创新性环状催化器更有效地减少氮氧化物排放
国际性科技公司大陆集团借第37届维也纳汽车研讨会之良机推出针对小型涡轮增压式汽油发动机的创新性减排解决方案。实际驾驶排放标准的出台将要求使用这一发动机技术的车辆在各种驾驶情况下都要达到严格的氮氧化物排放规定，这就对整个发动机运行过程中如何实现高效的氮氧化物减排提出了新挑战，并且不“仅仅”局限于目前的测试循环范围内。然而，目前所用的紧耦合式催化转换器对于改善λ分布作用非常有限。与此同时，美国LEV III SULEV 30 标准也要求到2025年时平均氮氧化物排放要下降70%。
大陆集团动力总成事业部供油与后处理管理业务单元执行副总裁Markus Distelhoff博士对此介绍说：“要达到实际驾驶排放标准和SULEV 30对氮氧化物排放要求，三元催化转换器的转化效率就必须接近100%。这一要求只有在各种运行工况下氮氧化物都能被高效还原时方可满足。创新性环状催化器与我们的LS纵向微紊流结构金属薄板组合在一起，它将在满足相关要求的过程中起到重要作用。”
氮氧化物减排: 让其无处可藏
目前，高性能三元催化转换器的氮氧化物减排效率已达99%，但仍有不足，还须进一步提升效率。对于小型涡轮增压式汽油机而言，存在两大挑战：一是不同气缸间存在废气成分差异，这就意味着空燃比（λ值）会偏离理想值，从而对氮氧化物转化造成不利影响。因此，我们的目标就是必须通过废气流的混合去消除此类影响。然而，紧耦合式催化转换器要做到这一点难度极大，原因在于这种催化转换器的尾流管长度不够，因此很多新车现在都要安装第二级底盘式催化器来对残余的氮氧化物进行转化，此类解决方案的代价就是导致重量增加，废气背压加大。
其二，在有的运行工况下，催化转换器能否稳定保持氮氧化物转化率会受到涡轮增压系统的不利影响。其原因在于发动机达到一定转速后，增压器旁通阀（废气阀）就会打开，从而影响到气流分布，造成废气流量不均，可能会加快催化转换器局部老化，造成氮氧化物还原性能下降。
环状催化器的优势
为应对上述挑战，大陆集团已成功开发一种创新性解决方案： 即环状催化转化器。用一根内管通到环状催化器的中心，它能够保证足够的管道长度，提高废气流混合效率。废气在内管的末端处进行180°转向，随后流经催化剂活性区，这里像套筒一样环绕着内管。供油及后处理管理业务单元催化器与过滤器产品负责人Rolf Brück先生对此介绍说：“这样一来，环状催化器就延长了废气流动的路径，而无需加长催化器的长度，这样催化器就更贴近发动机，因此在对氮氧化物进行转化时达到起燃温度所需时间也不会增加。采用此设计后，涡轮增压器中废气阀所排气体的涡流效应非常有助于内管中的废气混合进程。”
环状催化器的活性区使用的是大陆集团独创的LS纵向微紊流结构金属载体。该载体为纵向结构，能够在废气流中产生微状涡流，有助于将氮氧化物更高效地导流至催化壁（催化剂涂层）进行转化。
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