在各種負(fù)荷下的汽油機(jī)被動SCR系統(tǒng)AFC性能分析

采用稀薄燃燒技術(shù)有利于改善汽油機(jī)的燃油經(jīng)濟(jì)性，但需要結(jié)合相關(guān)后處理系統(tǒng)進(jìn)行排放控制。由于稀薄燃燒下的氧含量較為豐富，因而對NOx排放控制尤為關(guān)注。對于能夠?qū)崿F(xiàn)稀薄燃燒的火花塞點(diǎn)火式汽油機(jī)，采用被動選擇性催化還原（SCR）系統(tǒng)可降低其NOx排放。被動SCR系統(tǒng)利用氨合成催化劑（AFC）產(chǎn)生氨氣（NH3），并將其存儲在SCR催化劑中，之后在稀薄燃燒條件下，NH3與NOx反應(yīng)生成N2和H2O，實(shí)現(xiàn)NOx排放的降低。顯然，AFC的性能決定了NOx排放的降低情況。因而，需要對各種工況汽油機(jī)下不同AFC的性能進(jìn)行分析。

常用的AFC包括標(biāo)準(zhǔn)的三效催化劑（TWC）和Pd/Al2O3催化劑，對其性能的評價包括對NH3生成量和NH3生成響應(yīng)速度的評價。通過試驗(yàn)進(jìn)行分析時，采用一臺瑞典沃爾沃汽車集團(tuán)生產(chǎn)的2.0L4缸火花塞點(diǎn)火式汽油機(jī)，并通過開源式汽油機(jī)電子控制單元對其運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行控制。試驗(yàn)時，首先設(shè)定汽油機(jī)轉(zhuǎn)速為1500r/min、缸內(nèi)平均有效壓力（BMEP）為0.263MPa，確定出TWC和Pd/Al2O3催化劑下，氨氣生成的最優(yōu)參數(shù)值，這些參數(shù)包括實(shí)際空燃比與理論空燃比比值、燃燒相位、進(jìn)氣正時和排氣正時。最終確定實(shí)際空燃比與理論空燃比比值為0.93；燃燒相位為活塞達(dá)到上止點(diǎn)后曲軸轉(zhuǎn)動3°；進(jìn)氣正時為活塞達(dá)到上止點(diǎn)前曲軸轉(zhuǎn)動10°；排氣正時為活塞達(dá)到下止點(diǎn)0°。在該參數(shù)設(shè)置下，分別進(jìn)行4種負(fù)荷下NH3生成量和NH3生成響應(yīng)速度的評價。4種負(fù)荷分別為 ：轉(zhuǎn) 速 1000r/min、BMEP 0.15MPa；轉(zhuǎn)速 1000r/min、BMEP 0.4MPa；轉(zhuǎn) 速 1500r/min、BMEP 0.5MPa；轉(zhuǎn) 速 1750r/min、BMEP 0.8MPa。對比不同負(fù)荷條件下的結(jié)果顯示，增加汽油機(jī)負(fù)荷有利于NH3的早期形成，但由于催化劑溫度較高，導(dǎo)致已生成的NH3出現(xiàn)分解，造成NH3產(chǎn)量下降。對比而言，Pd/Al2O3催化劑的響應(yīng)速度更快，但TWC的NH3產(chǎn)量較高。隨著時間的變化，TWC能夠?qū)崿F(xiàn)NH3的穩(wěn)定輸出，而Pd/Al2O3催化劑，則隨著時間的變化NH3產(chǎn)量逐漸降低。

GerbenDoornbosetal.SAE 2016-01-0935.

編譯：陳丁躍