[發(fā)明專利]用于確定內(nèi)燃機(jī)中NOx和/或CO2的特定和/或絕對排放值的方法及測量裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201280040300.1
• 申請日: 2012-07-28
• 公開（公告）號: CN103748340B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 克努特·霍耶;迪米特里奧斯·T·尚塔拉斯
• 申請（專利權(quán)）人: 特斯托股份公司
• 主分類號: F02D35/02
• 分類號: F02D35/02;F02D41/14;G01M15/08;G01M15/05;G01M15/10;F02D41/18
• 代理公司: 北京中原華和知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司11019
• 代理人: 壽寧,張華輝

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于確定內(nèi)燃機(jī)中NO_x和/或CO₂的特定和/或絕對排放值的方法。

本發(fā)明還涉及一種用于確定內(nèi)燃機(jī)中NO_x和/或CO₂的特定和/或絕對排放值的測量裝置。

在本文中，絕對排放值給定每時間單位的排放質(zhì)量（如千克每小時），而特定排放值給定與功率相關(guān)的每單位時間的排放質(zhì)量（如克每千瓦時）。

背景技術(shù)

人們已知，通過測量這種數(shù)值來監(jiān)控內(nèi)燃機(jī)符合法定標(biāo)準(zhǔn)或可以比較內(nèi)燃機(jī)的排放量。

為了能夠獲得上述結(jié)果，需已知或已確定排氣質(zhì)量流。可選地，還可由功率及燃料消耗量算出這種結(jié)果。然而，在實踐中很難直接測量這種變量。通常僅在特定的實驗臺才能完成這類測量，而在內(nèi)燃機(jī)安裝后的正常運(yùn)行中并不能完成此類測量。需就地或?qū)嵉販y量或監(jiān)測內(nèi)燃機(jī)的情況下，如在船上監(jiān)測船舶柴油發(fā)動機(jī)，這點(diǎn)尤為不利。實踐表明，已知類型的功率測量（特別是質(zhì)量流量的測量）需大量設(shè)備，這會導(dǎo)致相當(dāng)多的測量誤差。這些設(shè)備還比較昂貴且處理通常較為耗時。已知方法的另一缺陷在于，為了安裝測量設(shè)備，須分別使內(nèi)燃機(jī)停止工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提出一種可選且簡單可行的獲得內(nèi)燃機(jī)中NO_x和/或CO₂的相對或絕對排放值的方法。

為實現(xiàn)該目的，根據(jù)本發(fā)明在前述類型的方法的設(shè)置中，測量內(nèi)燃機(jī)的至少一個氣缸中的氣缸壓力的時間曲線并由此取得氣缸壓力關(guān)于曲軸旋轉(zhuǎn)角度的氣缸壓力曲線，特別地，該氣缸壓力曲線是曲軸旋轉(zhuǎn)角度的函數(shù)，隨后由氣缸壓力曲線一方面取得內(nèi)燃機(jī)的輸出功率，另一方面取得排氣質(zhì)量流量，所得的排氣質(zhì)量流量與所測量的內(nèi)燃機(jī)（特別是氣缸）的排氣中的NO_x濃度相結(jié)合并與已確定的輸出功率相結(jié)合，以形成NO_x和/或CO₂的特定和/或絕對排放值。本發(fā)明相較于已知方法的優(yōu)勢在于，毋須直接測量曲軸的旋轉(zhuǎn)角度。確切而言，由氣缸壓力的時間曲線推導(dǎo)出相關(guān)的旋轉(zhuǎn)角度，而無需同步測量旋轉(zhuǎn)角度及氣缸壓力，這種同步測量中時常會出現(xiàn)測量誤差。由此，由氣缸壓力的時間曲線推導(dǎo)出氣缸壓力曲線，而無需測量曲軸的旋轉(zhuǎn)角度。其優(yōu)勢還在于，毋須由于旋轉(zhuǎn)角度的測量而接近曲軸。由此可在內(nèi)燃機(jī)的安裝位置且持續(xù)運(yùn)行中對其進(jìn)行測量，而無需改裝。可共同測量所有氣缸的排氣中NO_x濃度或者分別測量各氣缸的排氣中NO_x濃度。

在本發(fā)明一實施方案的設(shè)置中，分別對內(nèi)燃機(jī)的各氣缸測出氣缸壓力的時間曲線并由此取得氣缸壓力關(guān)于曲軸旋轉(zhuǎn)角度的氣缸壓力曲線，特別地，該氣缸壓力曲線是曲軸旋轉(zhuǎn)角度的函數(shù)。其優(yōu)勢在于，可避免估測未測量氣缸的氣缸壓力的時間曲線。其優(yōu)勢還在于，對所有氣缸的測量結(jié)果均較為準(zhǔn)確，從而可高度精確地確定排放值。

在本發(fā)明一實施方案的設(shè)置中，可由指示功率確定輸出功率，其中采用內(nèi)燃機(jī)預(yù)定的機(jī)械效率水平。在此，指示功率表示內(nèi)燃機(jī)在假定燃燒氣體的膨脹功完全無摩擦地轉(zhuǎn)化成曲軸的往復(fù)運(yùn)動情況下的理論功率。機(jī)械效率水平尤其補(bǔ)償在實際內(nèi)燃機(jī)中發(fā)生的摩擦損失。

例如在一種設(shè)置中，在實驗臺預(yù)先測量機(jī)械效率水平或者利用機(jī)械效率水平的相關(guān)系數(shù)。優(yōu)選地，這可通過工作測試或?qū)嶒炁_上的試驗來完成。如此測得的機(jī)械效率水平可隨后存儲于存儲裝置中且備用于根據(jù)本發(fā)明的方法。

在另一設(shè)置中，還可根據(jù)存儲的相關(guān)系數(shù)估算機(jī)械效率水平。這種相關(guān)系數(shù)可在本身已知的程度上將摩擦影響考慮在內(nèi)。

例如，在通過瞬時測量氣缸壓力確定功率的方法中，已知摩擦損失的考量以及（實際）輸出功率的估算。對此，在已知的方法中，迄今仍在曲軸上設(shè)置旋轉(zhuǎn)角度傳感器來確定氣缸的瞬時工作位置。然而，這要求改裝現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)并且在測量前需較深地進(jìn)入其中，由此不理想地中斷機(jī)器的運(yùn)行。

在本發(fā)明一實施方案的設(shè)置中，根據(jù)氣缸的上換向點(diǎn)或死點(diǎn)取得需用于確定指示功率或輸出功率的旋轉(zhuǎn)角度。例如，這可通過估算氣缸壓力曲線來完成。對此，例如可定義參比壓力，該參比壓力表征上換向點(diǎn)或死點(diǎn)。其優(yōu)勢在于，氣缸的換向點(diǎn)可對曲軸的瞬時旋轉(zhuǎn)角度得出相對較精確的結(jié)論。

人們已知由氣缸壓力曲線確定上轉(zhuǎn)向點(diǎn)，并且可利于用于本發(fā)明以代替曲軸角度的測量。