用于预测发动机系统中的尿素晶体堆积的方法技术方案

用于预测发动机系统中的尿素晶体堆积的方法，尤其是用于在发动机系统根据期望的驱动循环运行时预测发动机系统中的尿素晶体堆积的方法，包括：提供代表在所述期望的驱动循环期间内燃发动机的发动机运行条件的数据；确定当发动机系统根据所述发动机运行条件的数据运行时，至少一个排气参数在所述期望的驱动循环的时间段期间的值和时间变化；提供当发动机系统在不同的发动机运行条件下运行时，所述至少一个排气参数的值和时间变化与发动机系统中的预期尿素晶体堆积之间的参考关系；通过将所述至少一个排气参数的所确定的值和时间变化与所述参考关系进行比较来预测当发动机系统根据所述期望的驱动循环运行时所述发动机系统中的尿素晶体堆积。系统中的尿素晶体堆积。系统中的尿素晶体堆积。

【技术实现步骤摘要】
用于预测发动机系统中的尿素晶体堆积的方法


[0001]本专利技术涉及一种用于在发动机系统根据期望的驱动循环(intendeddrive cycle)运行时预测发动机系统中的尿素晶体堆积(urea crystalbuild
‑
up)的方法，其中，所述发动机系统包括内燃发动机和设有尿素 溶液剂量装置的排气后处理系统。

技术介绍

[0002]在某个车辆或机器应用中应该选择和使用哪种类型和尺寸的内燃 发动机系统例如取决于该车辆或机器的所述期望的驱动循环，即，例如 发动机速度和发动机扭矩/负载随时间的期望分布或预期分布。如果发 动机太小，则发动机可能经常在非常高的负载下运行，这可能导致相当 大的磨损，而如果发动机太大，则发动机可能在过低负载下运行，这可 能导致漏油等。
[0003]对于商用车辆，诸如卡车和公共汽车，所述期望的驱动循环通常 可以从已知的道路或路线数据计算出，或者根据从已经沿着期望用于待 选择的发动机系统的新车辆的路线运行的车辆获得的GPS数据计算 出。
[0004]对于固定式应用和某些车辆应用，诸如发电机、破碎机和叉车， 计算所述驱动循环可能更加困难，因而更难以正确选择发动机系统。另 外，在这样的固定式应用和特定车辆应用中，执行形成发动机系统的一 部分的排气后处理单元(例如柴油微粒过滤器(DPF))的再生可能更 成问题。虽然卡车和公共汽车的发动机系统的DPF通常会在车辆的运 行期间经受主动再生，或者在不过多影响运行时间的情况下经受强制
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停车”再生，但在导致产生大量烟尘和颗粒的驱动循环下运行的固定 式应用或某些车辆应用中的许多发动机系统不能在运行期间主动再生 DPF，这导致需要频繁的强制再生，这又导致机器或车辆在该应用中的 不可接受的长停机时间。
[0005]对于包括设有用于还原氮氧化物(在SCR单元中，选择性催化还 原)的尿素溶液剂量装置的排气后处理系统的发动机系统，还希望避免 尿素晶体在排气系统中的堆积。这样的晶体例如可能导致该系统中的背 压增加，并且尿素晶体通常难以去除。
[0006]本专利技术的目的是提供一种用于在发动机系统根据期望的驱动循环 运行时预测发动机系统中的尿素晶体堆积的方法。该方法可以用于预测 尿素晶体堆积的风险，这进而可用于不仅为上述类型的固定式应用和某 些车辆应用而且为其它应用正确地选择内燃发动机系统。该预测方法对 于规划特定发动机系统的驱动循环也很有用，即，最初的期望的驱动循 环可被调整或调节以避免尿素晶体堆积。

技术实现思路

[0007]本专利技术涉及一种用于在发动机系统根据期望的驱动循环运行时预 测发动机系统中的尿素晶体堆积的方法，其中，该发动机系统包括内燃 发动机和设有尿素溶液剂量装置的排气后处理系统(EATS)。该方法 包括：
[0008]‑
(S10)提供代表在期望的驱动循环期间内燃发动机的发动机运 行条件的数据，
其中，所述数据包括在代表所述期望的驱动循环的时间 段上分布的至少发动机速度和发动机扭矩的值；
[0009]‑
(S20)确定当发动机系统根据发动机运行条件数据运行时，至 少一个排气参数在所述期望的驱动循环的时间段期间的值和时间变化 (time variation)；
[0010]‑
(S30)提供当发动机系统在不同的发动机运行条件下运行时， 所述至少一个排气参数的值和时间变化与发动机系统中的预期尿素晶体 堆积之间的参考关系；
[0011]‑
(S40)通过将至少一个排气参数的所确定的值和时间变化与所 述参考关系进行比较来预测当发动机系统根据所述期望的驱动循环运行 时所述发动机系统中的尿素晶体堆积；
[0012]其中，所述排气参数是以下项中的至少一个：排气温度、排气质 量流量和/或排气能量比，所述排气能量比反映了排气的能量含量与蒸 发所计量供应(dosed)的尿素溶液所需的能量之间的关系。
[0013]简而言之，该方法因此可以包括：模拟/计算所述发动机系统根据 所述期望的驱动循环的运行，并确定所述至少一个排气参数(即排气温 度、质量流量和/或能量比)在该驱动循环期间如何变化；将所确定的 排气参数历史与参考数据进行比较；以及，预测针对所讨论的发动机系 统和驱动循环的尿素晶体堆积(的风险)。
[0014]本专利技术部分地基于以下认识：即，每一个排气参数的值和时间变 化实际上可用作尿素晶体堆堆积的指示器。所述参考关系可以基于对发 动机系统的相对大量测试，在这些测试中，发动机系统已经根据各种驱 动循环运行，然后检查实际尿素晶体堆积的量值。通过计算排气参数在 这些测试循环期间的值和时间变化并与实际尿素晶体堆积进行比较，可 以获得排气参数历史与尿素晶体堆积之间的参考关系。
[0015]例如，所述参考关系可以说是：如果所述排气参数中的至少一个 在总驱动循环时间段的至少最小部分期间高于对应的阈值绝对值，则不 太可能会发生任何尿素晶体堆积。作为示例，这种参考关系可以用于得 出下列结论：如果所述至少一个排气参数在所述期望的驱动循环期间的 所确定的值和时间变化满足所述阈值/最小时间标准，那么，若发动机 系统根据所述期望的驱动循环运行，则所讨论的发动机系统中的尿素晶 体堆积的风险是“低的”或“可接受的”。可以使用更复杂的参考关 系，例如两个排气参数或甚至所有三个排气参数的阈值和最小时间部分 的组合。
[0016]不同排气参数的值和时间阈值在不同发动机系统之间可能不同。 作为示例，对于某个发动机系统，可能得出这样的结论：如果进入 EATS的排气的温度(即，在设有涡轮增压器的发动机系统中的涡轮增 压器涡轮下游的温度)在所述期望的驱动循环的总时间的至少50％期间 为至少350℃，或者如果排气质量流量在所述期望的驱动循环的总时间 的至少50％期间为至少0.20kg/s，和/或如果排气能量比在所述期望的 驱动循环的总时间的至少50％期间为至少40，则预计发动机系统中不 会有任何尿素晶体堆积(或者，则尿素晶体堆积的风险是低的/可接受 的)。
[0017]至于提供代表在所述期望的驱动循环期间所述内燃发动机的发动 机运行条件的数据的步骤(S10)，该数据可以基于从已经根据所述期 望的驱动循环运行的发动机系统收集的真实运行数据。如果两个发动机 系统的类型和尺寸相同，即，如果要预测其尿素晶体堆积的发动机系统 与已经对其收集了运行数据的发动机系统类似，则在计算排气参数时
可 以使用相同的发动机速度和发动机扭矩值。然而，如果例如要预测其尿 素晶体堆积的发动机系统大于已经对其收集了数据的发动机系统，则可 以调整所述真实运行数据以适配于要预测其尿素晶体堆积的发动机系 统。为了将来自第一发动机系统的速度和扭矩转换到大于或小于第一系 统的第二发动机系统，可能涉及到所述驱动循环期间的公共功率输出。 代表在所述期望的驱动循环期间内燃发动机的发动机运行条件的该数据 并非必须是所收集的真实数据，而是例如可以是基于关于所述期望的驱 动循环的信息的模拟数据。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于在发动机系统根据期望的驱动循环运行时预测所述发动机系统中的尿素晶体堆积的方法，其中，所述发动机系统包括内燃发动机和排气后处理系统，所述排气后处理系统设有尿素溶液剂量装置，所述方法包括：
‑
(S10)提供代表在所述期望的驱动循环期间所述内燃发动机的发动机运行条件的数据，其中，所述数据包括在代表所述期望的驱动循环的时间段上分布的至少发动机速度和发动机扭矩的值；
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(S20)确定当所述发动机系统根据所述发动机运行条件的数据运行时，至少一个排气参数在所述期望的驱动循环的时间段期间的值和时间变化；
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(S30)提供当所述发动机系统在不同的发动机运行条件下运行时，所述至少一个排气参数的值和时间变化与所述发动机系统中的预期尿素晶体堆积之间的参考关系；
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(S40)通过将所述至少一个排气参数的所确定的值和时间变化与所述参考关系进行比较来预测当所述发动机系统根据所述期望的驱动循环运行时所述发动机系统中的尿素晶体堆积；其中，所述排气参数是以下项中的至少一个：排气温度、排气质量流量和/或排气能量比，所述排气能量比反映了所述排气的能量含量与蒸发所计量供应的尿素溶液所需的能量之间的关系。2.根据权利要求1所述的方法，其中，代表在所述期望的驱动循环期间的发动机运行条件的所述数据是基于在与所述期望的驱动循环相对应的驱动循环期间收集的真实发动机运行数据。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述方法包括：
‑
确定当所述发动机系统根据所述发动机运行条件的数据运行时，至少两个排气参数在所述期望的驱动循环的时间段期间的值和时间变化。4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，确定所述至少一个排气参数在所述期望的驱动循环的时间段期间的值和时间变化的步骤(S20)包括：确定所述至少一个排气参数在代表所述期望的驱动循环的时间段上分布的多个时间点的值。5.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述排气温度和/或所述排气质量流量是从使用发动机速度和发动机扭矩作为输入数据的发动机计算模型获得的。6.根据权利要求4所述的方法，其中，所述排气能量比是从下列分子和分母获得的：i)所述分子至少取决于所述排气温度和所述排气质量流量，和ii)所述分母包括取决于尿素溶液剂量的量的...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿列娜，
申请(专利权)人：沃尔沃遍达公司，
类型：发明
国别省市：