CN106840703B - 尾气后处理装置的减排效果评价方法、系统及测试设备 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种尾气后处理装置的减排效果评价方法、系统及测试设备，减排效果评价方法包括：采集尾气后处理装置加装前和加装后的车辆与速度相关的参数、油耗、气态污染物浓度、颗粒污染物浓度；建立尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型；建立尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物、颗粒污染物单位时间排放模型；建立基于标准循环工况的尾气后处理装置加装前和加装后的油耗及排放模型的逐秒排放因子计算模型；建立尾气后处理装置加装前和加装后的逐秒和单位里程油耗恶化率和污染物减排率计算模型，以计算减排效果评价指标。本发明科学定量地得到不同车速、负荷条件下后处理装置的减排效果，且能够精确给出减排效果评价指标。
Description
技术领域
本发明属于环境科学领域，涉及一种评价方法及系统，特别是涉及一种尾气后处理装置的减排效果评价方法、系统及测试设备。
背景技术
现有的大部分车辆是通过汽油和柴油作为汽车点燃式内燃机的燃料。其中，柴油机由于其压缩点燃的燃烧方式，和燃料、空气的供给方式和燃料、空气的配比使得装备柴油机的各类道路车辆的排气污染物成分由氮氧化物NOx和颗粒物PM组成。所以为了降低装备柴油机的各类道路车辆排气污染物中的氮氧化物NOx和颗粒物PM，学术界、产业界进行了大量的研究和投入。一般而言在不对发动机机体进行改造的基础上，在排气管末端加装柴油氧化催化器DOC(Diesel Oxidation Catalyst)、颗粒氧化催化器POC(Particle OxidationCatalysts)和柴油颗粒过滤器DPF(Diesel Particulate Filter)可以降低颗粒物。与此同时，在排气管末端加装选择催化还原催化系统SCR(Selective Catalytic Reduction)、LNT(Lean NOx Trap)可以降低NOx排放。
现有的柴油发动机后处理装置评价都是基于专用后处理载体专用台架和发动机台架完成的，试验结果为生产厂商、主机厂评价产品对各项污染物的转化效率提供了依据。但是上述方法的试验条件稳定且苛刻，无法反映将后处理装置安装于实际车辆柴油机后在实际道路上行驶时，后处理装置对各项污染物的转化效率。
近年来，可移动式排放测试系统PEMS(Portable Emission Measurement System)技术日益成熟，新车排放法规对实际道路排放测试RDE(Real Driving Emissoin)试验结果提出了要求。产品形式认证机构、发动机生产厂商、后处理装置供应商和整车生产厂商对后处理装置的转化效率的评价将不仅仅局限于后处理载体专用台架和发动机台架试验，会进一步地利用能反映整车实际道路排放的基于PEMS的RDE试验结果对产品进行评估。但是基于PEMS的RDE试验由于受到道路情况、交通和驾驶员驾驶习惯的影响，导致安装后处理装置前后试验的工况条件发生很大的变化(怠速、低速和高速的比例)，最终无法准确、科学地评价后处理装置对车辆的，更无法给出安装后处理装置前后不同车速和油耗下各项污染物的排放因子和转化效率。
因此，如何提供一种尾气后处理装置的减排效果评价方法、系统及测试设备，以解决现有技术在安装尾气后处理装置前后试验的工况条件发生很大的变化时，无法准确、科学地评价后处理装置对车辆的影响，更无法给出安装尾气后处理装置前后不同车速和油耗下各项污染物的排放因子和转化效率等种种缺陷，实已成为本领域从业人员亟待解决的技术问题。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种尾气后处理装置的减排效果评价方法、系统及测试设备，用于解决现有技术中在安装尾气后处理装置前后试验的工况条件发生很大的变化时，无法准确、科学地评价后处理装置对车辆的影响，更无法给出安装尾气后处理装置前后不同车速和油耗下各项污染物的排放因子和转化效率的问题。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明一方面提供一种尾气后处理装置的减排效果评价方法，所述尾气后处理装置的减排效果评价方法包括以下步骤：在预置的标准循环工况下，采集所述尾气后处理装置加装前和加装后的车辆与速度相关的参数、油耗、气态污染物浓度、颗粒污染物浓度；建立尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的单位时间车辆油耗；建立尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物、颗粒污染物单位时间排放模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物单位时间排放因子、颗粒污染物单位时间排放因子；根据尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型，尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物单位时间排放模型、颗粒污染物单位时间排放模型，建立基于标准循环工况的尾气后处理装置加装前和加装后的油耗及排放模型的逐秒排放因子计算模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的污染物的累计排放量；根据尾气后处理装置加装前和加装后的污染物的累计排放量，建立尾气后处理装置加装前和加装后的逐秒和单位里程油耗恶化率和污染物减排率计算模型，以计算减排效果评价；所述减排效果评价指标包括标准循环工况下尾气后处理装置加装前和加装后的循环累计总油耗、污染物单位里程排放因子，标准循环工况下车辆污染物逐秒减排率，及标准循环工况下车辆污染物单位里程减排率。
于本发明的一实施例中，在采集所述尾气后处理装置加装前和加装后的车辆与速度相关的参数、油耗、气态污染物浓度、颗粒污染物浓度的步骤之后，所述尾气后处理装置的减排效果评价方法还包括：检测所采集的尾气后处理装置加装前和加装后的油耗、气态污染物浓度、颗粒污染物浓度是否符合测试要求；若是，继续所述建立尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗的步骤；若否，则重新采集所述尾气后处理装置加装前和加装后的油耗、气态污染物浓度、颗粒污染物浓度。
于本发明的一实施例中，所述标准循环工况是指：满足测试中必须包含稳态工况和自由行驶工况，稳态工况即指以固定的车速在道路上行驶，自由行驶工况即指根据道路实际交通情况在道路上行驶；满足加装尾气后处理装置前后试验车辆、道路、试验工况的试验路线要保持一致，稳态工况、自由行驶工况的进行的顺序要保持一致，安装后处理前后的车辆载荷一致，载荷在车辆最大载荷的10％～100％范围内；满足测试中的稳态工况、自由行驶工况要覆盖从怠速、5～30km/h内低速、31～60km/h内的中速、和61～120km/h内的高速；所述测试要求为满足标准循环工况，且尾气后处理装置加装前和加装后全过程速度分布曲线、加速度分布曲线相似性分析。
于本发明的一实施例中，所述车辆与速度相关的参数包括全程车辆车速、全程车辆加速度、全程速度平均值、全程速度分布曲线、全程加速度分布曲线；所述尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型是以全程车辆车速、车速的一阶微分、和车速的二阶微分为输入，以尾气后处理装置加装前和加装后的单位时间车辆油耗为输出；所述尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物、颗粒污染物单位时间排放模型是以全程车辆车速、车速的一阶微分、和尾气后处理装置加装前和加装后的单位时间车辆油耗为输入，以尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物单位时间排放因子、颗粒污染物单位时间排放因子为输出。
于本发明的一实施例中，所述尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型及所述尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物单位时间排放模型、颗粒污染物单位时间排放模型通过包含19项多项式的三元三次多项式、若干个函数中心点分布于模型空间内的径向基核函数建立。
于本发明的一实施例中，所述基于标准循环工况的尾气后处理装置加装前和加装后的油耗及排放模型的逐秒排放因子计算模型是以全程车辆车速、车速的一阶微分、和车速的二阶微分为输入，并根据尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型、尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物单位时间排放模型、颗粒污染物单位时间排放模型建立。
本发明另一方面提供一种尾气后处理装置的减排效果评价系统，所述尾气后处理装置的减排效果评价系统包括：采集模块，用于在预置的标准循环工况下，采集所述尾气后处理装置加装前和加装后的车辆与速度相关的参数、油耗、气态污染物浓度、颗粒污染物浓度；模型建立模块，用于建立尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的单位时间车辆油耗；建立尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物、颗粒污染物单位时间排放模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物单位时间排放因子、颗粒污染物单位时间排放因子；基于尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型，尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物单位时间排放模型、颗粒污染物单位时间排放模型，建立基于标准循环工况的尾气后处理装置加装前和加装后的油耗及排放模型的逐秒排放因子计算模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的污染物的累计排放量；根据尾气后处理装置加装前和加装后的污染物的累计排放量，建立尾气后处理装置加装前和加装后的逐秒和单位里程油耗恶化率和污染物减排率计算模型，以计算减排效果评价；所述减排效果评价指标包括标准循环工况下尾气后处理装置加装前和加装后的循环累计总油耗、污染物单位里程排放因子，标准循环工况下车辆污染物逐秒减排率，及标准循环工况下车辆污染物单位里程减排率。
于本发明的一实施例中，所述尾气后处理装置的减排效果评价系统还包括分别设置于所述采集模块和模型建立模块之间的检测模块，所述检测模块用于检测所采集的尾气后处理装置加装前和加装后的油耗、气态污染物浓度、颗粒污染物浓度是否符合测试要求；若是，通过所述模型建立模块建立尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模；若否，则通过所述采集模块重新采集所述尾气后处理装置加装前和加装后的油耗、气态污染物浓度、颗粒污染物浓度。
本发明又一方面提供一种测试设备，所述测试设备包括：数据采集器，用于在预置的标准循环工况下，采集所述尾气后处理装置加装前和加装后的车辆与速度相关的参数、油耗、气态污染物浓度、颗粒污染物浓度；工控机，与所述数据采样器连接，用于建立尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的单位时间车辆油耗；建立尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物、颗粒污染物单位时间排放模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物单位时间排放因子、颗粒污染物单位时间排放因子；基于尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型，尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物单位时间排放模型、颗粒污染物单位时间排放模型，建立基于标准循环工况的尾气后处理装置加装前和加装后的油耗及排放模型的逐秒排放因子计算模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的污染物的累计排放量；根据尾气后处理装置加装前和加装后的污染物的累计排放量，建立尾气后处理装置加装前和加装后的逐秒和单位里程油耗恶化率和污染物减排率计算模型，以计算减排效果评价；所述减排效果评价指标包括标准循环工况下尾气后处理装置加装前和加装后的循环累计总油耗、污染物单位里程排放因子，标准循环工况下车辆污染物逐秒减排率，及标准循环工况下车辆污染物单位里程减排率。
于本发明的一实施例中，所述测试设备连接在所述尾气后处理装置的输出端，所述尾气后处理装置安装于车辆蜗轮后部。
于本发明的一实施例中，所述测试设备还包括与所述尾气后处理装置连接，用于将车辆尾气排出至车外的排气流量计。
于本发明的一实施例中，所述测试设备还包括与所述数据采样器连接的测速器，环境参数传感器，油耗测量器，及多种污染物测量器。
于本发明的一实施例中，所述测试设备还包括设置在多种污染物测量器与排气流量计之间的预处理通道，用以从所述排气流量计中采样尾气，并对尾气进行稀释处理。
于本发明的一实施例中，所述多种污染物测量器包括氮氧化物测量器、总碳氢测量器、颗粒物质量测量器、颗粒物数量测量器、氧浓度测量器及碳氧化物测量器；其中，所述氮氧化物测量器、总碳氢测量器、颗粒物质量测量器、颗粒物数量测量器、氧浓度测量器、及碳氧化物测量器并列设置，且分别连接至预处理通道。
于本发明的一实施例中，所述测试设备还包括分别与所述采样器、工控机、排气流量计、测速器、环境参数传感器、及多种污染物测量器连接的电源模块。
如上所述，本发明的尾气后处理装置的减排效果评价方法、系统及测试设备，具有以下有益效果：
本发明所述的尾气后处理装置的减排效果评价方法、系统及测试设备，及克服了采用RDE试验方法后由于工况不统一产生的问题，科学定量地得到不同车速、负荷条件下柴油机后处理装置的减排效果，且能够精确给出安装尾气后处理装置前后不同车速和油耗下各项污染物的排放因子和转化效率。
附图说明
图1显示为本发明的应用于车辆上的测试设备于一实施例中的结构示意图。
图2显示为本发明的尾气后处理装置的减排效果评价方法于一实施例中的流程示意图。
图3显示为本发明的基于标准循环工况的尾气后处理装置加装前和加装后的油耗及排放模型的逐秒排放因子计算模型的结构示意图。
图4显示为本发明的尾气后处理装置加装前和加装后的逐秒和单位里程油耗恶化率和污染物减排率计算模型的结构示意图。
图5显示为本发明的尾气后处理装置的减排效果评价系统于一实施例中的原理结构示意图。
元件标号说明
1 测试设备
11 排气流量计
12 预处理通道
13 污染物测量器
14 测速器
15 环境参数传感器
16 油耗测量器
17 数据采集器
18 工控机
19 电源模块
2 车辆
21 尾气后处理装置
3 尾气后处理装置的减排效果评价系统
31 采集模块
32 检测模块
33 模型建立模块
S1～S6 步骤
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一
本实施例提供一种测试设备1，请参阅图1，显示为应用于车辆上的测试设备于一实施例中的结构示意图。如图1所示，所述测试设备1安装于以柴油机为动力的车辆2上。所述测试设备1包括排气流量计11、预处理通道12、多种污染物测量器13、测速器14、环境参数传感器15、油耗测量器16、数据采集器17、工控机18、及电源模块19。
在本实施例中，所述测试设备1与加装在车辆2上的尾气后处理装置21连接，即所述测试设备连接在所述尾气后处理装置的输出端。所述尾气后处理装置21安装于车辆蜗轮后部，用于降低车辆尾气的浓度。
与所述尾气后处理装置21连接的排气流量计11用于将车辆产生的尾气排出车外。
设置在排气流量计11和多种污染物测量器13之间，与所述排气流量计11连接的预处理通道12用于将排气流量计11排出的尾气进行采样，并对尾气进行稀释处理。
与所述预处理通道12连接的多种污染物测量器13用于从所述预处理通道12中获取尾气，以测量该尾气中气态污染物浓度、颗粒污染物浓度。在本实施例中，所述多种污染物测量器13包括氮氧化物测量器、总碳氢测量器、颗粒物质量测量器、颗粒物数量测量器、氧浓度测量器及碳氧化物测量器。所述氮氧化物测量器、总碳氢测量器、颗粒物质量测量器133、颗粒物数量测量器、氧浓度测量器、及碳氧化物测量器等等，多种污染物测量器并列设置，且分别连接至预处理通道12。
具体地，所述氮氧化物测量器用于测量尾气中一氧化氮NO，二氧化氮NO2。
所述总碳氢测量器用于测量尾气中总碳氢化合物。
所述颗粒物质量测量器用于测量尾气中颗粒物的质量PN。
所述颗粒物数量测量器用于测量尾气中颗粒物的数量PM。
所述氧浓度测量器用于测量尾气中氧气浓度。
所述碳氧化物测量器用于测量尾气中一氧化碳CO，二氧化碳CO2。
所述测速器14与所述多种污染物测量器并列设置，以测量车辆与速度相关的参数。所述与速度相关的参数包括全程车辆车速、全程车辆加速度、全程速度平均值、全程速度分布曲线、全程车辆加速度分布曲线。
与所述多种污染物测量器13、测速器14并列设置的环境参数传感器15，所述环境参数传感器15用于采集车辆所处环境中的各种环境参数，例如，温度，湿度，气压，周边辐射等等。
与所述多种污染物测量器13、测速器14、环境参数传感器15并列设置的油耗测量器16用于测量车辆全程的油耗。
分别与所述多种污染物测量器13、测速器14、多种污染物测量器13、测速器14连接的数据采集器17。所述数据采集器16用于在预置的标准循环工况下，采集所述尾气后处理装置加装前和加装后的车辆与速度相关的参数、油耗、气态污染物浓度、颗粒污染物浓度。气态污染物包括但不限于NO、NO2、NOx、THC、NMHC、CH4、CO、NH3等。颗粒污染物包括但不限于不同粒径段颗粒物数量(6nm～10000nm)、总颗粒物数量、烟度等。
与所述数据采集器17连接的工控机18用于建立尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的单位时间车辆油耗；建立尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物、颗粒污染物单位时间排放模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物单位时间排放因子、颗粒污染物单位时间排放因子；基于尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型，尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物单位时间排放模型、颗粒污染物单位时间排放模型，建立基于标准循环工况的尾气后处理装置加装前和加装后的油耗及排放模型的逐秒排放因子计算模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的污染物的累计排放量；根据尾气后处理装置加装前和加装后的污染物的累计排放量，建立尾气后处理装置加装前和加装后的逐秒和单位里程油耗恶化率和污染物减排率计算模型，以计算标准循环工况下尾气后处理装置加装前和加装后的循环累计总油耗、污染物单位里程排放因子，标准循环工况下车辆污染物逐秒减排率，及标准循环工况下车辆污染物单位里程减排率。
分别与所述排气流量计11、预处理通道12、多种污染物测量器13、测速器14、环境参数传感器15、油耗测量器16、数据采集器17、工控机18连接电源模块19用于为所述测试设备1提供电力。本实施例中，所述电压模块19包括发电机，动力电池，和不间断电源(UPS)等等。
本实施例还提供一种尾气后处理装置的减排效果评价方法，该减排效果评价方法通过所述测试设备1实现。
请参阅图2，显示为尾气后处理装置的减排效果评价方法于一实施例中的流程示意图。如图2所示，所述尾气后处理装置的减排效果评价方法包括以下几个步骤：
S1，在预置的标准循环工况下，采集所述尾气后处理装置加装前和加装后的车辆与速度相关的参数、油耗、气态污染物浓度、颗粒污染物浓度。在本实施例中，所述标准循环工况包括：
满足测试中必须包含稳态工况和自由行驶工况，稳态工况即指以固定的车速在道路上行驶，自由行驶工况即指根据道路实际交通情况在道路上行驶；
满足加装尾气后处理装置前后试验车辆、道路、试验工况的试验路线要保持一致，稳态工况、自由行驶工况的进行的顺序要保持一致，安装后处理前后的车辆载荷一致，载荷在车辆最大载荷的10％～100％范围内；
满足测试中的稳态工况、自由行驶工况要覆盖从怠速、5～30km/h内低速、31～60km/h内的中速、和61～120km/h内的高速。
S2，检测所采集的尾气后处理装置加装前和加装后的油耗、气态污染物浓度、颗粒污染物浓度是否符合测试要求；若是，继续步骤S3。若否，则返回步骤S1，重新采集所述尾气后处理装置加装前和加装后的油耗、气态污染物浓度、颗粒污染物浓度。在本实施例中，所述测试要求包括满足标准循环工况，且尾气后处理装置加装前和加装后全过程速度分布曲线、加速度分布曲线相似性分析，即尾气后处理装置加装前和加装后各速度、加速度区间占的比相对误差均在±10％以内。
S3，建立尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的单位时间车辆油耗。在本实施例中，所述尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型是以全程车辆车速v、车速的一阶微分dv/dt、和车速的二阶微分d2v/dt2为输入，以尾气后处理装置加装前和加装后的单位时间车辆油耗为输出。所述尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型包含19项多项式的三元三次多项式、若干个函数中心点(于本实施例，50-100个函数中心点)分布于模型空间内的径向基核函数建立。径向基核函数可以为Gaussian、Multi-quadric、Inverse quadratic、Inverse multi-quadric、Poly-harmonic spline、Thin plate spline等。在本实施例中，径向基核函数采用高斯型径向基核函数。
尾气后处理装置加装前的车辆油耗模型如公式(1)所示：
其中，
为尾气后处理装置加装前的单位时间车辆油耗，单位为g/s；
为尾气后处理装置加装前的车辆油耗高斯型径向集合函数组合。
尾气后处理装置加装后的车辆油耗模型如公式(2)所示：
其中，
为尾气后处理装置加装后的单位时间车辆油耗，单位为g/s；
为尾气后处理装置加装后的车辆油耗高斯型径向集合函数组合。
S4，建立尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物、颗粒污染物单位时间排放模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物单位时间排放因子、颗粒污染物单位时间排放因子。在本实施例中，尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物单位时间排放模型、颗粒污染物单位时间排放模型以全程车辆车速v、车速的一阶微分dv/dt、和尾气后处理装置加装前和加装后的单位时间车辆油耗为输入，以尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物单位时间排放因子、颗粒污染物单位时间排放因子为输出。
尾气后处理装置加装前的车辆气态污染物单位时间排放模型如公式(3)所示：
其中，
表示安装后处理前的CO瞬时排放函数，
表示安装后处理前的THC瞬时排放函数，
表示安装后处理前的NOx瞬时排放函数，
表示安装后处理前的PN瞬时排放函数，
表示安装后处理前的PM瞬时排放函数，
表示尾气后处理装置加装前的车辆气态一氧化碳单位时间排放高斯型径向集合函数组合，
表示尾气后处理装置加装前的车辆气态总碳氢单位时间排放高斯型径向集合函数组合，
表示尾气后处理装置加装前的车辆气态氮氧化物单位时间排放高斯型径向集合函数组合，
表示尾气后处理装置加装前的车辆颗粒物质量单位时间排放高斯型径向集合函数组合，
表示尾气后处理装置加装前的车辆颗粒物数量单位时间排放高斯型径向集合函数组合。
尾气后处理装置加装后的车辆气态污染物单位时间排放模型如公式(4)所示：
其中，
表示安装后处理后的CO瞬时排放函数，
表示安装后处理后的THC瞬时排放函数，
表示安装后处理后的NOx瞬时排放函数，
表示安装后处理后的PN瞬时排放函数，
表示安装后处理后的PM瞬时排放函数，
表示尾气后处理装置加装后的车辆气态一氧化碳单位时间排放高斯型径向集合函数组合，
表示尾气后处理装置加装后的车辆气态总碳氢单位时间排放高斯型径向集合函数组合，
表示尾气后处理装置加装后的车辆气态氮氧化物单位时间排放高斯型径向集合函数组合，
表示尾气后处理装置加装后的车辆颗粒物质量单位时间排放高斯型径向集合函数组合，
表示尾气后处理装置加装后的车辆颗粒物数量单位时间排放高斯型径向集合函数组合。
例如，
S5，根据尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型，尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物单位时间排放模型、颗粒污染物单位时间排放模型，建立基于标准循环工况的尾气后处理装置加装前和加装后的油耗及排放模型的逐秒排放因子计算模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的污染物的累计排放量m，即计算出。请参阅图3，显示为基于标准循环工况的尾气后处理装置加装前和加装后的油耗及排放模型的逐秒排放因子计算模型的结构示意图。其中，o表示加装前，c表示加装后。通过基于标准循环工况的尾气后处理装置加装前和加装后的油耗及排放模型的逐秒排放因子计算模型，计算出尾气后处理装置加装前和加装后的一氧化碳CO，总碳氢THC，氮氧化物NOx，颗粒物质量PN，颗粒物数量PM的累计排放量m。
S6，根据尾气后处理装置加装前和加装后的污染物的累计排放量，建立尾气后处理装置加装前和加装后的逐秒和单位里程油耗恶化率和污染物减排率计算模型，以计算减排效果评价；所述减排效果评价指标包括标准循环工况下尾气后处理装置加装前和加装后的循环累计总油耗、污染物单位里程排放因子，标准循环工况下车辆污染物逐秒减排率，及标准循环工况下车辆污染物单位里程减排率。请参阅图4，显示为尾气后处理装置加装前和加装后的逐秒和单位里程油耗恶化率和污染物减排率计算模型的结构示意图。如图4所示，尾气后处理装置加装前和加装后的逐秒和单位里程油耗恶化率和污染物减排率计算模型的结构的A处预存有用以计算标准循环工况下尾气后处理装置加装前和加装后的循环累计总油耗M的计算公式(5)；B处预存有用以计算标准循环工况下尾气后处理装置加装前和加装后的污染物单位里程排放因子k的计算公式(6)；C处预存有用以计算标准循环工况下车辆逐秒污染物转化率δ的计算公式(7)；D处预存有用以计算标准循环工况下车辆中体污染物转化率Δ的计算公式(8)。
在本实施例中，标准循环工况下尾气后处理装置加装前和加装后的循环累计总油耗M的计算公式，如公式(5)所示：
其中，表示加装前，c表示加装后。
标准循环工况下尾气后处理装置加装前和加装后的污染物单位里程排放因子k的计算公式，如公式(6)所示：
其中，D为累积里程，
标准循环工况下车辆逐秒污染物转化率δ的计算公式，如公式(7)所示：
标准循环工况下车辆中体污染物转化率Δ的计算公式，如公式(8)所示：
本实施例所述的测试设备，及尾气后处理装置的减排效果评价方法克服了采用RDE试验方法后由于工况不统一产生的问题，科学定量地得到不同车速、负荷条件下柴油机后处理装置的减排效果，且能够精确给出安装尾气后处理装置前后不同车速和油耗下各项污染物的排放因子和转化效率。
实施例二
本实施例一种尾气后处理装置的减排效果评价系统，请参阅图5，显示为尾气后处理装置的减排效果评价系统于一实施例中的原理结构示意图。如图5所示，所述尾气后处理装置的减排效果评价系统3包括：采集模块31，检测模块32，及模型建立模块33。
所述采集模块31用于在预置的标准循环工况下，采集所述尾气后处理装置加装前和加装后的车辆与速度相关的参数、油耗、气态污染物浓度、颗粒污染物浓度。
与所述采集模块31连接的检测模块32用于检测所采集的尾气后处理装置加装前和加装后的油耗、气态污染物浓度、颗粒污染物浓度是否符合测试要求；若是，通过所述模型建立模块33建立尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模；若否，则通过所述采集模块31重新采集所述尾气后处理装置加装前和加装后的油耗、气态污染物浓度、颗粒污染物浓度。
与所述采集模块31和检测模块32连接的模型建立模块33用于建立尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的单位时间车辆油耗；建立尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物、颗粒污染物单位时间排放模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物单位时间排放因子、颗粒污染物单位时间排放因子；基于尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型，尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物单位时间排放模型、颗粒污染物单位时间排放模型，建立基于标准循环工况的尾气后处理装置加装前和加装后的油耗及排放模型的逐秒排放因子计算模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的污染物的累计排放量；根据尾气后处理装置加装前和加装后的污染物的累计排放量，建立尾气后处理装置加装前和加装后的逐秒和单位里程油耗恶化率和污染物减排率计算模型，以计算标准循环工况下尾气后处理装置加装前和加装后的循环累计总油耗、污染物单位里程排放因子，标准循环工况下车辆污染物逐秒减排率，及标准循环工况下车辆污染物单位里程减排率。具体各种模型的建立过程如实施例一种的方法的建立过程一致，此处不再赘述。
本实施例所述的尾气后处理装置的减排效果评价系统3包括在测试设备1中，其中采集模块31通过测试设备1中的数据采集器实现，检测模块32和模型建立模块33通过工控机实现。
综上所述，本发明所述的尾气后处理装置的减排效果评价方法、系统及测试设备，及克服了采用RDE试验方法后由于工况不统一产生的问题，科学定量地得到不同车速、负荷条件下柴油机后处理装置的减排效果，且能够精确给出安装尾气后处理装置前后不同车速和油耗下各项污染物的排放因子和转化效率。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (15)
1.一种尾气后处理装置的减排效果评价方法，其特征在于，所述尾气后处理装置的减排效果评价方法包括以下步骤：
在预置的标准循环工况下，采集所述尾气后处理装置加装前和加装后的车辆与速度相关的参数、油耗、气态污染物浓度、颗粒污染物浓度；
建立尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的单位时间车辆油耗；
建立尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物、颗粒污染物单位时间排放模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物单位时间排放因子、颗粒污染物单位时间排放因子；
根据尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型，尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物单位时间排放模型、颗粒污染物单位时间排放模型，建立基于标准循环工况的尾气后处理装置加装前和加装后的油耗及排放模型的逐秒排放因子计算模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的污染物的累计排放量；
根据尾气后处理装置加装前和加装后的污染物的累计排放量，建立尾气后处理装置加装前和加装后的逐秒和单位里程油耗恶化率和污染物减排率计算模型，以计算减排效果评价；所述减排效果评价指标包括标准循环工况下尾气后处理装置加装前和加装后的循环累计总油耗、污染物单位里程排放因子，标准循环工况下车辆污染物逐秒减排率，及标准循环工况下车辆污染物单位里程减排率。
2.根据权利要求1所述的尾气后处理装置的减排效果评价方法，其特征在于：在采集所述尾气后处理装置加装前和加装后的车辆与速度相关的参数、油耗、气态污染物浓度、颗粒污染物浓度的步骤之后，所述尾气后处理装置的减排效果评价方法还包括：检测所采集的尾气后处理装置加装前和加装后的油耗、气态污染物浓度、颗粒污染物浓度是否符合测试要求；若是，继续所述建立尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗的步骤；若否，则重新采集所述尾气后处理装置加装前和加装后的油耗、气态污染物浓度、颗粒污染物浓度。
3.根据权利要求2所述的尾气后处理装置的减排效果评价方法，其特征在于：所述标准循环工况是指：
满足测试中必须包含稳态工况和自由行驶工况，稳态工况即指以固定的车速在道路上行驶，自由行驶工况即指根据道路实际交通情况在道路上行驶；
满足加装尾气后处理装置前后试验车辆、道路、试验工况的试验路线要保持一致，稳态工况、自由行驶工况的进行的顺序要保持一致，安装后处理前后的车辆载荷一致，载荷在车辆最大载荷的10％～100％范围内；
满足测试中的稳态工况、自由行驶工况要覆盖从怠速、5～30km/h内低速、31～60km/h内的中速、和61～120km/h内的高速；
所述测试要求为满足标准循环工况，且尾气后处理装置加装前和加装后全过程速度分布曲线、加速度分布曲线相似性分析。
4.根据权利要求1所述的尾气后处理装置的减排效果评价方法，其特征在于：所述车辆与速度相关的参数包括全程车辆车速、全程车辆加速度、全程速度平均值、全程速度分布曲线、全程加速度分布曲线；
所述尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型是以全程车辆车速、车速的一阶微分、和车速的二阶微分为输入，以尾气后处理装置加装前和加装后的单位时间车辆油耗为输出；
所述尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物、颗粒污染物单位时间排放模型是以全程车辆车速、车速的一阶微分、和尾气后处理装置加装前和加装后的单位时间车辆油耗为输入，以尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物单位时间排放因子、颗粒污染物单位时间排放因子为输出。
5.根据权利要求1所述的尾气后处理装置的减排效果评价方法，其特征在于：所述尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型及所述尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物单位时间排放模型、颗粒污染物单位时间排放模型通过包含19项多项式的三元三次多项式、若干个函数中心点分布于模型空间内的径向基核函数建立。
6.根据权利要求1所述的尾气后处理装置的减排效果评价方法，其特征在于：所述基于标准循环工况的尾气后处理装置加装前和加装后的油耗及排放模型的逐秒排放因子计算模型是以全程车辆车速、车速的一阶微分、和车速的二阶微分为输入，并根据尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型、尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物单位时间排放模型、颗粒污染物单位时间排放模型建立。
7.一种尾气后处理装置的减排效果评价系统，其特征在于，所述尾气后处理装置的减排效果评价系统包括：
采集模块，用于在预置的标准循环工况下，采集所述尾气后处理装置加装前和加装后的车辆与速度相关的参数、油耗、气态污染物浓度、颗粒污染物浓度；
模型建立模块，用于建立尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的单位时间车辆油耗；建立尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物、颗粒污染物单位时间排放模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物单位时间排放因子、颗粒污染物单位时间排放因子；基于尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型，尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物单位时间排放模型、颗粒污染物单位时间排放模型，建立基于标准循环工况的尾气后处理装置加装前和加装后的油耗及排放模型的逐秒排放因子计算模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的污染物的累计排放量；根据尾气后处理装置加装前和加装后的污染物的累计排放量，建立尾气后处理装置加装前和加装后的逐秒和单位里程油耗恶化率和污染物减排率计算模型，以计算减排效果评价；所述减排效果评价指标包括标准循环工况下尾气后处理装置加装前和加装后的循环累计总油耗、污染物单位里程排放因子，标准循环工况下车辆污染物逐秒减排率，及标准循环工况下车辆污染物单位里程减排率。
8.根据权利要求7所述的尾气后处理装置的减排效果评价系统，其特征在于：所述尾气后处理装置的减排效果评价系统还包括分别设置于所述采集模块和模型建立模块之间的检测模块，所述检测模块用于检测所采集的尾气后处理装置加装前和加装后的油耗、气态污染物浓度、颗粒污染物浓度是否符合测试要求；若是，通过所述模型建立模块建立尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模；若否，则通过所述采集模块重新采集所述尾气后处理装置加装前和加装后的油耗、气态污染物浓度、颗粒污染物浓度。
9.一种测试设备，其特征在于，所述测试设备包括：
数据采集器，用于在预置的标准循环工况下，采集所述尾气后处理装置加装前和加装后的车辆与速度相关的参数、油耗、气态污染物浓度、颗粒污染物浓度；
工控机，与所述数据采样器连接，用于建立尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的单位时间车辆油耗；建立尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物、颗粒污染物单位时间排放模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物单位时间排放因子、颗粒污染物单位时间排放因子；基于尾气后处理装置加装前和加装后的车辆油耗模型，尾气后处理装置加装前和加装后的车辆气态污染物单位时间排放模型、颗粒污染物单位时间排放模型，建立基于标准循环工况的尾气后处理装置加装前和加装后的油耗及排放模型的逐秒排放因子计算模型，以计算尾气后处理装置加装前和加装后的污染物的累计排放量；根据尾气后处理装置加装前和加装后的污染物的累计排放量，建立尾气后处理装置加装前和加装后的逐秒和单位里程油耗恶化率和污染物减排率计算模型，以计算减排效果评价；所述减排效果评价指标包括标准循环工况下尾气后处理装置加装前和加装后的循环累计总油耗、污染物单位里程排放因子，标准循环工况下车辆污染物逐秒减排率，及标准循环工况下车辆污染物单位里程减排率。
10.根据权利要求9所述的测试设备，其特征在于：所述测试设备连接在所述尾气后处理装置的输出端，所述尾气后处理装置安装于车辆蜗轮后部。
11.根据权利要求10所述的测试设备，其特征在于：所述测试设备还包括与所述尾气后处理装置连接，用于将车辆尾气排出至车外的排气流量计。
12.根据权利要求11所述的测试设备，其特征在于：所述测试设备还包括与所述数据采样器连接的测速器，环境参数传感器，油耗测量器，及多种污染物测量器。
13.根据权利要求12所述的测试设备，其特征在于：所述测试设备还包括设置在多种污染物测量器与排气流量计之间的预处理通道，用以从所述排气流量计中采样尾气，并对尾气进行稀释处理。
14.根据权利要求13所述的测试设备，其特征在于：所述多种污染物测量器包括氮氧化物测量器、总碳氢测量器、颗粒物质量测量器、颗粒物数量测量器、氧浓度测量器及碳氧化物测量器；其中，所述氮氧化物测量器、总碳氢测量器、颗粒物质量测量器、颗粒物数量测量器、氧浓度测量器、及碳氧化物测量器并列设置，且分别连接至预处理通道。
15.根据权利要求11所述的测试设备，其特征在于：所述测试设备还包括分别与所述采样器、工控机、排气流量计、测速器、环境参数传感器、及多种污染物测量器连接的电源模块。
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