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基于稀薄燃燒技術(shù)的汽油機被動SCR系統(tǒng)性能評價

采用稀薄燃燒技術(shù)能夠有效降低CO和HC的排放，同時提高10%～20%左右的燃油經(jīng)濟性，但在加速等燃油噴射過量的條件下則不能降低NOx的排放。雖然基于尿素的選擇性催化還原（SCR）系統(tǒng)在柴油機上已經(jīng)被證明能夠有效控制NOx排放，但會顯著增加汽車生產(chǎn)成本。考慮在常規(guī)汽油機上采用三元催化劑控制NOx、CO和HC的排放。本文將三元催化劑和SCR相結(jié)合形成不基于尿素的排放控制系統(tǒng)稱為“被動SCR系統(tǒng)”，并通過試驗對該系統(tǒng)的性能進行評價，給出NH3和NOx的最優(yōu)混合比例。

試驗采用寶馬120i的一臺4缸2.0L自然吸氣式缸內(nèi)直噴稀薄燃燒汽油機，利用直流測功機控制發(fā)動機轉(zhuǎn)速和負荷。采用國家儀器公司開發(fā)的自定義控制系統(tǒng)替換原有的控制單元，該控制系統(tǒng)可以對發(fā)動機所有參數(shù)進行控制。該系統(tǒng)上采用的被動SCR系統(tǒng)由兩部分組成：①一個1.3L的緊湊型耦合三元催化劑；②安裝在三元催化劑下游的基于銅沸石的2.5L SCR系統(tǒng)。試驗時，采用超低硫汽油，對排放系統(tǒng)中的三處尾氣進行采集，分別為未經(jīng)處理的尾氣、經(jīng)過三元催化劑處理后的尾氣、經(jīng)過被動SCR系統(tǒng)處理后的尾氣。采用火焰離子化檢測器測量所采集尾氣中的HC含量；采用光譜儀測量尾氣中的CO、CO2、NO、NO2和氨氣的含量。試驗結(jié)果顯示：①采用變化的NH3和NOx混合比，NOx的轉(zhuǎn)化率可達到99%，但隨著混合比的增大，NH3的逃逸率也增加；②HC和CO的轉(zhuǎn)化率不受NH3和NOx混合比變化的影響，兩者最大轉(zhuǎn)化率分別達到97%和75%；③當NH3和NOx混合比為1.13時，NOx轉(zhuǎn)化率達到99.5%，同時燃油經(jīng)濟性改善了11.5%。

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

編譯：陳丁躍