用于柴油机SCR装置的排气流量实时测量系统的制作方法

本实用新型涉及柴油机排气监测系统，用于柴油机scr装置的排气流量实时测量系统。

背景技术：

选择性催化还原装置(selectivecatalyticreduction,scr)是目前柴油机上应用最广泛的脱硝装置。一般向排气中喷入尿素(co(nh2)2)溶液，尿素热解水解为氨气(nh3)作为还原剂，在催化剂作用下，选择性地将富氧排气中的氮氧化物(nox)转化还原为无毒无害的氮气(n2)和水(h2o)，从而实现柴油机排气脱硝。

scr控制系统的主要任务是实现不同工况下尿素溶液喷射量的动态控制。尿素喷射量过少则会使得nox转化效率减低，而喷射过多则会造成氨气的泄露，对人呼吸道产生腐蚀和刺激。尿素喷射量是根据排气流量、nox浓度及脱硝效率来确定的。因此排气流量是scr控制中的一个重要输入参数，其数据的准确性直接影响尿素喷射量，从而影响脱硝性能。

目前，排气流量的测量方法主要有以下几种：

(1)排气质量流量等于进气质量流量加上燃油质量流量。其基本公式是：

m排气＝m进气+m燃油

在一般情况下，从发动机排出的质量流量等于进人发动机的质量流量，但是如果进气中有部分气流在排气系统前经发动机辅助通道分流出去，则上述关系便不再适用。

(2)用流量喷嘴、皮托管流量计等测量排气流量，由于流动产生差压，配合压力、温度传感器可测量管道中各种流体的流量。其缺点是需要对排气系统进行额外改造；且该计算中使用了分子量，在没有补充测量仪器和分析方法的条件下很难精确知道排气的分子量，所求得的排气质量流量存在误差。

因此寻找一种准确的、实时的scr排气流量测量方法，对于实现scr尿素喷射量的动态控制，从而提高脱硝效率具有重要意义。

技术实现要素：

为了解决现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种用于柴油机scr装置的排气流量实时测量系统，本实用新型能够在不需要柴油机进气流量和喷油量信息，也不需要对柴油机排气系统进行过多改造的前提下，对流经scr装置的排气流量进行实时、可靠的测量。

根据本实用新型提供的技术方案，一种用于柴油机scr装置的排气流量实时测量系统，其特征在于，所述用于柴油机scr装置的排气流量实时测量系统包括：

选择性催化还原装置scr，所述选择性催化还原装置scr的两端分别进气口和排气口，所述进气口和排气口上分别连有进气管和排气管；

第一温度传感器，所述第一温度传感器安装在进气管中，用于采集所述进气管中的温度信息；

第一压力传感器，所述第一压力传感器安装在进气管中，用于采集所述进气管中的压力信息；

第二温度传感器，所述第二温度传感器安装在进气管中，用于采集所述排气管中的温度信息；

第二压力传感器，所述第二压力传感器安装在进气管中，用于采集所述排气管中的压力信息。

进一步地，所述用于柴油机scr装置的排气流量实时测量系统还包括：

信号处理器，所述信号处理器的输入端分别连接所述第一温度传感器、第一压力传感器、第二温度传感器和第二压力传感器的输出端。

进一步地，所述用于柴油机scr装置的排气流量实时测量系统还包括：

尿素喷射控制单元，所述尿素喷射控制单元的输入端连接所述信号处理器的输出端，所述信号处理器向所述尿素喷射控制单元输入排气流量值；

尿素喷射装置，所述尿素喷射装置的控制端连接所述尿素喷射控制单元，喷出端伸入所述选择性催化还原装置scr中；所述尿素喷射控制单元根据所述排气流量值控制所述尿素喷射装置向选择性催化还原装置scr中喷射尿素。

从以上所述可以看出，本实用新型提供的用于柴油机scr装置的排气流量实时测量系统，与现有技术相比具备以下优点：基于流经scr的排气流量、温度、压降呈现正相关的变化关系，通过测量scr前、后的排气温度和压力，计算得到排气流经scr的温度及压降，进而匹配事先标定好的scr排气流量-温度-压降map图，得到流经scr的实时排气流量。实现该测量方法的系统主要包括压力传感器、温度传感器和信号处理装置。

本发明能够在不需要柴油机进气流量和喷油量信息，也不需要对柴油机排气系统进行过多改造的前提下，对流经scr装置的排气流量进行实时、可靠的测量。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

1.第一温度传感器，2.第一压力传感器，3.信号处理器，4.尿素喷射控制单元，5.第二温度传感器，6.第二压力传感器，7.选择性催化还原装置scr，8.尿素喷射装置。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。其中相同的零部件用相同的附图标记表示。需要说明的是，下面描述中使用的词语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”指的是附图中的方向。使用的词语“内”和“外”分别指的是朝向或远离特定部件几何中心的方向。

本发明采用scr排气流量-温度-压降平衡法。排气流量、流经scr时的温度、在scr前后压降存在正相关关系，如图1所示。图中温度1＜温度2＜温度3。在发动机实际工况产生的排气区域内(图中红色虚线方框内)，排气流量、温度、压降之间存在明显的正相关关系，且区分度明显。

基于上述理论，本实用新型系统设置如图1，所述用于柴油机scr装置的排气流量实时测量系统包括：

选择性催化还原装置scr7，所述选择性催化还原装置scr7的两端分别进气口和排气口，所述进气口和排气口上分别连有进气管和排气管。

第一温度传感器1，所述第一温度传感器1安装在进气管中，用于采集所述进气管中的温度信息t1；

第一压力传感器2，所述第一压力传感器2安装在进气管中，用于采集所述进气管中的压力信息p1；

第二温度传感器5，所述第二温度传感器5安装在进气管中，用于采集所述排气管中的温度信息t2；

第二压力传感器6，所述第二压力传感器6安装在进气管中，用于采集所述排气管中的压力信息p2；

信号处理器3，所述信号处理器3的输入端分别连接所述第一温度传感器1、第一压力传感器2、第二温度传感器5和第二压力传感器6的输出端，用于获取所述进气管中的温度信息t1和压力信息p1，以及排气管中的温度信息t2和压力信息p2，并根据所述进气管中的温度信息t1和压力信息p1，以及排气管中的温度信息t2和压力信息p2计算排气加权平均温度和选择性催化还原装置scr7前后的排气压降δp，并根据所述排气加权平均温度和选择性催化还原装置scr7前后的排气压降δp在排气流量-温度-压降的map图上匹配出排气流量值；具体地，所述信号处理器为现有技术，其可以采用型号为：acu1008140001的单片机。

尿素喷射控制单元4，所述尿素喷射控制单元4的输入端连接所述信号处理器3的输出端，所述信号处理器3向所述尿素喷射控制单元4输入排气流量值；

尿素喷射装置8，所述尿素喷射装置8的控制端连接所述尿素喷射控制单元4，喷出端伸入所述选择性催化还原装置scr7中；所述尿素喷射控制单元4根据所述排气流量值控制所述尿素喷射装置8向选择性催化还原装置scr7中喷射尿素。

需要解释的是，

式中，为流经scr的排气加权平均温度；t1为scr进口处的排气温度；t2为scr出口处的排气温度；k为系数，0＜k≤1。

δp＝p1-p2

式中，δp为scr前后排气压降；p1为scr进口处的排气压力；p2为scr出口处的排气压力。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的主旨之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。