[发明专利]一种农机发动机后处理SCR系统尿素品质检测装置及方法

说明书

一种农机发动机后处理SCR系统尿素品质检测装置及方法，所述装置包括：后处理SCR催化器、尿素罐、数据采集传感器网络和尿素浓度计算单元；所述后处理SCR催化器用于转化发动机排放的尾气中的NO_x；所述尿素罐用于存储尿素水溶液；所述尿素浓度计算单元根据所述数据采集传感器网络测量的数据计算尿素浓度。本发明在SCR催化器上下游分别加装不同成分气体检测的传感器，并根据不同传感器测得的数据进行数学假设和化学反应建模，计算以获得尿素温度数据和浓度数据，并根据该温度数据和浓度数据对尿素的品质进行检测和评估。通过上述技术方案，本发明既简化了硬件检测设备、又简化了检测方式，大大降低了尿素品质的检测成本。

技术领域

本发明涉及农机发动机尾气处理领域，具体涉及一种农机发动机后处理SCR系统尿素品质检测装置及方法。

背景技术

近年来非道路国家柴油机排放法规对农机发动机排放尾气中的NO_x含量提出日益严格的要求，我国目前在柴油机上采取的降低NO_x排放量的主流措施是在发动机排气管道后加装后处理SCR系统。在SCR催化器内部在催化剂的作用下，NO_x与还原剂NH₃反应转化成N₂和H₂O，以达到有效降低NO_x排放的目标。而关键还原剂NH₃的最广泛来源是尿素水溶液，尿素水溶液的品质是否合格对后处理SCR系统NO_x转化率有重要影响，因此设计一种专用的尿素品质检测方法势在必行。目前市场上有专用的尿素品质检测传感器，检测的尿素品质一般是如下几点：1)尿素浓度；2)尿素温度；3)尿素纯度(即是否有不明液体掺入)。专用尿素品质检测传感器一方面价格都十分昂贵，这对于成本比较敏感的农机来说目前还无法接受；另外，农机相对恶劣的工作环境也给这类精密型传感器应用造成了不小的限制。此外，根据法规我国农机目前也没有强制要求安装这类传感器，只要求能提供合理的方法检测出尿素品质不合格即可，因此针对农机发动机后处理SCR系统尿素品质检测新方法的研究是具有一定意义和价值的。

目前已有的尿素品质检测方面的技术方案着眼于集成尿素品质检测功能的尿素传感器的改进完善，这些技术方案的关注点在于电路设计方案与机械结构部分设计。关于柴油机后处理系统的技术方案主要关注柴油机排放控制的改进，着眼于排气管路、过滤器装置设计以及SCR催化剂的优化选择。

现有技术方案，一方面集成了尿素品质检测功能的尿素传感器或尿素品质检测仪成本昂贵，基本没有应用于农机发动机后处理SCR系统尿素品质检测领域；另一方面关于农用柴油机发动机后处理系统的排放控制方案旨在从系统结构和过滤装置上解决排放控制问题，对于目前农机领域亟待解决的尿素品质检测问题尚未有深入研究，可以说是当前一大功能缺失。

发明内容

(一)发明目的

本发明的目的是提供一种农机发动机后处理SCR系统尿素品质检测装置及方法，简化检测装置、降低检测成本、提高检测准确度。

(二)技术方案

为达到上述目的，本发明的第一方面提供了一种农机发动机后处理SCR系统尿素品质的检测装置，包括：后处理SCR催化器、尿素罐、数据采集传感器网络和尿素浓度计算单元；

所述后处理SCR催化器用于转化发动机排放的尾气中的NO_x，降低NO_x的排放含量；

所述尿素罐通过尿素喷嘴连接至所述后处理SCR催化器，用于存储尿素水溶液；

所述数据采集传感器网络包括发动机状态传感器、至少一个温度传感器和至少一个体积传感器；

所述尿素浓度计算单元根据所述数据采集传感器网络测量的数据计算尿素浓度。

在一些实施例中，所述发动机状态传感器测量的参数包括以下至少一种：发动机转速、发动机扭矩、排气流量和排气温度。