一种计算SCR催化消声器瞬态循环试验比排放量的方法与流程

本发明涉及发动机领域，特别涉及发动机的排气后处理技术领域。

背景技术：

瞬态试验循环是评价柴油机及SCR催化消声器满足国Ⅳ、国Ⅴ以及更高排放阶段法规要求的重要考核项目，其中国Ⅳ、国Ⅴ阶段通常需要进行ETC排放循环，城市国Ⅴ以及更高排放阶段需要进行WHTC循环。以ETC为例，法规规定了瞬态循环各工况点的转速规范值、扭矩规范值，每个工况点的实际转速及实际扭矩可由基准转速以及实际转速对应的瞬态性能测定曲线上的扭矩值计算获得。基准转速、最大扭矩等会因具体柴油机状态、台架系统的差异存在一定偏差。

在规定的瞬态试验循环期间，发动机全部排气用经过调节的环境空气稀释，并从经过稀释的排气中取样测量排气污染物，使用测功机的发动机扭矩和转速反馈信号，积分计算循环时间内的发动机的输出功率，用质量排放值及发动机的积分功率值计算出每种污染物的比排放量。其计算公式为：

式中，χ为循环的比排放结果，单位为g/kw·h

G(NOx)i为瞬态循环中参与计算的第i工况点NOx累积排放量，单位g；

Wi为瞬态循环中参与计算的第i工况点柴油机累积做功，单位kw·h。

SCR催化剂根据其活性组分的不同，主要分为钒基、铁基和铜基三种，目前国四、国五排放阶段多采用钒基催化剂。影响催化剂活性最主要的因素是排气温度和空速。ETC循环工况中排气温度相对较低(200～350℃)的中低负荷点占比较多，而根据催化剂的温度窗口特性，中低温度范围内，随着温度的升高，催化剂的性能会有明显的提升，SCR催化消声器的性能也会随着温度的升高而提高，从而影响到NOx排放结果。此外，空速对SCR催化剂的性能影响也比较大，在相同温度下，空速越大，转化效率越低；空速越低，转化效率越高。

在进行瞬态试验时，即使控制柴油机的工况(转速、扭矩等)保持一致，柴油机的排温、废气流量等也会因为柴油机本身状态、台架系统布置等不同会与开发状态存在差异，这些差异会直接影响SCR催化消声器的转化效率，进而影响到NOx排放结果。瞬态循环中合适温度、空速工况点所占比重越大，就越有利于整个循环中对NOx的处理效果。因此，每次在不同试验台架、采用不同柴油机进行瞬态试验时，排放结果都会受到实际循环过程排气温度、空速差异的影响，不利于对催化消声器的性能做出一个准确的判断，也不能对前后不同次试验结果进行客观的比较评价。。

技术实现要素：

针对现有技术的上述缺陷，本发明充分考虑到每次实际试验时排温、废气流量对排放结果的影响，分别以排温、空速为坐标对瞬态循环(ETC、WHTC)工况进行区域划分，将各区域分布工况点的数量跟开发时相比较，确定修正系数，通过对循环中各区域工况点所占权重进行修正来获得更能体现催化消声器实际能力的排放结果，以便更准确评价催化消声器对排气中NOx的处理能力。

具体，本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的。

一种计算SCR催化消声器瞬态循环试验比排放量的方法，所述方法包括如下步骤：

S1：按照瞬态循环中工况点的温度、空速分布情况，分别以排温、空速为横纵坐标，将整个瞬态工况点划分为n个区域，统计每个区域内工况点的数量；

S2：以柴油机原始数据开发时每个区域内的统计结果为基准，将每个区域内工况点数目分别记作N1、N2、N3、……、Nn；

S3：将实际考核SCR催化消声器过程中瞬态循环工况点以相同的坐标轴间隔进行分区，统计每个区域内工况点的数目，分别记作M1、M2、M3、……、Mn；

S4：以柴油机原始数据开发时工况点分布情况为基准，计算每次验证试验时以某一具体划分区域内工况点的数目与开发时相应区域的工况点数目的比值作为第n个划分区域内各工况点的修正系数λn，即：

式中，Nn为原始数据开发时循环工况点第n个区域内工况点数目；

Mn为实际考核验证时循环工况点第n个区域内工况点数目；

S5：计算瞬态循环试验比排放量，计算公式如下：

式中，x为循环的比排放量，单位为g/kw·h；

Gn(NOx)i为第n个划分区域、第i个工况点的NOx累积排放质量，单位g；

Wni为第n个划分区域内第i个工况点的累积消耗功，单位kw·h；

λn为S4步骤确定的第n个划分区域内各工况点的修正系数。

本发明的优点在于：

由于影响催化消声器转换效率的主要因素是排温、空速，分别以排温、空速为横纵坐标对瞬态工况点进行分区，以开发试验为基准，以前后两次试验不同区域内点的数目，即权重之比作为修正系数对排放结果进行修正，以达到消除因柴油机排温、空速的变化对排放结果的影响。进而本发明能够避免因在不同试验台架、采用不同试验样机导致前后瞬态循环柴油机排气温度、空速等的不一致带来的结果偏差，修正后的结果能够客观评价SCR催化消声器对柴油机排气污染物的处理效果。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1示出了根据本发明实施方式的原始数据开发时瞬态循环工况点数目分布情况图。

图2示出了根据本发明实施方式的实际验证试验时瞬态工况点数目分布情况图。

图3示出了根据本发明实施方式的某钒基催化剂的NOx转化效率随排气温度的变化曲线

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施方式。虽然附图中显示了本公开的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。

根据本发明的实施方式，一种计算SCR催化消声器瞬态循环试验比排放量的方法，所述方法包括如下步骤：

S1：按照瞬态循环中工况点的温度、空速分布情况，分别以排温、空速为横纵坐标，将整个瞬态工况点划分为n个区域，统计每个区域内工况点的数量；

S2：以柴油机原始数据开发时每个区域内的统计结果为基准，将每个区域内工况点数目分别记作N1、N2、N3、……、Nn；

S3：将实际考核SCR催化消声器过程中瞬态循环工况点以相同的坐标轴间隔进行分区，统计每个区域内工况点的数目，分别记作M1、M2、M3、……、Mn；

S4：以柴油机原始数据开发时工况点分布情况为基准，计算每次验证试验时以某一具体划分区域内工况点的数目与开发时相应区域的工况点数目的比值作为第n个划分区域内各工况点的修正系数λn，即：

式中，Nn为原始数据开发时循环工况点第n个区域内工况点数目；

Mn为实际考核验证时循环工况点第n个区域内工况点数目；

S5：计算瞬态循环试验比排放量，计算公式如下：

式中，x为循环的比排放量，单位为g/kw·h；

Gn(NOx)i为第n个划分区域、第i个工况点的NOx累积排放质量，单位g；

Wni为第n个划分区域内第i个工况点的累积消耗功，单位kw·h；

λn为S4步骤确定的第n个划分区域内各工况点的修正系数。

上述计算方法的依据为：SCR催化消声器在不同空速、不同排温工况下对NOx的转换效率是不一致的，以采用某钒基催化剂为例，其不同排气温度对NOx的转化效率如图3所示，而划分在同一区域内部工况转换效率确大致接近。某一区域内工况点的数目的多少，即该区域内总工况点数目的比重会直接影响到整个循环的排放结果，在高效温度、空速区域内分布的点越多，即该部分工况点所占的比重越大，整个循环的NOx转换效率也就越高，排放结果相应也越低；反之，如果一个循环中低温或过高温度、过高空速分布的工况点越多，即该部分工况点所占的比重越大，整个循环的NOx转换效率也就越度低，相应的排放结果就越高。因此，在对SCR催化消声器进行瞬态循环测试时，可以以柴油机数据开发时工况点分布情况为基准，每次验证试验时以某一具体划分区域内工况点的数目与开发时相应区域的工况点数目的比值作为系数对排放结果计算过程进行修正，以综合考虑温度、空速的变化对排放结果的影响，具体计算方式如上述所述。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。