40電性連接，其中峰值頻率判斷單元250 判斷第二氣體感測頻率信號后輸出一感測峰值頻率信號。信號分析單元260與第一氣體產(chǎn) 生單元220及峰值頻率判斷單元250電性連接，其中信號分析單元260用以分析噴注頻率 信號與感測峰值頻率信號。
[0041] 前述的氣體互感現(xiàn)象分析系統(tǒng)200中，信號分析單元260與一顯示單元270電性 連接，顯示單元270除了顯示信號分析單元260所接收的噴注頻率信號及感測峰值頻率信 號，也顯示信號分析單元260所判斷是否發(fā)生氣體互感現(xiàn)象的結(jié)果。
[0042] 前述的第一氣體為氨氣（NH3)，第二氣體可為氮氧化物（N0X)。前述的氣體互感現(xiàn) 象分析系統(tǒng)200中，另包含一尿素水容置器280,尿素水（urea，（NH 2)2C0)用以提供選擇性 還原催化單元210所需的氨氣，尿素水產(chǎn)生氨氣的化學(xué)反應(yīng)表示如下：
[0043] (NH2) 2C0+H20 - 2NH3+C02 〇
[0044] 尿素水為目前常見用以提供選擇性還原催化單元210中所需的氨氣，其原因是尿 素水為無毒性且容易儲(chǔ)存運(yùn)送，當(dāng)尿素水濃度為32. 5%時(shí)，其最低的凝結(jié)溫度為負(fù)11°C, 所以可以符合大部分地區(qū)使用；且當(dāng)尿素水濃度為32. 5%時(shí)，為一無色的水溶液，且其pH 值約9. 0~9. 5之間，于室溫下可汽化成氨氣。
[0045] 前述的選擇性還原催化單元210中，觸媒（catalyst)材料可以為五氧化二釩 (V 205)、三氧化鎢（wo3)或二氧化鈦（Ti〇2)等。
[0046] 當(dāng)?shù)趸锱c氨氣進(jìn)入選擇性還原催化單元210中，氮氧化物與氨氣發(fā)生化學(xué)反 應(yīng)后產(chǎn)生無毒無害的氮?dú)馀c水氣，其所發(fā)生化學(xué)反應(yīng)表示為下列化學(xué)式：
[0047] 6N0+4NH3 ? 5N2+6H20 ；
[0048] 4N0+4NH3+02 ^ 4N2+6H20 ；
[0049] 6N02+8NH3 ^ 7N2+12H20 ；
[0050] 2N〇2+4NH3+〇2 ? 3N2+6H20 ；
[0051 ] N0+N02+2NH3 +-4 2N2+3H20〇
[0052] 前述的第二氣體感測單元230為一氮氧化物感測器。目前市面現(xiàn)有氮氧化物感測 器由NGK/Continental所生產(chǎn)的，其中氮氧化物感測器外殼系利用二氧化錯(cuò)（Zr0 2)制造而 成，其目的是使氮氧化物感測器能承受800°C的高溫。
[0053] 氮氧化物感測器于高濃度氨氣環(huán)境下，易產(chǎn)生氣體互感現(xiàn)象，使氮氧化物感測器 輸出的感測信號無法辨別是氮氧化物或是氨氣所造成的。因此本發(fā)明利用快速傅立葉轉(zhuǎn)換 做信號分析，藉此辨別氮氧化物感測器輸出的感測信號是否發(fā)生氣體互感現(xiàn)象，并得知氨 氣（NH 3)泄漏的時(shí)機(jī)。
[0054] 請同時(shí)參照圖3A及圖3B。圖3A繪示本發(fā)的第二氣體感測單元所感測的氮氧化物 感測信號量測圖；圖3B繪示圖3A中氨氣與氮氧化物比例-時(shí)間圖。
[0055] 由圖3B可知，第二氣體感測單元整體量測時(shí)間為900秒，量測時(shí)間900秒內(nèi)步 階調(diào)變氨氣與氮氧化物的比例四次，其中氨氣與氮氧化物的比例分別為〇. 35、0. 65、1及 1. 35 ;前述調(diào)變氨氣與氮氧化物的比例系利用控制氨氣噴注頻率，當(dāng)氨氣噴注頻率提高，表 示氨氣噴注的量變多，進(jìn)而使得氨氣與氮氧化物的比例提高。
[0056] 由圖3A可知，第二氣體感測單元所量測的氮氧化物感測信號曲線呈現(xiàn)震蕩形式， 無法由信號曲線無法辨別是氮氧化物造成或是氨氣所造成的，除了在500至600秒?yún)^(qū)間，當(dāng) 氨氣與氮氧化物的比例為1時(shí)，氮氧化物感測信號曲線呈現(xiàn)較少震蕩及雜訊，表示氨氣與 氮氧化物的化學(xué)反應(yīng)較完全。由圖3C可知，即使放大圖3A中300至400秒?yún)^(qū)間，氮氧化 物感測信號曲線仍呈現(xiàn)震蕩形式，依然無法辨別信號曲線是氮氧化物造成或是氨氣所造成 的。
[0057] 請同時(shí)參照圖4A至圖4D，其繪示本發(fā)明的氮氧化物感測頻率信號于不同氨氣與 氮氧化物的比例下的強(qiáng)度一頻率圖。其中以頻率為單位的氮氧化物感測頻率信號是由以時(shí) 間為單位的氮氧化物感測信號經(jīng)快速傅立葉轉(zhuǎn)換計(jì)算而來。
[0058] 由圖4A可知，當(dāng)氨氣與氮氧化物的比例為0. 35、氨氣噴注頻率為0. 1 (1/秒）時(shí)， 氮氧化物感測頻率信號峰值處的頻率與虛線所代表的氨氣噴注頻率皆在〇. 1 (1/秒），代表 氮?dú)鈬娮㈩l率信號與氮氧化物感測峰值頻率信號無奇異，則表示氮氧化物感測器的感測信 號未發(fā)生氣體互感現(xiàn)象，即信號呈現(xiàn)真實(shí)的氮氧化物（N0 X)濃度。
[0059] 由圖4B可知，當(dāng)氨氣與氮氧化物的比例為0.65、氨氣噴注頻率為0. 195(1/秒） 時(shí)，氮氧化物感測頻率信號峰值處的頻率與虛線所代表的氨氣噴注頻率皆在〇. 2(1/秒）， 代表氮?dú)鈬娮㈩l率信號與氮氧化物感測峰值頻率信號無奇異，則表示氮氧化物感測器的感 測信號未發(fā)生氣體互感現(xiàn)象，即信號呈現(xiàn)真實(shí)的氮氧化物（N0 X)濃度。
[0060] 由圖4C可知，當(dāng)氨氣與氮氧化物的比例為1、氨氣噴注頻率為0. 295(1/秒）時(shí)，氮 氧化物感測頻率信號峰值處的頻率與虛線所代表的氨氣噴注頻率皆靠近0. 3(1/秒）時(shí)，代 表氮?dú)鈬娮㈩l率信號與氮氧化物感測峰值頻率信號無奇異，則表示氮氧化物感測器的感測 信號未發(fā)生氣體互感現(xiàn)象，即信號呈現(xiàn)真實(shí)的氮氧化物（N0X)濃度。
[0061] 由圖4D可知，當(dāng)氨氣與氮氧化物的比例為1. 35、氨氣噴注頻率為0. 4(1/秒）時(shí)， 氮氧化物感測頻率信號峰值處的頻率與虛線所代表的氨氣噴注頻率相距過大時(shí)，代表氮?dú)?噴注頻率信號與氮氧化物感測峰值頻率信號有奇異，則表示氮氧化物感測器的感測信號發(fā) 生氣體互感現(xiàn)象，即有泄漏的尿素影響信號，使氮氧化物（N0 X)讀值失準(zhǔn)而產(chǎn)生高估。
[0062] 本發(fā)明的氣體互感現(xiàn)象分析方法及分析系統(tǒng)不但適用于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣檢測、動(dòng)力載 具引擎檢測及相關(guān)具有氣體互感現(xiàn)象的排氣檢測領(lǐng)域，皆可運(yùn)用本發(fā)明做氣體互感現(xiàn)象檢 測。
[0063] 綜合上述，本發(fā)明利用快速傅立葉轉(zhuǎn)換做信號分析運(yùn)用于氣體互感現(xiàn)象分析方法 及分析系統(tǒng)有以下優(yōu)勢：其一，達(dá)到可快速辨別是否發(fā)生氣體互感現(xiàn)象；其二，達(dá)到防止過 量氨氣噴入造成的浪費(fèi)，也同時(shí)防止過量的氨氣與廢氣中的硫化物形成的污染物，進(jìn)而降 低選擇性還原催化單元的氮氧化物廢氣減量效率；其三，達(dá)到降低系統(tǒng)的成本、復(fù)雜度及重 量，因?yàn)楸景l(fā)明的氣體互感現(xiàn)象分析系統(tǒng)不需另外加裝氮氧化物感測器或其他特殊裝置。 [0064] 雖然本發(fā)明已以實(shí)施方式公開如上，其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域的技術(shù) 人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍 當(dāng)視后附的權(quán)利要求書保護(hù)范圍所界定者為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種氣體互感現(xiàn)象分析方法，其特征在于，包含以下步驟： 產(chǎn)生一第一氣體的一噴注頻率信號； 擷取一第二氣體感測信號； 轉(zhuǎn)換該第二氣體感測信號為一第二氣體感測頻率信號，系將以時(shí)間為單位的該第二氣 體感測信號轉(zhuǎn)換為以頻率為單位的該第二氣體感測頻率信號； 判斷該第二氣體感測頻率信號的峰值頻率，產(chǎn)生一感測峰值頻率信號；以及 分析該噴注頻率信號與該感測峰值頻率信號，若該噴注頻率信號與該感測峰值頻率信 號奇異則發(fā)生氣體互感現(xiàn)象。2. 如權(quán)利要求1的氣體互感現(xiàn)象分析方法，其特征在于，該第二氣體感測信號轉(zhuǎn)換為 該第二氣體感測頻率信號系利用快速傅立葉轉(zhuǎn)換。3. 如權(quán)利要求1的氣體互感現(xiàn)象分析方法，其特征在于，該感測峰值頻率信號包含：一 第一峰值頻率及一第二峰值頻率。4. 如權(quán)利要求1的氣體互感現(xiàn)象分析方法，其特征在于，分析該噴注頻率信號及該感 測峰值頻率信號系利用該噴注頻率信號與該感測峰值頻率信號相減取絕對值產(chǎn)生一差值， 將該差值與一標(biāo)準(zhǔn)值做分析比較，當(dāng)該差值小于該標(biāo)準(zhǔn)值則該第二氣體感測信號為一正確 值，當(dāng)該差值大于該標(biāo)準(zhǔn)值則該第二氣體感測信號為一錯(cuò)誤值。5. -種氣體互感現(xiàn)象分析系統(tǒng)，其特征在于，包含： 一第一氣體產(chǎn)生單元，其用于產(chǎn)生一噴注頻率信號； 一第二氣體感測單元，其用于產(chǎn)生一第二氣體感測信號； 一信號轉(zhuǎn)換單元，其與該第二氣體感測單元電性連接，該信號轉(zhuǎn)換單元利用快速傅立 葉轉(zhuǎn)換將該第二氣體感測信號轉(zhuǎn)換為一第二氣體感測頻率信號； 一峰值頻率判斷單元，其與該信號轉(zhuǎn)換單元電性連接，該峰值頻率判斷單元判斷該第 二氣體感測頻率信號后輸出一感測峰值頻率信號；以及 一信號分析單元，其與該第一氣體產(chǎn)生單元及該峰值頻率判斷單元電性連接，分析該 噴注頻率信號與該感測峰值頻率信號。6. 如權(quán)利要求5的氣體互感現(xiàn)象分析系統(tǒng)，其特征在于，還包含一選擇性還原催化單 元與該第一氣體產(chǎn)生單元及該第二氣體感測單元電性連接。7. 如權(quán)利要求6的氣體互感現(xiàn)象分析系統(tǒng)，其特征在于，該選擇性還原催化單元利用 一第一氣體將一第二氣體轉(zhuǎn)換成一無毒氣體。8. 如權(quán)利要求7的氣體互感現(xiàn)象分析系統(tǒng)，其特征在于，該第一氣體為氨氣，該第二氣 體為氮氧化物。9. 如權(quán)利要求5的氣體互感現(xiàn)象分析系統(tǒng)，其特征在于，該噴注頻率信號為氨氣噴注 頻率信號。10. 如權(quán)利要求5的氣體互感現(xiàn)象分析系統(tǒng)，其特征在于，該第二氣體感測單元為一氮 氧化物感測器。11. 如權(quán)利要求5的氣體互感現(xiàn)象分析系統(tǒng)，其特征在于，該第一氣體由尿素水汽化產(chǎn) 生。12. 如權(quán)利要求5的氣體互感現(xiàn)象分析系統(tǒng)，其特征在于，該感測峰值頻率信號包含： 一第一峰值頻率及一第二峰值頻率。
【專利摘要】本發(fā)明為一種氣體互感現(xiàn)象分析系統(tǒng)及其分析方法，其中氣體互感現(xiàn)象分析方法步驟包含：產(chǎn)生第一氣體的一噴注頻率信號，擷取第二氣體感測信號，接著轉(zhuǎn)換第二氣體感測信號為第二氣體感測頻率信號，其后判斷第二氣體感測頻率信號的峰值頻率，產(chǎn)生感測峰值頻率信號，最后分析噴注頻率信號與感測峰值頻率信號。其中利用快速傅立葉轉(zhuǎn)換，將以時(shí)間為單位的第二氣體感測信號轉(zhuǎn)換為以頻率為單位的第二氣體感測頻率信號，利用第二氣體感測頻率信號的峰值頻率，判斷噴注頻率信號與感測峰值頻率信號是否奇異，藉此分析方法判斷是否發(fā)生氣體互感現(xiàn)象。
【IPC分類】F01N11/00
【公開號】CN105089756
【申請?zhí)枴緾N201410211194
【發(fā)明人】顧詠元, 陳雅倫, 姜嘉瑞, 蘇裕軒, 周志正
【申請人】財(cái)團(tuán)法人車輛研究測試中心
【公開日】2015年11月25日
【申請日】2014年5月19日