电加热催化器降低混合动力车辆排放的应用研究

为了应对全球越来越严苛的汽车排放法规,例如欧7、北美Tier3Bin30以及未来的国7,降低整车排放势在必行,而缩短发动机冷起动阶段的催化器起燃时间将是关键点。将着重研究电加热催化器在混合动力车辆上的应用开发,以达到更好的排放结果。

电加热催化器——控制冷起动排放的典型措施

随着催化器技术的不断发展,已经取得了对CO和HC较高的转化效率(大于97％)。但在低于约250C～340C(低于催化剂起燃温度)时对CO和HC排放的催化作用则不完全有效。根据新欧洲驾驶循环和FTP-75循环的测试,冷起动的前200s排放的CO和HC可占总排放的60％～80％,因而在城市的短距离运行(小于3km)时,减少冷起动排放可以显著的减少发动机的总排放。近年来,随着各国排放法规限值的日益严格,解决冷起动排放的研究也非常活跃,比如电(微波)加热催化器。

基于电加热催化器耦合柴油机后处理系统的排放特性研究

本文基于全球轻型汽车测试循环(WLTC)和实际行驶工况(RDE)研究了EHC耦合尾气后处理系统(DOC+SDPF+SCR+ASC)对轻型柴油车排放特性的影响。研究结果表明:WLTC工况下,开启EHC,DOC出口温度达到180℃的时间提前了44s,柴油车的CO、THC、NO_(X)排放均满足国六b限值要求,其中NOx总体转化效率较无EHC时提升7.05%,燃油消耗增加了2.30%。RDE工况下,开启EHC,城市工况阶段的NOx排放降幅达93.90%,RDE全程的NOx排放降幅达88.30%,远低于国六b+RDE排放法规要求。

混合动力汽车零排放的研究

目前,装配点燃式发动机的乘用车和轻型货车在热机状态下已经实现了对排气污染物的完全转化,但减少排放的目标仍面临挑战。这主要受到冷起动和暖机策略的影响。对排气后处理系统技术研究的重点是热管理,并希望发动机尽快达到热机状态。目前,新的挑战是实际驾驶工况排放(RDE)法规,因为RDE法规包含更频繁的不同冷起动工况,这与以前法规要求的测试循环迥然不同。另一方面,如果排气能实现完全转化,对于许多排气后处理系统(EATS)部件来说是有益的。例如,如果可以降低排气温度,则有利于排气系统的耐久性。为了进一步大幅度降低排放,实现零排放概念,研究了电加热催化器(EHC)技术,同时也包括预热策略。排气后处理明确的目标是在合适的时间、位置获得合适的温度。对排气后处理系统结构、EHC加热策略等多种方案进行了研究,以实现显著的冷起动减排。混合动力电动汽车(HEV)的应用正快速地增长,这为支持新的减排策略提供了更多的可能性。该方案不仅能借助额外的电力驱动,还包括由电能支持的排气后处理系统设计。沃尔沃汽车和大陆Emitec公司已经对嵌入EHC型的排气后处理系统进行了设计和研究。当然,平衡排放与车辆的其他特性(如燃油耗)也很重要。