CN103711557A - 颗粒捕集器平衡温度的测试方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种颗粒捕集器平衡温度的测试方法及装置，能够减少测试耗时提高测试精度。该方法包括：发动机稳态工作时，测试安装于所述发动机上的柴油机颗粒捕集器DPF出气口的非挥发态颗粒物数量浓度，获取颗粒物数量浓度变化趋势；根据颗粒物数量浓度变化趋势确定DPF平衡温度。本发明实施例的颗粒捕集器平衡温度的测试方法及装置，根据出气口的非挥发态颗粒物数量浓度确定DPF平衡温度，能够减少测试耗时提高测试精度。

Description

颗粒捕集器平衡温度的测试方法及装置
技术领域
本发明涉及检测领域，尤其涉及一种颗粒捕集器平衡温度的测试方法及装置。
背景技术
柴油机颗粒捕集器（DPF）是降低柴油机颗粒物排放的有效方法。当排气流过DPF时，颗粒物被DPF的多孔结构过滤。DPF上累积的颗粒物会导致柴油机排气背压上升，燃油经济性恶化，因此需要采用一定方法将颗粒物清除，实现DPF再生。DPF的再生方法可以分为主动再生和被动再生。主动再生采用外加能量的方法提高排气温度，使DPF内累积的颗粒物燃烧。被动再生则采用催化的方法降低反应温度，使DPF内的颗粒物被氧气（O2）或二氧化氮（NO2）催化氧化。被动再生在柴油机正常工作排气温度条件下完成DPF的再生，具有成本低、性能可靠的优点，是当前研究的重点。
发动机运行时的排气温度是实现DPF被动再生的关键因素。随着排气温度的提高，颗粒物被催化氧化的速率逐渐加快，当排气中颗粒物在DPF上的累积速率和被氧化速率相同时，DPF上累积的颗粒物质量不变，此时的排气温度被称为DPF的平衡温度（BPT）。平衡温度是评价DPF系统连续被动再生效果的主要评价指标。平衡温度越低，说明DPF再生效果越好，可以适应排气温度更低的发动机运行工况。
一般通过发动机台架试验测试DPF的压降变化以确定DPF的平衡温度。试验方法为：选定一较低的排气温度开始试验（如200℃），发动机稳态运行一段时间，测试DPF压降变化过程；如果压降上升，则调节发动机工况，使排气温度升高一定值（如25℃），再进行稳态试验并测试DPF压降；当试验发现发动机稳态运行一段时间后DPF压降没有明显变化时，此时的DPF入口温度即为平衡温度。
这种测试DPF压降的方法虽然可以获得DPF的平衡温度，但试验时间很长，通常达到数小时甚至数十小时，测试精度低，当发动机颗粒物排放较低时该方法的缺点尤为突出，对评价DPF被动再生性能带来很大困难。因此，如何改进DPF平衡温度测试方法是当前需要解决的技术问题。
发明内容
本发明实施例提供一种颗粒捕集器平衡温度的测试方法及装置，能够减少测试耗时提高测试精度。
本发明实施例采用如下技术方案：
一种颗粒捕集器平衡温度的测试方法，包括：
发动机稳态工作时，测试安装于所述发动机上的柴油机颗粒捕集器DPF出气口的非挥发态颗粒物数量浓度，获取颗粒物数量浓度变化趋势；
根据颗粒物数量浓度变化趋势确定DPF平衡温度。
可选的，所述根据颗粒物数量浓度变化趋势确定DPF平衡温度包括：
比较颗粒物累积速率与颗粒物被氧化速率，确定DPF平衡温度的区间范围；
根据测试精度缩小所述DPF平衡温度的区间范围，得到所述DPF平衡温度。
可选的，所述比较颗粒物累积速率与颗粒物被氧化速率，确定DPF平衡温度的区间范围包括：
如果颗粒物数量浓度逐渐上升，则颗粒物累积速率小于颗粒物被氧化速率，当前DPF入口处排气温度高于DPF平衡温度；将当前DPF入口处排气温度所述DPF平衡温度的区间一个边界值；
如果颗粒物数量浓度逐渐下降，则颗粒物累积速率大于颗粒物被氧化速率，当前DPF入口处排气温度低于DPF平衡温度，将当前DPF入口处排气温度所述DPF平衡温度的区间另一个边界值。
可选的，所述非挥发态颗粒物的粒径为23nm～2.5μm，所述非挥发态颗粒物中不包括排气中的核态颗粒物。
一种颗粒捕集器平衡温度的测试装置，包括：
测试模块，用于发动机稳态工作时，测试安装于所述发动机上的柴油机颗粒捕集器DPF出气口的非挥发态颗粒物数量浓度，获取颗粒物数量浓度变化趋势；
确定模块，用于根据颗粒物数量浓度变化趋势确定DPF平衡温度。
可选的，所述确定模块包括：
比较子单元，用于比较颗粒物累积速率与颗粒物被氧化速率，确定DPF平衡温度的区间范围；
确定子单元，用于根据测试精度缩小所述DPF平衡温度的区间范围，得到所述DPF平衡温度。
可选的，所述比较子单元具体用于，如果颗粒物数量浓度逐渐上升，则颗粒物累积速率小于颗粒物被氧化速率，当前DPF入口处排气温度高于DPF平衡温度；将当前DPF入口处排气温度所述DPF平衡温度的区间一个边界值；如果颗粒物数量浓度逐渐下降，则颗粒物累积速率大于颗粒物被氧化速率，当前DPF入口处排气温度低于DPF平衡温度，将当前DPF入口处排气温度所述DPF平衡温度的区间另一个边界值。
可选的，所述非挥发态颗粒物的粒径为23nm～2.5μm，所述非挥发态颗粒物中不包括排气中的核态颗粒物。
基于上述方案，本发明实施例的颗粒捕集器平衡温度的测试方法及装置，发动机稳态工作时，测试安装于所述发动机上的柴油机颗粒捕集器DPF出气口的非挥发态颗粒物数量浓度，获取颗粒物数量浓度变化趋势；根据颗粒物数量浓度变化趋势确定DPF平衡温度。从而根据出气口的非挥发态颗粒物数量浓度确定DPF平衡温度，能够减少测试耗时提高测试精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例1提供的一种颗粒捕集器平衡温度的测试方法的流程图；
图2为本发明实施例2提供的一种发动机台架示意图；
图3为本发明实施例2提供的不同排气温度条件下DPF出口颗粒物数量浓度的变化示意图；
图4为本发明实施例3提供的一种颗粒捕集器平衡温度的测试装置的结构示意图；
图5为本发明实施例3提供的另一种颗粒捕集器平衡温度的测试装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
如图1所示，本实施例提供一种颗粒捕集器平衡温度的测试方法，包括：
11、发动机稳态工作时，测试安装于所述发动机上的柴油机颗粒捕集器DPF出气口的非挥发态颗粒物数量浓度，获取颗粒物数量浓度变化趋势；
12、根据颗粒物数量浓度变化趋势确定DPF平衡温度。
可选的，所述根据颗粒物数量浓度变化趋势确定DPF平衡温度包括：
比较颗粒物累积速率与颗粒物被氧化速率，确定DPF平衡温度的区间范围；
根据测试精度缩小所述DPF平衡温度的区间范围，得到所述DPF平衡温度。
可选的，所述比较颗粒物累积速率与颗粒物被氧化速率，确定DPF平衡温度的区间范围包括：
如果颗粒物数量浓度逐渐上升，则颗粒物累积速率小于颗粒物被氧化速率，当前DPF入口处排气温度高于DPF平衡温度；将当前DPF入口处排气温度所述DPF平衡温度的区间一个边界值；
如果颗粒物数量浓度逐渐下降，则颗粒物累积速率大于颗粒物被氧化速率，当前DPF入口处排气温度低于DPF平衡温度，将当前DPF入口处排气温度所述DPF平衡温度的区间另一个边界值。
本实施例的方法，发动机稳态工作时，测试安装于所述发动机上的柴油机颗粒捕集器DPF出气口的非挥发态颗粒物数量浓度，获取颗粒物数量浓度变化趋势；根据颗粒物数量浓度变化趋势确定DPF平衡温度。从而根据出气口的非挥发态颗粒物数量浓度确定DPF平衡温度，能够减少测试耗时提高测试精度。
实施例2
本实施例提供的一种柴油机颗粒捕集器平衡温度的测试方法。DPF上累积的颗粒物会影响DPF对颗粒物的过滤效率，累积的颗粒物越多，DPF的过滤效率越高。DPF的过滤效率直接影响DPF出口处非挥发态颗粒物数量浓度。对不同柴油机和DPF进行的大量试验表明，DPF出口处非挥发态颗粒物数量浓度随DPF上颗粒物累积量的变化响应灵敏，通过测试DPF出口处排气中的非挥发态颗粒物数量浓度，可以判断DPF上所累积的颗粒物质量的变化趋势，进而确定DPF的平衡温度。
具体实现时，发动机运行在某一稳态工况条件下，连续测试DPF后非挥发态颗粒物数量浓度，待测试结果稳定后，观察颗粒物数量浓度变化趋势。如果颗粒物数量浓度逐渐上升，说明颗粒物累积速率小于颗粒物被氧化速率，此时DPF入口处排气温度高于DPF平衡温度，应适当减小发动机负荷，降低排气温度重复试验；反之，若颗粒物数量浓度逐渐下降，则说明颗粒物累积速率大于颗粒物被氧化速率，此时DPF入口处排气温度低于DPF平衡温度，此时应适当增大发动机负荷，提高排气温度重复试验。经过几次试验，可以逐步缩小DPF平衡温度所处的温度区间范围，并根据试验精度需要最终确定DPF的平衡温度。
下面结合具体实例详细说明本实施例的方法。
图2为本实施例提供的一种发动机台架示意图，图2中，1空气滤清器；2进气流量计柴油油耗仪；3增压器；4颗粒捕集器；5压差传感器；6温度测试模块；7颗粒计数器；8中冷器；9柴油机；10测功机；11油耗仪；12柴油油箱。
如图2所示，在一台国IV柴油机上，增加带催化剂涂层的DPF。发动机参数如表1所示。DPF采用壁流式蜂窝陶瓷载体，载体材料为堇青石，DPF参数如表2所示。DPF入口和出口处排气温度用K型热电偶测量。压降采用压电式压差传感器测量，精度为0.1kPa。DPF后非挥发态颗粒物数量浓度使用AVLCPC489测试，测量方法符合欧VI法规要求的颗粒物数量浓度测试方法。
表1
气缸数 6
缸径 108mm
行程 130mm
排量 7.14L
压缩比 18
柴油喷射系统 高压共轨
额定功率 199kW(2300r/min)
最大转矩 1000N·m（1400r/min）
表2
长度 304.8mm
直径 266.7mm
总体积 17L
孔目数 200cpsi
壁面厚度 0.3mm
通过测试DPF出口处非挥发态颗粒物数量浓度，得到不同排气温度条件下DPF出口颗粒物数量浓度的变化规律如图3所示，图3中连续的曲线表示排气温度，断续的曲线表示颗粒物数量浓度。试验中调节发动机工况，改变排气温度，并保持排气质量流量为440kg/h，即对DPF的空速为20000h-1。试验过程可分为5个步骤：
1）排气温度取310℃开始试验，发动机在稳态工况条件下运行，DPF出口处非挥发态颗粒物数量浓度随时间逐渐下降，表明DPF上颗粒物逐渐积累，平衡温度高于310℃；
2）调节发动机工况，使排气温度上升至415℃，该温度下DPF出口处非挥发态颗粒物数量浓度随时间逐渐上升，平衡温度低于415℃；
3）调节发动机工况使排气温度介于310℃和415℃之间，试验中取排气温度为360℃，该温度下DPF出口处非挥发态颗粒物数量浓度缓慢上升，表明平衡温度略低于360℃；
4）微调发动机工况使排气温度下降少许，试验中取排气温度为348℃，该温度下DPF出口处非挥发态颗粒物数量浓度缓慢下降，表明排气温度略高于平衡温度，此时确定DPF平衡温度在348℃-360℃这一区间内；
5）进一步试验，调节排气温度为354℃，试验发现DPF出口处非挥发态颗粒物数量浓度基本不变，可以确定此时的排气温度为DPF平衡温度。
经过上述试验步骤，试验得到该条件下DPF的平衡温度为354℃，试验可以在几十分钟内完成，大幅缩短了试验时间。
采用传统的测试DPF压降的方法验证上述测试结果。试验表明，发动机在排气温度354℃条件下长时间稳态运行时DPF压降维持在1.6kPa不变，说明用本专利的测试方法和传统的平衡温度测试方法结果一致。
与传统的用DPF压降变化趋势测试平衡温度的方法相比，本发明使用的测试方法可以明显缩短试验时间，提高测试效率可以将每个发动机稳态工况点的试验时间从数小时减小为几分钟。
传统的测试方法DPF压降受到DPF载体温度动态响应过程的影响，容易发生误判，而本实施例DPF后非挥发态颗粒物数量浓度直接受DPF上颗粒物累积量的影响，受到的干扰因素少。
传统的测试方法当排气温度接近DPF温度时，DPF上颗粒物累积量变化缓慢，DPF压降在数小时内不发生明显变化，因此用测试压降的方法只能较为粗略的确定DPF的平衡温度。而本实施例通过测试DPF后非挥发态颗粒物数量浓度，当排气温度接近DPF平衡温度时，仍然能够在较短时间内敏感地检测出DPF上颗粒物累积量的变化趋势，测试精度较高。
本实施例的测试方法能够大幅缩短试验时间，降低试验运行成本。
实施例3
如图4所示，本实施例提供一种颗粒捕集器平衡温度的测试装置，包括：
测试模块41，用于发动机稳态工作时，测试安装于所述发动机上的柴油机颗粒捕集器DPF出气口的非挥发态颗粒物数量浓度，获取颗粒物数量浓度变化趋势；
确定模块42，用于根据颗粒物数量浓度变化趋势确定DPF平衡温度。
可选的，如图5所示，确定模块42包括：
比较子单元421，用于比较颗粒物累积速率与颗粒物被氧化速率，确定DPF平衡温度的区间范围；
确定子单元422，用于根据测试精度缩小所述DPF平衡温度的区间范围，得到所述DPF平衡温度。
可选的，比较子单元421具体用于，如果颗粒物数量浓度逐渐上升，则颗粒物累积速率小于颗粒物被氧化速率，当前DPF入口处排气温度高于DPF平衡温度；将当前DPF入口处排气温度所述DPF平衡温度的区间一个边界值；如果颗粒物数量浓度逐渐下降，则颗粒物累积速率大于颗粒物被氧化速率，当前DPF入口处排气温度低于DPF平衡温度，将当前DPF入口处排气温度所述DPF平衡温度的区间另一个边界值。
可选的，所述非挥发态颗粒物的粒径为23nm～2.5μm，所述非挥发态颗粒物中不包括排气中的核态颗粒物。
本实施例的装置可以实现上述方法实施例，具体实现过程请参阅上述方法实施例，另外本实施例的装置中各个模块的功能仅为简要描述，详细实现过程请参阅上述方法实施例。
本实施例的装置，发动机稳态工作时，测试安装于所述发动机上的柴油机颗粒捕集器DPF出气口的非挥发态颗粒物数量浓度，获取颗粒物数量浓度变化趋势；根据颗粒物数量浓度变化趋势确定DPF平衡温度。从而根据出气口的非挥发态颗粒物数量浓度确定DPF平衡温度，能够减少测试耗时提高测试精度。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
本领域普通技术人员将会理解，本发明的各个方面、或各个方面的可能实现方式可以被具体实施为系统、方法或者计算机程序产品。因此，本发明的各方面、或各个方面的可能实现方式可以采用完全硬件实施例、完全软件实施例(包括固件、驻留软件等等)，或者组合软件和硬件方面的实施例的形式，在这里都统称为“电路”、“模块”或者“系统”。此外，本发明的各方面、或各个方面的可能实现方式可以采用计算机程序产品的形式，计算机程序产品是指存储在计算机可读介质中的计算机可读程序代码。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种颗粒捕集器平衡温度的测试方法，其特征在于，包括：
发动机稳态工作时，测试安装于所述发动机上的柴油机颗粒捕集器DPF出气口的非挥发态颗粒物数量浓度，获取颗粒物数量浓度变化趋势；
根据颗粒物数量浓度变化趋势确定DPF平衡温度。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据颗粒物数量浓度变化趋势确定DPF平衡温度包括：
比较颗粒物累积速率与颗粒物被氧化速率，确定DPF平衡温度的区间范围；
根据测试精度缩小所述DPF平衡温度的区间范围，得到所述DPF平衡温度。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述比较颗粒物累积速率与颗粒物被氧化速率，确定DPF平衡温度的区间范围包括：
如果颗粒物数量浓度逐渐上升，则颗粒物累积速率小于颗粒物被氧化速率，当前DPF入口处排气温度高于DPF平衡温度；将当前DPF入口处排气温度所述DPF平衡温度的区间一个边界值；
如果颗粒物数量浓度逐渐下降，则颗粒物累积速率大于颗粒物被氧化速率，当前DPF入口处排气温度低于DPF平衡温度，将当前DPF入口处排气温度所述DPF平衡温度的区间另一个边界值。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述非挥发态颗粒物的粒径为23nm～2.5μm，所述非挥发态颗粒物中不包括排气中的核态颗粒物。
5.一种颗粒捕集器平衡温度的测试装置，其特征在于，包括：
测试模块，用于发动机稳态工作时，测试安装于所述发动机上的柴油机颗粒捕集器DPF出气口的非挥发态颗粒物数量浓度，获取颗粒物数量浓度变化趋势；
确定模块，用于根据颗粒物数量浓度变化趋势确定DPF平衡温度。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述确定模块包括：
比较子单元，用于比较颗粒物累积速率与颗粒物被氧化速率，确定DPF平衡温度的区间范围；
确定子单元，用于根据测试精度缩小所述DPF平衡温度的区间范围，得到所述DPF平衡温度。
7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述比较子单元具体用于，如果颗粒物数量浓度逐渐上升，则颗粒物累积速率小于颗粒物被氧化速率，当前DPF入口处排气温度高于DPF平衡温度；将当前DPF入口处排气温度所述DPF平衡温度的区间一个边界值；如果颗粒物数量浓度逐渐下降，则颗粒物累积速率大于颗粒物被氧化速率，当前DPF入口处排气温度低于DPF平衡温度，将当前DPF入口处排气温度所述DPF平衡温度的区间另一个边界值。
8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述非挥发态颗粒物的粒径为23nm～2.5μm，所述非挥发态颗粒物中不包括排气中的核态颗粒物。
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