用于發(fā)動(dòng)機(jī)的脫硝率測(cè)定方法和測(cè)定裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及用于發(fā)動(dòng)機(jī)的脫硝率測(cè)定方法和用于實(shí)施該方法的測(cè)定裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]船用發(fā)動(dòng)機(jī)大多采用二沖程式的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，但是為了除去船用發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣中所含的氮氧化物(NOx)，使用催化式脫硝裝置。使用所述催化式脫硝裝置時(shí)，在脫硝裝置內(nèi)向廢氣以噴霧方式噴射尿素水，噴霧的尿素成分通過水解而氨化，所述氨利用催化劑的作用與氮氧化物發(fā)生反應(yīng)，進(jìn)而轉(zhuǎn)換為無(wú)害的氮?dú)夂退?br>[0003]使用這種催化式脫硝裝置時(shí)，為了使最終排出的氣體中的氮氧化物的排出量在限制值以下，需要控制脫硝裝置的脫硝率。
[0004]例如專利文獻(xiàn)I公開的系統(tǒng)不是在發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣路徑而是在鍋爐的廢氣路徑中，設(shè)置有不是供給尿素而是供給氨的供給噴嘴以及催化式脫硝裝置。所述系統(tǒng)測(cè)定催化式脫硝裝置的上游側(cè)和下游側(cè)的廢氣路徑內(nèi)的氮氧化物濃度，并控制氨供給量，以使最終排出的氣體中的氮氧化物的排出量成為預(yù)定的排出控制值。
[0005]專利文獻(xiàn)1:日本專利公開公報(bào)特開2003-290630號(hào)
[0006]即使如專利文獻(xiàn)I所記載的那樣在廢氣的產(chǎn)生源為鍋爐時(shí)不發(fā)生問題，但是在廢氣的產(chǎn)生源為發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)會(huì)產(chǎn)生下述問題。
[0007]S卩，在船用的例如二沖程的發(fā)動(dòng)機(jī)的情況下，通常在發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣路徑中設(shè)置廢氣渦輪增壓器，催化式脫硝裝置設(shè)置在發(fā)動(dòng)機(jī)和渦輪增壓器之間，即設(shè)置在比渦輪增壓器的渦輪高壓側(cè)。這是因?yàn)椋绻皇窃O(shè)置在比渦輪增壓器的渦輪高壓側(cè)的廢氣溫度高的部分，則催化式脫硝裝置不能充分工作。當(dāng)設(shè)置在比渦輪增壓器靠向下游側(cè)時(shí)，由于廢氣的溫度低，所以即便設(shè)置催化式脫硝裝置也不能充分工作。
[0008]其結(jié)果，用于檢測(cè)氮氧化物濃度的傳感器成為在高壓環(huán)境下使用的狀態(tài)。用于檢測(cè)氮氧化物濃度的傳感器通常采用氧化鋯式(ZRDOS)的NOx傳感器，但是所述傳感器具有靈敏度取決于壓力而變動(dòng)的性質(zhì)。因此，通常氧化鋯式的傳感器與壓力傳感器合并使用，需要根據(jù)所述壓力傳感器的檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行靈敏度修正?？墒牵藭r(shí)又存在系統(tǒng)復(fù)雜且昂貴的問題。
[0009]此外，由于船用燃料含有硫磺，所以船用發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣中含有硫氧化物(SOx)?？墒?，在存在硫氧化物的條件下，氧化鋯式的NOx傳感器還存在靈敏度下降的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明用于解決上述問題，目的是提供如下的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的脫硝率測(cè)定方法和測(cè)定裝置，當(dāng)使用氧化鋯式的NOx傳感器控制發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣路徑中設(shè)置的催化式脫硝裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況時(shí)，能夠防止因傳感器靈敏度變動(dòng)而導(dǎo)致測(cè)定值和控制量產(chǎn)生誤差。
[0011]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種用于發(fā)動(dòng)機(jī)的脫硝率測(cè)定方法，當(dāng)測(cè)定在發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣路徑中依次配置有催化式脫硝裝置和廢氣渦輪增壓器的系統(tǒng)的脫硝率時(shí)，使用能在所述廢氣路徑中的發(fā)動(dòng)機(jī)和催化式脫硝裝置之間的部分檢測(cè)NOx濃度的第一氧化鋯式NOx傳感器，以及能在所述廢氣路徑中的催化式脫硝裝置和廢氣渦輪增壓器之間的部分檢測(cè)NOx濃度的第二氧化鋯式NOx傳感器，將第一氧化鋯式NOx傳感器的檢測(cè)值設(shè)為NOx.inlet，將第二氧化錯(cuò)式NOx傳感器的檢測(cè)值設(shè)為NOx.0utlet，并將用于修正檢測(cè)環(huán)境中的氣體壓力和廢氣中所含的SOx對(duì)氧化鋯式NOx傳感器的檢測(cè)值帶來的影響的修正系數(shù)設(shè)為 α，使用算式(NOx.inletX α — NOx.0utletX α )/NOx.inletX α 且通過約分消去α而求出脫硝率。
[0012]本發(fā)明的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的脫硝率測(cè)定裝置在發(fā)動(dòng)機(jī)的廢氣路徑中依次配置有催化式脫硝裝置和廢氣渦輪增壓器，設(shè)置有能在所述廢氣路徑中的發(fā)動(dòng)機(jī)和催化式脫硝裝置之間的部分檢測(cè)NOx濃度的第一氧化鋯式NOx傳感器，以及能在所述廢氣路徑中的催化式脫硝裝置和廢氣渦輪增壓器之間的部分檢測(cè)NOx濃度的第二氧化鋯式NOx傳感器，并且設(shè)置有測(cè)定脫硝率的裝置，將第一氧化鋯式NOx傳感器的檢測(cè)值設(shè)為NOx.inlet,將第二氧化鋯式NOx傳感器的檢測(cè)值設(shè)為NOx.0utlet，并將用于修正檢測(cè)環(huán)境中的氣體壓力和廢氣中所含的SOx對(duì)氧化鋯式NOx傳感器的檢測(cè)值帶來的影響的修正系數(shù)設(shè)為α，使用算式(NOx.inletX α — NOx.0utletX α )/NOx.inletX α 且通過約分消去 α 而測(cè)定脫硝率。
[0013]按照本發(fā)明，由于把用于測(cè)定脫硝率的第一氧化鋯式NOx傳感器和第二氧化鋯式NOx傳感器都設(shè)置在比廢氣渦輪增壓器靠向上游側(cè)的廢氣路徑中、即設(shè)置在高壓且包含SOx的部分上，以檢測(cè)NOx濃度，所以能夠使上述第一氧化鋯式NOx傳感器和第二氧化鋯式NOx傳感器所受到的壓力及SOx的影響相等。即，如上述算式所示，針對(duì)第一氧化鋯式NOx傳感器的檢測(cè)值NOx.inlet以及第二氧化鋯式NOx傳感器的檢測(cè)值NOx.0utlet可以使上述算式中的修正系數(shù)α的值相等。
[0014]因此，在上述算式中能夠通過約分消去α，結(jié)果上述算式可以變形為檢測(cè)環(huán)境中的氣體壓力和廢氣中所含的SOx對(duì)氧化鋯式NOx傳感器的檢測(cè)值帶來的影響相抵消、即消去修正系數(shù) α 的(NOx.inlet 一 NOx.0utlet) /NOx.inlet 的形式。
[0015]另外，廢氣經(jīng)過催化式脫硝裝置而產(chǎn)生的壓力損失微小，可以忽略。因此，可以認(rèn)為廢氣路徑中的催化式脫硝裝置的上游側(cè)和下游側(cè)的壓力相等，這是上述算式成立的前提條件。
[0016]此外，實(shí)際上第二氧化鋯式NOx傳感器的檢測(cè)值受到催化式脫硝裝置中未完全反應(yīng)的氨(漏氨)的影響，但是只要向脫硝裝置內(nèi)填充的催化劑適量且不大幅地過度投放尿素水和氨等還原劑，則漏氨的濃度微小，所以其對(duì)氧化鋯式NOx傳感器的檢測(cè)值產(chǎn)生的影響也微小，因而可以忽略。
[0017]按照本發(fā)明，利用氧化鋯式的氮氧化物濃度傳感器測(cè)定催化式脫硝裝置的脫硝率時(shí)，可以防止由于檢測(cè)環(huán)境中的廢氣壓力和廢氣中所含的SOx的影響帶來的傳感器靈敏度變動(dòng)而導(dǎo)致測(cè)定值產(chǎn)生誤差。此外，即使在廢氣壓力和廢氣中所含的SOx對(duì)傳感器靈敏度帶來的影響程度未知的情況下，也可以測(cè)定脫硝率。因此，按照本發(fā)明，在利用脫硝率的測(cè)定值控制催化式脫硝裝置的運(yùn)轉(zhuǎn)狀況時(shí)，可以防止由于脫硝率的測(cè)定誤差而產(chǎn)生控制誤差。
【附圖說明】
[0018]圖1是表示本發(fā)明實(shí)施方式的用于發(fā)動(dòng)機(jī)的脫硝率測(cè)定裝置的結(jié)構(gòu)的圖。
[0019]圖2是表示脫硝率的測(cè)定結(jié)果的坐標(biāo)圖。
[0020]附圖標(biāo)記說明
[0021]I柴油機(jī)
[0022]2廢氣路徑
[0023]3催化式脫硝裝置
[0024]4渦輪增壓器
[0025]4a 渦輪
[0026]4b壓縮機(jī)
[0027]6第一氧化鋯式(ZRDO式)NOx傳感器
[0028]7第二氧化鋯式(ZRDO式)NOx傳感器
【具體實(shí)施方式】
[0029]圖1中表示了船用的二沖程式的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)1，以及發(fā)動(dòng)機(jī)I的廢氣路徑2。所述廢氣路徑2設(shè)有催化式脫硝裝置3。而且在比脫硝裝置3靠向下游側(cè)設(shè)有廢氣渦輪增壓器
4。廢氣被供給到渦輪增壓器4的渦輪4a，由壓縮機(jī)4b壓縮吸氣。
[0030]在廢氣路徑2中的發(fā)動(dòng)機(jī)I和脫硝裝置3之間，設(shè)置有能