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用于確定內(nèi)燃機(jī)中NOx和/或CO2的特定和/或絕對(duì)排放值的方法及測(cè)量裝置與流程

文檔序號(hào):12007305閱讀:431來(lái)源:國(guó)知局
用于確定內(nèi)燃機(jī)中NOx和/或CO2的特定和/或絕對(duì)排放值的方法及測(cè)量裝置與流程
本發(fā)明涉及一種用于確定內(nèi)燃機(jī)中NOx和/或CO2的特定和/或絕對(duì)排放值的方法。本發(fā)明還涉及一種用于確定內(nèi)燃機(jī)中NOx和/或CO2的特定和/或絕對(duì)排放值的測(cè)量裝置。在本文中,絕對(duì)排放值給定每時(shí)間單位的排放質(zhì)量(如千克每小時(shí)),而特定排放值給定與功率相關(guān)的每單位時(shí)間的排放質(zhì)量(如克每千瓦時(shí))。

背景技術(shù):
人們已知,通過(guò)測(cè)量這種數(shù)值來(lái)監(jiān)控內(nèi)燃機(jī)符合法定標(biāo)準(zhǔn)或可以比較內(nèi)燃機(jī)的排放量。為了能夠獲得上述結(jié)果,需已知或已確定排氣質(zhì)量流。可選地,還可由功率及燃料消耗量算出這種結(jié)果。然而,在實(shí)踐中很難直接測(cè)量這種變量。通常僅在特定的實(shí)驗(yàn)臺(tái)才能完成這類測(cè)量,而在內(nèi)燃機(jī)安裝后的正常運(yùn)行中并不能完成此類測(cè)量。需就地或?qū)嵉販y(cè)量或監(jiān)測(cè)內(nèi)燃機(jī)的情況下,如在船上監(jiān)測(cè)船舶柴油發(fā)動(dòng)機(jī),這點(diǎn)尤為不利。實(shí)踐表明,已知類型的功率測(cè)量(特別是質(zhì)量流量的測(cè)量)需大量設(shè)備,這會(huì)導(dǎo)致相當(dāng)多的測(cè)量誤差。這些設(shè)備還比較昂貴且處理通常較為耗時(shí)。已知方法的另一缺陷在于,為了安裝測(cè)量設(shè)備,須分別使內(nèi)燃機(jī)停止工作。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明的目的在于,提出一種可選且簡(jiǎn)單可行的獲得內(nèi)燃機(jī)中NOx和/或CO2的相對(duì)或絕對(duì)排放值的方法。為實(shí)現(xiàn)該目的,根據(jù)本發(fā)明在前述類型的方法的設(shè)置中,測(cè)量?jī)?nèi)燃機(jī)的至少一個(gè)氣缸中的氣缸壓力的時(shí)間曲線并由此取得氣缸壓力關(guān)于曲軸旋轉(zhuǎn)角度的氣缸壓力曲線,特別地,該氣缸壓力曲線是曲軸旋轉(zhuǎn)角度的函數(shù),隨后由氣缸壓力曲線一方面取得內(nèi)燃機(jī)的輸出功率,另一方面取得排氣質(zhì)量流量,所得的排氣質(zhì)量流量與所測(cè)量的內(nèi)燃機(jī)(特別是氣缸)的排氣中的NOx濃度相結(jié)合并與已確定的輸出功率相結(jié)合,以形成NOx和/或CO2的特定和/或絕對(duì)排放值。本發(fā)明相較于已知方法的優(yōu)勢(shì)在于,毋須直接測(cè)量曲軸的旋轉(zhuǎn)角度。確切而言,由氣缸壓力的時(shí)間曲線推導(dǎo)出相關(guān)的旋轉(zhuǎn)角度,而無(wú)需同步測(cè)量旋轉(zhuǎn)角度及氣缸壓力,這種同步測(cè)量中時(shí)常會(huì)出現(xiàn)測(cè)量誤差。由此,由氣缸壓力的時(shí)間曲線推導(dǎo)出氣缸壓力曲線,而無(wú)需測(cè)量曲軸的旋轉(zhuǎn)角度。其優(yōu)勢(shì)還在于,毋須由于旋轉(zhuǎn)角度的測(cè)量而接近曲軸。由此可在內(nèi)燃機(jī)的安裝位置且持續(xù)運(yùn)行中對(duì)其進(jìn)行測(cè)量,而無(wú)需改裝??晒餐瑴y(cè)量所有氣缸的排氣中NOx濃度或者分別測(cè)量各氣缸的排氣中NOx濃度。在本發(fā)明一實(shí)施方案的設(shè)置中,分別對(duì)內(nèi)燃機(jī)的各氣缸測(cè)出氣缸壓力的時(shí)間曲線并由此取得氣缸壓力關(guān)于曲軸旋轉(zhuǎn)角度的氣缸壓力曲線,特別地,該氣缸壓力曲線是曲軸旋轉(zhuǎn)角度的函數(shù)。其優(yōu)勢(shì)在于,可避免估測(cè)未測(cè)量氣缸的氣缸壓力的時(shí)間曲線。其優(yōu)勢(shì)還在于,對(duì)所有氣缸的測(cè)量結(jié)果均較為準(zhǔn)確,從而可高度精確地確定排放值。在本發(fā)明一實(shí)施方案的設(shè)置中,可由指示功率確定輸出功率,其中采用內(nèi)燃機(jī)預(yù)定的機(jī)械效率水平。在此,指示功率表示內(nèi)燃機(jī)在假定燃燒氣體的膨脹功完全無(wú)摩擦地轉(zhuǎn)化成曲軸的往復(fù)運(yùn)動(dòng)情況下的理論功率。機(jī)械效率水平尤其補(bǔ)償在實(shí)際內(nèi)燃機(jī)中發(fā)生的摩擦損失。例如在一種設(shè)置中,在實(shí)驗(yàn)臺(tái)預(yù)先測(cè)量機(jī)械效率水平或者利用機(jī)械效率水平的相關(guān)系數(shù)。優(yōu)選地,這可通過(guò)工作測(cè)試或?qū)嶒?yàn)臺(tái)上的試驗(yàn)來(lái)完成。如此測(cè)得的機(jī)械效率水平可隨后存儲(chǔ)于存儲(chǔ)裝置中且備用于根據(jù)本發(fā)明的方法。在另一設(shè)置中,還可根據(jù)存儲(chǔ)的相關(guān)系數(shù)估算機(jī)械效率水平。這種相關(guān)系數(shù)可在本身已知的程度上將摩擦影響考慮在內(nèi)。例如,在通過(guò)瞬時(shí)測(cè)量氣缸壓力確定功率的方法中,已知摩擦損失的考量以及(實(shí)際)輸出功率的估算。對(duì)此,在已知的方法中,迄今仍在曲軸上設(shè)置旋轉(zhuǎn)角度傳感器來(lái)確定氣缸的瞬時(shí)工作位置。然而,這要求改裝現(xiàn)有的內(nèi)燃機(jī)并且在測(cè)量前需較深地進(jìn)入其中,由此不理想地中斷機(jī)器的運(yùn)行。在本發(fā)明一實(shí)施方案的設(shè)置中,根據(jù)氣缸的上換向點(diǎn)或死點(diǎn)取得需用于確定指示功率或輸出功率的旋轉(zhuǎn)角度。例如,這可通過(guò)估算氣缸壓力曲線來(lái)完成。對(duì)此,例如可定義參比壓力,該參比壓力表征上換向點(diǎn)或死點(diǎn)。其優(yōu)勢(shì)在于,氣缸的換向點(diǎn)可對(duì)曲軸的瞬時(shí)旋轉(zhuǎn)角度得出相對(duì)較精確的結(jié)論。人們已知由氣缸壓力曲線確定上轉(zhuǎn)向點(diǎn),并且可利于用于本發(fā)明以代替曲軸角度的測(cè)量。實(shí)踐證明,很難直接測(cè)量排氣質(zhì)量流量,尤其難以測(cè)量安裝在工作位置待測(cè)的內(nèi)燃機(jī)中的排氣質(zhì)量流量,其原因在于,通常只能通過(guò)繁復(fù)的工作才可能進(jìn)入排氣管并且在已知的測(cè)量方法中出現(xiàn)測(cè)量誤差的可能性極高。在本發(fā)明一實(shí)施方案的設(shè)置中,為取得排氣質(zhì)量流量,利用計(jì)算機(jī)程序估算氣缸壓力曲線,其中計(jì)算機(jī)程序包含發(fā)動(dòng)機(jī)模型。其優(yōu)勢(shì)在于,可毋須再測(cè)量流量或流速。在本發(fā)明一實(shí)施方案的設(shè)置中,為取得排氣質(zhì)量流量而測(cè)量排氣中的CO2濃度。例如,這可通過(guò)計(jì)算碳平衡來(lái)實(shí)現(xiàn)。其優(yōu)勢(shì)在于,通過(guò)從排氣中采集樣本即可相對(duì)較容易地測(cè)得CO2濃度。在另一設(shè)置中,為取得排氣質(zhì)量流量而測(cè)量排氣中的O2濃度。優(yōu)選地,這可通過(guò)計(jì)算氧平衡來(lái)完成。其優(yōu)勢(shì)還在于,可簡(jiǎn)單地進(jìn)行濃度的測(cè)量。有利地,可利用發(fā)動(dòng)機(jī)模型確定排氣質(zhì)量流量。在此設(shè)置中,發(fā)動(dòng)機(jī)模型模擬內(nèi)燃機(jī)的開(kāi)式熱力循環(huán)并由此模擬內(nèi)燃機(jī)中的氣體交換。由此,本發(fā)明提供一種便于操作且易于實(shí)施的確定排氣質(zhì)量流量的方法。在其他設(shè)置中,利用發(fā)動(dòng)機(jī)模型模擬內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣系統(tǒng)及排放系統(tǒng),從而確定進(jìn)氣系統(tǒng)及排放系統(tǒng)和/或至少一個(gè)氣缸中(特別是所有氣缸中)的壓力及溫度的時(shí)間曲線。其優(yōu)勢(shì)在于,利用已知的熱力學(xué)方程可算出排氣質(zhì)量流量。由此,在一種設(shè)置中,為確定排氣質(zhì)量流量而處理氣缸壓力曲線,其中模擬內(nèi)燃機(jī)的氣體交換過(guò)程的發(fā)動(dòng)機(jī)模型會(huì)將能量和質(zhì)量守恒定律考慮在內(nèi)。較佳地,發(fā)動(dòng)機(jī)模型模擬進(jìn)氣系統(tǒng)、燃燒式及排放系統(tǒng)之間的質(zhì)量交換。例如,在一種設(shè)置中,在發(fā)動(dòng)機(jī)模型中將通過(guò)氣缸的未燃進(jìn)氣的質(zhì)量流量考慮在內(nèi)。其優(yōu)勢(shì)在于,可進(jìn)一步改善在確定或計(jì)算排氣質(zhì)量流量過(guò)程中的準(zhǔn)確度。在另一設(shè)置中,可從氣缸壓力曲線推導(dǎo)出燃燒率并由該燃燒率推導(dǎo)出燃料消耗量。在此,為確定燃料消耗量,可進(jìn)行釋熱率分析。在有關(guān)的專業(yè)文獻(xiàn)中,已知這種釋熱率分析可用于各種不同目的。在該實(shí)施方案的設(shè)置中,通過(guò)分析氣缸壓力曲線而進(jìn)行釋熱率分析。其優(yōu)勢(shì)在于,盡可能無(wú)需再輸入附加變量。在專業(yè)文獻(xiàn)中,對(duì)于釋熱率分析通常需考慮凈釋熱率、熱損耗以及總釋熱率。有利地,本發(fā)明中亦可采用這一方案。在一種設(shè)置中,可對(duì)每一氣缸依次進(jìn)行氣缸壓力時(shí)間曲線的測(cè)量。其優(yōu)勢(shì)在于,實(shí)施該方法所需的裝置費(fèi)用可降至最低。在另一設(shè)置中,可對(duì)氣缸同時(shí)進(jìn)行氣缸壓力時(shí)間曲線的測(cè)量。其優(yōu)勢(shì)在于,實(shí)施該方法所需的裝置費(fèi)用可降至最低。在本發(fā)明一實(shí)施方案的設(shè)置中,內(nèi)燃機(jī)是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。例如,內(nèi)燃機(jī)可以是船舶柴油發(fā)動(dòng)機(jī)或固定式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。由此,盡管在在相對(duì)較大的內(nèi)燃機(jī)中難以獲得測(cè)量排放值所需的變量測(cè)定或僅能通過(guò)大規(guī)模改裝才可獲得這種變量測(cè)定,所述方法卻可特別用于在其中監(jiān)測(cè)閾值。例如在一種設(shè)置中,通過(guò)氣缸的指示活栓測(cè)量或選取氣缸壓力的時(shí)間曲線。其優(yōu)勢(shì)在于,指示活栓使入口可用于測(cè)量,特別在船舶柴油發(fā)動(dòng)機(jī)或固定式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)中符合標(biāo)準(zhǔn)地包含這種入口。使用指示活栓即可在內(nèi)燃機(jī)上實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法,無(wú)需改裝內(nèi)燃機(jī)或特意停止內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)行。為根據(jù)本發(fā)明測(cè)量氣缸壓力的時(shí)間曲線,在一種設(shè)置中可在預(yù)定的時(shí)間點(diǎn)測(cè)量氣缸壓力。特別有利地,這種時(shí)間點(diǎn)有規(guī)律地相互時(shí)間間隔。例如,時(shí)間點(diǎn)可均勻地在時(shí)間上相互間隔或者存儲(chǔ)某種規(guī)則,利用該規(guī)則可根據(jù)測(cè)量變量或其變化確定間隔,即時(shí)間間隔作為測(cè)量變量或其變化的函數(shù)。因此,測(cè)量氣缸壓力的時(shí)間點(diǎn)可以最佳方式與待測(cè)的時(shí)間曲線相配合。為實(shí)現(xiàn)所述目的,根據(jù)本發(fā)明在前述類型測(cè)量裝置的設(shè)置中,至少一個(gè)用于測(cè)量氣缸壓力時(shí)間曲線的壓力傳感器可連接至內(nèi)燃機(jī)的至少一個(gè)氣缸、優(yōu)選多個(gè)氣缸或全部氣缸;壓力傳感器的信號(hào)輸出端可連接至數(shù)據(jù)處理單元;數(shù)據(jù)處理單元設(shè)置用以由氣缸壓力的時(shí)間曲線取得氣缸壓力曲線,該氣缸壓力曲線表示氣缸壓力與曲軸旋轉(zhuǎn)角度的關(guān)系;數(shù)據(jù)處理單元設(shè)置用以由氣缸壓力曲線確定內(nèi)燃機(jī)的輸出功率且由氣缸壓力曲線確定排氣質(zhì)量流量;用于測(cè)量?jī)?nèi)燃機(jī)(特別是至少一個(gè)氣缸)的排氣中NOx濃度的排氣NOx測(cè)量單元可連接至內(nèi)燃機(jī);排氣NOx測(cè)量單元的信號(hào)輸出端連接至數(shù)據(jù)處理單元;數(shù)據(jù)處理單元設(shè)置用以由所得的排氣質(zhì)量流量與所測(cè)的NOx濃度算出NOx和/或CO2的特定和/或絕對(duì)排放值。其優(yōu)勢(shì)在于,提供一種便于操作的測(cè)量裝置,利用該測(cè)量裝置可實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法,而無(wú)需干預(yù)內(nèi)燃機(jī)的工作進(jìn)度。優(yōu)選地,數(shù)據(jù)處理單元設(shè)置用以由輸出功率、排氣質(zhì)量流量及NOx濃度算出特定和/或絕對(duì)排放值。在本發(fā)明一實(shí)施方案的設(shè)置中,用于測(cè)量氣缸壓力時(shí)間曲線的壓力傳感器可連接至內(nèi)燃機(jī)的每一氣缸,某一或每一壓力傳感器的信號(hào)輸出端可連至數(shù)據(jù)處理單元。其優(yōu)勢(shì)在于,可分別測(cè)定內(nèi)燃機(jī)的氣缸。由此可提供精確的測(cè)量數(shù)據(jù)。在一種設(shè)置中,數(shù)據(jù)處理單元設(shè)置用以由氣缸壓力曲線確定氣缸的上換向點(diǎn)。其優(yōu)勢(shì)在于,無(wú)需再進(jìn)行基準(zhǔn)測(cè)定來(lái)確定曲軸的角位置。反而,氣缸壓力的確定以及上轉(zhuǎn)向點(diǎn)的特征在于,氣缸壓力達(dá)到或超出這一參比壓力相應(yīng)地,下?lián)Q向點(diǎn)的特征在于達(dá)到或未超出(另一)參比壓力。特別有利地,不會(huì)從外界碰觸曲軸。在一種設(shè)置中,至少一種有關(guān)內(nèi)燃機(jī)機(jī)械效率水平的信息(特別是相關(guān)系數(shù))存儲(chǔ)于存儲(chǔ)器中。由此,可確定具有指示功率的內(nèi)燃機(jī)的輸出功率。在本發(fā)明一實(shí)施方案的設(shè)置中,數(shù)據(jù)處理單元具有測(cè)時(shí)器,用于測(cè)量氣缸壓力時(shí)間曲線。在本發(fā)明一實(shí)施方案的設(shè)置中,內(nèi)燃機(jī)連接至排氣CO2測(cè)量裝置,利用該裝置可確定排氣中的CO2濃度。例如,這可用于確定排氣質(zhì)量流量和/或燃料消耗量,并可用于該目的。在一可選設(shè)置中,內(nèi)燃機(jī)連接至排氣O2測(cè)量裝置,利用該裝置可確定排氣中的O2濃度。例如,這可用于確定排氣質(zhì)量流量和/或燃料消耗量,并可用于該目的。其優(yōu)勢(shì)還在于,可相對(duì)較容易地進(jìn)行排氣中的濃度測(cè)定。在一種設(shè)置中,在數(shù)據(jù)處理單元中實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)模型,利用該模型可由氣缸壓力曲線計(jì)算排氣質(zhì)量流量。由此,可省除在內(nèi)燃機(jī)上用于確定排氣質(zhì)量流量的附加測(cè)量點(diǎn)。在一種設(shè)置中,發(fā)動(dòng)機(jī)模型繪出內(nèi)燃機(jī)的碳平衡和/或氧平衡。其優(yōu)勢(shì)在于,可由本身已知的熱力學(xué)關(guān)系和/或化學(xué)關(guān)系計(jì)算排氣質(zhì)量流量。在另一設(shè)置中,在數(shù)據(jù)處理單元中構(gòu)造釋熱率分析裝置,該裝置設(shè)置用于由氣缸壓力曲線計(jì)算燃料消耗量。其優(yōu)勢(shì)在于,可省除附加的用于直接測(cè)量燃料消耗量的測(cè)量裝置。特別有利地,內(nèi)燃機(jī)是柴油發(fā)動(dòng)機(jī),特別是船舶柴油發(fā)動(dòng)機(jī)或固定式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。其優(yōu)勢(shì)在于,由此可通過(guò)簡(jiǎn)單方式在內(nèi)燃機(jī)運(yùn)行時(shí)的工作位置上檢驗(yàn)適用于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的法律要求。在一種設(shè)置中,壓力傳感器可連接至氣缸的指示活栓。其優(yōu)勢(shì)在于,任何情況下已有的測(cè)量入口均可用于連接測(cè)量裝置。在本發(fā)明一實(shí)施方案的設(shè)置中,排氣NOx測(cè)量單元可布置于內(nèi)燃機(jī)的排氣裝置之內(nèi)或之上。其優(yōu)勢(shì)在于,排氣裝置形成易于從外部接近的測(cè)量點(diǎn),無(wú)需在額外從結(jié)構(gòu)上改裝內(nèi)燃機(jī)。在可選的設(shè)置中,排氣CO2測(cè)量單元可布置于內(nèi)燃機(jī)的排氣裝置之內(nèi)或之上。在另一設(shè)置中,排氣O2測(cè)量單元可布置于內(nèi)燃機(jī)的排氣裝置之內(nèi)或之上。在特別有利的實(shí)施方案中,這些特征以相互結(jié)合的方式存在。在排氣NOx測(cè)量單元集成于便攜式測(cè)量裝置中的情況下,提供一種特別便于操作的測(cè)量裝置。在可選的另一設(shè)置中,排氣CO2測(cè)量單元集成于便攜式測(cè)量裝置中。在可選的另一設(shè)置中,排氣O2測(cè)量單元集成于便攜式測(cè)量裝置中。優(yōu)選地,排氣NOx測(cè)量單元、排氣CO2測(cè)量單元以及排氣O2測(cè)量單元均集成于同一便攜式測(cè)量裝置中,該便攜式測(cè)量裝置可連接至數(shù)據(jù)處理單元。數(shù)據(jù)處理單元可構(gòu)造為便攜式計(jì)算機(jī),例如筆記本電腦、上網(wǎng)本或諸如此類計(jì)算機(jī)。測(cè)量裝置還可構(gòu)造為固定式裝置或永久性安裝的裝置,利用該裝置可連續(xù)實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法,例如無(wú)間斷地或周期性重復(fù)地實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法。在這種情況下,內(nèi)燃機(jī)的每一氣缸均可配置各自的壓力傳感器。循環(huán)的時(shí)間可從幾秒直至幾小時(shí)或幾天。測(cè)量裝置可具有控制單元,該控制單元安裝在艦橋或駕駛臺(tái)上。由此,可在操作中直接進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。測(cè)量裝置可連接至位置測(cè)量系統(tǒng),例如GPS測(cè)量裝置,并且/或者側(cè)來(lái)那個(gè)裝置可連接至另一交通工具(特別是船舶)測(cè)量裝置,例如測(cè)速儀。如此,排放數(shù)據(jù)可與內(nèi)燃機(jī)的位置數(shù)據(jù)和/或交通工具數(shù)據(jù)(特別是船舶數(shù)據(jù))相結(jié)合。由此,排放數(shù)據(jù)可涉及進(jìn)行排放的特定排放保護(hù)區(qū)域。排放數(shù)據(jù)和/或與其結(jié)合的數(shù)據(jù)可通過(guò)GSM、因特網(wǎng)或者其他無(wú)線或有線連接的通訊設(shè)施及通訊渠道傳輸至遠(yuǎn)程控制系統(tǒng)或遠(yuǎn)程維護(hù)系統(tǒng),例如技術(shù)辦公室。另外,測(cè)量器或傳感器可設(shè)置用于增壓空氣溫度和/或增壓空氣壓力。其優(yōu)勢(shì)在于,由于在所述方法中可額外將增壓空氣的溫度和/或壓力的波動(dòng)考慮在內(nèi),因此可改善確定功率及確定燃料消耗量的精確度。在測(cè)量裝置特別緊湊的實(shí)施方案的設(shè)置中,除了壓力傳感器及用于提取排氣或燃料的采樣探針或采樣管之外的所有部件均可集成于優(yōu)選便攜式的裝置中。其優(yōu)勢(shì)在于,僅利用一個(gè)裝置(如構(gòu)造成手持式裝置)即可根據(jù)本發(fā)明所述方法分析氣缸壓力及排氣。由此僅利用一個(gè)裝置即可實(shí)施所述方法所需的測(cè)量,并使后續(xù)數(shù)據(jù)處理一體化且可在裝置中進(jìn)行數(shù)據(jù)處理。下文將參照具體實(shí)施方案詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明,但本發(fā)明不僅限于該實(shí)施方案。通過(guò)權(quán)利要求所述的一個(gè)或多個(gè)特征相互結(jié)合并且/或者與下述實(shí)施方案所述的一個(gè)或多個(gè)特征相結(jié)合亦可得出其他實(shí)施方案。附圖說(shuō)明在附圖中:圖1表示高度簡(jiǎn)化說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明所述方法的流程圖;圖2表示高度簡(jiǎn)化說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明所述測(cè)量裝置的原理圖。具體實(shí)施方式下面同時(shí)對(duì)這兩個(gè)附圖進(jìn)行說(shuō)明。在如圖1的流程圖中可以看出,探測(cè)在如圖2所示的內(nèi)燃機(jī)3的氣缸2中發(fā)生的氣缸壓力1作為輸入變量。在如2中整體以標(biāo)號(hào)4代表的測(cè)量裝置測(cè)量該氣缸壓力1的時(shí)間曲線5并將有關(guān)時(shí)間曲線5的信息饋送至數(shù)據(jù)處理單元6。在數(shù)據(jù)處理單元6中由氣缸壓力的時(shí)間曲線(即與時(shí)間有關(guān)的曲線)取得氣缸壓力的氣缸壓力曲線,該氣缸壓力曲線代表氣缸壓力對(duì)曲軸旋轉(zhuǎn)角的相關(guān)性。為測(cè)量氣缸壓力1,測(cè)量裝置4具有壓力傳感器8,該壓力傳感器8的信號(hào)輸出端9連接至數(shù)據(jù)處理單元6。數(shù)據(jù)處理單元6或壓力傳感器8裝配有測(cè)時(shí)器23(圖中未示),利用該測(cè)時(shí)器23可探測(cè)氣缸壓力1的時(shí)間曲線5。數(shù)據(jù)處理單元6中的測(cè)時(shí)器23在此預(yù)先確定時(shí)鐘脈沖,利用該時(shí)鐘脈沖可測(cè)定氣缸壓力的測(cè)量值。為取得所述的氣缸壓力曲線10,數(shù)據(jù)處理單元6算出氣缸壓力時(shí)間曲線5的形狀,特別是最大值及最小值的位置和寬度,優(yōu)選在與內(nèi)燃機(jī)3的多個(gè)工作循環(huán)相對(duì)應(yīng)的時(shí)間周期內(nèi)。數(shù)據(jù)處理單元6通過(guò)與測(cè)量裝置4其他部件的相互作用由該氣缸壓力曲線10確定內(nèi)燃機(jī)3的輸出功率11,特別是當(dāng)前連接至壓力傳感器8的氣缸2的輸出功率。此外,數(shù)據(jù)處理單元6還可通過(guò)與測(cè)量裝置4其他部件的相互作用由氣缸壓力曲線確定排氣質(zhì)量流量12,該排氣質(zhì)量流量12表明所測(cè)氣缸2的排氣的質(zhì)量流量。測(cè)量裝置4還具有排氣NOx測(cè)量單元13,該排氣NOx測(cè)量單元13可連接至內(nèi)燃機(jī)3,特別連接至即時(shí)所測(cè)氣缸2的排放口接頭(圖中未示)或排氣裝置31,并且其信號(hào)輸出端14連接至數(shù)據(jù)處理單元6。由此,利用探針16將內(nèi)燃機(jī)3的排氣15輸送至排氣NOx測(cè)量單元13,并且排氣NOx測(cè)量單元13測(cè)定排氣15中的NOx濃度17。在另一計(jì)算步驟18中,數(shù)據(jù)處理單元6使輸出功率11、排氣質(zhì)量流量12及NOx濃度17的可用值相結(jié)合,以形成NOx和/或CO2的特定和/或絕對(duì)排放值的數(shù)值19,優(yōu)選為NOx的特定和/或絕對(duì)排放值的數(shù)值,特別優(yōu)選為NOx及CO2的特定和/或絕對(duì)排放值的數(shù)值。為估算排氣測(cè)量,應(yīng)在時(shí)間上同步進(jìn)行氣缸壓力測(cè)量與排氣測(cè)量。對(duì)此,還可利用測(cè)時(shí)器23。為確定排氣功率,應(yīng)考慮氣缸2的指示功率,所述指示功率表示內(nèi)燃機(jī)3中的理論上無(wú)損耗的理想狀況。為算出實(shí)際輸出功率11,計(jì)算指示功率與內(nèi)燃機(jī)3的機(jī)械效率水平,該機(jī)械效率水平表示實(shí)際內(nèi)燃機(jī)3中發(fā)生的損耗。預(yù)先在工作中或?qū)嶒?yàn)臺(tái)上確定或測(cè)定內(nèi)燃機(jī)3的這種機(jī)械效率水平并存儲(chǔ)于測(cè)量裝置3的存儲(chǔ)器20中備用??蛇x地,可通過(guò)采用廣義相關(guān)系數(shù)利用數(shù)據(jù)處理單元6由基準(zhǔn)測(cè)定推導(dǎo)出機(jī)械效率水平。由此,在所述是實(shí)施方案中,并非在內(nèi)燃機(jī)3的安裝狀態(tài)下的工作位置進(jìn)行機(jī)械效率水平的測(cè)定,而是在安裝內(nèi)燃機(jī)3之前或維護(hù)內(nèi)燃機(jī)3期間在特定的試驗(yàn)臺(tái)上通過(guò)本身已知的方法進(jìn)行機(jī)械效率水平的測(cè)定。為確定指示功率,特別在數(shù)據(jù)處理單元6中,通過(guò)算出氣缸壓力曲線10以及特別其形狀取得氣缸2的上換向點(diǎn)??衫酶鶕?jù)本發(fā)明的測(cè)量裝置4通過(guò)不同的方式進(jìn)行排氣質(zhì)量流量12的確定。對(duì)此,繪制內(nèi)燃機(jī)3的發(fā)動(dòng)機(jī)模型22的計(jì)算機(jī)程序21存儲(chǔ)于數(shù)據(jù)處理單元6中。這種發(fā)動(dòng)機(jī)模型22模擬內(nèi)燃機(jī)3的開(kāi)式熱力循環(huán)并由此繪出內(nèi)燃機(jī)3中的氣體交換。發(fā)動(dòng)機(jī)模型22還模擬內(nèi)燃機(jī)3的進(jìn)氣系統(tǒng)及排放系統(tǒng)(由排氣裝置31表示)。通過(guò)這種模擬可確定氣缸2中(特別是各燃燒室中)的壓力及溫度的時(shí)間曲線。另外,發(fā)動(dòng)機(jī)模型22還將通過(guò)氣缸2的未燃進(jìn)氣的質(zhì)量流量考慮在內(nèi)。測(cè)量裝置4還具有排氣CO2測(cè)量單元24,該排氣CO2測(cè)量單元24可通過(guò)本身已知的方式設(shè)置用于測(cè)定排氣15中的CO2濃度25并且連接至用于從內(nèi)燃機(jī)3的排氣15中提取部分排氣的探針16。測(cè)量裝置4還具有排氣O2測(cè)量單元26,利用該排氣O2測(cè)量單元26可通過(guò)本身已知的方法測(cè)定排氣15中的O2濃度27。排氣O2測(cè)量單元26還連接至用于提取排氣15的探頭16。由此,利用探頭16,測(cè)量裝置4可連接至內(nèi)燃機(jī)3的排氣裝置31,用以實(shí)施根據(jù)本發(fā)明的方法。圖2表示排氣NOx測(cè)量單元13、排氣CO2測(cè)量單元24及排氣O2測(cè)量單元26集成于氣體分析器28中,其中測(cè)量單元13、24和26的測(cè)量信號(hào)通過(guò)共同的信號(hào)輸出端14輸送至數(shù)據(jù)處理單元6。在另一實(shí)施方案中,測(cè)量單元13、24和26還可彼此分開(kāi)構(gòu)造并連接至數(shù)據(jù)處理單元6。并且,所有部件均可整體布置于一個(gè)裝置中。在計(jì)算步驟29中,數(shù)據(jù)處理單元6由CO2濃度25及O2濃度27的測(cè)量結(jié)果利用同樣取得的內(nèi)燃機(jī)3或氣缸2的燃料消耗量30計(jì)算排氣質(zhì)量流量12。可在發(fā)動(dòng)機(jī)模型22的計(jì)算之外或選擇進(jìn)行該步驟。對(duì)此,在計(jì)算步驟29中還計(jì)算或算出氣缸2內(nèi)燃燒過(guò)程中的碳平衡及氧平衡。在此,可在共同排氣裝置(圖中未示)的所有氣缸2中進(jìn)行NOx及CO2的特定和/或絕對(duì)排放值的確定或通過(guò)某種其他方式同時(shí)或在時(shí)間上并列進(jìn)行??蛇x地,完成對(duì)一個(gè)氣缸2的NOx及CO2的特定和/或絕對(duì)排放值的確定后,壓力傳感器8及探針16可連接至內(nèi)燃機(jī)3的下一氣缸2,從而再對(duì)新氣缸或下一氣缸重新實(shí)施如圖1所示的方法。對(duì)此,壓力傳感器8在任何情況下均連接至氣缸2的各指示活栓,從而測(cè)定該氣缸2的氣缸壓力1的時(shí)間曲線5??捎蓺飧讐毫η€10借助釋熱率分析確定所述的燃料消耗量30。在另一實(shí)施方案中,還可直接測(cè)定燃料消耗量。如上所述,圖2中的內(nèi)燃機(jī)3可以是船舶柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。在本發(fā)明的另一實(shí)施方案中,內(nèi)燃機(jī)3還可構(gòu)造為其他柴油發(fā)動(dòng)機(jī),例如用于發(fā)生器等或各種交通工具的固定式柴油發(fā)動(dòng)機(jī)。然后,內(nèi)燃機(jī)3優(yōu)選為在某一或每一氣缸2上具有指示活栓的柴油發(fā)動(dòng)機(jī),該指示活栓可用于連接壓力傳感器8。圖2中所表示的測(cè)量裝置4的各部件均集成于便攜式測(cè)量單元中。測(cè)量裝置4還具有顯示單元(圖中未示),利用該顯示單元可顯示計(jì)算結(jié)果,特別是NOx及CO2的特定和/或絕對(duì)排放值。在用于確定內(nèi)燃機(jī)3中的NOx及CO2的特定和/或絕對(duì)排放值19的測(cè)量裝置中,本發(fā)明提出檢測(cè)至少一個(gè)氣缸2的氣缸壓力1的時(shí)間曲線5并由此無(wú)需直接測(cè)定曲軸7的旋轉(zhuǎn)角即可推導(dǎo)出氣缸壓力曲線10,該氣缸壓力曲線10繪出氣缸壓力1與內(nèi)燃機(jī)3的曲軸7的旋轉(zhuǎn)角之間的關(guān)系。本發(fā)明還提出,由該氣缸壓力曲線10或所有測(cè)量的氣缸壓力曲線10結(jié)合CO2和/或O2的濃度測(cè)定確定輸出功率11及排氣質(zhì)量流量12,該輸出功率11及排氣質(zhì)量流量12與所測(cè)得的內(nèi)燃機(jī)3的排氣15中的濃度NOx17相結(jié)合,以形成內(nèi)燃機(jī)3的NOx及CO2的特定和/或絕對(duì)排放值。
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