稀燃NO_x捕集器边界条件对吸附路径影响研究

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本文研究了稀燃NOx捕集器(LNT,Lean NOx Trap)的吸附过程,以Ba(NO32和BaO-NO2位分数分别作为硝酸盐和亚硝酸盐吸附路径的表征参数,确定了最佳稀、浓燃时间,研究了EGR率对硝酸盐和亚硝酸盐路径占有率及比值的影响,并分析了CO2和入口温度对两种路径的具体影响,对丰富LNT催化器吸附机理、提高吸附效率及优化后处理系统的耦合使用有重要意义。首先利用验证的模型,对比了不同稀、浓燃绝对时长和比值下催化器的吸附饱和程度和出口NOx溢出量。发现稀、浓燃时间比值为8,绝对时长延长对催化器吸附的影响随时间延长而减弱,56s稀燃已使催化器接近饱和。固定浓燃时间为7s时,当比值增加,吸附末期Ba(NO32位分数增加,BaO-NO2位分数逐渐减小。综合吸附效果和吸附位使用率稀、浓燃时长设定为56s:7s最佳。然后以六组不同EGR率0%、10%、15%、20%、25%、30%对应的排气组分及浓度作为实际LNT催化器边界条件,发现250℃时六组EGR率对应的硝酸盐和亚硝酸盐路径占有率比值分别为1:1.82、1:2.41、1:3.77、1:10.25、1:6.61、1:4.73,350℃时比值分别为1:1.63、1:1.89、1:1.22、1:2.92、1:2.68、1:2.47。20%EGR率是吸附效果突变点。在0%15%EGR率范围内,EGR率越高,两种路径的占有率比值越大,亚硝酸盐路径越占优势。EGR对硝酸盐路径的抑制作用和对亚硝酸盐路径前期抑制后期促进作用均随EGR率增加而加剧。20%30%EGR率范围内,对于硝酸盐路径,在250℃表现为促进作用,在350℃表现为抑制作用。对亚硝酸盐路径均表现为前期抑制后期促进。随温度不同两种路径的作用方式有区别。最后对150℃550℃内不同CO2浓度和温度下两种吸附路径进行研究。发现CO2对硝酸盐和亚硝酸盐吸附路径均有抑制作用,且CO2对亚硝酸盐吸附路径抑制作用更为显著,但随CO2浓度增加,抑制程度削弱。CO2对出口NOx溢出量影响较小,但对稀、浓燃切换时刻出口NOx突释量有较大影响。温度对吸附路径的影响显著。在低温区150℃200℃,亚硝酸盐路径占优势。在中温区逐渐由亚硝酸盐路径主导转化为两种路径并存,尤其在300℃,和350℃两种路径占有率相似。在400℃时亚硝酸盐路径又重新占主要优势。在高温区450℃550℃,Ba(NO32位分数几乎为零,亚硝酸盐路径占优势,且出口NOx浓度较高,NOx溢出较快。
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