CN107939498A - 一种sscr***固态还原剂消耗量计算方法 - Google Patents

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Abstract

一种SSCR***固态还原剂消耗量计算方法，其特征在于：通过采集氨气喷射***中的喷射压力、温度及喷嘴喷射占空比，查找喷嘴流量MAP图，得到气体实时体积流量，进而获得气体摩尔流量，通过理论计算获得碳酸铵的消耗量，判断碳酸铵的剩余量。本发明在选择性催化还原***中不增加其他硬件设备，有利于降低固态选择性催化还原***成本；能够准确记录并反馈碳酸铵的消耗量，使车辆及时获得固态选择性催化还原***碳酸铵的剩余质量，及时添加；能够实时记录并反馈氨气的喷射量，有利于监测催化还原***稳定运行。

Description

一种SSCR***固态还原剂消耗量计算方法
技术领域
本发明属于柴油机后处理领域，具体涉及一种车辆固态选择性催化还原***中还原剂——碳酸铵的消耗量计算方法。
背景技术
随车辆排放法规的持续升级，对柴油机NOx的排放限值愈加严苛，尤其在低排气温度下，降低柴油机NOx排放成为当前的难点，固态选择性催化还原技术(SSCR)，使用碳酸铵为还原剂，通过在柴油机排气***外部加热碳酸铵获得还原剂——氨气，将氨气喷入排气***与NOx发生催化还原反应，以降低NOx排放，尤其能提高低排气温度下NOx的脱除效率，是当前选择性催化还原技术的重要发展方向之一。但是，固态还原剂的消耗量很难通过物理方法计量，碳酸铵剩余量需要一套复杂的物理检测装置来实现，既提高了后处理***的成本，又增加了体积，成为制约固态选择性催化还原技术普及的软肋之一。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过理论计算来推测碳酸铵剩余质量的计算方法，为提高低排气温度下NOx的转化效率，降低NOx排放，降低固态选择性催化还原***成本。
为实现上述目的，本发明提供一种SSCR***固态还原剂消耗量计算方法，其特征在于：通过采集氨气喷射***中的喷射压力、温度及喷嘴喷射占空比，查找喷嘴流量MAP图，得到气体实时体积流量，进而获得气体摩尔流量，通过理论计算获得碳酸铵的消耗量，判断碳酸铵的剩余量；所述的气体实时体积流量是通过喷射管路中安装的压力和温度传感器，记录当前喷射时刻下的喷射压力P(Pa)和温度T(K)，由克拉伯龙方程获得：
PV＝nRT (1)
其中，V为气体实时体积流量，单位为m3/s；R为气体常数，8.31pa·mol-1·K-1，通过喷嘴MAP图，得到气体实时体积流量，则获得喷射气体的摩尔流量：
碳酸铵的分解为单一步骤反应，其分解过程如下式：
对气体管路采用高温保持，使生成的水维持气体状体，则由式(3)可知，1mol的碳酸铵分解得4mol气体，由式(2)得喷射气体的摩尔流量，对式(2)进行积分，即得喷射时长内气体的摩尔质量：
Nti＝∫ndt(mol)(i＝1，2，3，…，n) (4)
由式(3)可知在一定时间内，碳酸铵的消耗量为氨气消耗量为对不同时间段的碳酸铵消耗量进行累加计算，得碳酸铵的总消耗量为：
N＝N1+N2+N3+……+Nn(mol) (5)
碳酸铵的分子量为96g/mol，即得固态选择性催化还原***中碳酸铵的总消耗量为96N(g)，同时可知实时碳酸铵的剩余量。
本发明的优点和积极效果：
(1)本发明所述的方法在选择性催化还原***中不增加其他硬件设备，有利于降低固态选择性催化还原***成本。
(2)本发明所述的方法能够准确记录并反馈碳酸铵的消耗量，使车辆及时获得固态选择性催化还原***碳酸铵的剩余质量，及时添加。
(3)本发明所述的方法能够实时记录并反馈氨气的喷射量，有利于监测催化还原***稳定运行。
具体实施方式
固态选择性催化还原***的氨气喷射采用恒压、恒温喷射，通过改变气体喷嘴的占空比来调节气体实时体积流量，同时，为准确计量氨气喷射量，一般通过试验获得一定压力和温度范围内喷嘴的流量MAP图，从而在温度和压力发生波动时能够减小氨气喷射量的偏差。
当喷射***收到后处理***DCU的指令喷射氨气时，通过喷射管路中安装的压力和温度传感器，记录当前喷射时刻下得喷射压力P(Pa)和温度T(K)，则由克拉伯龙方程：
PV＝nRT (1)
其中，V为气体的体积流量，单位为m3/s；R为气体常数，8.31pa·mol-1·K-1，通过喷嘴MAP图，可得到气体实时体积流量，则可获得喷射气体的摩尔流量：
碳酸铵的分解为单一步骤反应，其分解过程如下式：
固态选择性催化还原***中，为防止碳酸铵受热分解产生的水蒸气凝结，通常对气体管路采用高温保持，使生成的水维持气体状体，则由式(3)可知，1mol的碳酸铵分解可得4mol气体，由式(2)可得喷射气体的摩尔流量，对式(2)进行积分，即可得喷射时长内气体的摩尔质量：
Nti＝∫ndt(mol)(i＝1，2，3，…，n) (4)
由式(3)可知在一定时间内，碳酸铵的消耗量为氨气消耗量为对不同时间段的碳酸铵消耗量进行累加计算，可得碳酸铵的总消耗量为：
N＝N1+N2+N3+……+Nn(mol) (5)
碳酸铵的分子量为96g/mol，即可得固态选择性催化还原***中碳酸铵的总消耗量为96N(g)，同时可知实时碳酸铵的剩余量，车辆控制器可根据剩余碳酸铵质量，及时提醒车辆驾驶员添加碳酸铵。
同时，可获得氨气累计喷射量为2N(mol)，通过与后处理***中NOx的累计脱除量做对比，有助于判断后处理***工作是否正常。
本发明提出了使用现有后处理***的硬件，通过理论推导计算，计算出碳酸铵的实时消耗量，从而实时给出碳酸铵的剩余量。降低了固态选择性催化还原***的成本，为进一步降低柴油机NOx排放提供了技术支持。

Claims (1)

1.一种SSCR***固态还原剂消耗量计算方法，其特征在于：通过采集氨气喷射***中的喷射压力、温度及喷嘴喷射占空比，查找喷嘴流量MAP图，得到气体实时体积流量，进而获得气体摩尔流量，通过理论计算获得碳酸铵的消耗量，判断碳酸铵的剩余量；所述的气体实时体积流量是通过喷射管路中安装的压力和温度传感器，记录当前喷射时刻下的喷射压力P(Pa)和温度T(K)，由克拉伯龙方程获得：
PV＝nRT (1)
其中，V为气体实时体积流量，单位为m3/s；R为气体常数，8.31pa·mol-1·K-1，通过喷嘴MAP图，得到气体实时体积流量，则获得喷射气体的摩尔流量：
<mrow> <mi>n</mi> <mo>=</mo> <mfrac> <mrow> <mi>P</mi> <mi>V</mi> </mrow> <mrow> <mi>R</mi> <mi>T</mi> </mrow> </mfrac> <mrow> <mo>(</mo> <mi>m</mi> <mi>o</mi> <mi>l</mi> <mo>/</mo> <mi>s</mi> <mo>)</mo> </mrow> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mo>-</mo> <mrow> <mo>(</mo> <mn>2</mn> <mo>)</mo> </mrow> </mrow>
碳酸铵的分解为单一步骤反应，其分解过程如下式：
对气体管路采用高温保持，使生成的水维持气体状体，则由式(3)可知，1mol的碳酸铵分解得4mol气体，由式(2)得喷射气体的摩尔流量，对式(2)进行积分，即得喷射时长内气体的摩尔质量：
Nti＝∫ndt(mol)(i＝1，2，3，…，n) (4)
由式(3)可知在一定时间内，碳酸铵的消耗量为氨气消耗量为对不同时间段的碳酸铵消耗量进行累加计算，得碳酸铵的总消耗量为：
N＝N1+N2+N3+……+Nn(mol) (5)
碳酸铵的分子量为96g/mol，即得固态选择性催化还原***中碳酸铵的总消耗量为96N(g)，同时可知实时碳酸铵的剩余量。
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