CN114964794A - 一种快速评价cDPF装置耐久过程中平衡点温度的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种快速评价cDPF装置耐久过程中平衡点温度的方法，涉及柴油机废气处理技术领域，其技术方案要点是：具体包括以下步骤：S1：建立目标，确定在某段时间内完成多少等效公里数的老化，并且确定平衡点温度评价的间隔时间或里程数；S2：进行cDPF装置的快速老化，完成目标里程数后进行S3；S3：进行快速碳加载，进而完成平衡点温度评价；S4：判断老化里程数是否完成，若未完成，重复S2和S3；若完成，则完成平衡点温度评价。采用该方法既实现了cDPF装置平衡点温度的快速测定，也实现了cDPF装置的快速老化，以快速、低成本的方式实现了cDPF装置平衡点温度以及cDPF装置耐久性评价。

Description

一种快速评价cDPF装置耐久过程中平衡点温度的方法
技术领域
本发明涉及柴油机废气处理技术领域，更具体地说，它涉及一种快速评价cDPF装置耐久过程中平衡点温度的方法。
背景技术
cDPF装置主要是通过捕集柴油机尾气中的颗粒物来降低柴油车的颗粒物排放，但随着cDPF装置孔道内颗粒物的累积，cDPF装置的压差会升高，升高至一定程度后会影响发动机的进排气系统，增大排气背压，降低发动机功率及燃油经济性等。所以需要在排气背压到达一定程度后会进行再生，普通DPF通过后喷燃油来提升温度进行DPF装置再生，而cDPF装置具有催化剂涂层，可以大幅降低再生温度，在车辆正常行驶过程中进行被动再生。但随着cDPF装置的老化，催化剂的性能会随着再生次数的增加而降低，具体表现为cDPF装置的平衡点温度升高，cDPF装置被动再生能力减弱。要考虑cDPF装置的耐久性，就需要考虑cDPF装置在老化过程中各阶段平衡点温度的变化。按照法规和行业标准推荐的常规老化方法，cDPF装置老化试验要求装置在发动机台架或实车进行70万公里耐久试验，这一过程需要耗费大量人力、物力和财力，所以急需开发一种快速、低成本的cDPF装置平衡点温度评价方法。
测试cDPF装置的平衡点温度的方法需要对cDPF装置进行碳加载，但是受限于cDPF装置被动再生的温度较低，因此只能采用低负荷工况对cDPF装置进行加载。重型国六阶段的cDPF装置与DOC装置封装在同一箱体内，在进行碳加载的过程中，DOC装置会氧化掉大量的未燃碳氢和颗粒物，极大拖慢碳加载的进度。
发明内容
本发明的目的是提供一种快速评价cDPF装置耐久过程中平衡点温度的方法，该方法既实现了cDPF装置平衡点温度的快速测定，也实现了cDPF装置的快速老化，以快速、低成本的方式实现了cDPF装置平衡点温度以及cDPF装置耐久性评价。
本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种快速评价cDPF装置耐久过程中平衡点温度的方法，具体包括以下步骤：
S1：建立目标，确定时间段内完成等效公里数的老化，并且确定平衡点温度评价的间隔时间或里程数；
并且确定平衡点温度评价的间隔时间或里程数；
S2：进行cDPF装置的快速老化，完成目标里程数后进行S3；
S3：进行快速碳加载，进而完成平衡点温度评价；
S4：判断老化里程数是否完成，若未完成，重复S2和S3；若完成，则完成平衡点温度评价。
进一步的，所述S3中快速碳加载的具体步骤是：
1)：将柴油机运行工况调整至最大烟度工况点；
2)：开启DOC装置和cDPF装置入口前的冷却系统，使得两个装置入口处的温度降低至105-110℃范围内，并使DOC装置无法正常工作，从而让大量碳烟进入cDPF装置进行快速碳加载。
进一步的，所述S2中快速老化的具体测试方法是：
1)计算高温热老化的程度：
Figure BDA0003633331830000031
其中，Ea为活化能，J·mol-1；T为热力学温度，K；R为摩尔气体常数，8.314J·mol-1·K-1；
2)基于cDPF装置常规老化循环的时间、温度分布特性计算和快速老化温度相对应的等效老化时间之间的函数关系
Figure BDA0003633331830000032
得出快速老化温度Tr下的累计时间te表示
Figure BDA0003633331830000033
其中，Tr是选定的快速老化温度，K；
Figure BDA0003633331830000034
为快速老化温度Tr下的等效时间，小时；
Figure BDA0003633331830000035
是实际道路运行测试的柴油车CDPF后处理器温度区间i的温度均值，
Figure BDA0003633331830000036
为
Figure BDA0003633331830000037
温度下统计时间；te为快速老化温度Tr下的累计老化时间；i为温度区间序号，其中1是最低温度区间的序号，n为最高温度区间序号。
进一步的，所述S2中的快速老化过程和S3中的快速碳加载过程均需要用数据采集系统将柴油机运行参数、cDPF装置参数及冷却系统参数进行采集，并将采集信息实时反馈至控制电脑，通过开发的程序进行动态调整。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1)通过在柴油机与DOC装置之间安装冷却系统，将DOC装置和cDPF装置的入口温度降低至105-110℃的范围内，既能采用柴油机最大烟度工况点进行碳加载，同时又能阻止DOC装置氧化颗粒物，即可实现cDPF装置的快速老化；
2)在不对发动机台架进行大量改动的情况下，既实现了cDPF装置平衡点温度的快速测定，也实现了cDPF装置的快速老化，以快速、低成本的方式实现了cDPF装置平衡点温度以及cDPF装置耐久性评价。
附图说明
图1是本发明实施例中一种快速评价cDPF装置耐久过程中平衡点温度的方法流程图；
图2是本发明实施例中后处理系统快速老化及快速载碳台架的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图1-2对本发明作进一步详细说明。
实施例：一种快速评价cDPF装置耐久过程中平衡点温度的方法，如图1和图2所示，具体包括以下步骤：
S1：建立目标，确定时间段内完成等效公里数的老化，并且确定平衡点温度评价的间隔时间或里程数；
S2：进行cDPF装置的快速老化，完成目标里程数后进行S3；
S3：进行快速碳加载，进而完成平衡点温度评价；
S4：判断老化里程数是否完成，若未完成，重复S2和S3；若完成，则完成平衡点温度评价。
S3中快速碳加载的具体步骤是：
1)：将柴油机运行工况调整至最大烟度工况点；
2)：开启DOC装置和cDPF装置入口前的冷却系统，使得两个装置入口处的温度降低至105-110℃范围内，并使DOC装置无法正常工作，从而让大量碳烟进入cDPF装置进行快速碳加载。
S2中快速老化的具体测试方法是：
1)计算高温热老化的程度：
Figure BDA0003633331830000051
其中，Ea为活化能，J·mol-1；T为热力学温度，K；R为摩尔气体常数，8.314J·mol-1·K-1；
2)基于cDPF装置常规老化循环的时间、温度分布特性计算和快速老化温度相对应的等效老化时间之间的函数关系
Figure BDA0003633331830000052
得出快速老化温度Tr下的累计时间te表示
Figure BDA0003633331830000053
其中，Tr是选定的快速老化温度，K；
Figure BDA0003633331830000054
为快速老化温度Tr下的等效时间，小时；
Figure BDA0003633331830000055
是实际道路运行测试的柴油车CDPF后处理器温度区间i的温度均值，
Figure BDA0003633331830000056
为
Figure BDA0003633331830000057
温度下统计时间；te为快速老化温度Tr下的累计老化时间；i为温度区间序号，其中1是最低温度区间的序号，n为最高温度区间序号。
S2中的快速老化过程和S3中的快速碳加载过程均需要用数据采集系统将柴油机运行参数、cDPF装置参数及冷却系统参数进行采集，并将采集信息实时反馈至控制电脑，通过开发的程序进行动态调整。
在本实施例中，以某型柴油机为例，通过该方法进行cDPF装置的碳加载缩短至5小时，较正常方法的碳加载可节约75％以上的时间；在计算快速老化温度Tr下的累计时间te时，柴油车DOC和cDPF的活化能Ea推荐值为18050J/mol。
工作原理：通过在柴油机与DOC装置之间安装冷却系统，将DOC装置和cDPF装置的入口温度降低至105-110℃的范围内，既能采用柴油机最大烟度工况点进行碳加载，同时又能阻止DOC装置氧化颗粒物，即可实现cDPF装置的快速老化；在不对发动机台架进行大量改动的情况下，既实现了cDPF装置平衡点温度的快速测定，也实现了cDPF装置的快速老化，以快速、低成本的方式实现了cDPF装置平衡点温度以及cDPF装置耐久性评价。
本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (4)

1.一种快速评价cDPF装置耐久过程中平衡点温度的方法，其特征是：具体包括以下步骤：
S1：建立目标，确定时间段内完成等效公里数的老化，并且确定平衡点温度评价的间隔时间或里程数；
S2：进行cDPF装置的快速老化，完成目标里程数后进行S3；
S3：进行快速碳加载，进而完成平衡点温度评价；
S4：判断老化里程数是否完成，若未完成，重复S2和S3；若完成，则完成平衡点温度评价。
2.根据权利要求1所述的一种快速评价cDPF装置耐久过程中平衡点温度的方法，其特征是：所述S3中快速碳加载的具体步骤是：
1)：将柴油机运行工况调整至最大烟度工况点；
2)：开启DOC装置和cDPF装置入口前的冷却系统，使得两个装置入口处的温度降低至105-110℃范围内，并使DOC装置无法正常工作，从而让大量碳烟进入cDPF装置进行快速碳加载。
3.根据权利要求2所述的一种快速评价cDPF装置耐久过程中平衡点温度的方法，其特征是：所述S2中快速老化的具体测试方法是：
1)计算高温热老化的程度：
Figure FDA0003633331820000011
其中，Ea为活化能，J·mol-1；T为热力学温度，K；R为摩尔气体常数，8.314J·mol-1·K-1；
2)基于cDPF装置常规老化循环的时间、温度分布特性计算和快速老化温度相对应的等效老化时间之间的函数关系
Figure FDA0003633331820000021
得出快速老化温度Tr下的累计时间te表示
Figure FDA0003633331820000022
其中，Tr是选定的快速老化温度，K；
Figure FDA0003633331820000023
为快速老化温度Tr下的等效时间，小时；
Figure FDA0003633331820000024
是实际道路运行测试的柴油车CDPF后处理器温度区间i的温度均值，
Figure FDA0003633331820000025
为
Figure FDA0003633331820000026
温度下统计时间；te为快速老化温度Tr下的累计老化时间；i为温度区间序号，其中1是最低温度区间的序号，n为最高温度区间序号。
4.根据权利要求3所述的一种快速评价cDPF装置耐久过程中平衡点温度的方法，其特征是：所述S2中的快速老化过程和S3中的快速碳加载过程均需要用数据采集系统将柴油机运行参数、cDPF装置参数及冷却系统参数进行采集，并将采集信息实时反馈至控制电脑，通过开发的程序进行动态调整。
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