Регистрация Войти
Вопрос

Формула для расчета норм выбросов

OBD сообщает, прошел ли я тест на выбросы или нет. Я хочу знать формулу, по которой он вычисляет уровень выбросов CO, NOx, HC из моего автомобиля и сравнивает его с некоторым установленным пороговым значением, чтобы получить результат прохождения / отказа.
Я полагаю, формула будет отличаться для бензиновых и дизельных автомобилей.
Авто и транспорт

Перевод вопроса с Mechanics Stack Exchange
Лицензия: CC BY-SA (2.5–4.0)
Оригинальный вопрос: https://mechanics.stackexchange.com/questions/22913/formula-to-calculate-emission-rates
1
+ Читать

16 Комментариев

  1. Если вам удастся получить данные о расходе топлива из системы OBDII, вы сможете рассчитать количество выбросов CO2. (Как рассчитать расход бензина (приблизительно) по данным OBDII)



    Поскольку ископаемое топливо представляет собой смесь различных углеводородов, при его сгорании неизбежно образуется CO2. Я обнаружил, что на литр бензина приходится 2,32 кг CO2, а на литр дизельного топлива — 2,62 кг CO2, но эти цифры могут варьироваться в зависимости от состава (например, наличия этанола) и температуры (объём увеличивается с повышением температуры). Тем не менее эти значения дают хорошее представление о ситуации.



    Все остальные выбросы являются непреднамеренными побочными продуктами. Небольшая часть топлива может сгорать не полностью, что приводит к образованию CO и/или несгоревшего углерода/топлива. Избыток воздуха приводит к образованию CO, а поскольку кислород начинает вступать в реакцию с азотом воздуха, образуются оксиды азота. Количество выбросов зависит от конструкции двигателя и нагрузки/условий окружающей среды. Возможно, у производителя есть таблица с этими данными, но вы её не получите.



    Кроме того, автомобиль не измеряет их. Например, настоящий скандал с выбросами VW связан с NOx и был обнаружен при тестировании недавно разработанного мобильного устройства для измерения NOx. Раньше не было возможности измерить уровень NOx во время движения по дороге.

    Лямбда-зонд измеряет количество остаточного кислорода в выхлопных газах, чтобы автомобиль мог регулировать соотношение воздуха и топлива для максимально эффективного сгорания, но он не может полностью предотвратить или измерить эти выбросы.
  1. Ну, вы же не знаете, как обстоят дела с вашим бензиновым двигателем. Данные по вашей ссылке действительны для одного автомобиля/двигателя. Хотя эффект от них аналогичен для других двигателей, точные цифры отличаются. Например, современные двигатели намного чище, чем те, что были 50 лет назад, и не только из-за каталитического нейтрализатора. Таким образом, вы не можете применить этот набор данных к любому автомобилю. Конечно, если вы не получаете достаточно данных через OBDII, это становится дополнительной проблемой. Но даже в случае с дизельным двигателем, если вы не знаете, сколько NOx вырабатывает конкретный двигатель в определённых условиях, вы в тупике.
  1. Большое спасибо. Итак, вот в чём дело. Я хочу рассчитать количество CO, NOx и углеводородов, выбрасываемых автомобилем. Для бензинового автомобиля соотношение воздух-топливо составляет примерно 14,7:1; я знаю коэффициент избытка воздуха, поэтому могу рассчитать общий объём выхлопных газов. Из ссылки я знаю процентное содержание CO, NOx и углеводородов. Следовательно, я могу рассчитать массу CO, NOx и углеводородов. Проблема с дизельным топливом заключается в том, что я не знаю ни одного графика, показывающего зависимость состава CO, NOx и углеводородов от соотношения воздух-топливо или коэффициента избытка воздуха. Я понятия не имею, как действовать дальше. В дизельных двигателях соотношение воздух-топливо сильно варьируется.
  1. @SoumyaSen Формулы не существует. Я расширил свой ответ, чтобы, надеюсь, дать вам больше пищи для размышлений.
  1. Мне любопытно узнать, как автомобиль проверяет исправность систем контроля выбросов? Я имею в виду, как датчики определяют, что выбросы из выхлопной системы находятся в допустимых пределах? По какой формуле они работают?
  1. Большое спасибо, @vini_i. Не могли бы вы подсказать мне теоретическую процедуру для расчёта состава выхлопных газов автомобиля с использованием общих данных OBD (не данных для конкретного автомобиля)? Если не точное, то хотя бы приблизительное значение.
  1. @SoumyaSen Чтобы точно рассчитать, что выходит из двигателя, вам понадобится газоанализатор на 5 газов, желательно портативный. Проезжайте по городу, записывая показания датчика массового расхода воздуха и процентное содержание газов в выхлопных газах. Просто имейте в виду, что многие газоанализаторы на 5 газов не выдерживают дизельного выхлопа.

  1. Мне кажется, вы неправильно понимаете, как система бортовой диагностики определяет, что ваш автомобиль соответствует нормам выбросов.



    Автомобиль лишь проверяет, работают ли системы контроля выбросов, а затем надеется, что с тем, что выходит из выхлопной трубы, всё в порядке. Автомобиль проверяет, что топливная смесь соответствует допустимым нормам, что система рециркуляции отработавших газов работает, что в системе улавливания паров топлива нет отверстий и она продувается, что каталитический нейтрализатор может накапливать достаточное количество кислорода и что все электрические компоненты работают.



    Кроме этого, больше ничего нет. Автомобиль может выбрасывать в атмосферу огромное количество оксидов азота, но вы об этом даже не узнаете, если все системы работают исправно.



    Проверка системы рециркуляции отработавших газов осуществляется путем прямой или косвенной проверки расхода. Если расход соответствует норме, система считается работоспособной. Ford использует датчик DPFE, который напрямую проверяет расход системы рециркуляции отработавших газов. Другие автомобили используют датчик MAP для косвенной проверки расхода системы рециркуляции отработавших газов. При включении клапана рециркуляции отработавших газов должно произойти заметное падение давления в коллекторе. Если поток слишком велик, значит, клапан застрял открытым. Если поток слишком мал или его нет, значит, что-то не так.



    Система EVAP проверяется на наличие утечек и расхода. Существуют буквально сотни различных способов проверить это. Наиболее распространенным является использование вентиляционного соленоида, продувочного соленоида и датчика давления EVAP. Система герметизируется с помощью вентиляционного соленоида. Затем активация продувочного соленоида (при работающем двигателе) приведет к созданию в системе небольшого вакуума. Этот вакуум измеряется датчиком давления. Если система способна создавать вакуум, это означает, что поток продувки достаточен. Как только будет достигнут вакуум, продувочный соленоид остановится. Затем система будет отслеживать скорость падения давления. Если скорость падения давления низкая, значит, система исправна. Если скорость падения давления высокая, значит, есть какая-то утечка. Если вакуум вообще не достигается, значит, есть большая утечка или продувочный соленоид не работает.



    Топливная система проверяется с помощью кислородных датчиков. Кислородные датчики проверяют, не слишком ли много или слишком мало топлива подается в двигатель. Это количество отражается в долгосрочных показателях топливной коррекции. Если показатели близки к нулю, значит, все в порядке. Если показатели сильно отрицательные (в зависимости от автомобиля, но не ниже -12 %), значит, система работает слишком богато. Если показатели сильно положительные (более 12 %), значит, система работает слишком бедно.



    Как и в случае с системой улавливания паров топлива, существует множество способов проверки каталитического нейтрализатора. В каталитическом нейтрализаторе ниже по потоку расположен кислородный датчик. Сравнивая показания кислородных датчиков, расположенных выше и ниже по потоку, можно проверить способность нейтрализатора накапливать кислород.


  1. @sweber Отличный ответ.
  1. Тогда как рассчитать концентрацию CO, NOx, HC по данным OBD? Есть какой-нибудь метод?
  1. Удалось ли вам найти способ получать данные о NOx и CO через OBD2?
  1. Я не разбираюсь в дизельных двигателях, поэтому не могу сказать наверняка.
  1. Подходит ли этот график для дизельных и бензиновых автомобилей? Или он будет другим?
  1. Возможно, вас заинтересует «диаграмма 5 газов», которая связывает соотношение воздуха и топлива с различными газами fixkick.com/sensors/O2%20sensor/AFR-GAS.JPG
  1. @SoumyaSen Этот график вводит в заблуждение. Он применим только к теоретическим лабораторным результатам. Динамическое сгорание в автомобиле гораздо сложнее. Например, в автомобиле может быть точно соблюдена степень сжатия 14,7:1, но при этом может быть неисправен клапан рециркуляции отработавших газов. Из-за этого количество NOx резко возрастёт по сравнению с графиком. Кроме того, на графике не учтён каталитический нейтрализатор, который очищает выхлопные газы перед выходом из выхлопной трубы.
  1. Большое спасибо. Итак, вот в чём дело. Я хочу рассчитать количество CO, NOx и углеводородов, выбрасываемых автомобилем. Для бензинового автомобиля соотношение воздух-топливо составляет примерно 14,7:1; я знаю коэффициент избытка воздуха, поэтому могу рассчитать общий объём выхлопных газов. Из ссылки я знаю процентное содержание CO, NOx и углеводородов. Следовательно, я могу рассчитать массу CO, NOx и углеводородов. Проблема с дизельным топливом заключается в том, что я не знаю ни одного графика, показывающего зависимость состава CO, NOx и углеводородов от соотношения воздух-топливо или коэффициента избытка воздуха. Я понятия не имею, как действовать дальше. В дизельных двигателях соотношение воздух-топливо сильно варьируется.
Вы уже ответили на этот вопрос