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如何实现氢内燃机的最低氮氧化物排放
2021-07-01 22:16:39· 来源：FEV CN
CO2排放是过去几十年全球变暖加剧的主要原因。为了实现《巴黎气候协定》的目标，将全球变暖控制在+1.5摄氏度以下，欧盟委员会制定了严格的减排目标。到2050年的
CO2排放是过去几十年全球变暖加剧的主要原因。为了实现《巴黎气候协定》的目标，将全球变暖控制在+1.5摄氏度以下，欧盟委员会制定了严格的减排目标。
到2050年的长期愿景是实现碳中和经济，这就意味着运输部门必须在未来30年内将排放量减少90-95%。在这种情况下，我们有必要利用所有可用技术并优化车辆技术的各个方面。FEV认识到氢的使用在实现汽车行业脱碳方面将发挥重要作用。
当需要高恒定功率和较少瞬态车辆运行时, 以氢气为燃料的内燃机代表了一种经济高效的方法，可以利用成熟的技术实现长服务寿命的无CO2长途运输。在其他车辆中，氢燃烧发动机可以提供极低的污染物排放和有吸引力的发动机效率。
NOx原始排放主要取决于相对空燃比和燃烧中心。正如预期的那样，增加的空燃比和延迟的燃烧中心都将实现更低的NOx排放。
进行热态WHTC测试以证明瞬态操作阶段期间NOx的还原潜力。在此进行三种测试并分析方案。图②显示了测试配置之间的主要差异以及对NOx原始排放的相关影响。
第一种测试方案的较高废气温度实现尿素剂量及时喷射以提升SCR效率，从而使总体NOx量减少约94%。相对较高的NOx原始排放水平为3.19g/kWh，尾气排放约可达到190g/kWh。温度是SCR效率的主要驱动因素，测试方案2和3所采取的措施几乎不影响温度，因此可以达到91%的相同SCR效率。由此产生的后处理后尾气排放量非常低，方案2和3分别为70mg/kWh和 50mg/kWh。
在没有完全优化的情况下已经取得的结果证明了氢内燃机的巨大潜力。其他重要功能仍在评估中。例如，为了实现最低排放和/或动态相应，FEV 开发了一种控制算法，以实现校准和废气后处理的最佳匹配。此控制算法可以通过持续迭代，进而发挥废气后处理系统最大功效，取得接近NOx零排放。
通过正确选择和设计尺寸的排气后处理系统和专用控制算法，可以将氮氧化物排放量降至极低水平。WHTC 运行展示了通过空燃比设置和点火正时的适当组合来减少瞬态氮氧化物原始排放的巨大潜力。WHTC 测量和废气后处理系统性能模拟的结果表明，在暖 WHTC 中可以实现 50-70毫克/千瓦时的排放水平。随着校准和后处理系统的进一步优化和调整，氢发动机可以成功地向零影响排放推进系统发展。
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