计算发动机排放的方法和设备技术

技术编号:10153980 阅读:157 留言:0更新日期:2014-06-30 19:52
可从发动机的负荷和自发动机的排气体积确定诸如柴油发电机的发动机的排放输出。对于所测量的发动机负荷,可计算诸如氮氧化物(NOx)的化学品。计算可包括从空气压力测量值和涡轮压缩机速度测量值来确定发动机中的空气流量。计算还可包括通过从已知的测试结果导出燃料流量来确定进入发动机的气体流量。可使用计算的排放输出来确保发动机符合环境法规。当发动机未能符合环境法规时,远程监视程序可生成警报。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】计算发动机排放的方法和设备相关申请的交叉引用本申请要求2011年8月16日提交的、授予DouglasRobertson等人的名称为“MeasurementofDieselEngineEmissions(柴油机排放测量)”的美国临时申请No.61/524,053的优先权,该申请以引用的方式合并到本文中。
本申请涉及环境测试。更具体而言,本申请涉及船用柴油机的排气测试。
技术介绍
发动机通常通过燃烧燃料而发电。在发动机中在燃烧期间发生的化学反应,除了发电外,还形成具有多种化合物的排气。化合物从发动机排放到环境中。但是,各地政府部门常常调控化合物到环境中的排放。例如,在美国,环境保护署(EPA)可以调控特定化学品到环境中的释放。柴油机在燃烧期间生成氮氧化物(NOx),其通过柴油机的排气系统释放。由EPA来监视NOx,这对于可排放到环境中的NOx量设置限制。但是,NOx为发动机(无论是柴油机还是其它发动机)所产生的多种化学品中的仅一种,其受到监视和限制。由发动机释放的排气和化学品量随发动机的操作条件而不同。例如,由发动机生成的排气可关于置于发动机上的负荷而不同。当至电网的连接不可用或不起作用时,柴油机常常用作发电机。例如,柴油发电机可用在船上和海上平台上以生成用于船载和平台上电气装置的电力。但是,当用作发电机时,柴油机可能经受可变的负荷。图1为示出钻机的发电机的负荷随着时间快速变化的曲线图。曲线图100中的线102示出了y轴上以千瓦为单位的发电机的负荷与x轴112上以秒为单位的时间。当柴油机上的负荷快速变化时,由柴油机生成的排气也快速地变化。
技术实现思路
根据一实施例,一种方法包括:确定发动机的负荷。该方法还包括:确定发动机的排气体积。该方法还包括:部分地基于负荷、排气体积和化学品的密度来计算从发动机排放的化学品量。根据另一实施例,一种计算机程序产品包括:非暂时性计算机可读介质,其具有用来确定发动机的负荷的代码。该介质还包括确定发动机的排气体积的代码。该介质还包括用来部分地基于负荷、排气体积和化学品的密度来计算从发动机排放的化学品量的代码。根据又一实施例,一种设备包括功率计,其联接到发动机的输出。该设备还包括联接到发动机的发动机监视器。该设备还包括存储器。该设备还包括处理器,其联接到功率计并且联接到发动机监视器并且联接到存储器。该处理器被配置成从功率计来确定发动机的负荷。该处理器还被配置成从发动机监视器来确定发动机的排气体积。处理器还被配置为:部分地基于负荷、排气体积和化学品密度来计算从发动机排放的化学品量。前文的描述相当概括性地叙述本公开的特点和技术优点以能更好地理解下面的本公开的详细描述。本公开的额外特点和优点将在下文中描述,其形成本公开的权利要求的主题。本领域技术人员应了解所公开的概念和具体实施例可以容易地用作修改或设计用来执行本公开相同目的的其它结构的基础。本领域技术人员还应当认识到,这样的等效构造并不偏离如所附权利要求所阐述的本公开的精神和范围。在结合附图考虑时,从以下描述可以更好地理解被认为是本公开的特征的、关于其组织和操作方法的新颖特点以及另外的目的和优点。但是,应当明确地理解,附图中的每一个仅仅为了说明和描述目的提供并且不意图限定对本公开的限制。附图说明为了更全面地理解本专利技术,现结合附图来参考以下描述。图1为示出了钻机的发电机的负荷随着时间快速变化的曲线图。图2为示出了根据本公开的一实施例用来计算发动机排放的方法的流程图。图3为根据本公开的一实施例用于发动机的涡轮增压器的压缩机特性线图。图4为示出根据本公开的一实施例获得用于计算发动机排放的值的方法的流程图。图5示出了根据本公开的一实施例用来计算发动机的排放的设备的框图。图6为根据本公开的一实施例用来记录发动机的排放的计算机程序的屏幕截图。图7为示出根据本公开的一实施例的计算机系统的框图。具体实施方式发动机例如柴油机的排放可通过测量从发动机和/或其它部件得到的参数并且使用那些参数来计算排放量而确定。该量可为例如由发动机生成的以克每千瓦小时为单位的输出的值。由发动机排放的不同化学品量可从相关化学品的密度、发动机负荷、排气体积和/或其它参数来确定。在一实施例中,氮氧化物(NOx)排放量从发动机负荷和从发动机排放的排气体积来确定。图2示出了根据本公开的一实施例用来计算发动机排放的方法的流程图。方法200始于框202,确定发动机的负荷。根据一实施例,发动机轴负荷可从电气配电板负荷来计算。根据另一实施例,发动机总负荷为发动机轴负荷。方法200继续至框204,确定自发动机的排气体积。排气体积可从一种或多种组分诸如像燃料流量与空气流量之和来确定。根据一实施例,可部分地基于发动机增压空气压力从压缩机特性线图来确定空气流量并且利用涡轮压缩机速度来验证。空气压力和涡轮压缩机速度可由发动机监视器传感器来测量并且报告给处理器。处理器可被配置成存取在存储器中存储的压缩机特性线图。存储器可包括多个压缩机特性线图,每个压缩机特性线图适于特定发动机。图3为根据本公开的一实施例的涡轮增压器的压缩机特性线图。曲线图300可包括具有增加的空气压力值的x轴304。曲线图300还可包括具有增加的涡轮压缩机旋转阀的y轴302。曲线图300的线310可连接y轴302上的空气压力比与x轴304上以m/s为单位的涡轮压缩机空气流量。已知以g/kW*hr为单位的燃料消耗和测量的发动机负荷,可基于发动机测试台结果来确定燃料流量。例如,在更高负荷下,发动机消耗额外燃料。根据一实施例,对于具有高空气流量与燃料流量比(例如,25:1至75:1)的发动机而言,用于不同发动机负荷的燃料流量数量的查找表可存储于存储器中并供参考。因为空气流量与燃料流量的比很高并且燃料流量与空气流量相比较低,所以燃料流量数量中的误差并未给排气体积的计算引入较大误差。因此,查找值,尽管是基于估计而不是基于实际测量,可用来确定燃料流量而不会给排气体积确定添加较大误差。根据另一实施例,具有空气流量与燃料流量较低比例的发动机可具有发动机监视器用来连续地或以规定的间隔地测量燃料流量。返回参考图2,然后该方法200继续到框206,部分地基于负荷、排气体积和化学品密度来计算从发动机排放的化学品量。所计算的量可从下面的公式来确定:Q=ρ/L*VE,其中Q为以克每千瓦小时为单位的量,ρ为相关化学品的密度,L为发动机的负荷,并且VE为发动机所生成的排气体积。密度ρ可如下来计算:ρ=ppm*k*MW/T,其中ppm为化学品的百万分之几的浓度,k为比例常数,MW为化学品的摩尔重量,并且T为排气温度。根据一实施例,可通过设置MW=46.01和k=12.187来计算氮氧化物(NOx)的排放量。可持续为发动机执行图2的方法200以计算自发动机的持续排放。根据另一实施例,该方法200可以限定采样率的离散时间间隔执行。采样率可以被选择在足以捕获发动机负荷变化的频率。例如,如果发动机负荷快速变化,那么采样率可高于发动机负荷相对恒定时。根据一实施例,采样率可为每分钟两次,或者每30秒一次测量。图4为示出根据本公开的一实施例获得用来计算发动机排放的值的方法400的流程图。化学品诸如氮氧化物(NOx)的具体密度在从框402接收化学品的排放浓度和从框404a接本文档来自技高网...
计算发动机排放的方法和设备

【技术保护点】
一种方法,包括:确定发动机的第一负荷;确定第一负荷下发动机的排气流量;以及部分地基于第一负荷、排气流量和化学品密度来计算从发动机排放的化学品的第一量。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2011.08.16 US 61/5240531.一种用于计算发动机排放的方法,包括:确定发动机的第一负荷;至少部分地基于空气压力传感器测量、空气温度传感器测量和涡轮压缩机速度传感器测量来确定第一负荷下发动机的排气流量;以及部分地基于第一负荷、排气流量和化学品密度来计算从发动机排放的化学品的第一量,所述计算通过以下公式进行:Q=ρ/L*VE,其中Q为以克每千瓦小时为单位的从发动机排放的化学品的第一量,ρ为相关化学品密度,L为第一负荷,以及VE为排气流量。2.根据权利要求1所述的用于计算发动机排放的方法,还包括:确定发动机的第二负荷;确定第二负荷下发动机的第二排气流量;以及部分地基于第二负荷、第二排气流量和化学品密度来计算从发动机排放的化学品的第二量,其中以部分地由采样率限定的离散时间来执行第二负荷的确定和第一负荷的确定。3.根据权利要求1所述的用于计算发动机排放的方法,其中,确定第一负荷的步骤包括下列中的至少一个:从电气配电板确定负荷、从发动机轴确定负荷和从发电机效率测量负荷。4.根据权利要求1所述的用于计算发动机排放的方法,其中,确定排气流量的步骤包括:确定空气流量;以及确定燃料流量,其中确定排气流量至少部分地基于确定的空气流量和燃料流量。5.根据权利要求4所述的用于计算发动机排放的方法,其中,确定空气流量的步骤包括部分地基于发动机排气的压力比和发动机的涡轮压缩机的旋转速率来确定空气流量。6.根据权利要求5所述的用于计算发动机排放的方法,其中,确定空气流量的步骤包括从涡轮增压器的压缩机特性线图来确定空气流量。7.根据权利要求4所述的用于计算发动机排放的方法,其中,确定燃料流量的步骤包括在燃料流量...

【专利技术属性】
技术研发人员:DA罗伯森N萨纳尼康M塔戈莫里
申请(专利权)人:越洋塞科外汇合营有限公司
类型:发明
国别省市:开曼群岛;KY

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