基于HCCI、SACI和SI燃燒模式的汽油機TWC-SCR后處理系統評估

基于HCCI、SACI和SI燃燒模式的汽油機TWC-SCR后處理系統評估

均質壓燃（HCCI）模式和火花輔助壓縮點火（SACI）模式可以改善發動機燃油經濟性，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，則這兩種燃燒模式不能滿足未來發動機排放標準。雖然已經將柴油機稀燃 NOx捕集技術（LNT）和選擇性催化還原（SCR）技術應用在稀薄汽油機上，但是需要對尿素進行儲存，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。TWC-SCR后處理系統在汽油度較高時產生氨氣，并被存儲在SCR催化劑中，用于轉化NOx。研究了改進的2.0L汽油機，在HCCI、SACI和SI（火花點火）3種模式之間進行循環燃燒，以評估NOx轉化程度并降低燃料消耗。

試驗中用于測試的發動機是GM“EcotecLNF”，其排量為2.0L，通過提高壓縮比（從9.25∶1到11.7∶1），合理設計氣缸蓋，雙獨立電動可變氣門正時支持HCCI/ SACI燃燒模式。安裝了一個開放式電子控制單元，以便對所有發動機變量進行全面控制。為了使發動機達到所需的廢氣殘余量，在正確的曲軸相位下，使用負氣門重疊（NVO）。

結果表明，HCCI/SACI燃燒模式下汽油機最大NOx轉化效率為10%，而SI燃燒模式下汽油機NOx最大轉化效率達到60%。HCCI/ SACI燃燒模式下汽油機的NOx轉換效率低，可以通過提高催化劑的溫度來提高轉換效率。TWCSCR后處理系統可使汽油機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