专利名称：排放超标及老化检测的方法和系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及发动机废气排放检测技术领域，特别涉及排放超标及老化检测的方法和系统。
背景技术：
随着国四法规推行日期的临近，各大发动机的厂家越来越重视发动机的废气排放是否能满足国四标准。法规中规定发动机在不同的工作状况下废气中的氮氧化物的含量不能超过5克/千瓦时(g/kwh)和7克/千瓦时(g/kwh)。当检测到发动机排放的废气中氮氧化物排放超过5g/kwh时，需要报警；当检测到发动机排放的废气中氮氧化物排放超过7g/kwh时，需要对发动机进行扭矩限制，降低发动机的喷油，从而降低发动机的氮氧化物的排放。目前，发动机排放的废气中氮氧化物的含量主要通过转化效率来检测，比较氮氧化物的实际转化效率和理论转化效率。根据实际经验以及大量的试验数据标定发动机各个工况下的两个转换效率限值MAP(5g/kwh和7g/kwh标定的MAP值不同)，根据两个MAP查表获得发动机各个工况下的氮氧化物的两个理论转化效率(分别对应于5g/kwh和7g/kwh)。根据氮氧化物传感器的检测信号获得发动机下游氮氧化物的质量流量，根据发动机的喷油量和进气质量流量估计发动机上游氮氧化物的质量流量，根据上游氮氧化物的质量流量和下游氮氧化物的质量流量即可得到发动机氮氧化物的实际转化效率。比较实际转化效率和理论转化效率，当实际转化效率超过对应于5g/kwh的理论转化效率时计数一次,计数达到设定阈值时进行报警；当实际转化效率超过对应于7g/kwh的理论转化效率时计数一次，计数达到设定阈值时，进行扭矩限制。本领域技术人员在使用上述方法检测发动机排放的废气中氮氧化物的含量时，发现有如下缺点首先，需要标定发动机各个工况下的氮氧化物原始浓度和转化效率限值MAP，不同机型的发动机氮氧化物原始浓度和MAP值不同，需要分别进行标定，标定工作繁琐，并且需要大量的数据支持；其次，发动机各个工况下的氮氧化物原始浓度和MAP值受环境条件的影响较大，标定MAP中坐标轴以外的点式依靠坐标轴上的点计算得出，误差较大。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了排放超标及老化检测的方法和系统，无需标定氮氧化物原始浓度和MAP值，即可实现氮氧化物排放超标检测。排放超标检测方法，所述方法包括获取发动机工作条件；判断所述工作条件是否满足检测要求；当所述工作条件满足检测要求时，检测发动机废气中的氮氧化物的质量流量；
采集发动机的转速和外扭矩；根据所述转速和外扭矩获得发动机的净功率；将所述质量流量在第一预设时间内的累计值与所述净功率在第一预设时间内的累计值的比值作为第一排放值；判断第一排放 值是否超过第一阈值；当第一排放值超过第一阈值时，发送第一触发信号触发第一计数单元计数一次；当第一计数单元计数次数大于第二阈值时，发送第二触发信号触发第一报警单元报警；判断第一排放值是否超过第三阈值；当第一排放值超过第三阈值时，发送第三触发信号触发第二计数单元计数一次；当第二计数单元计数次数大于第四阈值时，发送第四触发信号触发第二报警单元报警。优选的，所述获取发动机工作条件包括获取发动机工作的环境温度、大气压力、发动机转速和排气温度；则，所述判断所述工作条件是否满足检测要求具体为判断环境温度是否在_7°C 35°C之间、大气压力是否低于海拔1600米处的大气压力、发动机冷却水温度是否大于70°C、发动机转速是否大于第一设定值和排气温度是否高于第二设定值。优选的，所述检测发动机废气中的氮氧化物的质量流量具体为采集发动机的排气质量流量Qtl，以及废气中的氮氧化物的浓度P ;根据排气质量流量Qtl和浓度P得发动机废气中的氮氧化物的质量流量Q为
ο 46 I0Π00 = αχ277.78χ-^-χ —X-；
IO1' 29 3600其中，Q为发动机废气中的氮氧化物的质量流量，单位为克/小时；Q0为发动机的排气质量流量，单位为千克/小时；P为废气中的氮氧化物的浓度，单位为ppm。优选的，所述根据所述转速和外扭矩获得发动机的净功率具体为
I) V I计算妒=“；
9’49其中，W为发动机的净功率，单位为KW ；η为转速，单位为转/分钟；L为外扭矩，单位为牛·米。排放超标检测系统,所述系统包括条件获取模块，用于获取发动机工作条件；第一判断模块，用于判断所述工作条件是否满足检测要求；第一检测模块，用于当所述工作条件满足检测要求时，检测发动机废气中的氮氧化物的质量流量；第一采集模块，用于采集发动机的转速和外扭矩；第一净功率获取模块，用于根据所述转速和外扭矩获得发动机的净功率；第一累计模块，用于将所述质量流量在第一预设时间内的累计值与所述净功率在第一预设时间内的累计值的比值作为第一排放值；第二判断模块，用于判断第一排放值是否超过第一阈值；第一触发模块，用于第一排放值超过第一阈值时，发送第一触发信号触发第一计数单元计数一次；第二触发模块，用于当第一计数单元计数次数大于第二阈值时，发送第二触发信号触发第一报警单元报警；第三判断模块，用于判断第一排放值是否超过第三阈值；第三触发模块，用于当第一排放值超过第三阈值时，发送第三触发信号触发第二计数单元计数一次；第四触发模块，用于当第二计数单元计数次数大于第四阈值时，发送第四触发信号触发第二报警单元报警。优选的，所述条件获取模块具体为 第一条件获取单元，用于获取发动机工作的环境温度、大气压力、发动机转速和排气温度;则，第一判断模块具体为第一判断单元，用于判断环境温度是否在_7°C 35°C之间、大气压力是否低于海拔1600米处的大气压力、发动机冷却水温度是否大于70°C、发动机转速是否大于第一设定值和排气温度是否高于第二设定值。优选的，所述第一检测模块具体包括第一采集单元，用于采集发动机的排气质量流量Qtl，以及废气中的氮氧化物的浓度P ;质量流量获取单元，用于根据排气质量流量Qtl和浓度P得发动机废气中的氮氧
化物的质量流量Q为
权利要求
1.排放超标检测方法，其特征在于，所述方法包括 获取发动机工作条件； 判断所述工作条件是否满足检测要求； 当所述工作条件满足检测要求时，检测发动机废气中的氮氧化物的质量流量； 采集发动机的转速和外扭矩； 根据所述转速和外扭矩获得发动机的净功率； 将所述质量流量在第一预设时间内的累计值与所述净功率在第一预设时间内的累计值的比值作为第一排放值； 判断第一排放值是否超过第一阈值； 当第一排放值超过第一阈值时，发送第一触发信号触发第一计数单元计数一次； 当第一计数单元计数次数大于第二阈值时，发送第二触发信号触发第一报警单元报m.1=I ， 判断第一排放值是否超过第三阈值； 当第一排放值超过第三阈值时，发送第三触发信号触发第二计数单元计数一次； 当第二计数单元计数次数大于第四阈值时，发送第四触发信号触发第二报警单元报目O
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述获取发动机工作条件包括 获取发动机工作的环境温度、大气压力、发动机转速和排气温度； 贝U，所述判断所述工作条件是否满足检测要求具体为 判断环境温度是否在-7V 35°C之间、大气压力是否低于海拔1600米处的大气压力、发动机冷却水温度是否大于70°C、发动机转速是否大于第一设定值和排气温度是否高于第二设定值。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述检测发动机废气中的氮氧化物的质量流量具体为 采集发动机的排气质量流量Qtl，以及废气中的氮氧化物的浓度P ； 根据排气质量流量Qtl和浓度P得发动机废气中的氮氧化物的质量流量Q为
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据所述转速和外扭矩获得发动机的净功率具体为 计算
5.排放超标检测系统，其特征在于，所述系统包括条件获取模块，用于获取发动机工作条件； 第一判断模块，用于判断所述工作条件是否满足检测要求； 第一检测模块，用于当所述工作条件满足检测要求时，检测发动机废气中的氮氧化物的质量流量； 第一采集模块，用于采集发动机的转速和外扭矩； 第一净功率获取模块，用于根据所述转速和外扭矩获得发动机的净功率； 第一累计模块，用于将所述质量流量在第一预设时间内的累计值与所述净功率在第一预设时间内的累计值的比值作为第一排放值； 第二判断模块，用于判断第一排放值是否超过第一阈值； 第一触发模块，用于第一排放值超过第一阈值时，发送第一触发信号触发第一计数单元计数一次； 第二触发模块，用于当第一计数单元计数次数大于第二阈值时，发送第二触发信号触发第一报警单元报警； 第三判断模块，用于判断第一排放值是否超过第三阈值； 第三触发模块，用于当第一排放值超过第三阈值时，发送第三触发信号触发第二计数单元计数一次； 第四触发模块，用于当第二计数单元计数次数大于第四阈值时，发送第四触发信号触发第二报警单元报警。
6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述条件获取模块具体为 第一条件获取单兀，用于获取发动机工作的环境温度、大气压力、发动机转速和排气温度； 贝U，第一判断模块具体为 第一判断单元，用于判断环境温度是否在-7°c 35°C之间、大气压力是否低于海拔1600米处的大气压力、发动机冷却水温度是否大于70°C、发动机转速是否大于第一设定值和排气温度是否高于第二设定值。
7.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一检测模块具体包括 第一采集单元，用于采集发动机的排气质量流量Qo，以及废气中的氮氧化物的浓度P ; 质量流量获取单元，用于根据排气质量流量Qtl和浓度P得发动机废气中的氮氧化物的质量流量Q为
8.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述第一净功率获取模块具体为第一净功率获取单元，用于计算
9.老化检测方法，其特征在于，所述方法包括 获取发动机工作条件； 判断所述工作条件是否满足检测要求； 当所述工作条件满足检测要求时，获取稳态条件； 判断稳态条件是否满足检测要求； 当稳态条件满足检测要求时，检测发动机废气中的氮氧化物的质量流量； 采集发动机的转速和外扭矩； 根据所述转速和外扭矩获得发动机的净功率； 将所述质量流量在第二预设时间内的累计值与所述净功率在第二预设时间内的累计值的比值作为第二排放值； 计算第二排放值与标准排放值之间的比值作为劣化系数； 判断劣化系数是否大于预设老化劣化限值； 当劣化系数大于预设老化劣化限值时，发送第五触发信号触发第三计数单元计数一次； 当第三计数单元计数次数大于第五阈值时，判定催化转化器老化故障。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，当稳态条件满足检测要求时进一步包括 采集尿素喷射加电时间； 将所述加电时间在第二预设时间内的累计值作为喷射时间； 则所述计算第二排放值与标准排放值之间的比值作为劣化系数具体为 计算排放值与标准排放值之间的比值作为原始劣化系数； 计算喷射时间与标准喷射时间的比值作为修正劣化系数； 计算原始劣化系数与修正劣化系数的乘积作为劣化系数。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述获取稳态条件具体为 获取发动机的转速、喷油量、排气温度、排气流量和输出功率； 则判断所述工作环境条件是否满足检测要求具体为 判断发动机的转速、喷油量、排气温度、排气流量和输出功率是否在规定范围内。
12.老化检测系统，其特征在于，所述系统包括 条件获取模块，用于获取发动机工作条件； 第一判断模块，用于判断所述工作条件是否满足检测要求； 稳态获取模块，用于当所述工作条件满足检测要求时，获取稳态条件； 第四判断模块，用于判断稳态条件是否满足检测要求； 第二检测模块，用于当稳态条件满足检测要求时，检测发动机废气中的氮氧化物的质量流量; 第二采集模块，用于采集发动机的转速和外扭矩； 第二净功率获取模块，用于根据所述转速和外扭矩获得发动机的净功率； 第二累计模块，用于将所述质量流量在第二预设时间内的累计值与所述净功率在第二预设时间内的累计值的比值作为第二排放值；第一计算模块，用于计算第二排放值与标准排放值之间的比值作为劣化系数； 第五判断模块，用于判断劣化系数是否大于预设老化劣化限值； 第五触发模块，用于当劣化系数大于预设老化劣化限值时，发送第五触发信号触发第三计数单元计数一次； 老化故障判定模块，用于当第三计数单元计数次数大于第五阈值时，判定催化转化器老化故障。
13.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述系统进一步包括 加电时间采集模块，用于采集尿素喷射加电时间； 第三累计模块，用于将所述加电时间在第一预设时间内的累计值作为喷射时间； 则第一计算模块具体包括 第一计算单元，用于计算第二排放值与标准排放值之间的比值作为原始劣化系数； 第二计算单元，用于计算喷射时间与标准喷射时间的比值作为修正劣化系数； 第三计算单元，用于计算原始劣化系数与修正劣化系数的乘积作为劣化系数。
14.根据权利要求12所述的系统，其特征在于，所述稳态获取模块具体为 第一稳态获取单元，用于获取发动机的转速、喷油量、排气温度、排气流量和输出功率； 则第四判断模块具体为 第四判断单元，用于判断发动机的转速、喷油量、排气温度、排气流量和输出功率是否在规定范围内。
全文摘要
本发明公开了排放超标及老化检测的方法和系统，包括将所述质量流量在第一预设时间内的累计值与所述净功率在第一预设时间内的累计值的比值作为第一排放值；判断第一排放值是否超过第一阈值；当第一排放值超过第一阈值时，发送第一触发信号触发第一计数单元计数一次；当第一计数单元计数次数大于第二阈值时，发送第二触发信号触发第一报警单元报警；判断第一排放值是否超过第三阈值；当第一排放值超过第三阈值时，发送第三触发信号触发第二计数单元计数一次；当第二计数单元计数次数大于第四阈值时，发送第四触发信号触发第二报警单元报警，无需标定氮氧化物原始浓度和MAP值，即可实现氮氧化物排放超标检测。
文档编号F01N11/00GK103016121SQ20121058326
公开日2013年4月3日 申请日期2012年12月28日 优先权日2012年12月28日
发明者赵金光, 张霞, 孔祥花, 李明, 魏倩雯 申请人:潍柴动力股份有限公司