[发明专利]检测废气，特别是内燃机废气中所含的含氮化合物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及对废气中所含的含氮化合物进行检测的方法。

更具体地涉及在发动机特别是内燃机的排气管线中循环的废气，但并不限于此。

技术背景

本文所用术语“废气”涵盖了内燃机、固定或安装在机动车辆中的燃料混合物燃烧的结果，以及任意其他类型的燃烧结果，例如来自涡轮或者炉的、在烟囱中循环的烟气。

通常来说，在高温和高氧含量条件下引燃燃料，例如发动机燃料，产生诸如一氧化氮（NO）、二氧化氮（NO₂），更通常称作NOx（氮氧化物）之类的气体。

然后这些NOx被排放到大气中，一方面对人体健康有害，另一方面对环境有害，因为它们会导致形成对对流臭氧层产生威胁的烟雾。

因此，需要提供一种方法防止这些NOx排放到大气中，例如在它们形成之后摧毁它们。

已知进行化学处理操作，例如选择性催化还原，称作SCR（选择性催化还原）来摧毁这些NOx。

该操作包括用专用催化剂的还原剂的方法对NOx进行选择性还原。还原被称作选择性的原因在于还原剂还原了NOx，但是不会对要燃烧的混合物中存在的氧气进行还原。

所述还原剂，特别是用于机动车辆内燃机的还原剂，是氨（或者能分解成氨的物质）或者烃类（氧化或未氧化的）或者可部分含有或全部含有一种或多种氧化烃类的烃类混合物。

在采用氨通过SCR对废气进行处理的情况下，所使用的氨基试剂以固体复合物的形式或者以液体前体（例如尿素的水溶液）的形式储藏。

在尿素形式的液体前体的情况下，在催化剂的上游将其注入到废气流中。在注入之后，通过对气体进行加热将尿素中所含的水蒸发掉，尿素分解成氨和异氰酸。

对于采用（氧化或未氧化的）烃类通过SCR进行处理的情况，在排气处注入所述烃类或者由燃烧得到所述烃类，例如在后期后注入的情况下，并且它们与废气中所含的NOx反应。在该反应期间，形成含C、H、N和O的不稳定的复合物，它们理想地分解成二氧化碳、水和双氮。

但是还形成了许多其他化合物，例如在采用乙醇通过SCR进行处理的情况下，形成了例如以不可忽略量存在的氰化氢。

众所周知的是，提供允许对还原剂的注入进行管理的装置，从而确保足量的注入以合适地还原NOx。

在此类装置中，在催化剂出口处设置了对氮氧化物特别灵敏的气体检测器，更常称作NOx探测器，实现对排出的气体量进行测量。

将该检测器的输出信号传送到处理单元，该处理单元用于对还原剂注入功能和/或催化功能进行控制和/或诊断。通过该信号，处理单元确定在催化剂出口处的废气中的NOx含量，然后将该含量与预定模型进行对比。在与所述模型存在差异的情况下，改变还原剂注入设定点，从而减小或消除该差异。

虽然该装置给出了令人满意的结果，但是其涉及几个明显的缺陷。

实际上，该装置无法实现对存在的其他化合物，例如异氰酸或者氰化氢进行检测。

从而处理单元无法得知在催化剂出口处的经处理的废气中是否存在这些化合物以及是否将这些化合物排放到大气中，而它们对于活生物体是有害的。

本发明的目的是通过利用废气管线或者烟囱中已经存在的装置，以一种简单低廉的方式克服前述缺陷。

发明内容

因此，本发明涉及对经过选择性催化还原处理的废气中排放的含氮化合物进行检测的方法，通过将还原剂注入气体并将所述气体通过催化剂来实现所述选择性催化还原处理，其特征在于，该方法包括以下步骤：

－向处理单元输送设置在催化剂下游的废气中的气体检测器（18）收集到的信号，该信号代表了催化剂出口处的NOx的量（NOx_探测器），

－将该信号通过SCR催化剂模型分解成代表催化剂出口处的NOx有效量的值（NOx_真实），通过整体模型分解成检测器扰动系数（k）和代表氨的量的值（NH_3真实），从而得到NOx_探测器=NOx_真实+kNH_3真实，

－从所述分解评估系数（k），

－当系数（k）大于或等于1时，确定催化剂的下游存在含氮化合物。

所述方法可以包括引入氨或者分解成氨的物质作为还原剂。

所述方法可以包括引入尿素作为还原剂。

所述方法可以包括当系数（k）大于或等于1时，并且当还原剂是氨或者分解成氨的物质时，检测出催化剂下游的废气中存在异氰酸。

所述方法可以包括引入烃类作为还原剂。