预测排放控制系统性能的方法技术方案

微粒过滤器于去除包括汽油直喷(GDI)发动机的车辆排放控制系统中的颗粒物质，例如烟灰和灰分。还提供了用于预测具有微粒过滤器的排放控制系统的长期性能和耐久性的方法，该方法考虑了诸如热老化，烟灰累积和再生以及灰分负载等因素。

Methods of predicting emission control system performance

【技术实现步骤摘要】
预测排放控制系统性能的方法
本公开涉及配备有微粒过滤器的车辆排放控制系统。
技术介绍
虽然传统的端口燃料喷射(PFI)汽油发动机具有极低的微粒排放，但较新的汽油直喷(GDI)发动机具有与柴油发动机相当的微粒排放。汽油微粒过滤器(GPF)已被引入汽车市场中用于GDI发动机的排放控制系统，以减少微粒排放。微粒过滤器需要在使用寿命期间进行有效的过滤，以达到特定的耐久性能，该寿命可超过150,000英里。汽油微粒过滤器GDI应用的一个关键挑战是预测GPF的耐久性和长期性能。不幸的是，目前仍然缺乏确定微粒过滤器耐久性和长期性能的有效方法。历史上，已经在化学计量发动机中开发了加速老化方法以验证路上耐久性性能。使用加速老化方法主要是因为路上耐久性测试非常耗时并且非常昂贵，因此需要加速老化技术以快速且经济有效的方式预测具有微粒过滤器的排放控制系统的长期性能。
技术实现思路
如上所述，本公开涉及预测包括微粒过滤器的车辆排放控制系统在其使用寿命期间的性能的方法。在第一方面，本文公开了预测排放控制系统的性能的方法。在一些实例中，该方法包括进行老化测试，该老化测试包括使发动机再老化过程曲线下运行，其中发动机在老化时间和老化温度下运行；并且在老化测试之后测量微粒过滤器的重量增加。在一些实例中，老化过程曲线包括多个循环，并且每个循环包括第一时间操作的第一模式(t1)，第二时间(t2)操作的第二模式，以及第三时间(t3)操作的第三模式。在一些实例中，每一个t1，t2和t3时间约为0.25小时至约2小时。在一些实例中，使用掺杂燃料执行至少一种模式。在一些实例中，使用掺杂燃料执行热老化模式和灰分负载模式，并且使用非掺杂燃料执行烟灰负载模式。在一些实例中，该方法还包括使用灰分负载方程计算预测的总灰分负载(ALtotal)：ALtotal＝FCtotal*m％*CR％其中m％是燃料中掺杂剂的重量百分比，CR％是排放控制系统中的灰分收集率。在一些实例中，老化时间和老化温度通过道路循环来确定，该道路循环包括驱动排放控制系统配备有微粒过滤器的测试车辆运行道路循环时间，其中微粒过滤器包括过滤器入口和滤床；收集相对于道路循环时间的过滤器入口温度以及相对于道路循环时间的过滤床温度的多个测量值；并选择老化时间以及选择老化温度以达到热老化目标。在一些实例中，该方法还包括基于多个测量值生成发动机图。在一些实例中，道路循环时间小于约2小时。在一些实例中，老化时间小于约300小时。在一些实例中，排放控制系统包括微粒过滤器，以及选择性还原催化剂(SCR)，贫NOx捕集器(LNT)，催化转化器和消声器中的至少一种。在一些实例中，多个循环的一个子集包括烟灰再生模式。在一些实例中，该烟灰再生模式在老化时间期间具有以约10小时至约20小时间隔的约5分钟至约30分钟的持续时间。在一些实例中，使用非掺杂燃料来执行该烟灰再生模式。在第二方面，一种预测排放控制系统在使用寿命期间的性能的方法包括进行老化测试，该老化测试包括通过老化过程曲线操作发动机，其中老化过程曲线包括多个循环，并且其中每个循环包括第一模式操作第一时间(t1)，第二模式操作第二时间(t2)，第三模式操作负载第三时间(t3)。在一些实例中，循环的一个子集还包括烟灰再生模式。在第三方面，一种预测在使用寿命期间微粒过滤器的总灰分负载(ALtotal)的方法包括进行老化测试，该老化测试包括通过老化曲线操作发动机，其中老化过程曲线包括多个循环，并且其中每个循环包括一个热老化模式，一个烟灰负载模式和一个灰分负载模式，其中发动机在老化时间和老化温度下运行；在老化测试期间收集燃料的燃料消耗数据；使用燃料消耗公式计算总燃料消耗(FCtotal)：其中FCi是在每个连续模式期间收集的燃料消耗的测量值，并且ti是每个模式的时间；n是周期数；并使用灰分灰分负载方程计算预测的总灰分负载(ALtotal)：ALtotal＝FCtotal*m％*CR％其中m％是燃料中掺杂剂的重量百分比，CR％是老化试验后微粒过滤器中存在的灰分的重量百分比。在一些实例中，老化时间和老化温度通过道路循环来确定，该道路循环包括驱动排放控制系统配备有微粒过滤器的测试车辆运行道路循环时间，其中微粒过滤器包括过滤器入口和滤床；收集相对于道路循环时间的过滤器入口温度以及相对于道路循环时间的过滤床温度的多个测量值；基于该多个测量值确定实现热老化目标所需的总老化时间来选择老化测试条件，并选择老化时间以及选择老化温度以达到热老化目标。在一些实例中，循环的一个子集还包括烟灰再生模式。在第四方面，一种预测在使用寿命期间的微粒过滤器性能的方法包括进行道路循环，该道路循环包括驱动排放控制系统配备有微粒过滤器的测试车辆运行道路循环时间，其中微粒过滤器包括过滤器入口和滤床；收集相对于道路循环时间的过滤器入口温度以及相对于道路循环时间的过滤床温度的多个测量值；通过基于该多个测量值确定实现热老化目标所需的总老化时间来选择老化测试条件，并选择老化时间以及选择老化温度以达到该热老化目标，并且计算在微粒过滤器的使用寿命内的预测的总灰分负载(ALtotal)。本公开的其他细节和优点将部分地在下面的描述中阐述，和/或可以通过实践本公开来学习。借助于所附权利要求中特别指出的元件和组合，可以实现和获得本公开的细节和优点。应当理解，前面的一般性描述和下面的详细描述都只是实例性和说明性的，并不是对要求保护的本公开的限制。附图说明图1是道路循环测试中车辆速度和温度与时间的关系图。图2是Arrhenius图。图3是变化的发动机速度和扭矩下的燃料消耗的等高线图。图4是在变化的发动机速度和扭矩下的排气温度(T。)的等高线图。图5是在变化的发动机速度和扭矩下的微粒计数的等高线图。图6是在变化的发动机速度和扭矩下的过滤器烟雾数(FSN)的等高线图。图7是用于台架老化测试的实例性老化老化过程曲线。具体实施方式本文公开了预测在使用寿命期间排放控制系统的性能的方法。排放控制系统能减少或消除内燃机的排气流出物中化合物的数量或种类。例如，可以减少烟灰和灰分排放，并且氮氧化物和一氧化碳可以分别转化为氮气和二氧化碳。排放控制系统的典型组件是微粒过滤器，催化转化器，选择性还原催化剂(SCR)，贫NOx捕集器(LNT)和消声器。本文描述的方法可用于预测汽油和柴油发动机的排放控制系统的性能。这里公开的方法可以应用于具有微粒过滤器的任何排放控制系统，特别是该方法可以用于预测长期GPF性能。加速老化方法模拟在微粒过滤器的整个使用寿命期间的总热负载和烟灰/灰分累积，并且可以使用标准设备(例如安装的发动机)在台架测试中实施。使用寿命是汽车部件应正常运行多长时间的规格，通常约为150,000英里。该方法包括使用常规设备的加速老化方法以解决热老化，烟灰累积/再生和灰分负载，这些会导致使用寿命终止性能。可以在测试结束时进行过滤器的后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预测包含微粒过滤器的排放控制系统在使用寿命内的性能的方法，包含：/n进行老化试验，包括通过老化过程曲线来操作发动机，其中发动机在老化时间和老化温度下运行；和/n在该老化试验后测量该微粒过滤器的重量增加。/n

【技术特征摘要】
20180904 US 16/121,2251.一种预测包含微粒过滤器的排放控制系统在使用寿命内的性能的方法，包含：
进行老化试验，包括通过老化过程曲线来操作发动机，其中发动机在老化时间和老化温度下运行；和
在该老化试验后测量该微粒过滤器的重量增加。


2.根据权利要求1所述的方法，其中该老化过程曲线包括多个循环，其中每个循环包括第一时间操作的第一模式(t1)，第二时间操作的第二模式(t2)，以及负载第三时间操作的的第三模式(t3)；或其中t1，t2和t3各自为约0.25小时至约2小时；或者，其中使用掺杂燃料操作至少一种模式。


3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括使用灰分负载方程来计算预测的总灰分负载(ALtotal)：
ALtotal＝FCtotal*m％*CR％
其中m％是燃料中掺杂剂的重量百分比，CR％是排放控制系统中的灰分收集率。


4.根据权利要求1所述的方法，其中该老化时间和该老化温度如下确定：
进行道路循环，该道路循环包括驱动测试车辆，其中该排放控制系统配备有用于道路循环时间的微粒过滤器，其中该微粒过滤器包括过滤器入口和过滤器床；
收集过滤器入口温度相对于道路循环时间和过滤床温度相对于道路循环时间的多个测量值；和
选择老化时间并选择老化温度以达到热老化目标。


5.根据权利要求4所述的方法，进一步包括基于该多个测量值生成一个发动机图；或者其中该道路循环时间小于约2小时。


6.根据权利要求1所述的方法，其中老化时间小于约300小时。


7.根据权利要求1所述的方法，其中该排放控制系统包括微粒过滤器，以及选择性还原催化剂(SCR)，贫NOx捕集器(LNT)，催化转化器和消声器中的至少一种。


8.根据权利要求7所述的方法，其中该微粒过滤器是汽油微粒过滤器。


9.根据权利要求2所述的方法，其中该多个循环的一个子集包括作为烟灰再生模式的第四...

【专利技术属性】
技术研发人员：邵慧芳，约瑟夫·W·鲁斯，约瑟夫·E·雷米亚斯，
申请(专利权)人：雅富顿化学公司，
类型：发明
国别省市：美国;US