颗粒物测量系统技术方案

所公开的是一种车辆废气监测系统，能提供对在车辆的废气内的颗粒物（PM）的含量的精确实时预测。这种系统能通过鉴定烟尘、SOF和硫酸盐的含量精确地分化PM的组成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及监视在车辆的废气或排放物内的颗粒物(PM)的含量(质量、重量、浓度等)的系统。这种系统可以是车载的，用以提供精确的分化PM測量。
技术介绍
PM通常是指悬浮在流体(例如，气体)中的呈现为非常小的微粒或微滴的物质。所谓废气(或者，烟雾、排气、排出物等)是指ー种流体和其中所携帯的PM。PM通常从发动机射出，一般包括元素形式的含碳物质(或者，烟尘)和呈现为挥发和半挥发性烃化合物的含碳物质(可以是SOF或者可溶解的有机分馏物)以及其他有机和无机化合物(诸如硫酸盐)。可以要求某些车辆在政府所委托的包括所谓的不过度测量事件(NTE事件)的废气 测试程序期间或者在正常使用期间排放出的PM低于预定门限的水平。这样的车辆在测试的情况下所排出的PM含量可表示发动机效率、燃料质量、车辆污染等等。废气内的PM可以由废气所通过的测量过滤器收集或者可以附着到这过滤器上。在ー种已知的测试中，用收集在车辆废气的样本内的几乎所有PM的测量过滤器对PM进行监測。从采样装置中取下测量过滤器后，例如在实验室内确定过滤器所收集的PM含量。
技术实现思路
所公开的是ー种具有传感器、过滤器和计算机的系统。计算机包括处理器，被编程根据与另一个废气样本关联的至少ー个參数鉴定在废气样本内的至少ー个量。在废气样本内的这至少一个量可以是例如在废气样本内的烟尘、SOF和/或硫酸盐的含量(例如，数量、质量、重量、浓度等)。此外，这至少一个參数可以是例如与那另ー个废气样本关联的SOF对烟尘的比例因子和/或与那另ー个废气样本关联的硫酸盐形成因子。还公开的是ー种方法，包括提供ー个周期的废气样本和鉴定与在这个废气样本内的PM的总含量的一部分相应的量的步骤。这个量可以至少部分根据所鉴定的參数鉴定，这个參数可以是与另ー个废气样本关联的參数(例如，因子、值、数量等)。从以下说明和附图中可以清楚地看到本公开的这些和其他ー些特征。附图说明下面将对附有以下详细说明的附图作简要说明，其中图I示出了与发动机的排气系统配置在一起的PM监测系统；图2为示出鉴定与在第一废气样本内的烟尘、硫酸盐和SOF相应的量和确定与第一废气样本关联的參数的步骤的流程图；以及图3为示出根据在第一废气样本内所鉴定的至少ー些參数/量鉴定与在第二废气样本内的烟尘、硫酸盐和SOF相应的量的步骤的流程图。具体实施方式參见图1，PM监测系统21被配置成与车辆10的排气系统11在一起。车辆10的发动机12产生废气14a,从发动机12向下游流入大气。废气14a通过排气管道15排离发动机12。发动机12可以是例如柴油机，而排气系统11可以包括与排气管道15同轴配置的内燃机氧化催化器(DOC) 16和内燃机颗粒过滤器(DPF) 18。如图所示，流量计17a被配置在DOC 16和DPF 18的下游，但流量计也可以被配置在DOC 16和DPF 18的上游。DOC 16和DPF 18的下游是废气采样器44和28。采样器44将废气14a的样本42(例如，样本废气流)引导到总碳氢化合物(THC，或者总HC)分析単元40，分析単元40应是耐热的，被配置成可以鉴定在样本42内存在的THC气体浓度。在这方面，THC分析单元40可以是任何类型的已知THC分析器。此外，采样器28还将废气14b的样本20引导到处在传感器22和测量过滤单元24上游的 调节单元50。废气14b为废气14a减去样本42，而废气14c定义为废气14b减去废气样本20，但是，由于样本20、42很小，因此废气14b_c的特性和流量基本上与14a类似。调节单元50的主要作用是稀释废气样本20，再将经稀释的废气流54提供给传感器22和測量过滤单元24。具体地说，调节単元将可以是空气或其他适当稀释流体的稀释剂52与废气样本20混合在一起。稀释剂52的流量可以用流量计17b监测。可以用稀释剂52的流量来鉴定包含在经稀释的废气流54内的稀释剂52的含量。如下面要说明的那样，确定在调节单元50内出现的稀释的稀释量对于确定例如流量和各种浓度是有益的。就称呼来说，经稀释的废气流54将被称为经稀释的传感器流56和经稀释的过滤器流58。传感器22和測量过滤单元24被配置成并行的，因此它们接收各自的经稀释的废气流56、58。经稀释的传感器流56和过滤器流58的流量可以由分别处在传感器22和測量过滤单元24下游的流量计17c、17d測量。按需要，可以在排气系统11的管线内或在PM监测系统21的管线内包括一些辅助流量计。流量计17a-d例如可以是关键性的流量文氏管或热质流量计。传感器22例如可以是AVL 483微烟尘传感器(MSS)。在任何情况下，传感器22都被配置成測量在经稀释的传感器流56 (或任何废气样本)内的烟尘的浓度，并且传感器22输出作为时间函数的所测浓度。測量过滤单元24包括測量过滤器25，它能收集在经稀释的过滤器流58内的几乎所有PM。測量过滤单元24可以是ー种重力測量过滤器，或者是任何其他适当类型的过滤单元。计算机29可以是车辆10上的，可以从各种设备，诸如温度传感器和流量计17a_d，接收与发动机12、排气系统11和PM监测系统21的各种參数关联的信息。计算机29可以通过例如电线束30与这些设备通信。具体地说，计算机29实时接收至少以下信息废气温度(例如，可以由紧邻流量计17a的温度传感器向计算机29报告；紧邻流量计17a的废气14c的温度基本上与在D0C16处或内的废气14a的温度雷同);废气14a_c、经稀释的废气流54和稀释剂52的流量(由相应流量计17a-d报告)；在经稀释的传感器流56内的烟尘的浓度(由传感器22报告)，等等。计算机29和电线束30可以按需要被安排成接收来自发动机12、排气系统11和PM监测系统21的其他有关信息。温度传感器之类可以用已知方法安排在发动机10、排气系统11和PM监测系统21上(以及按需要设置的其他位置处)。计算机29可以存储信息(存储在诸如RAM的存储器内，或者存储在硬盘上，诸如此类)，并可以包括ー个或多个集成在一起或分开的被编程成执行各种算法、功能等的处理器。计算机29还可以包括监视器，从而可以被配置成在监视器上显示有用信息。如以上所说明的，已知的PM监测系统通常所涉及的是PM的未分化的总含量。然而，由于在燃料和润滑油内可以存在硫元素(S)，因此在测量过滤器25上就会出现ー些硫酸盐微滴。硫酸盐可以是由于硫元素(S)在发动机12内燃烧而形成的，燃烧使硫元素(S)氧化并在一定条件下形成气态的硫酸盐(S03)。气态的硫酸盐可以与水化合而形成硫酸(H2SO4)15这种硫酸盐的形成基本上取决于在D0C16内存在废气和废气的温度(例如，TempllocX例如，如果DOC 16不存在，就不会有多少H2SO4形成。此外，如果存在DOC 16，如图I所示，那么只有在DOC足够热的情况下(例如，如果Tempiwe处于活化温度或更高)才会形成可观的H2S04。如果形成了硫酸，这硫酸H2S04还可以集结和冷却，从而产生纳米颗粒的硫酸盐，这些纳米颗粒可以被测量过滤器25收集或〃粘〃到測量过滤器25上，或者可以吸附到烟尘颗粒上。因为这硫酸盐可以出现在测量过滤器25上，因此也将被认为是PM。类似,在废气14a_c内存在的半挥发性烃中有些随着废气1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种系统，包括 传感器； 过滤器；以及 包括处理器的计算机，所述计算机被编程成根据与另ー个废气样本关联的至少ー个參数鉴定在ー个废气样本内的至少ー个量。2.权利要求I的系统，其中，所述至少ー个量包括在废气样本内的硫酸盐的含量。3.权利要求2的系统，其中，所述至少一个參数包括根据在另ー个废气样本内的硫酸盐的含量确定的硫酸盐形成因子。4.权利要求3的系统，其中，所述在另ー个废气样本内的硫酸盐的含量是在过滤器上收集的。5.权利要求I的系统,其中,所述至少ー个量包括在废气样本内的SOF的含量。6.权利要求5的系统，其中，所述SOF的含量部分根据传感器的測量确定，所述传感器的測量指示在废气样本内的烟尘的含量。7.权利要求6的系统，其中，所述至少一个參数包括至少部分根据在另ー个废气样本内的SOF和烟尘的含量确定的比例因子。8.权利要求7的系统，其中，所述比例因子还根据在另ー个废气样本内测得的烃气的浓度确定。9.ー种方法，包括下列步骤 a)提供第一时间期间的第一废气样本； b)鉴定与在第一废气样本内的硫酸盐的含量相应的第一量； c)鉴定与在第一废气样本内的烟尘的含量相应的第二量；以及 d)利用第一和/或第二量鉴定与在第一废气样本内的SOF的含量相应的第三量。10.权利要求9的方法，其中，所述步骤b)还包括下列步骤 e)提供指示在第一废气样本内的硫酸盐的浓度的模型；以及 f)通过将在步骤e)中的模型与在步骤b)所鉴定的第一量相联系确定硫酸盐形成因子。11.权利要求10的方法，还包括 所述在步骤e)中的模型考虑了包括在提供给发动机的燃料内的硫的含量、提供给发动机的燃料的流量、第一废气样本的流量和紧邻DOC的废气样本的温度这些因素；以及所述在第一废气样本内的硫酸盐的含量在步骤b)中用离子交换层析确定。12.权利要求11的方法，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：W·M·塞尔维斯，R·万科，
申请(专利权)人：AVL北美公司，
类型：发明
国别省市：