稀燃汽油机NOx净化技术--吸附还原催化法试验研究

简述了降低稀燃汽油机NOx排放的催化分解法、选择还原催化法和吸附还原催化法。在8A-FE型汽油机上进行的试验表明，吸附还原催化法可有效地降低稀燃汽油机的NOx排放。建议采用传统三效催化器在前、稀燃NOx吸附还原催化转化器在后的联合布置方案，并严格限制汽油中的含硫量。     

不同还原过程空燃比大小对降低稀燃汽油机NOx排放的试验研究

运用自行开发设计的稀燃发动机电控系统和催化系统，对稀燃汽油机运用吸附还原催化法在不同的还原过程空燃比条件下降低NOx的排放进行了研究。试验结果表明，还原过程空燃比越小，吸附还原催化器吸附的NOx还原就越彻底，汽油机排出的NOx也越少。但稀燃汽油机的燃油消耗率增加，经济性变差。     

轿车汽油机实现稀燃及降低NOx排放的关键技术

从燃烧室结构、燃烧室内气流运动、点火方式、分层燃烧及燃油喷射方式等几方面论述了当代轿车，气油机实现稀薄燃烧所采用的几项关键技术，介绍了目前降低稀燃汽油机氮氧化物NOx排放所采用的催化技术(NOx直接催化分解技术、选择还原催化技术和吸附还原催化技术)和废气再循环EGR技术，指出了这些技术的综合应用。可以有效地实现汽油机稀薄燃烧，可以大幅地降低稀燃汽油机氮氧化物NOx排放，为轿车汽油机实现稀燃，提高轿车汽油机的经济性和改善其氮氧化物NOx排放提供具体的技术措施。     

车用稀燃电控汽油机排放控制技术研究

应用二次喷油及可变进气技术，形成准均质稀混合气，改善了燃烧过程，扩大了发动机稀燃极限。降低了NOx排放量。综合运用三效催化器和空燃比优化控制技术不仅使HC和CO排放接近零，也使NOx排放进一步降低。采用自主开发的电控系统的稀燃汽油机具有较好的燃油经济性。     

稀燃汽油机降低NOx排放技术方案分析研究

采用吸附还原催化转化器和三效催化转化器的不同组合,对一台改装的16气门电控燃油喷射稀燃汽油机进行了降低富氧下NOx排放的实验研究。结果表明：三效催化转化器位于吸附还原催化转化器之前的布置方案具有较好的降低稀燃汽油机NOx排放的效果。     

控制稀燃汽油机NOx吸附-还原催化转化器再生过程的试验研究

针对汽油机稀薄燃烧排放控制的特殊要求,研制了一套适用于稀燃汽油机的电控节气门(ECT)系统.该系统可控制稀燃发动机周期性的短暂工作于浓混合气状态,满足NOx吸附-还原催化转化器的工作要求,降低稀燃发动机的NOx排放.并在混合气浓度改变的同时实现对点火时刻和节气门开度的连动控制,维持发动机输出功率稳定.实验结果表明,稀混合气燃烧配以NOx吸附-还原催化转化器进行排气后处理可使NOx排放最低达50×10-6,最高转化率达91%,该系统是解决稀燃及其排放问题的可行方案.     

电喷汽油机燃用甲醇-汽油混合燃料的排放及催化转化特性研究

研究了多点电喷汽油机燃用不同掺混比的甲醇汽油混合燃料时的排放及催化器的转化性能。研究结果表明:在汽油机参数未做任何调整的情况下,甲醇对催化器前的CO、HC和NOx排放及其催化转化效率的影响与汽油机的转速、负荷和空燃比控制策略有关;随着甲醇汽油混合燃料中甲醇含量的增加,未燃甲醇的排放量变化不大,甲醛排放量增大,乙醇的排放量略有降低,乙醛的排放量很低并基本保持不变;醇、醛类排放经过三效催化转化器后基本接近零排放水平。     

车用汽油机稀燃催化器NOx排放控制技术

介绍了目前研究较多的吸附还原催化器和选择还原催化器。指出，对于吸附还原催化器，催化器在富氧时储存NOx及在短时间接近当量比的浓混合气燃烧时还原NOx，因此空燃比控制问题至关重要，还需解决硫中毒的问题；对于选择还原催化器，适当增大HC／NOx的比值，对活性金属组成配比及含量进行优化或添加某些氧化物，均可提高NOx转化率。对热稳定性及水蒸气中毒等问题也进行了分析，并讨论了稀燃催化器今后的研究方向。     

标定技术在汽油机排放控制中的应用

减少汽油机的排放污染和研究汽油机排放控制技术,对保护环境具有重要意义。文章简述了汽油机主要排放污染物的生成机理,并根据污染物生成特性,制定出相应标定控制策略。利用增加进气量、减稀空燃比及推迟点火等标定手段,提高冷启动时催化器转化效率,降低了冷启动时的污染物;根据油膜效应优化燃油喷射量,降低了瞬态加减速时的排放污染物。试验证明,标定控制技术与三元催化器有机结合,是当前控制排放污染物和降低催化器成本的最有效手段。     

车用汽油机稀薄燃烧的实现及排放特征分析

研究了车用465汽油机稀薄燃烧的实现与机内净化策略,借助于缸内存在的滚流运动,采用适当的气道内喷射方式,实现了均质稀薄燃烧,不同负荷时的稀燃极限可达21~22,分析了汽油机稀燃排放的特征,NOx排放先升高后降低,HC和CO排放明显降低,合理控制稀燃空燃比,可降低NOx排放。     

稀燃汽油机降低NO_x排放的数值模拟

为降低产品研发过程的技术风险,缩短研发周期,数值模拟已经成为发动机研发过程中的重要环节和手段。文章利用Simulink软件建立了一维稀燃汽油机LNT模型,同时利用STAR-CD软件建立了三维稀燃汽油机进气系统模型。研究了稀燃汽油机进气系统的仿真与优化,并探究了稀燃吸附还原催化器LNT的性能。数值模拟技术能够在发动机设计的整个过程中发挥重要的作用,是现代内燃机技术研究不可或缺的重要技术手段。     

稀燃汽油机降低NOx排放的数值模拟

为降低产品研发过程的技术风险,缩短研发周期,数值模拟已经成为发动机研发过程中的重要环节和手段文章利用Simulink软件建立了一维稀燃汽油机LNT模型,同时利用STAR—CD软件建立了三维稀燃汽油机进气系统模型研究了稀燃汽油机进气系统的仿真与优化,并探究了稀燃吸附还原催化器LNT的性能数值模拟技术能够在发动机设计的整个过程中发挥重要的作用,是现代内燃机技术研究不可或缺的重要技术手段     

满足欧Ⅴ排放法规增压汽油机的设计和研究

研究了车用增压汽油机的排放特性,阐述了达到欧V排放标准的技术路线。针对催化器非紧耦合布置和暖机速度较慢问题,进行了两方面的研究:一方面通过对三元催化器的分析,优化了其结构设计以及贵金属的涂覆和配比控制,提高了催化转化效率;另一方面通过发动机的电子控制和标定,设定特别的稀燃控制策略和暖机控制策略,降低了发动机的原始排放,提高了催化器的转化效率。排放测试结果表明,上述设计能使增压汽油机满足欧Ⅴ排放标准。     

点燃式发动机排气后处理技术新发展

在提出高发动机经济性的同时，满足日益严格的排放要求的关键是降低冷起动过程HC的排放和减少排气富氧条件下NOx的排放。催化转换器快速起活技术与吸收技术相结合可以有效降低冷起动暖机过程的HC排放。富氧条件下还原NOx的技术主要有催化还原、电化还原、选择性NOx再循环以及低温等离子体等技术。低温等离子体技术与选择性催化还原技术相结合是降低稀燃发动机排放的有效方法。     

降低汽车发动机排放的技术

从机内净化技术，机外净化技术和应用清洁燃料等方面讨论了降低汽车发动机排放技术，对车用发动机分层充气预混合稀薄燃料（MPFI）、汽油机直喷燃烧（GDI）和均质混合压缩点火式燃烧（HCCI）等燃烧技术，选择催化还原剂（SCR）、NOx存储器还原催化系统（NSR）、等离子体辅助催化剂等新的稀燃NOx催化剂和微粒处理系统，通过这些技术的综合运用达到不断严格的排放标准和环保要求。     

甲醇汽油机怠速稀燃特性的试验研究

为改善传统汽油机怠速稀燃的燃烧与排放特性,在1台加装了电控甲醇喷射系统的汽油机上对燃用汽油(M0)、50%质量比例甲醇汽油(M50)和纯甲醇(M100)3种燃料的发动机的怠速稀燃特性进行了试验研究。试验先后在过量空气系数a=1.1和a=1.3两组稀燃工况下进行,怠速转速稳定在800r/min左右。试验结果表明:添加甲醇后,两组稀燃工况下指示热效率均有所提升;发动机的火焰发展期、快速燃烧期和平均指示压力的循环变动系数随着甲醇比例的增加而降低;甲醇能够显著降低发动机怠速稀燃工况下的HC和NOx排放,CO2排放随着甲醇含量的增加也略有降低。     

无源氨选择性催化还原三效催化器设计——稀燃火花点燃直接喷射汽油机适用的排气后处理系统

稀燃火花点燃直接喷射汽油机技术能改善燃油经济性,然而,稀燃运行时的氮氧化物（NOx）还原始终是实施有效节能技术的主要障碍。一些被广为应用的排气后处理技术包括了稀氮氧化物捕集和有源尿素选择性催化还原（SCR）技术,其缺点是材料成本高,并且需要用户干预尿素溶液充注。报道了一种既简单成本又低的无尿素的无源氨（NH3）-SCR系统,它具有在稀燃汽油机中应用的潜力。这种无源NH3-SCR排气后处理系统的关键组件包括紧耦合式三效催化转化器（TWC）和置于车底的SCR系统。可以通过短暂的发动机富油燃烧运行在三效催化转化器中生成NH3,然后将它储存在车底的SCR催化转化器中。在新欧洲行驶循环的瞬态循环稀燃运行时,通过TWC的NOx会被SCR催化转化器内储存的NH3还原。TWC的设计对NH3的生成至关重要,并对低排气温度下碳氢化合物及一氧化碳排放的降低起关键作用。总之,试验证实,无源NH3-SCR是一种适用于稀燃火花点燃直接喷射汽油机的高效、低成本的稀NOx后处理技术。详细介绍了该系统,以及包括稳态试验结果在内的其他结果。     

在瞬态循环下实现清洁排放的后处理系统开发

提出了1种氮氧化物(NOx)储存和还原(NSR)功能的切换控制策略,该控制策略是将传统的浓燃去除NOx转化为通过吸附中间还原物的柴油机NOx后处理方式(DiAir),介绍了在除硫过程中采用碳氢喷射器(HCI)的额外好处。瞬态循环下的试验研究显示,采用DiAir时的NOx转化性能主要受NSR催化器中NOx初始储存状态的影响。为避免在DiAir方式中,碳氢喷射开始后出现NOx临界值,采用浓燃还原储存的NOx尤为重要,在瞬态循环下采用这种控制策略可以达到较高的NOx转化性能。另外,将HCI和缸内后喷相结合,可使NSR除氧化硫(SOx)的浓燃状态扩展到更宽广的发动机转速和负荷范围。由于在高温条件下采用DiAir(包括柴油机颗粒捕集器的再生)时的NOx转化效率较高,在低负荷行驶工况下的NOx储存功能和除SOx过程中碳氢喷射的有益作用,显示了该控制策略在实际行驶工况下降低NOx排放的潜力。     

致歉

本田公司将在其下一代清洁柴油机上装用“革命”性的NOx催化转化器。催化器为两层结构。第一层可吸收稀燃工况下产生的NOx．当发动机管理系统将空燃比调至富油状态时，吸收层内的NOx与排气中的H2发生反应，部分NOx转化为氨气。第二层可吸收氨气，并通过发动机管理系统的反馈控制将发动机调节至稀燃状态．氨气与剩余的NOx反应生成N2。     

2011年轻型车和重型车用发动机排放控制回顾

回顾2011年轻型车和重型车用发动机排放法规和排放控制技术的重要进展。首先,介绍该领域排放法规的制定情况,包括收紧的美国加利福尼亚州常规污染物排放标准草案、欧洲最新的直接喷射汽油机颗粒数排放法规,以及试验循环的发展和在用车试验方法的探讨。对美国提出的2017—2025年轻型载货车温室气体排放法规草案和首次定案的2014—2017年重型载货车温室气体排放法规作了评述。介绍了包括柴油机和汽油机在内的轻型车和重型车用发动机技术在控制排放方面的主要进展。排放控制面临的挑战包括柴油机和稀燃汽油机需要依靠稀氮氧化物(NOx)治理来满足正在推出的NOx和温室气体排放法规。总结了几种NOx控制技术的研发情况,包括采用氨的选择性催化还原(SCR)和以碳氢为基础的NOx控制方法,其中还涉及一氧化二氮排放的问题。经各种认证试验循环显示,这些技术平均能达到95%以上的降NOx效率。介绍了正在开发的能降低背压并与SCR实现一体化的柴油颗粒捕集器新材料。然后,概要介绍了柴油氧化催化转化器的发展状况,主要涉及一氧化氮氧化成二氧化氮随催化剂配方和碳氢氧化参数的变化。最后,讨论了汽油机排放控制的某些重要进展,包括先进的三效催化转化器在分区涂敷技术和节省贵金属方面的进步,以及硫对新配方的影响,另外,还对汽油颗粒捕集器技术作了简要介绍。