基于廢氣燃料重整的汽油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)效率和排放改善研究

基于廢氣燃料重整的汽油直噴發(fā)動(dòng)機(jī)效率和排放改善研究

廢氣燃料重整技術(shù)已被確定為很有潛力的熱化學(xué)能量回收技術(shù)，可以提高汽油機(jī)的效率，從而減少CO2以及其它氣體和PM的排放量。原理是從發(fā)動(dòng)機(jī)排放的一部分廢氣中吸收熱量，加速催化反應(yīng)，進(jìn)行汽油的重整。含H2量較高的重整油能量更高，再循環(huán)到進(jìn)氣歧管，進(jìn)入燃料重整廢氣再循環(huán)系統(tǒng)（REGR），通過(guò)對(duì)系統(tǒng)供給H和CO，對(duì)常規(guī)的再循環(huán)系統(tǒng)進(jìn)行了模擬。重點(diǎn)對(duì)比REGR與基本汽油機(jī)傳統(tǒng)的EGR。結(jié)果表明，REGR具有提高熱效率，同時(shí)減少氣體排放和減少PM形成的作用。

近年來(lái)，汽車尾氣排放和燃油經(jīng)濟(jì)性法規(guī)越來(lái)越嚴(yán)格，促使汽車行業(yè)引進(jìn)各種新技術(shù)。廢氣燃料重整是一種新技術(shù)，對(duì)廢氣能量進(jìn)行回收。廢氣燃料重整的熱力學(xué)效益取決于兩個(gè)主要的吸熱化學(xué)反應(yīng)（蒸汽轉(zhuǎn)化和干轉(zhuǎn)化）重新整合。在汽油機(jī)中，這些反應(yīng)將H2和CO轉(zhuǎn)換成HC燃料，在排氣流中獲取能量，其目的是生產(chǎn)能量含量較高的重整氣態(tài)燃料，供給到重整器。為了啟動(dòng)兩個(gè)重整反應(yīng)，所需的反應(yīng)物是水和CO2（都包含在廢氣中），在汽油機(jī)廢氣排放中小于1%，將全部被消耗或部分消耗。這些都是放熱反應(yīng)，可能降低該過(guò)程的效率。但通過(guò)提高催化劑溫度，對(duì)于提高轉(zhuǎn)化器的轉(zhuǎn)化效率非常有用。當(dāng)CO濃度在重整過(guò)程增加時(shí)，該轉(zhuǎn)化反應(yīng)更容易發(fā)生，對(duì)于生成H2是有利的，是溫和的放熱反應(yīng)。

燃料重整廢氣再循環(huán)系統(tǒng)中發(fā)生的主要反應(yīng)如下：

蒸汽轉(zhuǎn)化：

干轉(zhuǎn)化：部分氧化轉(zhuǎn)化：

水-氣轉(zhuǎn)化：

Daniel Fennell et al. International Journal of Hydrogen Energy 39(2014) 5153-5162.

編譯：李雪