用于發動機的脫硝率測定方法和測定裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及用于發動機的脫硝率測定方法和用于實施該方法的測定裝置。
【背景技術】
[0002]船用發動機大多采用二沖程式的柴油發動機，但是為了除去船用發動機的廢氣中所含的氮氧化物(NOx)，使用催化式脫硝裝置。使用所述催化式脫硝裝置時，在脫硝裝置內向廢氣以噴霧方式噴射尿素水，噴霧的尿素成分通過水解而氨化，所述氨利用催化劑的作用與氮氧化物發生反應，進而轉換為無害的氮氣和水。
[0003]使用這種催化式脫硝裝置時，為了使最終排出的氣體中的氮氧化物的排出量在限制值以下，需要控制脫硝裝置的脫硝率。
[0004]例如專利文獻I公開的系統不是在發動機的廢氣路徑而是在鍋爐的廢氣路徑中，設置有不是供給尿素而是供給氨的供給噴嘴以及催化式脫硝裝置。所述系統測定催化式脫硝裝置的上游側和下游側的廢氣路徑內的氮氧化物濃度，并控制氨供給量，以使最終排出的氣體中的氮氧化物的排出量成為預定的排出控制值。
[0005]專利文獻1:日本專利公開公報特開2003-290630號
[0006]即使如專利文獻I所記載的那樣在廢氣的產生源為鍋爐時不發生問題，但是在廢氣的產生源為發動機時會產生下述問題。
[0007]S卩，在船用的例如二沖程的發動機的情況下，通常在發動機的廢氣路徑中設置廢氣渦輪增壓器，催化式脫硝裝置設置在發動機和渦輪增壓器之間，即設置在比渦輪增壓器的渦輪高壓側。這是因為，如果不是設置在比渦輪增壓器的渦輪高壓側的廢氣溫度高的部分，則催化式脫硝裝置不能充分工作。當設置在比渦輪增壓器靠向下游側時，由于廢氣的溫度低，所以即便設置催化式脫硝裝置也不能充分工作。
[0008]其結果，用于檢測氮氧化物濃度的傳感器成為在高壓環境下使用的狀態。用于檢測氮氧化物濃度的傳感器通常采用氧化鋯式(ZRDOS)的NOx傳感器，但是所述傳感器具有靈敏度取決于壓力而變動的性質。因此，通常氧化鋯式的傳感器與壓力傳感器合并使用，需要根據所述壓力傳感器的檢測結果進行靈敏度修正。可是，此時又存在系統復雜且昂貴的問題。
[0009]此外，由于船用燃料含有硫磺，所以船用發動機的廢氣中含有硫氧化物(SOx)。可是，在存在硫氧化物的條件下，氧化鋯式的NOx傳感器還存在靈敏度下降的問題。
【發明內容】
[0010]本發明用于解決上述問題，目的是提供如下的用于發動機的脫硝率測定方法和測定裝置，當使用氧化鋯式的NOx傳感器控制發動機的廢氣路徑中設置的催化式脫硝裝置的運轉狀況時，能夠防止因傳感器靈敏度變動而導致測定值和控制量產生誤差。
[0011]為了實現上述目的，本發明提供一種用于發動機的脫硝率測定方法，當測定在發動機的廢氣路徑中依次配置有催化式脫硝裝置和廢氣渦輪增壓器的系統的脫硝率時，使用能在所述廢氣路徑中的發動機和催化式脫硝裝置之間的部分檢測NOx濃度的第一氧化鋯式NOx傳感器，以及能在所述廢氣路徑中的催化式脫硝裝置和廢氣渦輪增壓器之間的部分檢測NOx濃度的第二氧化鋯式NOx傳感器，將第一氧化鋯式NOx傳感器的檢測值設為NOx.inlet，將第二氧化錯式NOx傳感器的檢測值設為NOx.0utlet，并將用于修正檢測環境中的氣體壓力和廢氣中所含的SOx對氧化鋯式NOx傳感器的檢測值帶來的影響的修正系數設為 α，使用算式(NOx.inletX α — NOx.0utletX α )/NOx.inletX α 且通過約分消去α而求出脫硝率。
[0012]本發明的用于發動機的脫硝率測定裝置在發動機的廢氣路徑中依次配置有催化式脫硝裝置和廢氣渦輪增壓器，設置有能在所述廢氣路徑中的發動機和催化式脫硝裝置之間的部分檢測NOx濃度的第一氧化鋯式NOx傳感器，以及能在所述廢氣路徑中的催化式脫硝裝置和廢氣渦輪增壓器之間的部分檢測NOx濃度的第二氧化鋯式NOx傳感器，并且設置有測定脫硝率的裝置，將第一氧化鋯式NOx傳感器的檢測值設為NOx.inlet,將第二氧化鋯式NOx傳感器的檢測值設為NOx.0utlet，并將用于修正檢測環境中的氣體壓力和廢氣中所含的SOx對氧化鋯式NOx傳感器的檢測值帶來的影響的修正系數設為α，使用算式(NOx.inletX α — NOx.0utletX α )/NOx.inletX α 且通過約分消去 α 而測定脫硝率。
[0013]按照本發明，由于把用于測定脫硝率的第一氧化鋯式NOx傳感器和第二氧化鋯式NOx傳感器都設置在比廢氣渦輪增壓器靠向上游側的廢氣路徑中、即設置在高壓且包含SOx的部分上，以檢測NOx濃度，所以能夠使上述第一氧化鋯式NOx傳感器和第二氧化鋯式NOx傳感器所受到的壓力及SOx的影響相等。即，如上述算式所示，針對第一氧化鋯式NOx傳感器的檢測值NOx.inlet以及第二氧化鋯式NOx傳感器的檢測值NOx.0utlet可以使上述算式中的修正系數α的值相等。
[0014]因此，在上述算式中能夠通過約分消去α，結果上述算式可以變形為檢測環境中的氣體壓力和廢氣中所含的SOx對氧化鋯式NOx傳感器的檢測值帶來的影響相抵消、即消去修正系數 α 的(NOx.inlet 一 NOx.0utlet) /NOx.inlet 的形式。
[0015]另外，廢氣經過催化式脫硝裝置而產生的壓力損失微小，可以忽略。因此，可以認為廢氣路徑中的催化式脫硝裝置的上游側和下游側的壓力相等，這是上述算式成立的前提條件。
[0016]此外，實際上第二氧化鋯式NOx傳感器的檢測值受到催化式脫硝裝置中未完全反應的氨(漏氨)的影響，但是只要向脫硝裝置內填充的催化劑適量且不大幅地過度投放尿素水和氨等還原劑，則漏氨的濃度微小，所以其對氧化鋯式NOx傳感器的檢測值產生的影響也微小，因而可以忽略。
[0017]按照本發明，利用氧化鋯式的氮氧化物濃度傳感器測定催化式脫硝裝置的脫硝率時，可以防止由于檢測環境中的廢氣壓力和廢氣中所含的SOx的影響帶來的傳感器靈敏度變動而導致測定值產生誤差。此外，即使在廢氣壓力和廢氣中所含的SOx對傳感器靈敏度帶來的影響程度未知的情況下，也可以測定脫硝率。因此，按照本發明，在利用脫硝率的測定值控制催化式脫硝裝置的運轉狀況時，可以防止由于脫硝率的測定誤差而產生控制誤差。
【附圖說明】
[0018]圖1是表示本發明實施方式的用于發動機的脫硝率測定裝置的結構的圖。
[0019]圖2是表示脫硝率的測定結果的坐標圖。
[0020]附圖標記說明
[0021]I柴油機
[0022]2廢氣路徑
[0023]3催化式脫硝裝置
[0024]4渦輪增壓器
[0025]4a 渦輪
[0026]4b壓縮機
[0027]6第一氧化鋯式(ZRDO式)NOx傳感器
[0028]7第二氧化鋯式(ZRDO式)NOx傳感器
【具體實施方式】
[0029]圖1中表示了船用的二沖程式的柴油發動機1，以及發動機I的廢氣路徑2。所述廢氣路徑2設有催化式脫硝裝置3。而且在比脫硝裝置3靠向下游側設有廢氣渦輪增壓器
4。廢氣被供給到渦輪增壓器4的渦輪4a，由壓縮機4b壓縮吸氣。
[0030]在廢氣路徑2中的發動機I和脫硝裝置3之間，設置有能