EGR與LNT協(xié)同控制稀燃汽油機NOx排放試驗及仿真研究.pdf

1、內(nèi)燃機在給人們的生活帶來方便和舒適的同時，也帶來了一定的能源與環(huán)境問題。近年來，石油短缺和環(huán)境污染推動了愈加嚴(yán)格排放法規(guī)的逐步實施，這為內(nèi)燃機領(lǐng)域相關(guān)工作者提出了新一輪的挑戰(zhàn)，同時也為各類缸內(nèi)及后處理先進(jìn)技術(shù)的發(fā)展創(chuàng)造了一次機遇。
　　較大的升功率、較好的NVH性和加速特性等使得汽油機一直是我國乘用車的主要動力源。而乘用車的多數(shù)工況范圍集中在中小負(fù)荷，汽油機在此工況下的泵吸、節(jié)流損失較大使得其比油耗較高。采用稀薄燃燒技術(shù)可以有效地

2、提高其中小負(fù)荷運行工況下的燃油經(jīng)濟性。但由于稀燃汽油機存在的氧阻抑現(xiàn)象而使得傳統(tǒng)的三效催化器TWC不能在偏離當(dāng)量比的稀燃條件下有效的控制氮氧化物NOx的排放，從而使得如何解決好稀燃汽油機的NOx排放問題成為稀燃技術(shù)應(yīng)用的研究熱點。
　　本研究首先對產(chǎn)品汽油機進(jìn)行稀燃改制，對于其存在的NOx排放問題采用EGR-LNT協(xié)同控制技術(shù)路線，從而使得協(xié)同控制系統(tǒng)可以規(guī)避掉單獨采用EGR時受缸內(nèi)燃燒耐受性限制以及單獨采用LNT時受成本約束和控

3、制系統(tǒng)復(fù)雜等的弊端。
　　研究結(jié)果表明，當(dāng)針對稀燃汽油機的NOx排放問題采用EGR-LNT協(xié)同控制技術(shù)路線時，EGR-LNT協(xié)同控制系統(tǒng)中前端EGR量與后端LNT催化器理化特性參數(shù)存在最佳匹配區(qū)間。前端EGR量過小或過大都會對EGR-LNT協(xié)同控制系統(tǒng)整體的NOx排放控制效果，即NOx轉(zhuǎn)化效率，產(chǎn)生一定程度的惡化影響。當(dāng)前端EGR率適當(dāng)時，協(xié)同控制系統(tǒng)的NOx排放控制效果要好于兩者單獨應(yīng)用時的效果。當(dāng)前端EGR率過小時，雖然LNT

4、可以保證較高的NOx轉(zhuǎn)化率，但由于此時EGR對缸內(nèi)NOx生成量控制效果不足，進(jìn)而影響了協(xié)同控制系統(tǒng)總體的NOx排放控制效果。當(dāng)前端EGR率過大時，雖然EGR可以在缸內(nèi)起到較好的NOx生成控制效果，此時后端LNT不再能保持之前較高的NOx轉(zhuǎn)化率，進(jìn)而影響了協(xié)同控制系統(tǒng)總體的NOx排放控制效果。
　　前端EGR率過小影響協(xié)同控制系統(tǒng)總體的NOx排放控制效果是由EGR量過小從而使得缸內(nèi)NOx降低效果有限的內(nèi)在因素所限，而前端EGR率過大

5、導(dǎo)致后端LNT內(nèi)部NOx轉(zhuǎn)化率下降是由于前端EGR所帶來的排氣成分中CO2、H2O(g)、O2含量的變化及相應(yīng)溫度、壓力變化所引起的。LNT內(nèi)部CO2的存在會與NOx形成吸附位的競爭，過量的CO2會引起NOx的大量溢流。H2O(g)同樣也會與NOx形成吸附位的競爭，但競爭的強度不及CO2但一旦形成劣化現(xiàn)象則較難再生，且其與CO2同時存在時，會進(jìn)一步強化CO2對NOx的惡化影響。低溫時，H2O(g)對NOx的惡化影響要比CO2明顯。O2的