基于HCCI、SACI和SI燃燒模式的汽油機(jī)TWC-SCR后處理系統(tǒng)評估

均質(zhì)壓燃（HCCI）模式和火花輔助壓縮點(diǎn)火（SACI）模式可以改善發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性，并將NOx排放量降到非常低的值，通常小于30×10-6。但如果不采用后處理系統(tǒng)，則這兩種燃燒模式不能滿足未來發(fā)動(dòng)機(jī)排放標(biāo)準(zhǔn)。雖然已經(jīng)將柴油機(jī)稀燃 NOx捕集技術(shù)（LNT）和選擇性催化還原（SCR）技術(shù)應(yīng)用在稀薄汽油機(jī)上，但是需要對尿素進(jìn)行儲存，并且LNT的成本較高。因此，研究了三元催化器（TWC）-SCR后處理系統(tǒng)。TWC-SCR后處理系統(tǒng)在汽油度較高時(shí)產(chǎn)生氨氣，并被存儲在SCR催化劑中，用于轉(zhuǎn)化NOx。研究了改進(jìn)的2.0L汽油機(jī)，在HCCI、SACI和SI（火花點(diǎn)火）3種模式之間進(jìn)行循環(huán)燃燒，以評估NOx轉(zhuǎn)化程度并降低燃料消耗。

試驗(yàn)中用于測試的發(fā)動(dòng)機(jī)是GM“EcotecLNF”，其排量為2.0L，通過提高壓縮比（從9.25∶1到11.7∶1），合理設(shè)計(jì)氣缸蓋，雙獨(dú)立電動(dòng)可變氣門正時(shí)支持HCCI/ SACI燃燒模式。安裝了一個(gè)開放式電子控制單元，以便對所有發(fā)動(dòng)機(jī)變量進(jìn)行全面控制。為了使發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到所需的廢氣殘余量，在正確的曲軸相位下，使用負(fù)氣門重疊（NVO）。

結(jié)果表明，HCCI/SACI燃燒模式下汽油機(jī)最大NOx轉(zhuǎn)化效率為10%，而SI燃燒模式下汽油機(jī)NOx最大轉(zhuǎn)化效率達(dá)到60%。HCCI/ SACI燃燒模式下汽油機(jī)的NOx轉(zhuǎn)換效率低，可以通過提高催化劑的溫度來提高轉(zhuǎn)換效率。TWCSCR后處理系統(tǒng)可使汽油機(jī)NOx的排放量接近于零，并能提高其燃油效率。SI燃燒模式與HCCI/ SACI燃燒模式相比，汽油機(jī)燃油效率提高7%～15%，NOx的排放量為零，而采用HCCI/SACI燃燒模式的汽油機(jī)NOx排放量為1%～5%。

Jordan Easter et al. ProceedingsoftheASME 2016 InternalCombustion Engine Fall Technical Conference ICEF2016 October 9- 12, 2016, Greenville,SC,USA.

編譯：野晨晨