现代缸内直喷式汽油机_七_

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1、基础知识讲座MasterTheBasics现代缸内直喷式汽油机(七)文/江苏范明强缸内直喷式汽油机由于混合汽形成时间较短，(接上期)特别是采用壁面引导时燃油会碰壁，从而使HC排2.5.2．分层燃烧直喷式汽油机的排气后处理缸内直喷式汽油机分层燃烧运行时具有很大的放显著增加(见上期图46)。在分层稀燃运行时氧过节油潜力，是降低燃油耗最有效的措施，同时还具剩的情况下，为HC和CO的氧化净化创造了有利的有良好的瞬态特性和全负荷性能，但是要充分挖掘条件，但正如上所述，与柴油机的排放相似，富氧其节油潜力，在很大程度上受到废气排放的制约。废气后处理的最

2、大挑战在于NOX的还原净化反应因迄今为止，汽油机的颗粒排放与柴油机相比缺乏还原剂(CO、HC或H2)而无法进行，因此分层可忽略不计，但是随着汽油直接喷射的应用，这一稀燃直喷式汽油机的排气净化问题最重要的关键是范明强情况要重新加以认识。原则上，直喷式汽油机特别减少NOX排放量。图52表示缸内分层稀燃直喷式汽(本刊专家委员会委员)是在分层燃烧时，在极其不均匀的混合汽中会有局油机达到欧4排放标准所要求的NOX转化净化率必教授级高级工程师，曾任部过浓的区域，可能生成颗粒。但是，现代批量生须大于95%，才能达到与进气道喷射汽油机那样的中国第一汽车集

3、团公司产的汽车在转鼓试验台上进行的颗粒排放测量结果NOX排放水平。其NOX的净化任务可分别由机内净无锡研究所发动机研究(图51)表明，直喷式汽油机的颗粒质量排放虽然明化降低NOX的原始排放和机外排气后处理来分担。室主任、湖南奔腾动力科由于直喷式汽油机在分层稀燃时空气富余，为采用显高于进气道喷射汽油机，但还是远远低于现代柴技有限公司轿车柴油机油机的限值。就颗粒质量排放而言，现代批量生产高EGR率降低NOX原始排放创造了有利条件，因而项目部总工程师、无锡的直喷式汽油机已经能够满足未来更为严格的排放就可使原始排气中的NOX含量降低约50～70%

4、，但柴油机厂高级技术顾问为了达到废气排放标准还必须附加一个NOX后处理标准限值，如美国超低排放汽车(ULEV)标准的限值和多所高校客座教授。装置。分层稀燃直喷式汽油机可选用的NOX后处理(0.01g/mile)。装置有两种：即NOX连续催化转化器(如三菱公司)和NOX吸附催化转化器。但是，从图53所示出的这两种催化转化器所能达到的NOX转化净化率的对比柴油机，欧3限值可以清楚地看出，只有最新型的NOX吸附催化转化0.05器才能达到上述所要求的NOx转化净化率水平。0.038图54示出了NOX吸附催化转化器的基本工作原0.03柴油机，欧4限

5、值理。其载体用碱土金属(例如钡、钾等)作为活性吸颗粒排放，g/km附存储材料，而用贵金属铂(Pt)和铑(Rh)作为活性0.010.0060.006美国LEVⅡ限值，柴油机(汽油机)催化剂。在稀混合汽状态下，废气中的NO在贵金0.0014属铂(Pt)的催化作用下被氧化成NO2，这样所有的直喷式直喷式柴油机直喷式柴油机进气道多点NOX都以NO2的形式出现，并与碱土金属化合成硝柴油机系列A系列B喷射系列酸盐的形式被可逆性地吸附到NOX存储材料上，而图51各种汽油机的颗粒排放比较排气中的HC和CO被直接氧化净化成H2O和CO2排进气道喷射汽油机缸

6、内直喷式汽油机λ=1均质燃烧λ>1分层燃烧出。在存储材料吸附的NOX达到极限量以前，应采100%发动机NOX原始排放100%取一定的方式将吸附器中吸附的NOX还原，以腾空吸附器中的吸附容积，供下一个吸附周期之用。此50%降低率通过机内燃烧过程优化时，电控系统会使汽油机短暂地进入浓混合汽状态98%降低率50%发动机NOX原始排放运转，使排气中产生足够的还原剂(HC、CO和H2通过三元催化转化器等)，并在贵金属铑(Rh)的催化作用下与从硝酸盐48%降低率98%通过NOX吸附催化转化器中析出的NO2反应还原成N2，这个过程称之为NOX吸附催化转

7、化器的再生过程。通常，分层稀燃直喷三元催化转化器后催化转化率NOX吸附催化转化2%排放出的NOX2%器后排放的NOX96%式汽油机NOX吸附催化转化器的再生过程的时间间催化转化率隔约为每运转1min需要再生2s，如图55所示。这图52欧4排放标准所要求达到的NOX催化转化率88·August栏目编辑：范颖fy@motorchina.com吸附状态(稀混合汽)H2O、CO2100HC、CO、目标催化转化器O2、NONO280贵重金属碱土金属60载体催化转化率[%]再生状态(浓混合汽)XH2O、CO2、N240NOX吸附催化转化器HC、CO、

8、平均NO1998年水平H2、NONO220120h老化(750～850℃)以后NOX连续催化转化器贵重金属碱土金属200300400500载体催化器前的温度[℃]图53NOX存储式催化器与连续