一种柴油机SCR转化效率的计算方法

本发明涉及柴油机尾气后处理的，尤其是涉及一种柴油机scr转化效率的计算方法。

背景技术：

1、选择性催化氧化系统scr，是指利用尿素分解产生nh3，在催化剂的作用下nh3与nox进行反应，从而降低nox排放。相比其他后处理技术具有燃油经济性好、安全系数高、硫敏感低等诸多优势，是目前国内外主流的柴油机后处理技术。采用scr技术能有效控制nox排放水平，而scr自身劣化，或受到意外损坏，会对nox的转化效率产生很大影响。若要有效降低尾气中的nox，需要保证scr催化剂的转化效率。

2、在实际应用中为了保持scr系统转化nox的能力需要对scr系统的转化效率进行实时监控，当转化效率低于一定限值时需要提示客户进行修理或更换。

3、目前对于scr转化效率的计算方式如下：

4、

5、其中m(nox)in为scr进口nox质量流量，m(nox)out为scr出口nox质量流量。

6、从上式可以看出，scr转化效率受scr进口nox浓度影响比较大，scr进口nox浓度的波动容易造成故障误报错。因此，有必要解决由于进口nox浓度波动导致的故障误报错的问题。

7、此外，在scr进口处安装传感器，增高了安装成本，同时由于传感器测量数据存在误差，随着时间的积累，其误差会随之累积，增加了数据的不可靠性。

技术实现思路

1、综上所述，本申请提供一种scr转化效率的判断方法，已解决如下两方面问题：

2、1.scr进口nox浓度的波动容易造成故障误报错的问题；

3、2.scr进口传感器的安装增加了数据的不可靠性的问题。

4、本发明的技术方案是这样实现的：一种柴油机scr转化效率的计算方法，包括步骤如下：

5、s1、开展标定实验。柴油机在固定循环模式下，通过改变喷射nh3量来改变scr的转化效率，测量不同转化效率下的scr出口nox和出口o2浓度随时间的变化曲线并计算其相关系数，获得该固定循环条件下，相关系数与scr转化效率的对应关系；

6、s2、效率在线计算。柴油机进入该固定循环模式，测量该循环下scr出口nox和出口o2浓度，计算相关系数，依据相关系数与scr转化效率的对应关系，得到实际的scr转化效率；

7、s3、scr工作状态诊断。依据步骤s2中得到的scr转化效率，诊断所述scr的工作状态。

8、本发明所依据的原理为：

9、如图1所示，柴油机燃烧后会排出nox与o2进入scr，nox在scr中发生反应后被排出。如图2所示，在柴油机缸内燃油燃烧过程中，燃烧所产生的排气中nox与o2存在相关性。燃油燃烧过程中，生成的nox与缸内o2的浓度有关，柴油机一般在富氧条件进行工作，在富氧条件下生成的nox增多，缸内剩余的o2的浓度减小。

10、从发动机排出的气体经过scr会有如下反应：

11、scr中nh3还原nox主要有三个反应机理

12、快速反应:4nh3+2no+2no2→4n2+6h2o

13、标准反应:4no+4nh3+o2→4n2+6h2o

14、慢速反应：8nh33+6no2→7n2+12h2o

15、如上述反应机理所示，nox在scr中被还原，相比于scr进口nox与进口o2之间存在相关性，scr出口nox与出口o2的相关性被破坏，如图2所示，且此相关性与scr转化效率有关。

16、在本发明中nox和o2之间的相关性由相关性系数所表征。nox和o2的相关系数计算公式如下：

17、

18、式中，xi、yi分别为采集到nox浓度与o2浓度的原始数据，分别为采集到nox浓度与o2浓度的平均值。

19、基于上述原理的应用，可基于nox转化率与scr出口nox和出口o2的相关性之间的联系，通过标定实验建立柴油机在固定循环模式时，相关系数与scr转化效率的对应关系。之后根据检测时在固定循环模式下，计算得到相关系数，依据相关系数与scr转化效率的对应关系，从而得到scr转化效率。

20、作为优选的技术方案，相关系数与scr转化效率的对应关系是通过实验数据预先标定得出并汇总的数据或曲线。

21、作为优选的技术方案，所述相关系数与scr转化效率的对应关系与发动机型号及其scr系统一一对应。

22、上述一种柴油机scr转化效率的计算方法，基于柴油机燃烧后会排出nox与o2之间存在相关性的关系，而scr中的反应会对此相关性产生影响。此方法只需在scr出口处安装一个nox传感器，可以有效避免由于scr进口nox浓度波动导致的故障误报错，同时降低数据不可靠性的问题。

技术特征：

1.一种柴油机scr转化效率的计算方法，其特征在于包括步骤如下：

2.如权利要求1所述的一种柴油机scr转化效率的计算方法，其特征在于：所述相关系数与scr转化效率的对应关系是通过实验数据预先标定得出并汇总的数据或曲线。

3.如权利要求1所述的一种柴油机scr转化效率的计算方法，其计算相关系数的方法特征在于：该相关系数表征o2和nox浓度之间的相关性，其计算公式如下：

4.如权利要求1所述的一种柴油机scr转化效率的计算方法，特征在于：固定循环模式的必须包含变工况，该变工况为改变转速或者改变扭矩或者同时改变。

5.如权利要求1所述的一种柴油机scr转化效率的计算方法，其测试数据获得的特征在于：只需在scr出口处设置有nox传感器，用来测量scr出口nox浓度与出口o2浓度。

技术总结
一种柴油机SCR转化效率的计算方法，属于柴油机尾气后处理领域。该方法不同于传统的基于SCR进出口NO<subgt;x</subgt;浓度的计算方法，而是根据SCR出口O<subgt;2</subgt;浓度与出口NO<subgt;x</subgt;浓度之间的相关性与SCR转化效率之间的关系来计算SCR转化效率，对SCR状态进行后续的诊断，解决了SCR进口NO<subgt;x</subgt;浓度的波动容易造成故障误报错及SCR进口传感器的安装增加了数据的不可靠性的问题。该方法通过改变柴油机在固定循环模式时的SCR转化效率，预先得到该循环模式下不同转化效率和SCR出口NO<subgt;x</subgt;与出口O<subgt;2</subgt;浓度相关性系数之间的对应关系，然后通过进入该循环模式，获得SCR出口NO<subgt;x</subgt;与出口O<subgt;2</subgt;浓度的相关性系数，根据此相关性系数得到对应的SCR转化效率。

技术研发人员：仇滔,马雪健,雷艳,陈则旬,刘泽都,王纳伦
受保护的技术使用者：北京工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14