[发明专利]柴油-氨双燃料发动机DeNOx用氨射流混合器及喷射方法

说明书

本发明提供了内燃机后处理系统研究领域一种柴油‑氨双燃料发动机DeNOx用氨射流混合器及喷射方法，包括氨‑柴双燃料发动机、数据驱动或机理驱动的NOx和NH3预测模型以及氨喷射控制单元；氨‑柴双燃料发动机上连接设置排气管道，数据驱动或机理驱动的NOx和NH3预测模型连接设置在排气管道上，排气管道内设有排气温度传感器，排气管道上安装用于提升喷射还原剂氨和排气的混合效果的氨射流混合器，氨射流混合器上设有氨喷射器，氨射流混合器尾部连接设置SCR载体管道，SCR载体管道上设有SCR反应温度传感器。本发明提高SCR催化剂对排气中NOx的催化还原效率，设置多种还原剂氨喷射形式和不同喷射策略以根据发动机不同工况采取最佳喷射方法，以达到自适应处理效果。

技术领域

本发明涉及内燃机后处理系统研究领域，具体地，涉及一种柴油-氨双燃料发动机DeNOx用氨射流混合器及喷射方法。

背景技术

为了解决传统柴油机产生的大量CO2排放和SOx排放，氨-柴双燃料发动机是一种重要的解决途径。氨-柴双燃料发动机可实现真正意义上的“零碳”排放和零SOx排放。但由于使用氨燃料，会造成NOx排放和未燃氨逃逸的问题，造成较为严重的环境问题。目前有较多关于传统柴油机DeNOx的文献和专利，但是在双燃料发动机领域的研究还很少，且针对氨-柴双燃料发动机使用新型氨还原剂的可行性问题尚未有人研究。

经现有技术检索发现，中国发明专利公告号CN100554657，公开了一种内燃机的废气净化装置，其由一体的流入流出部构成废气的入口室和出口室，由一体的催化剂安装部构成具有中心部分的DPF的第一后处理装置和具有外周侧的尿素脱硝催化剂(DeNOx催化剂)的第二后处理装置，能够作为独立个体而相互分解地设置这些催化剂安装部、流入流出部以及连通室形成部，并且能够反转安装地设置催化剂安装部。该专利技术就存在上述相关问题。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种柴油-氨双燃料发动机DeNOx用氨射流混合器及喷射方法。

根据本发明提供的一种柴油-氨双燃料发动机DeNOx用氨射流混合器，包括氨-柴双燃料发动机、数据驱动或机理驱动的NOx和NH3预测模型以及氨喷射控制单元；

所述氨-柴双燃料发动机上连接设置排气管道，所述数据驱动或机理驱动的NOx和NH3预测模型连接设置在所述排气管道上，所述排气管道内设有排气温度传感器，所述排气管道上安装用于提升喷射还原剂氨和排气的混合效果的氨射流混合器，所述氨射流混合器上设有氨喷射器，所述氨射流混合器尾部连接设置SCR载体管道，所述SCR载体管道上设有SCR反应温度传感器；

所述氨-柴双燃料发动机、所述数据驱动或机理驱动的NOx和NH3预测模型、所述排气温度传感器、所述氨射流混合器、所述氨喷射器、所述SCR载体管道、所述SCR反应温度传感器分别与所述氨喷射控制单元信号连接设置。

一些实施方式中，所述氨喷射器设有一个或多个，所述氨射流混合器通过一个或多个所述氨喷射器进行排气DeNOx，多个所述氨喷射器可分别使用液氨、氨水、氨气作为还原剂；所述氨喷射器使用液氨喷射器进行液氨喷射，所述氨喷射器使用氨水喷射器进行氨水喷射，所述氨喷射器使用氨气喷射器进行氨气喷射；多个所述氨喷射器可分别采用不同的与所述氨射流混合器轴线夹角进行安装。

一些实施方式中，所述氨喷射器的液氨/氨水/氨气喷射量根据氨-柴双燃料发动机NOx和未燃氨排放由下式计算：液氨需求量＝(NOx的摩尔数-未燃氨的摩尔数)×氨的摩尔质量；氨水需求量＝(NOx的摩尔数-未燃氨的摩尔数)×氨的摩尔质量÷氨水质量分数；氨气需求量＝(NOx的摩尔数-未燃氨的摩尔数)×氨的摩尔质量。