[发明专利]一种测量发动机后处理后端气体温度的方法

权利要求书

1.一种测量发动机后处理后端气体温度的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一、取消发动机后处理后端温度传感器，应用虚拟温度传感器替代实际温度传感器；

步骤二、利用虚拟温度传感器测得后处理后端的温度。

2.根据权利要求1所述的一种测量发动机后处理后端气体温度的方法，其特征在于，所述步骤二的具体方法如下：

21)计算后处理后端气体能量；具体如下：

根据能量守恒原理：

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

式中，Q_out为后处理后端气体的能量；Q_in为SCR入口气体的能量，根据SCR入口温度传感器(5)的测量值能够计算SCR入口能量；Q_SCR为SCR影响气体能量变化量，通过计算SCR壁温变化量计算Q_SCR；

其中，

式中：c_pEG为排气比热；m_EG为气体质量；m_SCR为SCR质量；T_out为后处理后端温度；T_in为SCR入口温度；T_w为SCR载体温度；

对于载体温度变化，主要考虑对流传热、辐射传热和气体间反应所产生的热量：

即：

式中：表征对流换热对SCR温度的影响；表征辐射传热对SCR的影响；表征各气体之间反应对SCR温度的影响。

3.根据权利要求2所述的一种测量发动机后处理后端气体温度的方法，其特征在于，所述

式中：T_w1为载体温度；h_w为对流换热系数；p_w为SCR横截面的周长；ρ_w为排气浓度；A_w为SCR横截面积；c_pw为载体比热；T_g为排气温度。

4.根据权利要求3所述的一种测量发动机后处理后端气体温度的方法，其特征在于，所述

式中：T_w2为载体温度；p_w为SCR横截面的周长；ρ_w为排气浓度；A_w为SCR横截面积；ε为黑度；σ为气体辐射常量；T_amb为环境温度。

5.根据权利要求4所述的一种测量发动机后处理后端气体温度的方法，其特征在于，所述表征的各气体之间反应对SCR温度的影响主要包括氨氧化反应和氨与氮氧化物NOx之间的反应；其中，氨与氮氧化物NOx存在三种反应：标准反应、快反应和慢反应；

(1)氨气和氧气之间的反应：

NH₃+3O₂→2N₂+6H₂O；ΔH_ox

氨氧化反应速率为：

式中：为氨在SCR中的存储能力；K_ox为指前因子；E_ox为活化能；T_w为SCR催化器温度；θ为氨覆盖率；ΔH_ox为氧化反应反应热；

(2)氨气与氮氧化物NOx标准反应：

4NH₃+O₂+4NO→4N₂+6H₂O；ΔH_stQ

氨气与NOx标准反应反应速率为：

式中，为氨在SCR中的存储能力；R为理想气体常数；K_stQ为指前因子；E_stQ为活化能；T_w为SCR催化器温度；θ为氨覆盖率；为NO_x浓度；ΔH_stQ为标准反应反应热；

(3)氨气与氮氧化物NOx快反应：

4NH₃+2NO₂+2NO→4N₂+6H₂O；ΔH_fast

氨气与NOx快反应反应速率为：

式中：为氨在SCR中的存储能力；R为理想气体常数；K_fast为指前因子；E_fast为活化能；T_w为SCR催化器温度；θ为氨覆盖率；为NO_x浓度；ΔH_fast为快反应反应热；

(4)氨气与氮氧化物NOx慢反应：

8NH₃+6NO₂→7N₂+12H₂O；ΔH_slow

氨气与NOx标准反应反应速率为：

式中：为氨在SCR中的存储能力；R为理想气体常数；K_slow为指前因子；E_slow为活化能；T_w为SCR催化器温度；θ为氨覆盖率；为NO_x浓度；ΔH_slow为慢反应反应热；

综上分析可知：

式中：T_w3为载体温度；ρ_w为排气浓度；A_w为SCR横截面积；ΔH_ox为氧化反应反应热；ΔH_std为标准反应反应热；ΔH_fast为快反应反应热；ΔH_slow为慢反应反应热；c_pEG为气体比热；L_w为SCR载体长度；R_ox为氨氧化反应速率；R_stQ为标准反应速率；R_fast为快反应速率；R_slow为慢反应速率；

通过联立方程(1～8)，即可得到后处理出口温度T_out。