在各种负荷下的汽油机被动SCR系统AFC性能分析

在各种负荷下的汽油机被动SCR系统AFC性能分析

采用稀薄燃烧技术有利于改善汽油机的燃油经济性，但需要结合相关后处理系统进行排放控制。由于稀薄燃烧下的氧含量较为丰富，因而对NOx排放控制尤为关注。对于能够实现稀薄燃烧的火花塞点火式汽油机，采用被动选择性催化还原（SCR）系统可降低其NOx排放。被动SCR系统利用氨合成催化剂（AFC）产生氨气（NH3），并将其存储在SCR催化剂中，之后在稀薄燃烧条件下，NH3与NOx反应生成N2和H2O，实现NOx排放的降低。显然，AFC的性能决定了NOx排放的降低情况。因而，需要对各种工况汽油机下不同AFC的性能进行分析。

常用的AFC包括标准的三效催化剂（TWC）和Pd/Al2O3催化剂，对其性能的评价包括对NH3生成量和NH3生成响应速度的评价。通过试验进行分析时，采用一台瑞典沃尔沃汽车集团生产的2.0L4缸火花塞点火式汽油机，并通过开源式汽油机电子控制单元对其运行参数进行控制。试验时，首先设定汽油机转速为1500r/min、缸内平均有效压力（BMEP）为0.263MPa，确定出TWC和Pd/Al2O3催化剂下，氨气生成的最优参数值，这些参数包括实际空燃比与理论空燃比比值、燃烧相位、进气正时和排气正时。最终确定实际空燃比与理论空燃比比值为0.93；燃烧相位为活塞达到上止点后曲轴转动3°；进气正时为活塞达到上止点前曲轴转动10°；排气正时为活塞达到下止点0°。在该参数设置下，分别进行4种负荷下NH3生成量和NH3生成响应速度的评价。4种负荷分别为 ：转 速 1000r/min、BMEP 0.15MPa；转速 1000r/min、BMEP 0.4MPa；转 速 1500r/min、BMEP 0.5MPa；转 速 1750r/min、BMEP 0.8MPa。对比不同负荷条件下的结果显示，增加汽油机负荷有利于NH3的早期形成，但由于催化剂温度较高，导致已生成的NH3出现分解，造成NH3产量下降。对比而言，Pd/Al2O3催化剂的响应速度更快，但TWC的NH3产量较高。随着时间的变化，TWC能够实现NH3的稳定输出，而Pd/Al2O3催化剂，则随着时间的变化NH3产量逐渐降低。

GerbenDoornbosetal.SAE 2016-01-0935.

编译：陈丁跃