CN110318853B - 一种重型车NOx排放快速判定方法及系统 - Google Patents

一种重型车NOx排放快速判定方法及系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种重型车NOX排放快速判定方法及系统，该方法包括：获取预设时长待检测车辆的排放尾气参数；所述待检测车辆处于关闭SCR尾气后处理器并原地怠速工况；根据所述排放尾气参数，检测NOX排量，并转换为时间与NOX排量的拟合曲线；将所述拟合曲线与预设的定性曲线进行相似度比对；当相似度在预设范围内，则确定所述待检测车辆的SCR尾气后处理器正常工作，所述待检测车辆的NOX排量符合国家标准。该方法用于重型车NOX排放快速判定，主要通过判断SCR尾气后处理器是否正常工作得以判定，判定过程简单，操作方便，且能快速得出结论；从而可实现有效降低重型车NOX对环境的污染。

Description

一种重型车NOx排放快速判定方法及系统
技术领域
本发明涉及NOX排放控制领域，特别涉及一种重型车NOX排放快速判定方法及系统。
背景技术
目前NOX检测设备都着重于获得NOX的准确排放量，故需要进行台架或车载实验获得数据，测试过程复杂，而且实验后需要对数据进行处理才能获得 NOX排放水平，获得结果周期长，这对于在用车的随机检测有很大局限性，同时受到工况、环境的影响，往往不能准确判断NOX排放量是否达标。
目前重型车普遍使用SCR尾气后处理技术，该技术能使尾气中NOX被加速还原的同时有效抑制氧化反应，并能在不降低发动机效率的前提下使NOX转化率达到90％，可以说安装了SCR尾气后处理器后，重型车的NOX排放量将有效减少，但是部分重型车SCR尾气后处理器损坏后未及时进行维修，造成尾气后处理器不能正常工作，这使得重型车在使用过程中NOX排放量增加。
如何及时且快速的检测重型车的SCR尾气后处理器是否正常工作，以及 NOX排放量是否超标，是目前同行从业人员亟待解决的问题。
发明内容
鉴于上述问题，提出了本发明以便提供一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种重型车NOX排放快速判定方法及系统。
第一方面，本发明实施例提供一种重型车NOX排放快速判定方法，包括：
获取预设时长待检测车辆的排放尾气参数；所述待检测车辆处于关闭SCR 尾气后处理器并原地怠速工况；
根据所述排放尾气参数，检测NOX排量，并转换为时间与NOX排量的拟合曲线；
将所述拟合曲线与预设的定性曲线进行相似度比对；
当相似度在预设范围内，则确定所述待检测车辆的SCR尾气后处理器正常工作，所述待检测车辆的NOX排量符合国家标准。
在一个实施例中，还包括：当相似度不在预设范围内，则确定所述待检测车辆的SCR尾气后处理器非正常工作，且所述待检测车辆的NOX排量不符合国家标准。
在一个实施例中，所述预设的定性曲线包括：依次连接的三条线段；
第一条线段：NOX排量为直线型；
第二条线段：NOX排量为先下降、中间平稳及后上升曲线型；
第三条线段：NOX排量为直线型。
在一个实施例中，将所述拟合曲线与预设的定性曲线进行相似度比对，包括：
将所述拟合曲线与预设的定性曲线的曲率比对
或将所述拟合曲线的点值与预设的定性曲线的点值比对。
在一个实施例中，所述预设时长大于SCR尾气后处理器中储氨的消耗时长。
第二方面，本发明还提供一种重型车NOX排放快速判定系统，包括：
获取模块，用于获取预设时长待检测车辆的排放尾气参数；所述待检测车辆处于关闭SCR尾气后处理器并原地怠速工况；
检测转换模块，用于根据所述排放尾气参数，检测NOX排量，并转换为时间与NOX排量的拟合曲线；
比对模块，用于将所述拟合曲线与预设的定性曲线进行相似度比对；
确定模块，用于当相似度在预设范围内，则确定所述待检测车辆的SCR 尾气后处理器正常工作，所述待检测车辆的NOX排量符合国家标准。
在一个实施例中，所述确定模块，还用于当相似度不在预设范围内，则确定所述待检测车辆的SCR尾气后处理器非正常工作，且所述待检测车辆的NOX排量不符合国家标准。
在一个实施例中，所述比对模块中预设的定性曲线包括：依次连接的三条线段；
第一条线段：NOX排量为直线型；
第二条线段：NOX排量为先下降、中间平稳及后上升曲线型；
第三条线段：NOX排量为直线型。
在一个实施例中，所述比对模块，具体用于将所述拟合曲线与预设的定性曲线的曲率比对；或将所述拟合曲线的点值与预设的定性曲线的点值比对。
在一个实施例中，所述获取模块中预设时长大于SCR尾气后处理器中储氨的消耗时长。
本发明实施例提供的一种重型车NOX排放快速判定方法，包括：获取预设时长待检测车辆的排放尾气参数；所述待检测车辆处于关闭SCR尾气后处理器并原地怠速工况；根据所述排放尾气参数，检测NOX排量，并转换为时间与NOX排量的拟合曲线；将所述拟合曲线与预设的定性曲线进行相似度比对；当相似度在预设范围内，则确定所述待检测车辆的SCR尾气后处理器正常工作，所述待检测车辆的NOX排量符合国家标准。该方法用于重型车NOX排放快速判定，主要通过判断SCR尾气后处理器是否正常工作得以判定，判定过程简单，操作方便，且能快速得出结论；从而可实现有效降低重型车NOX对环境的污染。
本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1为本发明实施例提供的重型车NOX排放快速判定方法的流程图。
图2为本发明实施例提供重型车NOX排放快速判定过程示意图。
图3为本发明实施例提供V2O5-WO3/TiO2催化剂、NOX转化率和温度、氧气浓度的关系曲线图。
图4为本发明实施例提供的定性曲线示意图。
图5为本发明实施例提供的重型车NOX排放快速判定系统的框图。
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例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，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例所限制。相反，提供这些实施例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。
参照图1所示，本发明实施例提供的一种重型车NOX排放快速判定方法，包括：
S1、获取预设时长待检测车辆的排放尾气参数；所述待检测车辆处于关闭 SCR尾气后处理器并原地怠速工况；
S2、根据所述排放尾气参数，检测NOX排量，并转换为时间与NOX排量的拟合曲线；
S3、将所述拟合曲线与预设的定性曲线进行相似度比对；
S4、当相似度在预设范围内，则确定所述待检测车辆的SCR尾气后处理器正常工作，所述待检测车辆的NOX排量符合国家标准；
本发明实施例中，比如随机选择一辆重型车作为待检测车辆，要求待测车辆关闭SCR尾气后处理器并原地怠速，检测人员使用NOX检测仪对其原排进行检测，确定NOX排量数据变化是否符合预设的定性曲线，对于符合预设的定性曲线的检测车辆，可以认为其SCR尾气后处理器正常工作，NOX排量符合国家标准。
该方法用于重型车NOX排放快速判定，主要通过判断SCR尾气后处理器是否正常工作得以判定，判定过程简单，操作方便，且能快速得出结论。检测车辆在判定过程中的工况是原地怠速工况，故无需进行实际道路试验，大大增强了该方法的环境适应性，节约时间和空间。
在具体应用时，比如对于车流量大，环境污染严重的大城市的高速收费站，该方法可以快速有效限制高NOX排放的重型车的出入，有效减少NOx带来的城市环境污染。
进一步地，该方法并可以快速判定SCR尾气后处理器的工作状态，及时发现因损坏后未及时进行维修等原因的不能正常工作的SCR尾气后处理器，可以有效提高SCR尾气后处理器的使用率，并发出SCR尾气后处理器故障或非正常工作，应更换SCR尾气后处理器的提醒。
在一个实施例中，上述方法，参照图1所示，还包括：
S5、当相似度不在预设范围内，则确定所述待检测车辆的SCR尾气后处理器非正常工作，且所述待检测车辆的NOX排量不符合国家标准。
可参照图2所示，为重型车NOX排放快速判定过程示意图，其中，对于不符合预设的定性曲线的检测车辆，比如可要求其到车检部门进行进一步检测，并对这些车辆备案，若未按要求做进一步检查，比如执法部门可要求该重型车司机会被强制性进行检查。
从而方便执法部门对SCR无法正常工作的重型车进行认定或处罚，从而最终实现NOX排放量的减少。
在一个实施例中，基于对SCR尾气后处理器储氨特性和催化器低温活性进行了探究，确定了预设的定性曲线，并进一步可提供能快速判定SCR尾气后处理器是否工作的方法。
1、SCR尾气后处理器储氨特性
SCR尾气后处理器的工作原理是氨与NOX在催化剂的作用下发生氧化还原反应，Eley-rideal机理认为气态氨进入SCR尾气后处理器后吸附到催化器表面而形成吸附态的氨，如式(1)所示：
Figure BDA0002095583660000061
其中θ表示SCR尾气后处理上的活性位，SCR尾气后处理器的储氨能力直接受活性位的数目影响，活性位越多，SCR尾气后处理器储氨量与储氨速率越大，反正则越小。当SCR尾气后处理器上活性位仍有剩余时，催化器能够持续吸附排气中的氨，反应朝右侧进行；当SCR尾气后处理器的储氨量大于当前最大最大储氨量，SCR尾气后处理器发生脱附反应，反应朝左侧进行。综上，只要SCR尾气后处理器正常工作了，就会储存一定量的氨在SCR尾气后处理器中。
2、催化器低温活性
目前SCR尾气后处理器的催化器广泛应用的商业催化剂是钒基催化剂，以V2O5-WO3/TiO2催化剂最具代表性，重型车怠速时排气温度大概是 150-200℃，排气中的含氧量大概是10％，图3是V2O5-WO3/TiO2催化剂、NOX转化率和温度、氧气浓度的关系。
根据上述两点的描述，对于使用SCR尾气后处理器的重型车，其运行过程中必然会有储氨量，该储氨量的消耗时间，就决定了步骤S1中预设时长的具体值；比如储氨量的消耗时间为5分钟，那么预设时长就需要大于5分钟即可。
当其关闭SCR尾气后处理器并怠速运行时，发动机进行原排，排气中的 NOX会和催化器上储存的氨发生催化还原反应，反应如式(2)、式(3)所示：
Figure BDA0002095583660000071
Figure BDA0002095583660000072
式(2)是标准SCR反应，通常发生在排气中NOX主要由NO构成的情况，怠速工况时原排中NO占NOX的比例超过90％，此时标准SCR反应为NOX的氧化还原反应中的占优反应。
式(3)是快速SCR反应，反应速度比标准SCR反应快近十倍，通常发生于排放尾气NOX中NO和NO2按照1:1比例构成的情况。
无论是标准SCR反应还是快速SCR反应，它们在反应过程中都会消耗 NOX，也就是说如果对其原排气中NOX进行检测，NOX排量先是稳定的，然后在储氨消耗过程中NOX排量会下降，最后在储氨消耗完以后会上升并趋于稳定，该预设的定性曲线如图4所示。
即包括了三条线段，第一条线段：在很短时间比如1到5秒内，NOX排量为直线型；第二条线段：NOX排量为先下降、中间趋向平稳及后上升曲线型，其中下降速率和储氨量、催化速率有关；第三条线段：NOX排量为直线型，即：储氨消耗完后快速上升并趋于稳定。
根据式(2)、式(3)可以看出
Figure BDA0002095583660000073
会和1molNOX反应生成1molN2，由于反应环境和反应物的减少，SCR反应速率也会不断变化，呈现先增后减最后为0的趋势。
通过检测车辆的NOX排量，转换为拟合曲线，当拟合曲线与该定性曲线相似度很高，且在误差范围内，可以快速判定检测车辆SCR尾气后处理器是正常工作，从而快速判断检测车辆NOX排放为合格。
其中，上述拟合曲线与预设的定性曲线进行相似度比对时，比如可参照两曲线的曲率，当曲率相同时，或在误差允许的范围内时，也可以认定为拟合曲线与定性曲线相同，即：判定检测车辆SCR尾气后处理器是正常工作，从而快速判断检测车辆NOX排放为合格。
还比如，选择多组拟合曲线的点值与预设的定性曲线的点值比对，当拟合曲线点值的标准差在允许的范围内，则也可以判定检测车辆SCR尾气后处理器是正常工作，从而快速判断检测车辆NOX排放为合格。
还比如采用变化向量检测方法CVA，其是一种分类前检测 (pre-classificationchange detection)的变化检测方法。在拟合曲线图像进行严格的预处理(辐射矫正，几何配准)之后，对图像进行变化检测，确定其拟合曲线图像是否与定性曲线相同。
也可以选择其他的相似判断方法，只要能快速实现比对出拟合曲线与预设的定性曲线，是否相似，且是否在误差范围内均可，本发明实施例对此不做限定。
下面通过一个完整实施例用于解释说明本发明提供的技术方案：
参照图2所示，比如在一个检测站，其具体实施可参照如下步骤1～5：
步骤1：选择一辆重型车作为待检测车辆，要求待测车辆关闭SCR尾气后处理器并原地怠速。
步骤2：检测人员使用NOX检测仪对其原排进行检测，NOX检测仪输出拟合曲线。
步骤3：NOX检测仪或是上位机对拟合曲线与定性曲线相比较，输出是否相符合的结论。
步骤4：对于符合定性曲线的检测车辆，可以认为其SCR尾气后处理器正常工作，NOX排量符合国家标准。
步骤5：对于不符合定性曲线的检测车辆，对该车辆备案，要求其到车检部门进行进一步检测；或是回到步骤1，再进行一次检测。
在本实施例中，判定过程简单，操作方便，且能快速得出结论；从而可实现有效降低重型车NOX对环境的污染，有助于提高城市的环保能力。
基于同一发明构思，本发明实施例还提供了一种重型车NOX排放快速判定系统，由于该系统所解决问题的原理与前述重型车NOX排放快速判定方法相似，因此该系统的实施可以参见前述方法的实施，重复之处不再赘述。
第二方面，本发明还提供一种重型车NOX排放快速判定系统，参照图5 所示，包括：
获取模块51，用于获取预设时长待检测车辆的排放尾气参数；所述待检测车辆处于关闭SCR尾气后处理器并原地怠速工况；
检测转换模块52，用于根据所述排放尾气参数，检测NOX排量，并转换为时间与NOX排量的拟合曲线；
比对模块53，用于将所述拟合曲线与预设的定性曲线进行相似度比对；
确定模块54，用于当相似度在预设范围内，则确定所述待检测车辆的SCR 尾气后处理器正常工作，所述待检测车辆的NOX排量符合国家标准。
在一个实施例中，所述确定模块54，还用于当相似度不在预设范围内，则确定所述待检测车辆的SCR尾气后处理器非正常工作，且所述待检测车辆的 NOX排量不符合国家标准。
在一个实施例中，所述比对模块53中预设的定性曲线包括：依次连接的三条线段；
第一条线段：NOX排量为直线型；
第二条线段：NOX排量为先下降、中间平稳及后上升曲线型；
第三条线段：NOX排量为直线型。
在一个实施例中，所述比对模块53，具体用于将所述拟合曲线与预设的定性曲线的曲率比对；或将所述拟合曲线的点值与预设的定性曲线的点值比对。
在一个实施例中，所述获取模块51中预设时长大于SCR尾气后处理器中储氨的消耗时长。
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)

1.一种重型车NOX排放快速判定方法，其特征在于，包括：
获取预设时长待检测车辆的排放尾气参数；所述待检测车辆处于关闭SCR尾气后处理器并原地怠速工况；所述预设时长大于SCR尾气后处理器中储氨的消耗时长；
根据所述排放尾气参数，检测NOX排量，并转换为时间与NOX排量的拟合曲线；
将所述拟合曲线与预设的定性曲线进行相似度比对；
当相似度在预设范围内，则确定所述待检测车辆的SCR尾气后处理器正常工作，所述待检测车辆的NOX排量符合国家标准。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：当相似度不在预设范围内，则确定所述待检测车辆的SCR尾气后处理器非正常工作，且所述待检测车辆的NOX排量不符合国家标准。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预设的定性曲线包括：依次连接的三条线段；
第一条线段：NOX排量为水平直线型；
第二条线段：NOX排量为先下降、中间平稳及后上升曲线型；
第三条线段：NOX排量为水平直线型。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述拟合曲线与预设的定性曲线进行相似度比对，包括：
将所述拟合曲线与预设的定性曲线的曲率比对
或将所述拟合曲线的点值与预设的定性曲线的点值比对。
5.一种重型车NOX排放快速判定系统，其特征在于，包括：
获取模块，用于获取预设时长待检测车辆的排放尾气参数；所述待检测车辆处于关闭SCR尾气后处理器并原地怠速工况；所述获取模块中预设时长大于SCR尾气后处理器中储氨的消耗时长；
检测转换模块，用于根据所述排放尾气参数，检测NOX排量，并转换为时间与NOX排量的拟合曲线；
比对模块，用于将所述拟合曲线与预设的定性曲线进行相似度比对；
确定模块，用于当相似度在预设范围内，则确定所述待检测车辆的SCR尾气后处理器正常工作，所述待检测车辆的NOX排量符合国家标准。
6.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述确定模块，还用于当相似度不在预设范围内，则确定所述待检测车辆的SCR尾气后处理器非正常工作，且所述待检测车辆的NOX排量不符合国家标准。
7.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述比对模块中预设的定性曲线包括：依次连接的三条线段；
第一条线段：NOX排量为水平直线型；
第二条线段：NOX排量为先下降、中间平稳及后上升曲线型；
第三条线段：NOX排量为水平直线型。
8.如权利要求5所述的系统，其特征在于，所述比对模块，具体用于将所述拟合曲线与预设的定性曲线的曲率比对；或将所述拟合曲线的点值与预设的定性曲线的点值比对。
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