳感器的電阻信號(hào)，由于單片機(jī)系統(tǒng)只能處理數(shù)字信號(hào)，僅能識(shí)別高、低電平，要實(shí)現(xiàn)單片機(jī)數(shù)字系統(tǒng)對(duì)模擬信號(hào)檢測(cè)、運(yùn)算及控制，需完成模擬信號(hào)向數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)化。各傳感器將采集的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)化為電模擬信號(hào)，如電壓信號(hào)、電流信號(hào)，由于單片機(jī)系統(tǒng)僅對(duì)0～5 V的電壓模擬信號(hào)接收和處理，因此模擬信號(hào)處理電路還需將不同等級(jí)的電壓、電流模擬輸入信號(hào)轉(zhuǎn)化為0～5 V電壓信號(hào)。4～20 mA電流、熱電阻、流量模擬信號(hào)采集處理電路如圖4所示?；贏D620ARZ芯片設(shè)計(jì)流量信號(hào)采集處理電路，能夠放大微弱信號(hào)，引腳1和8連接電路中外接電阻R64，由外接電阻決定放大倍數(shù)，放大倍數(shù)G≈1.05。圖4a）為4～20 mA電流處理電路，R44的電阻為250 Ω，AD_Temp_U1對(duì)應(yīng)輸出電壓為1～5 V，D8為穩(wěn)壓二極管，當(dāng)電流在大范圍內(nèi)變動(dòng)時(shí)也能保持不變，起到限壓保護(hù)作用；圖4c）為熱電阻信號(hào)采集電路，鉑熱電阻溫度傳感器輸入的電模擬信號(hào)為電阻信號(hào)，輸出為電壓信號(hào)。由于電加熱器包括2路溫度輸出信號(hào)（4～20 mA電流信號(hào)），因此設(shè)置2個(gè)4～20 mA電流處理電路，尾氣凈化系統(tǒng)包括多個(gè)鉑熱電阻溫度傳感器，本文中預(yù)設(shè)了6路熱電阻信號(hào)采集模塊電路。

a）電流處理電路b）熱電阻處理電路c）熱電阻信號(hào)采集電路

圖4模擬量信號(hào)處理電路基于HCPL0600光電耦合器芯片設(shè)計(jì)輸出脈沖信號(hào)處理電路，解決脈沖干擾?；贛CP4922、LM258芯片設(shè)計(jì)D/A轉(zhuǎn)換模塊電路，LM258芯片可以將MCP4922芯片電路輸出電壓0～2.5 V放大為0～10 V，由于電壓模擬信號(hào)進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸時(shí)出現(xiàn)電壓衰減現(xiàn)象，應(yīng)將電壓信號(hào)轉(zhuǎn)變成電流信號(hào)，提高傳輸精度。

2.1.5驅(qū)動(dòng)電路

驅(qū)動(dòng)電路主要應(yīng)用于NSR再生過(guò)程中，用于控制燃油噴射系統(tǒng)中的噴油器噴油和控制壓縮空氣供給系統(tǒng)中電磁閥的開啟、關(guān)閉。

1）噴油器驅(qū)動(dòng)電路

基于TLE6220芯片設(shè)計(jì)噴油器驅(qū)動(dòng)電路，如圖5所示，引腳9、2、19、12分別與單片機(jī)引腳45、46、47、48相連，用于控制Injector_Out1引腳、Injector_Out2引腳、Injector_Out3引腳和Injector_Out4引腳噴油信號(hào)輸出，以此控制4個(gè)噴油器噴油。

圖5噴油器驅(qū)動(dòng)電路

2）繼電器及電磁閥驅(qū)動(dòng)電路

尾氣凈化系統(tǒng)中包括繼電器，如汽油泵工作時(shí)，需要給汽油泵繼電器上電，控制其開、關(guān)。尾氣凈化系統(tǒng)中還包括電磁閥，如安裝于壓縮空氣供給管道上的電磁閥，通過(guò)控制其開啟、關(guān)閉實(shí)現(xiàn)壓縮空氣的通、斷，本文中基于TLE6232芯片設(shè)計(jì)繼電器及電磁閥驅(qū)動(dòng)電路。

2.2軟件設(shè)計(jì)

硬件電路中各模塊功能的運(yùn)行需要編寫軟件程序來(lái)控制實(shí)現(xiàn)，尾氣凈化系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)能保證尾氣凈化系統(tǒng)凈化功能的實(shí)現(xiàn)，同時(shí)保證凈化過(guò)程的流暢性和直觀性。

2.2.1凈化程序

尾氣凈化系統(tǒng)凈化程序設(shè)計(jì)流程圖如圖6所示。尾氣凈化系統(tǒng)控制邏輯為：在上位機(jī)顯示界面完成待凈化車輛信息登記，進(jìn)行環(huán)檢車輛排放尾氣凈化，上位機(jī)向下位機(jī)發(fā)送啟動(dòng)流量測(cè)量系統(tǒng)抽集排放尾氣命令，下位機(jī)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)流量測(cè)量系統(tǒng)執(zhí)行流量抽集和測(cè)量，下位機(jī)不斷采集稀釋排放尾氣的流量及NOx濃度信號(hào)，將信號(hào)轉(zhuǎn)換為上位機(jī)識(shí)別的數(shù)據(jù)并在上位機(jī)界面顯示，上位機(jī)根據(jù)下位機(jī)傳來(lái)的排放尾氣溫度狀態(tài)信號(hào)，向下位機(jī)發(fā)送啟動(dòng)電加熱器加熱命令，控制電加熱器加熱氣體至設(shè)定溫度，電加熱器加熱氣體需要預(yù)熱時(shí)間，預(yù)熱過(guò)程中尾氣凈化效果較差，因此，應(yīng)在電加熱器加熱抽集的氣體至設(shè)定溫度并維持當(dāng)前的加熱功率狀態(tài)下進(jìn)行汽油車排放檢測(cè)，汽油車排放檢測(cè)前加熱的氣體為外界空氣，檢測(cè)時(shí)加熱的氣體為排放尾氣。在進(jìn)行加熱溫度設(shè)定時(shí)，由于各催化裝置所需的催化反應(yīng)溫度存在差異，為保證尾氣凈化系統(tǒng)的凈化效果，應(yīng)保證各催化裝置均達(dá)到最低催化反應(yīng)溫度，因此，采用DOC-SCR-ASC和NSR-DOC路線時(shí)，分別根據(jù)SCR前溫度傳感器所測(cè)溫度（不低于250 ℃）、NSR前溫度傳感器所測(cè)溫度（不低于230 ℃）控制電加熱器加熱溫度，保證尾氣凈化后處理系統(tǒng)整體處于有效催化凈化溫度。加熱過(guò)程中，電加熱器通過(guò)判斷2個(gè)溫度傳感器所測(cè)溫度是否符合設(shè)定溫度控制加熱量。試驗(yàn)中，為滿足催化裝置催化反應(yīng)溫度要求，選擇溫度為280 ℃完成尾氣凈化系統(tǒng)凈化效果驗(yàn)證。選擇DOC-SCR-ASC技術(shù)路線時(shí)，需要尿素噴射系統(tǒng)向SCR裝置中噴射尿素，尿素噴射量由稀釋排放尾氣流量、NOx濃度和進(jìn)入SCR裝置前的排放尾氣溫度決定，NSR-DOC無(wú)需此步驟，車輛完成排放檢測(cè)工作后，凈化工作結(jié)束。

2.2.2NSR再生程序設(shè)計(jì)

NSR再生程序設(shè)計(jì)流程如圖7所示。NSR裝置再生流程控制邏輯為：?jiǎn)?dòng)流量測(cè)量系統(tǒng)抽取少量的空氣，啟動(dòng)電加熱器將空氣加熱至230～360 ℃，保證NSR再生和DOC催化反應(yīng)所需的高溫條件，啟動(dòng)燃油供給系統(tǒng)向NSR裝置噴油，同時(shí)啟動(dòng)壓縮空氣供給系統(tǒng)向DOC通入壓縮空氣，下位機(jī)不斷采集來(lái)自N2傳感器的再生后排放尾氣中的N2體積分?jǐn)?shù)信號(hào)，并傳送至上位機(jī)，NOx脫附還原為N2至脫附還原結(jié)束的過(guò)程中，N2體積分?jǐn)?shù)先升高后降低，當(dāng)降低至與初始環(huán)境中的N2體積分?jǐn)?shù)相近并保持恒定狀態(tài)時(shí)，NOx脫附還原結(jié)束，即再生過(guò)程結(jié)束。

3尾氣凈化系統(tǒng)凈化效果試驗(yàn)驗(yàn)證

3.1試驗(yàn)臺(tái)搭建及試驗(yàn)方案

試驗(yàn)臺(tái)主要由排放底盤測(cè)功機(jī)、凈化試驗(yàn)車輛、尾氣凈化系統(tǒng)、氣體分析儀、供電箱組成，試驗(yàn)臺(tái)簡(jiǎn)圖如圖8所示。

待凈化試驗(yàn)車輛行駛至底盤測(cè)功機(jī)，將流量測(cè)量系統(tǒng)集氣管對(duì)準(zhǔn)凈化試驗(yàn)車輛排放管一定距離，設(shè)定合適的稀釋排氣流量、加熱溫度（SCR前溫度傳感器所測(cè)溫度、NSR前溫度傳感器所測(cè)溫度），按照文獻(xiàn)[14]規(guī)定鼓風(fēng)機(jī)的體積流量應(yīng)控制為6～12 m3/min，氣體流量分析儀中稀釋排氣體積流量應(yīng)不小于2 m3/min，在完成稀釋排氣體積流量為7 m3/min的溫升試驗(yàn)基礎(chǔ)上，優(yōu)先設(shè)定溫度為280 ℃，稀釋排氣體積流量為7 m3/min；稀釋排氣流量為7 m3/min能滿足所有車型凈化要求，確保汽油車尾氣完全被收集；啟動(dòng)尾氣凈化系統(tǒng)。使用DOC-SCR-ASC技術(shù)路線的尾氣凈化系統(tǒng)凈化時(shí)，尿素噴射系統(tǒng)在溫度高于180 ℃時(shí)，根據(jù)排氣流量、溫度及NOx濃度等信號(hào)噴射定量尿素，當(dāng)加熱溫度達(dá)到設(shè)定溫度時(shí)，由1名駕駛經(jīng)驗(yàn)豐富的駕駛員，按照文獻(xiàn)[14]相關(guān)試驗(yàn)要求，嚴(yán)格遵循簡(jiǎn)易瞬態(tài)工況法運(yùn)轉(zhuǎn)循環(huán)駕駛凈化試驗(yàn)車輛。在進(jìn)行完多組尾氣凈化系統(tǒng)凈化試驗(yàn)后，計(jì)算出各污染物的轉(zhuǎn)化率，取平均值作為最終檢測(cè)結(jié)果。污染物的轉(zhuǎn)化率

C=（a1－a2）a1×100%，

式中：a1為凈化前污染物排放，g/km；a2為凈化后污染物排放，g/km。

3.2尾氣凈化系統(tǒng)凈化效果試驗(yàn)驗(yàn)證

3.2.1DOCSCRASC型尾氣凈化系統(tǒng)

DOCSCRASC型尾氣凈化系統(tǒng)經(jīng)過(guò)尾氣凈化試驗(yàn)，計(jì)算得到3種汽油車尾氣污染物CO、HC和NOx的轉(zhuǎn)化率，CO轉(zhuǎn)化率為91.78%，HC的轉(zhuǎn)化率為83.30%，NOx轉(zhuǎn)化率為91.67%。

3.2.2NSRDOC型尾氣凈化系統(tǒng)

NSRDOC型尾氣凈化系統(tǒng)經(jīng)過(guò)尾氣凈化試驗(yàn)，計(jì)算得到3種汽油車尾氣污染物CO、HC和NOx的轉(zhuǎn)化率，CO轉(zhuǎn)化率為88.89%，HC轉(zhuǎn)化率為90.90%，NOx轉(zhuǎn)化率為83.87%。

試驗(yàn)結(jié)果表明：2種技術(shù)路線尾氣凈化系統(tǒng)凈化效果均較好，3種污染物的凈化率均超過(guò)83%，DOCSCRASC型尾氣凈化系統(tǒng)對(duì)CO、NOx的凈化效果更好，但該系統(tǒng)價(jià)格較高；NSRDOC型尾氣凈化系統(tǒng)對(duì)HC的凈化效果更好，成本較低，但需要定期進(jìn)行NSR裝置再生。

4結(jié)論

1）開發(fā)了尾氣凈化系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了尾氣凈化系統(tǒng)機(jī)械結(jié)構(gòu)，主要包括流量測(cè)量系統(tǒng)、電加熱器、尾氣凈化后處理系統(tǒng)、連接管道和各傳感器。

2）基于尾氣凈化系統(tǒng)各部件需實(shí)現(xiàn)的功能及工作流程，設(shè)計(jì)了尾氣凈化系統(tǒng)的測(cè)控系統(tǒng)，基于XE164FN單片機(jī)芯片設(shè)計(jì)了單片機(jī)最小系統(tǒng)電路、供電系統(tǒng)電路、通信電路、信號(hào)處理電路和驅(qū)動(dòng)電路，設(shè)計(jì)了尾氣凈化系統(tǒng)凈化程序及NSR裝置再生程序。

3）搭建了尾氣凈化系統(tǒng)試驗(yàn)臺(tái)，試驗(yàn)表明2種技術(shù)路線下的尾氣凈化系統(tǒng)都具有良好的凈化效果，3種污染物的凈化率均超過(guò)83%。

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