基于稀薄燃烧技术的汽油机被动SCR系统性能评价



基于稀薄燃烧技术的汽油机被动SCR系统性能评价

采用稀薄燃烧技术能够有效降低CO和HC的排放，同时提高10%～20%左右的燃油经济性，但在加速等燃油喷射过量的条件下则不能降低NOx的排放。虽然基于尿素的选择性催化还原（SCR）系统在柴油机上已经被证明能够有效控制NOx排放，但会显着增加汽车生产成本。考虑在常规汽油机上采用三元催化剂控制NOx、CO和HC的排放。本文将三元催化剂和SCR相结合形成不基于尿素的排放控制系统称为“被动SCR系统”，并通过试验对该系统的性能进行评价，给出NH3和NOx的最优混合比例。

试验采用宝马120i的一台4缸2.0L自然吸气式缸内直喷稀薄燃烧汽油机，利用直流测功机控制发动机转速和负荷。采用国家仪器公司开发的自定义控制系统替换原有的控制单元，该控制系统可以对发动机所有参数进行控制。该系统上采用的被动SCR系统由两部分组成：①一个1.3L的紧凑型耦合三元催化剂；②安装在三元催化剂下游的基于铜沸石的2.5L SCR系统。试验时，采用超低硫汽油，对排放系统中的三处尾气进行采集，分别为未经处理的尾气、经过三元催化剂处理后的尾气、经过被动SCR系统处理后的尾气。采用火焰离子化检测器测量所采集尾气中的HC含量；采用光谱仪测量尾气中的CO、CO2、NO、NO2和氨气的含量。试验结果显示：①采用变化的NH3和NOx混合比，NOx的转化率可达到99%，但随着混合比的增大，NH3的逃逸率也增加；②HC和CO的转化率不受NH3和NOx混合比变化的影响，两者最大转化率分别达到97%和75%；③当NH3和NOx混合比为1.13时，NOx转化率达到99.5%，同时燃油经济性改善了11.5%。

Vitaly Y.Prikhodko et al. SAE 2016-01-0934.

编译：陈丁跃