一种低温柴油机车载法排放的预测方法及系统

摘要

本发明提出了低温柴油机车载法排放的预测方法和系统，本发明的方法包括，根据发动机的第一运行参数计算相应温度下发动机的排放量；根据发动机第二运行参数及后处理信息参数，计算后处理转化效率；根据所述发动机排放量及所述后处理转化效率，结合车辆运行工况及环境变化，计算低温条件下发动机的排放量。本发明不仅仅考虑到由于环境温度变化导致的尿素不喷射工况下的车载排放，同时考虑到环境温度变化对后处理转化效率的影响，能够比较精确的预测到低温条件下的车载法排放结果。

说明书

技术领域

本发明涉及发动机行业，尤其涉及一种能够实现低温柴油机车载法排放的预测系统及方法。

背景技术

随着社会经济的发展，国家对环境保护的重视程度越来越高，2016年4月东部11省已经针对特种车辆(公交、环卫、邮政)实施国五排放标准要求，全国也即将于2017年7月1日针对重型柴油车实行5阶段发动机排放标准。按照不同地域要求，国六产品也将陆续登陆市场。

更为严峻的考验是当前要求的针对重型柴油车的车载法排放(重型柴油车在实际道路驾驶过程中进行车载排放检测的一种方式)，该要求需要车辆在环境温度为-2℃到40℃之间都要满足车载法排放要求。

项目开发过程无法验证各个环境温度下的车载法排放量，尤其是对于低环境温度下的车载法排放量。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种低温柴油机车载法排放的预测系统及方法。

本发明的第一方面，提供了一种低温柴油机车载法排放的预测方法，包括，根据发动机的第一运行参数计算相应温度下发动机的排放量；

根据发动机第二运行参数及后处理信息参数，计算后处理转化效率；

根据所述发动机排放量及所述后处理转化效率，结合车辆运行工况及环境变化，计算低温条件下发动机的排放量。

进一步地，所述发动机的第一运行参数包括发动机转速、发动机指示扭矩、发动机指示扭矩、燃油喷射参数、排气温度测量值、进气歧管内气体压力值、进气歧管内气体温度值。

进一步地，所述发动机的第二运行参数包括喷油量及进气流量；所述后处理信息参数包括后处理温度场温度、后处理容积、大气环境温度及风速。

进一步地，所述发动机的排放指氮氧化物的排放。

进一步地，所述车辆运行工况包括车速及轮胎滚动阻力修正系数；所述环境变化包括后处理入口氮氧化物测量值、后处理出口氮氧化物测量值、后处理温度场温度、大气环境温度及风速。

本发明的第二方面提供了一种低温柴油机车载法排放的预测系统，包括，

温度确定单元，用于确定当前环境温度及进气温度；

压力确定单元，用于确定当前发动机的进气压力；

后处理单元，用于获得后处理信息参数；及

计算单元，用于根据计算得到低温条件下发动机的排放量。

进一步地，所述低温柴油机车载法排放的预测系统还包括参数获取单元，用于获取当前发动机的运行参数，包括发动机转速、发动机指示扭矩、发动机指示扭矩、燃油喷射参数。

进一步地，所述温度确定单元，包括，

进气歧管温度传感器，用于获得发动机的进气温度；

环境温度传感器，用于获得不同时间段的大气环境温度。

进一步地，所述计算单元包括，

发动机常温排放计算子单元，用于计算常温下发动机的排放量；

转化效率计算子单元，用于计算发动机后处理转化效率；

发动机低温排放计算子单元，用于根据所述发动机常温排放计算子单元的计算结果及转化效率计算子单元计算结果计算低温条件下发动机的排放量。

进一步地，所述后处理单元包括DOC、DPF、SCR及各个传感器。

与现有技术相比，本发明可以通过采集常温情况下的车载法排放量，同时考虑环境温度变化对车载法排放的影响，建立低温车载法排放评估模型，可以实现基于现有车载法排放数据结果、变化不同的环境温度(主要是低温)并考虑风速、低温及各种影响因素，计算出低温条件下车载法排放量，有助于评估柴油机车辆在低温环境下车载法合规的风险，缩短开发周期，提升柴油机车辆的适应性及可靠性。

上述技术特征可以各种技术上可行的方式组合以产生新的实施方案，只要能够实现本发明的目的。

附图说明

在下文中将基于仅为非限定性的实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1显示了本发明的低温柴油机车载法排放的预测方法流程图；

图2显示了发动机系统示意图；

图3显示了本发明的低温柴油机车载法排放预测系统的示意图；

图4显示了本发明的低温柴油机车载法排放预测系统的另一种预测系统的示意图；

图5显示了本发明的预测系统中计算单元的示意图；

图6显示了本发明的低温柴油机车载法排放预测系统的逻辑图。

其中，附图标记为，

1、进气节流阀(IAT)；2、排气节流阀(ETV)；3、进气歧管；4、发动机；5、进气岐管温度传感器；6、进气歧管压力传感器；7、排气岐管；8、行车电脑(ECU)；9、后处理系统。

具体实施方式

以下将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明。需要说明的是，只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

本发明中未述及的部分采用或借鉴已有技术即可实现。

在本发明的实施例中，发动机的排放主要指氮氧化物的排放。

参见图1-图2，本发明的第一方面，提供了一种低温柴油机车载法排放的预测方法，包括，

步骤S101.根据发动机的第一运行参数计算相应温度下发动机的排放量；其中，发动机的第一运行参数包括发动机转速、发动机指示扭矩、发动机指示扭矩、燃油喷射参数、排气温度测量值、进气歧管内气体压力值、进气歧管内气体温度值等，根据上述参数，通过氮氧化物计算模型计算出不同温度下发动机当前氮氧化物的排放量。

在本发明的方法中，为了确保模型输入的准确性，会将上述的不同温度下发动机当前氮氧化物的排放量与后处理入口氮氧化物传感器测量结果进行校核。

步骤S102.根据发动机第二运行参数及后处理信息参数，计算后处理转化效率；

其中，发动机的第二运行参数包括喷油量及进气流量等参数，所述后处理信息参数包括后处理温度场温度、后处理容积、大气环境温度及风速，根据上述发动机及后处理相关的信息，考虑到大气环境因素，计算出后处理转化效率。

步骤S103.根据步骤S101计算所得的发动机排放量及步骤S102中后处理转化效率，结合车辆运行工况及环境变化，计算低温条件下发动机的排放量。进一步地，所述车辆运行工况包括车速及轮胎滚动阻力修正系数；所述环境变化包括后处理入口氮氧化物测量值、后处理出口氮氧化物测量值、后处理温度场温度、大气环境温度及风速。

当环境温度较低时，会导致后处理温度场温度降低，部分工况点则无法达到尿素喷射条件，此部分的氮氧化物排放则来自于发动机原机排放，可以通过后处理入口氮氧化物传感器测量结果代替，而能够达到喷射条件的工况，则需要针对温度降低之后带来的效率变化对氮氧化物的转化效率进行修正，最终综合计算得到低温条件的车载法排放量。

如图2-图3所示，本发明的第二方面提供了一种低温柴油机车载法排放的预测系统，包括，

温度确定单元10，用于确定当前环境温度及进气温度；

压力确定单元20，用于确定当前发动机4的进气压力；

后处理单元30，用于获得后处理信息参数；及

计算单元40，用于根据计算得到低温条件下发动机的排放量。

如图4所示，在一个优选地实施例中，所述低温柴油机车载法排放的预测系统还包括参数获取单元50，用于获取当前发动机的运行参数，包括发动机转速、发动机指示扭矩、发动机指示扭矩、燃油喷射参数。

如图2所示，在一个优选地实施例中，所述温度确定单元10，包括，

进气歧管温度传感器5，用于获得发动机4的进气温度；

环境温度传感器(图中未示出)，用于获得不同时间段的大气环境温度。

如图5所示，在一个优选地实施例中，所述计算单元40包括，

发动机常温排放计算子单元401，用于计算常温下发动机的排放量；

转化效率计算子单元402，用于计算发动机后处理转化效率；

发动机低温排放计算子单元403，用于根据所述发动机常温排放计算子单元的计算结果及转化效率计算子单元计算结果计算低温条件下发动机的排放量。

进一步地，所述后处理单元包括DOC、DPF、SCR及各个传感器。其中，DOC指的是柴油催化氧化器，传感器主要是指后处理系统中的DOC入口温度传感器、DPF前后温度传感器、SCR前后温度传感器、DPF前后压差传感器、SCR前后氮氧化物传感器。

本发明的低温柴油机车载法排放的预测系统各单元的具体实现过程，可以结合图1和图6参见上述的低温柴油机车载法排放的预测方法。

本发明的系统通过ECM收集到的各个传感器信息，考虑到环境变化带来的影响，模型则会计算出相应的环境温度下车载法排放量。

本发明的预测方法和预测系统，不仅仅考虑到由于环境温度变化导致的尿素不喷射工况下的车载排放，同时考虑到环境温度变化对后处理转化效率的影响，能够比较精确的预测到低温条件下的车载法排放结果。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

此外，尽管在附图中以特定顺序描述了本发明实时操作，但是，这并非要去或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些操作，或是必须执行全部所示的操作才能实现期望的结果。可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤或者将一个步骤分成多个步骤执行。

至此，本领域技术人员应该认识到，虽然本发明所揭露的实施方式如上，但所述的内容只是为了便于理解本发明而采用的实施方式，并非用以限定本发明。任何本发明所属技术领域内的技术人员，在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下，可以在实施的形式上及细节上作任何的修改与变化，但本发明的专利保护范围，仍须以所附的权利要求书所界定的范围为准。