基于HCCI、SACI和SI燃烧模式的汽油机TWC-SCR后处理系统评估

基于HCCI、SACI和SI燃烧模式的汽油机TWC-SCR后处理系统评估

均质压燃（HCCI）模式和火花辅助压缩点火（SACI）模式可以改善发动机燃油经济性，并将NOx排放量降到非常低的值，通常小于30×10-6。但如果不采用后处理系统，则这两种燃烧模式不能满足未来发动机排放标准。虽然已经将柴油机稀燃 NOx捕集技术（LNT）和选择性催化还原（SCR）技术应用在稀薄汽油机上，但是需要对尿素进行储存，并且LNT的成本较高。因此，研究了三元催化器（TWC）-SCR后处理系统。TWC-SCR后处理系统在汽油度较高时产生氨气，并被存储在SCR催化剂中，用于转化NOx。研究了改进的2.0L汽油机，在HCCI、SACI和SI（火花点火）3种模式之间进行循环燃烧，以评估NOx转化程度并降低燃料消耗。

试验中用于测试的发动机是GM“EcotecLNF”，其排量为2.0L，通过提高压缩比（从9.25∶1到11.7∶1），合理设计气缸盖，双独立电动可变气门正时支持HCCI/ SACI燃烧模式。安装了一个开放式电子控制单元，以便对所有发动机变量进行全面控制。为了使发动机达到所需的废气残余量，在正确的曲轴相位下，使用负气门重叠（NVO）。

结果表明，HCCI/SACI燃烧模式下汽油机最大NOx转化效率为10%，而SI燃烧模式下汽油机NOx最大转化效率达到60%。HCCI/ SACI燃烧模式下汽油机的NOx转换效率低，可以通过提高催化剂的温度来提高转换效率。TWCSCR后处理系统可使汽油机NOx的排放量接近于零，并能提高其燃油效率。SI燃烧模式与HCCI/ SACI燃烧模式相比，汽油机燃油效率提高7%～15%，NOx的排放量为零，而采用HCCI/SACI燃烧模式的汽油机NOx排放量为1%～5%。

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

编译：野晨晨