车用柴油机SCR技术现状及应用前景分析(7)

究内容即为NOX传感器、NH3传感器以及尿素传感器这几类传感器的具体研究。SCR车载诊断系统对于车辆的监控就是基于上述传感器而进行。下面将分别介绍这几种传感器的研究情况。 6.3 NOX传感器

监控SCR系统转化效率的最有效的方法是监控NOX的含量。一般做法为：在SCR催化器的上游和下游都安装一个NOX传感器，计算NOX的转化率，以此监控催化剂的状态。但是，如上文所述，由于轻型车与重型车之间存在的各种差异，直接把轻型车上的NOX传感器用于重型车上，并以此来监测NOX的转化效率还存在较大困难。理论上而言，如果某SCR系统中存在氨水，就不应该有NOX，因为氨水将NOX还原为氮气和水了。但是NOX传感器对氨水和对NOX的响应是一样的，所以就不能判断系统中存在的是氨水还是NOX，这样就造成了SCR车载诊断对于NOX的偏差。因此针对重型车的SCR系统转化效率，还要开发新的传感器，以尽量减少NH3的横向灵敏度对监测结果的影响。

Lothar Hofmann等人研究了NH3的泄露对NOX传感器的影响［18］。研究人员通过调节尿素配量系统的配比值，使得排气中出现了多余的NH3，并在此情况下研究NOX传感器的信号变化情况。试验证明，NH3泄露对NOX传感器信号影响较大。由于NH3在排气中的存在对信号影响较大，致使NOX传感器的应用受到了一定影响。在欧IV排放阶段，只利用SCR系统的开环控制就可达到排放法规规定的限值。此时SCR系统的NOX转化效率控制在65%左右，而目前为达到更加严格的欧V、欧VI及EPA10的排放限值要求，国外倾向于使用NH3传感器来实现对SCR系统的闭环控制。 6.4 NH3传感器

为达到严格的排放法规的要求，SCR的转化效率应尽可能高。此外，应重视车辆排气时的NH3泄漏问题。用尿素做还原剂时，主要成分是NH3。车辆排出的废气温度可能从怠速时的100℃变化到全负荷时的650℃，因而在不同工况下需要喷射的还原剂量的变化也很大，而NH3吸附到催化剂的能力会随着温度的升高而有所降低，这样就很容易造成NH3泄漏［19］。应尽可能控制其泄露量，优化尿素喷射时的控制策略是最直接的解决方法。对SCR系统采取闭环控制可降低其应对尿素配量时的不精确性以及催化剂的老化，并使SCR系统可满足生产一致性和在用符合性的要求。因此，在控制尿素喷射时，不仅要考虑针对排气中的NOX调整尿素的喷射量，还要考虑催化剂活性的影响。

为实现这一系列功能，包含NH3传感器的SCR系统的尿素配量闭环控制是目前的最佳解决方案。国外的研究人员针对使用NH3传感器的闭环控制系统已做了相关试验研究。

17

TNO公司的Willems等人对不同控制策略下的SCR系统的性能进行了研究［20］。研究人员研究了一般的开环控制，基于催化剂前后NOX传感器的闭环控制以及采取NH3传感器的闭环控制三种控制策略下的SCR系统的工作特性。研究结果显示，一般的开环控制可达到较高的NOX转化效率，但无法对发动机的NOX转化进行有效监控。使用NOX传感器的控制策略中，得到比第一种控制策略较好的结果，可监控NOX的转化效率，但发现NH3对NOX传感器的影响较大。尽管研究人员使用修正措施对NOX传感器的NH3的横向灵敏度进行了调控，以使其较好的工作，但此现象还是限制了该控制策略的使用，与前两种对比，采取NH3传感器的闭环控制可达到最好的效果。试验结果证明该控制策略下的NOX转化效率最高，对NH3泄露的控制也最好。