[發明專利]一種測量發動機后處理后端氣體溫度的方法

在審

• 申請號: 202010173088.2
• 申請日: 2020-03-13
• 公開（公告）號: CN111365101A
• 公開（公告）日: 2020-07-03
• 發明（設計）人: 楊榮彬;張正興;張建銳;佀慶濤;周鵬;李金;郝寶玉;李子競;蔣玉寶;段志輝
• 申請（專利權）人: 一汽解放汽車有限公司
• 主分類號: F01N11/00
• 分類號: F01N11/00
• 代理公司: 長春吉大專利代理有限責任公司 22201
• 代理人: 崔斌

1.一種測量發動機后處理后端氣體溫度的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、取消發動機后處理后端溫度傳感器，應用虛擬溫度傳感器替代實際溫度傳感器；

步驟二、利用虛擬溫度傳感器測得后處理后端的溫度。

2.根據權利要求1所述的一種測量發動機后處理后端氣體溫度的方法，其特征在于，所述步驟二的具體方法如下：

21)計算后處理后端氣體能量；具體如下：

根據能量守恒原理：

Q_out＝Q_i0-Q_SCR....................(1)

式中，Q_out為后處理后端氣體的能量；Q_in為SCR入口氣體的能量，根據SCR入口溫度傳感器(5)的測量值能夠計算SCR入口能量；Q_SCR為SCR影響氣體能量變化量，通過計算SCR壁溫變化量計算Q_SCR；

其中，

式中：c_pEG為排氣比熱；m_EG為氣體質量；m_SCR為SCR質量；T_out為后處理后端溫度；T_in為SCR入口溫度；T_w為SCR載體溫度；

對于載體溫度變化，主要考慮對流傳熱、輻射傳熱和氣體間反應所產生的熱量：

即：

式中：表征對流換熱對SCR溫度的影響；表征輻射傳熱對SCR的影響；表征各氣體之間反應對SCR溫度的影響。

3.根據權利要求2所述的一種測量發動機后處理后端氣體溫度的方法，其特征在于，所述

式中：T_w1為載體溫度；h_w為對流換熱系數；p_w為SCR橫截面的周長；ρ_w為排氣濃度；A_w為SCR橫截面積；c_pw為載體比熱；T_g為排氣溫度。

4.根據權利要求3所述的一種測量發動機后處理后端氣體溫度的方法，其特征在于，所述

式中：T_w2為載體溫度；p_w為SCR橫截面的周長；ρ_w為排氣濃度；A_w為SCR橫截面積；ε為黑度；σ為氣體輻射常量；T_amb為環境溫度。

5.根據權利要求4所述的一種測量發動機后處理后端氣體溫度的方法，其特征在于，所述表征的各氣體之間反應對SCR溫度的影響主要包括氨氧化反應和氨與氮氧化物NOx之間的反應；其中，氨與氮氧化物NOx存在三種反應：標準反應、快反應和慢反應；

(1)氨氣和氧氣之間的反應：

NH₃+3O₂→2N₂+6H₂O；ΔH_ox

氨氧化反應速率為：

式中：為氨在SCR中的存儲能力；K_ox為指前因子；E_ox為活化能；T_w為SCR催化器溫度；θ為氨覆蓋率；ΔH_ox為氧化反應反應熱；

(2)氨氣與氮氧化物NOx標準反應：

4NH₃+O₂+4NO→4N₂+6H₂O；ΔH_stQ

氨氣與NOx標準反應反應速率為：

式中，為氨在SCR中的存儲能力；R為理想氣體常數；K_stQ為指前因子；E_stQ為活化能；T_w為SCR催化器溫度；θ為氨覆蓋率；為NO_x濃度；ΔH_stQ為標準反應反應熱；

(3)氨氣與氮氧化物NOx快反應：

4NH₃+2NO₂+2NO→4N₂+6H₂O；ΔH_fast

氨氣與NOx快反應反應速率為：

式中：為氨在SCR中的存儲能力；R為理想氣體常數；K_fast為指前因子；E_fast為活化能；T_w為SCR催化器溫度；θ為氨覆蓋率；為NO_x濃度；ΔH_fast為快反應反應熱；

(4)氨氣與氮氧化物NOx慢反應：

8NH₃+6NO₂→7N₂+12H₂O；ΔH_slow

氨氣與NOx標準反應反應速率為：

式中：為氨在SCR中的存儲能力；R為理想氣體常數；K_slow為指前因子；E_slow為活化能；T_w為SCR催化器溫度；θ為氨覆蓋率；為NO_x濃度；ΔH_slow為慢反應反應熱；

綜上分析可知：

式中：T_w3為載體溫度；ρ_w為排氣濃度；A_w為SCR橫截面積；ΔH_ox為氧化反應反應熱；ΔH_std為標準反應反應熱；ΔH_fast為快反應反應熱；ΔH_slow為慢反應反應熱；c_pEG為氣體比熱；L_w為SCR載體長度；R_ox為氨氧化反應速率；R_stQ為標準反應速率；R_fast為快反應速率；R_slow為慢反應速率；

通過聯立方程(1～8)，即可得到后處理出口溫度T_out。