CH717326B1 - Calibration method for a diesel engine SCR device. - Google Patents
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Abstract
In der vorliegenden Erfindung ist ein Kalibrierungsverfahren für eine SCR-Vorrichtung eines Dieselmotors zum Bestimmen eines NH 3 -Bedarfs an einem zu kalibrierenden Punkt beschrieben, wobei verschiedene Referenzpunktkombinationen abhängig von der Art des Dieselmotors ausgewählt werden, wobei ein NH 3 -Bedarf Q NH 3 an jedem Referenzpunkt in den Referenzpunktkombinationen berechnet wird, wobei ein Ammoniakverhältnisfaktor ƒ der SCR an jedem Referenzpunkt abhängig von der Drehzahl des Dieselmotors und der Leistung des Dieselmotors an jedem Referenzpunkt berechnet wird, wobei ein Ammoniakverhältnisfaktor ƒ Kalibrierung der SCR an dem zu kalibrierenden Punkt abhängig von dem Ammoniakverhältnisfaktor ƒ an jedem Referenzpunkt in den Referenzpunktkombinationen berechnet wird, und ein NH 3 -Bedarf Q NH 3 -Kalibrierung am zu kalibrierenden Punkt basierend auf einer Beziehung zwischen ƒ Kalibrierung , einem Grenzwert der Emissionsmenge am zu kalibrierenden Punkt Q NO X -Kalibrierung , einer Drehzahl des Dieselmotors am Punkt des Durchschnittswerts von Drehzahlleistungen n m , einer Leistung am Punkt des Durchschnittswerts von Drehzahlleistungen P em , einer Drehzahl n Kalibrierung am zu kalibrierenden Punkt und einer Leistung P eKalibrierung am zu kalibrierenden Punkt berechnet wird. Die vorliegende Erfindung passt sich durch verschiedene Referenzpunktkombinationen an die Kalibrierungsanforderungen verschiedener Arten von Dieselmotoren an und realisiert eine schnelle Kalibrierung durch Dieselmotorenhersteller.In the present invention, a calibration method for an SCR device of a diesel engine is described for determining an NH 3 demand at a point to be calibrated, with different combinations of reference points being selected depending on the type of diesel engine, with an NH 3 demand Q NH 3 on is calculated at each reference point in the reference point combinations, with an ammonia ratio factor ƒ of the SCR at each reference point depending on the speed of the diesel engine and the power of the diesel engine at each reference point, with an ammonia ratio factor ƒ calibration of the SCR at the point to be calibrated depending on the ammonia ratio factor ƒ is calculated at each reference point in the reference point combinations, and an NH 3 demand Q NH 3 calibration at the point to be calibrated based on a relationship between ƒ calibration , a limit of the amount of emissions at the point to be calibrated Q NO X calibration , a Dre number of the diesel engine at the point of average value of speed powers n m , a power at the point of average value of speed powers P em , a speed n calibration at the point to be calibrated and a power P ecalibration at the point to be calibrated. The present invention adapts to the calibration requirements of different types of diesel engines through various combinations of reference points and realizes rapid calibration by diesel engine manufacturers.
Description
TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA
[0001] Die vorliegende Erfindung gehört zum technischen Gebiet der Kalibrierung in der Nachbehandlung von Dieselmotoren und bezieht sich insbesondere auf ein Kalibrierungsverfahren für eine SCR -Vorrichtung (SCR= selektive katalytische Reduktion) eines Dieselmotors. The present invention belongs to the technical field of calibration in the aftertreatment of diesel engines and relates in particular to a calibration method for an SCR device (SCR=Selective Catalytic Reduction) of a diesel engine.
STAND DER TECHNIKSTATE OF THE ART
[0002] Verbrennungsprodukte eines Dieselmotors umfassen hauptsächlich CO-, HC-, CO2-, NOX-Gas und Partikel. Bezüglich der technischen Behandlung vom NOX-Gas, das vom Dieselmotor emittiert wird, wird auf dem Markt zusätzlich zur Abgasrückführung AGR (Exhaust Gas Recirculation) die selektive katalytische Reduktion SCR (Selective Catalytic Reduction) eingesetzt. Die SCR reduziert hauptsächlich das NOX-Gas im Abgas durch die Reduktionsreaktion von NH3mit NOXin Harnstoff und weist die Besonderheiten eines guten Behandlungseffekts sowie einer hohen Gesamteffizienz auf. Combustion products of a diesel engine mainly include CO, HC, CO2, NOX gas and particulates. Regarding the technical treatment of the NOX gas emitted by the diesel engine, the selective catalytic reduction SCR (Selective Catalytic Reduction) is used on the market in addition to the exhaust gas recirculation EGR (Exhaust Gas Recirculation). The SCR mainly reduces the NOX gas in the exhaust gas through the reduction reaction of NH3 with NOXin urea, and has the features of good treatment effect and high overall efficiency.
[0003] Die Einspritzmenge der wässrigen Ammoniaklösung in eine SCR-Vorrichtung hängt mit der Behandlungseffizienz von Schadstoffen zusammen. Dabei kann eine zu kleine Einspritzmenge verursachen, dass ein Teil des NOX-Gases nicht effektiv bearbeitet wird, während eine übermäßige Einspritzmenge dazu führen kann, dass ein nicht-umgesetztes Ammoniak mit anderen Verbrennungsprodukten im Abgasrohr zum Erzeugen sekundärer Schadstoffe reagiert oder es direkt in die Atmosphäre abgegeben wird und sich somit negativ auf die Atmosphäre auswirkt. Infolgedessen wird in den nationalen Emissionsvorschriften vorgeschrieben, dass der Ammoniakgehalt im Abgas vom Dieselmotor nicht höher als 10 ppm sein darf. [0003] The injection amount of the aqueous ammonia solution into an SCR device is related to the treatment efficiency of pollutants. Here, too small an injection amount may cause some of the NOX gas to not be processed effectively, while an excessive injection amount may cause an unreacted ammonia to react with other combustion products in the exhaust pipe to generate secondary pollutants or release it directly into the atmosphere is emitted and thus has a negative impact on the atmosphere. As a result, national emission regulations stipulate that the ammonia content in the exhaust gas from diesel engines must not exceed 10 ppm.
[0004] Mit der Aktualisierung der Emissionsvorschriften ist die Kalibrierung der Einspritzmenge der wässrigen Ammoniaklösung in den Kalibrierungsarbeiten unvermeidbar. Das derzeitige Verfahren zur Kalibrierung der Einspritzmenge der wässrigen Ammoniaklösung lautet, dass gemäß den Messnormen und -methoden der nationalen Emissionsvorschriften auf dem Dieselmotorprüfstand die ursprünglichen NOX-Emissionen des Dieselmotors Punkt für Punkt gemessen werden, wobei durch Einspritzen der wässrigen Ammoniaklösung eine Reduktionsreaktion zwischen NH3und NOXerfolgt, wobei durch verschiedene Sensoren, die stromabwärts der SCR-Vorrichtung montiert sind, gemessen und bestimmt wird, ob die NOX-Emission innerhalb eines Grenzwerts liegt, wobei, wenn das Ergebnis negativ ist, die Einspritzmenge der wässrigen Ammoniaklösung verstellt wird, um eine endgültige Erfüllung der Vorschriften sicherzustellen. Zusammenfassend stellt die Kalibrierungsarbeit einen iterativen Prozess dar, der Zeit und Mühe kostet. Das Kalibrierungsverfahren für Dieselmotorprüfstände implementiert im Allgemeinen das 13-Betriebsmodus-Verfahren, bei dem die R49-Zykluskalibrierung hauptsächlich in der zweiten Stufe und die europäische ESC-Zykluskalibrierung hauptsächlich in der dritten bis fünften Stufe durchgeführt wird. Bei den oben genannten beiden Kalibrierungsverfahren müssen verschiedene Daten zu 13 Betriebsmodus-Punkten des Dieselmotors erfasst werden, weswegen die beiden Kalibrierungsverfahren unter einem doppelten Druck von Vorschriften und Marktnachfrage stehen. Die Kalibrierung der Einspritzmenge des Ammoniaks gemäß dem 13-Betriebsmodus-Verfahren erfordert einen enormen Arbeitsaufwand. Daher benötigen die Hersteller von Dieselmotoren dringend ein einfaches, genaues und schnelles Kalibrierungsverfahren. [0004] With the updating of the emission regulations, the calibration of the injection amount of the aqueous ammonia solution is unavoidable in the calibration work. The current method of calibrating the injection amount of the aqueous ammonia solution is that, according to the measurement standards and methods of national emission regulations, on the diesel engine test bench, the original NOX emissions of the diesel engine are measured point by point, and by injecting the aqueous ammonia solution, a reduction reaction between NH3 and NOX occurs, measuring and determining whether the NOX emission is within a limit value by various sensors mounted downstream of the SCR device, where if the result is negative the injection rate of the aqueous ammonia solution is adjusted in order to achieve definitive compliance with the ensure regulations. In summary, the calibration work is an iterative process that takes time and effort. The diesel engine test bench calibration procedure generally implements the 13 operating mode procedure, in which the R49 cycle calibration is mainly carried out in the second stage, and the European ESC cycle calibration is mainly carried out in the third to fifth stages. The above two calibration methods need to collect different data on 13 operation mode points of the diesel engine, so the two calibration methods are under double pressure from regulations and market demand. The calibration of the injection quantity of the ammonia according to the 13 operation mode method requires an enormous amount of work. Therefore, diesel engine manufacturers urgently need a simple, accurate and fast calibration procedure.
INHALT DER VORLIEGENDEN ERFINDUNGCONTENT OF THE PRESENT INVENTION
[0005] In Anbetracht der Mängel im Stand der Technik schlägt die vorliegende Erfindung ein Kalibrierungsverfahren für eine SCR-Vorrichtung eines Dieselmotors gemäß Anspruch 1 vor. Die weiteren Ansprüche geben bevorzugte Ausführungen an. Beim erfindungsgemäßen Kalibrierungsverfahren können die Ammoniakverhältnisfaktoren in SCR für die NOX-Emissionsgrenze gemäß verschiedenen Emissionsvorschriften und -normen festgelegt werden. Durch Herstellen der Korrelation zwischen einem Referenzpunkt und einem zu kalibrierenden Punkt kann die Einspritzmenge der wässrigen Ammoniaklösung bei jedem eingestellten Betriebsmodus-Punkt des Dieselmotors einfach und genau berechnet und bestimmt werden, um die Kalibrierungsarbeitslast der Einspritzmenge der wässrigen Ammoniaklösung und die Ammoniakleckage zu reduzieren. In view of the shortcomings of the prior art, the present invention proposes a calibration method for an SCR device of a diesel engine according to claim 1. The further claims indicate preferred embodiments. In the calibration method of the present invention, the ammonia ratio factors in SCR for the NOX emission limit can be set according to various emission regulations and standards. By establishing the correlation between a reference point and a point to be calibrated, the aqueous ammonia injection amount at each operation mode set point of the diesel engine can be easily and accurately calculated and determined to reduce the calibration workload of the aqueous ammonia injection amount and the ammonia leakage.
[0006] Eine mögliche technische Ausgestaltung der vorliegenden Erfindung ist wie folgt: A possible technical embodiment of the present invention is as follows:
[0007] Ein Kalibrierungsverfahren für eine SCR-Vorrichtung eines Dieselmotors, umfasst folgende Schritte: A calibration method for an SCR device of a diesel engine comprises the following steps:
[0008] S1. Auswählen verschiedener Referenzpunktkombinationen abhängig von der Art des Dieselmotors, d.h. jeweils für Fahrzeuge, Baumaschinen und Generatoraggregate; S2. Berechnen eines NH3-Bedarfs QNH 3an jedem Referenzpunkt in den Referenzpunktkombinationen, indem ein NH3-Bedarf QNH 3an dem Referenzpunkt abhängig von einer ursprüngliche NOX-Emissionsmenge QNO X ursprunglichan jedem Referenzpunkt und einem Grenzwert QNO X Grenzeder an jedem Referenzpunkt verteilten NOX-Emissionsmenge des Dieselmotors jeweils mittels der folgenden Gleichungen berechnet ist: QNH 3= QNO X Reduzierung, QNO X Reduzierung= QNO X ursprunglich- QNO X Grenze; wobei QNO X Reduzierungeine NOX-Reduzierungsmenge an jedem Referenzpunkt in mg/kWh repräsentiert; QNO X Grenze= ϕ · QNO X Gesamtgrenze, wobei ϕ eine NOX-Verteilungsrate am Referenzpunkt in % und QNO X Gesamtgrenzeeinen Gesamtgrenzwert der NOX-Emissionsmenge des Dieselmotors in mg/kWh repräsentiert; S3. Berechnen eines Ammoniakverhältnisfaktors ƒ der SCR an jedem Referenzpunkt in den Referenzpunktkombinationen, indem der Ammoniakverhältnisfaktor der SCR an jedem Referenzpunkt durch die Gleichung abhängig von dem NH3-Bedarf QNH 3, der Drehzahl des Dieselmotors am Punkt des Durchschnittswerts von Drehzahlleistungen nm(r/min), einer Leistung am Punkt des Durchschnittswerts von Drehzahlleistungen Pem(kW), einem Grenzwert der NOX-Emissionsmenge QNO X Grenze, einer Drehzahl n des Dieselmotors und einer Leistung Pedes Dieselmotors an jedem Referenzpunkt berechnet ist; S4. Ermitteln eines Ammoniakverhältnisfaktors ƒKalibrierungder SCR an einem zu kalibrierenden Punkt abhängig von dem Ammoniakverhältnisfaktor ƒ an jedem Referenzpunkt in den Referenzpunktkombinationen, und Ermitteln eines NH3-Bedarfs QNH 3 -Kalibrierungan dem zu kalibrierenden Punkt basierend auf einer Beziehung zwischen ƒKalibrierung, einem Grenzwert der NOx-Emissionsmenge am zu kalibrierenden Punkt QNO X -Kalibrierung, einer Drehzahl des Dieselmotors am Punkt des Durchschnittswerts von Drehzahlleistungen nm, einer Leistung am Punkt des Durchschnittswerts von Drehzahlleistungen Pem, einer Drehzahl nKalibrierungam zu kalibrierenden Punkt und einer Leistung PeKalibrierungam zu kalibrierenden Punkt. S1. Choosing different combinations of reference points depending on the type of diesel engine, i.e. for vehicles, construction machinery and generator sets respectively; S2. Calculating an NH3 requirement QNH 3 at each reference point in the reference point combinations by specifying an NH3 requirement QNH 3 at the reference point depending on an original NOX emission amount QNO X originally at each reference point and a limit value QNO X limit of the NOX emission amount distributed at each reference point of the diesel engine, respectively is calculated using the following equations: QNH 3= QNO X reduction, QNO X reduction= QNO X original- QNO X limit; where QNO X reduction represents a NOX reduction amount at each reference point in mg/kWh; QNO X limit= ϕ QNO X total limit, where φ represents a NOX distribution rate at the reference point in % and QNO X total limit represents a total limit of the NOX emission amount of the diesel engine in mg/kWh; S3. Calculate an ammonia ratio factor ƒ of the SCR at each reference point in the reference point combinations by dividing the ammonia ratio factor of the SCR at each reference point by the equation depending on the NH3 demand QNH 3, the speed of the diesel engine at the point of average value of speed outputs nm(r/min), a power at the point of the average value of revolution powers Pem(kW), a limit value of the NOX emission amount QNO X limit, a revolution speed n of the diesel engine, and a power Pe of the diesel engine at each reference point; S4. Determining an ammonia ratio factor ƒCalibration of the SCR at a point to be calibrated depending on the ammonia ratio factor ƒ at each reference point in the reference point combinations, and determining an NH3 demand QNH 3 calibration at the point to be calibrated based on a relationship between ƒcalibration, a limit value of the NOx emission amount at QNO X calibration point, a speed of the diesel engine at the point of average value of speed powers nm, a power at the point of average value of speed powers Pem, a speed ncalibrationat the point to be calibrated and a power Pecalibrationat the point to be calibrated.
[0009] Weiterhin ist vorgesehen, dass die Arten des Dieselmotors in einen Dieselmotor für Fahrzeuge, einen Dieselmotor für Baumaschinen und einen Dieselmotor für Generatoraggregate unterteilt sind. Furthermore, it is provided that the types of diesel engine are divided into a diesel engine for vehicles, a diesel engine for construction machinery and a diesel engine for generator sets.
[0010] Weiterhin ist vorgesehen, dass eine Auswahlregel der Referenzpunktkombinationen lautet, dass beim Dieselmotor für Fahrzeuge der maximale Drehmomentpunkt A, ein Kalibrierungsbetriebsmodus-Punkt B und ein Punkt C des Durchschnittswerts von Drehzahlleistungen jeweils als Referenzpunkte ausgewählt sind, dass beim Dieselmotor für Baumaschinen der maximale Drehmomentpunkt A und ein Kalibrierungsbetriebsmodus-Punkt B jeweils als Referenzpunkte ausgewählt sind, und dass beim Dieselmotor für Generatoraggregate ein Kalibrierungsbetriebsmodus-Punkt B als Referenzpunkt ausgewählt ist. Furthermore, it is provided that a selection rule of the reference point combinations is that in the diesel engine for vehicles the maximum torque point A, a calibration operating mode point B and a point C of the average value of speed performances are each selected as reference points, that in the diesel engine for construction machinery the maximum Torque point A and a calibration operation mode point B are selected as reference points, respectively, and that in the diesel engine for generator sets, a calibration operation mode point B is selected as a reference point.
[0011] Weiterhin ist vorgesehen, dass eine Drehzahl des Dieselmotors am Punkt C des Durchschnittswerts von Drehzahlleistungen beträgt und eine Leistung am Punkt C des Durchschnittswerts von Drehzahlleistungen beträgt, wobei nAbzw. nBfür eine Drehzahl am maximale Drehmomentpunkt A bzw. am Kalibrierungsbetriebsmodus-Punkt B in r/min steht, und wobei PeAbzw. PeBfür eine Leistung am Punkt A bzw. am Punkt B in kW steht. It is further provided that a speed of the diesel engine at point C is the average value of speed power and a power at point C is the average value of speed power, where nA bzw. nB stands for a speed in r/min at the maximum torque point A and the calibration operating mode point B, respectively, and where PeA and PeB stands for a power at point A or at point B in kW.
[0012] Weiterhin ist vorgesehen, dass beim Dieselmotor für Fahrzeuge der Ammoniakverhältnisfaktor der SCR am zu kalibrierenden Punkt durch folgende Gleichungen berechnet ist: wobei m einen Prozentsatz der Drehzahl am zu kalibrierenden Punkt von einer Drehzahl eines Kalibrierungsbetriebsmodus, n einen Prozentsatz einer Last am zu kalibrierenden Punkt von einer Last des Kalibrierungsbetriebsmodus, k1eine Einflusskonstante für den Ammoniakverhältnisfaktor der SCR am zu kalibrierenden Punkt repräsentiert, wobei k2, k3bzw. k4eine Kopplungseinflusskonstante für den Ammoniakverhältnisfaktor der SCR am maximalen Drehmomentpunkt A, am Kalibrierungsbetriebsmodus-Punkt B bzw. am Punkt C des Durchschnittswerts von Drehzahlleistungen repräsentiert. It is further contemplated that in the vehicle diesel engine, the ammonia ratio factor of the SCR at the point to be calibrated is calculated by the following equations: where m is a percentage of speed at the point to be calibrated from a speed of a calibration mode of operation, n is a percentage of a load at the point to be calibrated point from a load of the calibration mode of operation, k1 represents an influence constant for the ammonia ratio factor of the SCR at the point to be calibrated, where k2, k3 and k4 represents a coupling influence constant for the ammonia ratio factor of the SCR at the maximum torque point A, the calibration operating mode point B, and the average value speed performance point C, respectively.
[0013] Weiterhin ist vorgesehen, dass beim Dieselmotor für Baumaschinen der Ammoniakverhältnisfaktor der SCR am zu kalibrierenden Punkt durch folgende Gleichungen berechnet ist: Furthermore, it is provided that the ammonia ratio factor of the SCR at the point to be calibrated is calculated by the following equations for diesel engines for construction machinery:
[0014] Weiterhin ist vorgesehen, dass beim Dieselmotor für Generatoraggregate der Ammoniakverhältnisfaktor der SCR am zu kalibrierenden Punkt durch folgende Gleichungen berechnet ist: Furthermore, it is provided that in diesel engines for generator sets, the ammonia ratio factor of the SCR at the point to be calibrated is calculated using the following equations:
[0015] Vorteilhafte Wirkungen von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können sein: 1. Es können verschiedene Referenzpunktkombinationen zur Anpassung an Kalibrierungsanforderungen verschiedener Arten von Dieselmotoren ausgewählt werden. Unter den Einflussfaktoren unterschiedlicher Außenumgebungen und unterschiedlicher Modi zur Druckbeaufschlagung wird es durch Verstellen der Einflusskonstante und der Kopplungseinflusskonstante ermöglicht, dass die Berechnungen die technischen Anforderungen der Kalibrierungsarbeiten und der Dieselmotorenhersteller besser erfüllen, und dass eine schnelle Kalibrierung durch die Dieselmotorenhersteller realisierbar ist. 2. Mit Berechnungsdaten einer kleinen Anzahl von Referenzpunkten wird der Bedarf an der wässrigen Ammoniaklösung am zu kalibrierenden Punkt berechnet, so dass die Arbeitsbelastung durch NOX-Kalibrierung und die Ammoniakleckage reduziert werden. 3. Nach Abschluss des Kalibrierungstests können die Parameter der Einspritzmenge der wässrigen Ammoniaklösung unter verschiedenen Betriebsmodi zu technischen Parametern, wie Drehzahl und Leistung des Dieselmotors, korrespondieren und in eine elektronische Steuereinheit eingebettet werden, damit der Dieselmotor in den tatsächlichen Betriebsmodi relevante Parameter aufrufen kann und es ermöglicht wird, dass die wässrige Ammoniaklösung die Reduktion von NOXunter der Voraussetzung, dass die Emissionsvorschriften eingehalten werden, vervollständigt. Beneficial effects of embodiments of the present invention can be: 1. Different combinations of reference points can be selected to adapt to calibration requirements of different types of diesel engines. Under the influence factors of different external environments and different pressurization modes, adjusting the influence constant and the coupling influence constant allows the calculations to better meet the technical requirements of the calibration works and the diesel engine manufacturers, and rapid calibration by the diesel engine manufacturers can be realized. 2. With calculation data of a small number of reference points, the need for the aqueous ammonia solution at the point to be calibrated is calculated, so that the workload of NOX calibration and the ammonia leakage are reduced. 3. After the calibration test is completed, the parameters of the injection quantity of the aqueous ammonia solution under different operating modes can correspond to technical parameters, such as diesel engine speed and power, and embedded in an electronic control unit, so that the diesel engine in the actual operating modes can call up relevant parameters and it allowing the aqueous ammonia solution to complete the reduction of NOX provided emission regulations are met.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWING
[0016] Figur 1 zeigt eine schematische Ansicht eines Tests am Dieselmotorprüfstand; Figur 2 zeigt eine schematische Ansicht der Auswahl von Betriebsmodus-Punkten und der Berechnung von Verhältnisfaktoren; Figur 3 zeigt eine schematische Ansicht eines Verfahrens zum Berechnen und Kalibrieren einer Einspritzmenge einer wässrigen Ammoniaklösung.[0016] FIG. 1 shows a schematic view of a test on a diesel engine test bench; Figure 2 shows a schematic view of the selection of operating mode points and the calculation of ratio factors; FIG. 3 shows a schematic view of a method for calculating and calibrating an injection quantity of an aqueous ammonia solution.
Bezugszeichenliste:Reference list:
[0017] 01. Dieselmotor, 02. Dynamometer, 03. Abgasanalysator, 04. Kraftstofftank , 05. SCR Vorrichtung, 06. Harnstofftank, 07. Harnstoffpumpe, 08. Durchflussregulierer, 09. Düse, 10. Auspuffrohr vor SCR Vorrichtung, 11. Auspuffrohr nach SCR Vorrichtung. 01. Diesel engine, 02. Dynamometer, 03. Exhaust gas analyzer, 04. Fuel tank, 05. SCR device, 06. Urea tank, 07. Urea pump, 08. Flow regulator, 09. Nozzle, 10. Exhaust pipe before SCR device, 11. Exhaust pipe after SCR device.
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNGDETAILED DESCRIPTION
[0018] Um die Ziele, technische Ausgestaltungen und Vorteile der vorliegenden Erfindung klarer zu machen, wird die vorliegende Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen und Ausführungsbeispielen detailliert beschrieben. Es versteht sich, dass die hierin beschriebenen spezifischen Ausführungsbeispiele nur zur Erläuterung der vorliegenden Erfindung dienen, jedoch nicht zur Beschränkung der vorliegenden Erfindung. In order to make the objects, technical features and advantages of the present invention clearer, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings and working examples. It should be understood that the specific embodiments described herein are intended to illustrate the present invention, not to limit the present invention.
[0019] Wie in Figur 1 gezeigt, umfasst das schnelle Kalibrierungsverfahren für einen Ammoniakverhältnisfaktor einer SCR eines Dieselmotors folgende Schritte: As shown in Figure 1, the rapid calibration method for an ammonia ratio factor of an SCR of a diesel engine comprises the following steps:
[0020] S1. Auswählen verschiedener Referenzpunktkombinationen für verschiedene Arten von Dieselmotoren, wobei beim Dieselmotor für Fahrzeuge der maximale Drehmomentpunkt A, ein Kalibrierungsbetriebsmodus-Punkt B und ein Punkt C des Durchschnittswerts von Drehzahlleistungen jeweils als Referenzpunkte ausgewählt sind, wobei eine Drehzahl des Dieselmotors am Punkt C des Durchschnittswerts von Drehzahlleistungen beträgt und eine Leistung am Punkt C des Durchschnittswerts von Drehzahlleistungen beträgt, wobei nAbzw. nBfür eine Drehzahl am maximalen Drehmomentpunkt A bzw. am Kalibrierungsbetriebsmodus-Punkt B in r/min steht, und wobei PeAbzw. PeBfür eine Leistung am maximale Drehmomentpunkt A bzw. am Kalibrierungsbetriebsmodus-Punkt B in kW steht, wobei beim Dieselmotor für Baumaschinen der maximale Drehmomentpunkt A und ein Kalibrierungsbetriebsmodus-Punkt B jeweils als Referenzpunkte ausgewählt sind, wobei beim Dieselmotor für Generatoraggregate ein Kalibrierungsbetriebsmodus-Punkt B als Referenzpunkt ausgewählt ist (Zur Vereinfachung der Beschreibung werden der maximale Drehmomentpunkt A, der Kalibrierungsbetriebsmodus-Punkt B und der Punkt C des Durchschnittswerts von Drehzahlleistungen im Folgenden kurz als Referenzpunkte A, B und C beschrieben). S2. Berechnen eines NH3-Bedarfs QNH 3am Punkt A, B und C am Beispiel des Dieselmotors für Fahrzeuge, wobei der Berechnungsprozess wie folgt ist: S2.1. Erfassen der jeweiligen Drehzahlen (nA, nBund nm) an Referenzpunkten A, B und C, der jeweiligen Leistungen (PeA, PeBund Pem) an Referenzpunkten A, B und C sowie der jeweiligen ursprünglichen NOX-Emissionen (QNO X ursprunglichA, QNO X ursprunglichBund QNO X ursprunglichC) an Referenzpunkten A, B und C, des Drehzahl des Dieselmotors am Punkt des Durchschnittswerts von Drehzahlleistungen nm, der Leistung am Punkt des Durchschnittswerts von Drehzahlleistungen Pem, durch Testen unter verschiedenen Betriebsmodi des ausgewählten Dieselmotors für Fahrzeuge; S2.2. Ermitteln des Gesamtgrenzwertes QNO X Gesamtgrenzeder NOX-Emission für den Dieselmotor für Fahrzeuge gemäß den nationalen Emissionsvorschriften, wobei abhängig von der NOX-Verteilungsrate an jedem Referenzpunkt die Grenzwerte der NOX-Emissionsmenge an den Referenzpunkte A, B und C jeweils berechnet werden können, wie z.B.: wobei QNO X Gesamtgrenzeden NOX-Grenzwert für den Dieselmotor für Fahrzeuge in mg/kWh, der durch die nationalen Emissionsvorschriften festgelegt ist, repräsentiert, wobei ϕ1, ϕ2bzw. ϕ3die NOX-Verteilungsrate am Referenzpunkt A, B bzw. C in % repräsentiert, wobei abhängig von den Emissionsvorschriften und -normen, verschiedenen Dieselmotortypen und -modellen die NOX-Verteilungsrate an verschiedenen Betriebsmodus-Punkten variiert, wobei beispielsweise die NOX-Verteilungsrate am Punkt A etwa 10% bis 20% beträgt, wobei der Wert der Verteilungsrate durch Experimente gemessen werden kann oder sein Bereich basierend auf einer empirischen Formel geschätzt werden kann; S2.3. Ermitteln des jeweiligen NH3-Bedarfs QNH 3an Referenzpunkten A, B und C, z.B.: S1. Selecting different combinations of reference points for different types of diesel engines, in the diesel engine for vehicles, the maximum torque point A, a calibration operation mode point B and a point C of the average value of speed performances are respectively selected as reference points, with a speed of the diesel engine at the point C of the average value of speed performances is and a power at point C is the average value of speed powers, where nAresp. nB stands for a speed in r/min at the maximum torque point A and the calibration mode of operation point B, respectively, and where PeA and PeB stands for a power at the maximum torque point A and at the calibration mode point B in kW, respectively, with the maximum torque point A and a calibration mode point B being respectively selected as reference points for the diesel engine for construction machinery, and for the diesel engine for gensets a calibration mode point B as reference point is selected (To simplify the description, the maximum torque point A, the calibration operation mode point B and the point C of the average value of speed performances are briefly described below as reference points A, B and C). S2. Calculate an NH3 requirement QNH 3 at point A, B and C using the example of the diesel engine for vehicles, the calculation process is as follows: S2.1. Recording of the respective speeds (nA, nBund nm) at reference points A, B and C, the respective powers (PeA, PeBund Pem) at reference points A, B and C as well as the respective original NOX emissions (QNO X originalA, QNO X originalBund QNO X originally C) at reference points A, B and C, the speed of the diesel engine at the point of average value of speed powers nm, the power at the point of average value of speed powers Pem, by testing under different operating modes of the selected diesel engine for vehicles; S2.2. Determination of the total limit value QNO X total limit of the NOX emission for the diesel engine for vehicles according to the national emission regulations, depending on the NOX distribution rate at each reference point, the limit values of the NOX emission quantity at the reference points A, B and C can be calculated, e.g. : where QNO X total limit represents the NOX limit value for the diesel engine for vehicles in mg/kWh set by the national emission regulations, where ϕ1, ϕ2respectively ϕ3 represents the NOX removal rate at reference point A, B or C in %, where depending on the emission regulations and standards, different diesel engine types and models, the NOX removal rate at different operating mode points varies, for example, the NOX removal rate at point A is about 10% to 20%, the value of the distribution rate can be measured by experiments or its range can be estimated based on an empirical formula; S2.3. Determination of the respective NH3 requirement QNH 3 at reference points A, B and C, e.g.:
S3. Berechnen eines Ammoniakverhältnisfaktors der SCR an jedem Referenzpunkt abhängig von dem NH3-Bedarf QNH 3, der Drehzahl des Dieselmotors am Punkt des Durchschnittswerts von Drehzahlleistungen nm, der Leistung am Punkt des Durchschnittswerts von Drehzahlleistungen Pem, dem Grenzwert QNO X grenzeder NOX-Emission, der Drehzahl n des Dieselmotors und der Leistung Pedes Dieselmotors an den Referenzpunkten A, B und C, z.B.: S3. Calculate an ammonia ratio factor of the SCR at each reference point depending on the NH3 demand QNH 3, the speed of the diesel engine at the point of average value of speed powers nm, the power at the point of average value of speed powers Pem, the limit value QNO X limit of NOX emission, the speed n of the diesel engine and the power of the diesel engine at the reference points A, B and C, e.g.:
S4. Ermitteln eines Ammoniakverhältnisfaktors der SCR an einem zu kalibrierenden Punkt abhängig von dem Ammoniakverhältnisfaktor ƒ an jedem Referenzpunkt in den Referenzpunktkombinationen, und Ermitteln eines NH3-Bedarfs QNH 3 -Kalibrierungan einem zu kalibrierenden Punkt basierend auf einer Beziehung zwischen ƒKalibrierung, einem Grenzwert der NOx-Emissionsmenge am zu kalibrierenden Punkt QNO X -Kalibrierung, einer Drehzahl des Dieselmotors am Punkt des Durchschnittswerts von Drehzahlleistungen nm, einer Leistung am Punkt des Durchschnittswerts von Drehzahlleistungen Pem, einer Drehzahl nKalibrierungam zu kalibrierenden Punkt und einer Leistung PeKalibrierungam zu kalibrierenden Punkt, wie durch Punkt D in Figur 2 gezeigt, wobei der Berechnungsprozess lautet: wobei m einen Prozentsatz der Drehzahl am zu kalibrierenden Punkt auf eine Drehzahl eines Kalibrierungsbetriebsmodus, n einen Prozentsatz einer Last am zu kalibrierenden Punkt auf eine Last des Kalibrierungsbetriebsmodus, k1eine umfassende Einflusskonstante für den Ammoniakverhältnisfaktor der SCR am Kalibrierungspunkt repräsentiert, wobei k2, k3bzw. k4eine Kopplungseinflusskonstante für den Ammoniakverhältnisfaktor der SCR am Punkt A, am Punkt B bzw. am Punkt C repräsentiert. Wenn der Dieselmotor ein Dieselmotor für Baumaschinen ist, müssen nur die Ammoniakverhältnisfaktoren der SCR an den Referenzpunkten A und B ermittelt werden, wie durch Punkt E in Figur 2 gezeigt, wobei der Ammoniakverhältnisfaktor der SCR am Kalibrierungspunkt durch folgende Gleichungen berechnet wird: S4. determining an ammonia ratio factor of the SCR at a point to be calibrated depending on the ammonia ratio factor ƒ at each reference point in the reference point combinations, and determining an NH3 demand QNH 3 calibration at a point to be calibrated based on a relationship between ƒcalibration, a limit value of the NOx emission amount am point to be calibrated QNO X calibration, a speed of the diesel engine at the point of average value of speed powers nm, a power at the point of average value of speed powers Pem, a speed ncalibration at the point to be calibrated and a power Pecalibration at the point to be calibrated, as indicated by point D in figure 2, wherein the calculation process is: where m is a percentage of speed at the point to be calibrated to a speed of a calibration mode of operation, n is a percentage of a load at the point to be calibrated to a load of the calibration mode of operation, k1a comp assuming influence constant for the ammonia ratio factor of the SCR at the calibration point, where k2, k3 and k4 represents a coupling influence constant for the ammonia ratio factor of the SCR at point A, point B and point C, respectively. When the diesel engine is a construction machinery diesel engine, it is only necessary to obtain the ammonia ratio factors of the SCR at the reference points A and B as shown by point E in Figure 2, the ammonia ratio factor of the SCR at the calibration point being calculated by the following equations:
[0021] Wenn der Dieselmotor ein Dieselmotor für Generatoraggregate ist, muss nur der Ammoniakverhältnisfaktoren der SCR an dem Referenzpunkt B ermittelt werden, wie durch Punkt F in Figur 2 gezeigt, wobei der Ammoniakverhältnisfaktor der SCR am Kalibrierungspunkt durch folgende Gleichungen berechnet wird: If the diesel engine is a genset diesel engine, only the ammonia ratio factor of the SCR at the reference point B needs to be determined, as shown by point F in Figure 2, the ammonia ratio factor of the SCR at the calibration point being calculated by the following equations:
[0022] Um ein schnelles Kalibrierungsverfahren für einen Ammoniakverhältnisfaktor einer SCR eines Dieselmotors zu realisieren, basiert die vorliegende Anmeldung auf einem schnellen Kalibrierungssystem für einen Ammoniakverhältnisfaktor einer SCR eines Dieselmotors, wie in Figur 3 gezeigt. Das Kalibrierungssystem umfasst einen Dieselmotor 01, wobei der Dieselmotor 01 jeweils mit dem Dynamometer 02, dem Abgasanalysator 03 und dem Kraftstofftank 04 verbunden ist, wobei der Dieselmotor 01 durch ein Auspuffrohr 10 mit der SCR-Vorrichtung 05 verbunden ist, wobei im Auspuffrohr 10 eine Düse 09 montiert ist, wobei die Düse 09 nacheinander durch Leitungen mit der Harnstoffpumpe 07 und dem Harnstofftank 06 verbunden ist, wobei ein Durchflussregulierer 08 in der Verbindungsleitung montiert ist. Hinter der SCR-Vorrichtung 05 ist ein weiteres Auspuffrohr 11 angeschlossen. Der Dynamometer 02 ist starr mit dem Dieselmotor 01 verbunden, um die Drehzahl und Leistung des Dieselmotors 01 unter verschiedenen Betriebsmodi zu messen. Der Abgasanalysator kommuniziert mit einem Auspuffkrümmer des Dieselmotors 01 und misst hauptsächlich die ursprünglichen NOX-Emissionen des Dieselmotors 01 unter verschiedenen Betriebsmodi. Die SCR-Vorrichtung 05 stellt hauptsächlich Katalysatoren und Träger für die Reduktionsreaktion von NH3und NOx bereit. Die Düse 09 sprüht Harnstoff mit einer Standardkonzentration von 32,5%, um den Ammoniak als Rohstoff für die Reduktionsreaktion bereitzustellen. In order to realize a fast calibration method for an ammonia ratio factor of a diesel engine SCR, the present application is based on a fast calibration system for an ammonia ratio factor of a diesel engine SCR, as shown in FIG. The calibration system comprises a diesel engine 01, the diesel engine 01 being connected to the dynamometer 02, the exhaust gas analyzer 03 and the fuel tank 04, respectively, the diesel engine 01 being connected to the SCR device 05 through an exhaust pipe 10, the exhaust pipe 10 having a nozzle 09 is mounted, the nozzle 09 being sequentially connected to the urea pump 07 and the urea tank 06 by piping, with a flow regulator 08 mounted in the connecting piping. Another exhaust pipe 11 is connected behind the SCR device 05 . The dynamometer 02 is rigidly connected to the diesel engine 01 to measure the speed and power of the diesel engine 01 under different operating modes. The exhaust gas analyzer communicates with an exhaust manifold of the diesel engine 01 and mainly measures the original NOX emissions of the diesel engine 01 under different operation modes. The SCR device 05 mainly provides catalysts and carriers for the reduction reaction of NH3 and NOx. The nozzle 09 sprays urea with a standard concentration of 32.5% to provide the ammonia as a raw material for the reduction reaction.
[0023] Die obigen Ausführungsbeispiele dienen nur zur Veranschaulichung der Entwurfsideen und Merkmale der vorliegenden Erfindung und zielen darauf ab, dem Fachmann zu ermöglichen, den Inhalt der vorliegenden Erfindung zu verstehen und sie entsprechend umzusetzen. Der Schutzumfang der vorliegenden Erfindung ist nicht auf die obigen Ausführungsbeispiele beschränkt. Daher fallen alle äquivalenten Änderungen oder Modifikationen, die im Rahmen der Ansprüche auf der Grundlage der in der vorliegenden Erfindung offenbarten Prinzipien und Entwurfsideen vorgenommen werden, in den Schutzumfang der vorliegenden Erfindung. The above embodiments only serve to illustrate the design ideas and features of the present invention and aim to enable those skilled in the art to understand the gist of the present invention and implement it accordingly. The scope of the present invention is not limited to the above embodiments. Therefore, any equivalent changes or modifications made within the scope of the claims based on the principles and design ideas disclosed in the present invention fall within the scope of the present invention.
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