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本文在课题组前期工作的基础上,首先通过应用可变进气结构在一台产品四气门电控燃油喷射汽油机上,结合二次喷油专利[专利号:98107693.9]技术实现了空燃比为 24 以下的汽油机准均质稀薄燃烧。在此基础上,运用吸附还原催化器和传统的三效催化转化器相结合,组成不同的催化器布置技术方案,设计了新型的稀燃催化转化系统,对其催化系统降低稀燃条件下氮氧化物 NOx 排放进行了实验研究,结果表明:稀燃吸附还原催化器位于三效催化转化器之后布置的技术方案,可以更好地降低稀燃发动机的氮氧化物 NOx 排放。 为了使得稀燃汽油机在 A/F 浓、稀交替变换时,发动机对外输出的扭矩变化较小即发动机转速波动较小,研制了稀燃发动机电控系统,在 A/F 浓、稀交替变换时,电控系统自动调节节气门开度大小并推迟点火提前角,以保证发动机对外输出的扭矩变化较小。实现了稀燃汽油机空燃比阶跃变化时的恒扭矩技术。 在分析了稀燃吸附还原 NOx 催化转化器在稀燃吸附和浓燃还原过程所进行的化学反应后,运用质量守恒的动态传递反应模型经正交配置和时间域的简化,推导出计算稀 NOx 吸附还原催化转化器的吸附储藏能力和催化后稀燃发动机氮氧化物 NOx 排放浓度的计算模型,计算结果表明:该模型与实验结果具有很好的一致性。可用于实际稀燃汽油机控制稀燃吸附还原 NOx 催化转化器的控制策略。 稀燃吸附还原催化法是降低稀燃汽油机氮氧化物NOx排放的一种高效方法。在本实验条件下,其最大的氮氧化物NOx催化转化率达 97.3%,远远大于选择还原法和废气再循环法的氮氧化物NOx净化率,且其在吸附催化器还原再生时,对稀燃发动机的燃油经济性恶化小于 3%。运用稀燃吸附还原NOx催化转化器可以使稀燃汽油机NOx排放达到超低排放水平(欧Ⅱ水平,某些工况可以达到欧Ⅲ水平)。稀燃发动机运行的t稀/t浓大小和绝对时间的长短对稀燃发动机氮氧化物NOx的影响要远远小于稀燃发动机负荷的变化对稀燃发动机氮氧化物NOx的影响。发动机负荷越大,t稀/t浓比值越大、t稀、t浓绝对时间越长,氮氧化物NOx催化转化率CNOx越小,NOx排放越高。还原过程中的空燃比A/F大小对稀燃吸附还原NOx催化转化器还原NOx有较大影响。空燃比A/F越小,氮氧化物NOx催化转化率CNOx越高,NOx排放浓度越小,CO、HC有害气体排放浓度稍有增加。但仍处于较低的排放水平。但稀燃发动机的燃油经济性稍变差, 稀燃吸附还原NOx催化转化器对燃油中的含硫量较敏感。降低燃油中的含硫量是提高该种催化器氮氧化物NOx催化转化率CNOx的根本措施。