稀薄燃烧技术能有效增大工质的等熵指数,提高工质的做功能力,提高发动机循环热效率,同时因为富氧且最高燃烧温度下降,CO、NOx等有害排放也大大降低,是一种前景广阔的发动机燃烧技术。但由于排气中富氧,无法使用三元催化转化器对有害气体排放进行后处理,稀燃催化器的开发成为了研究的重点。本文采用NOx存储还原（NSR）的技术思路,尝试对一台稀燃天然气发动机的NSR催化剂进行开发。首先搭建了NSR模拟试验台架,选择存储性能优良Pt/Ba/Ce/γ-Al₂O₃作为试验所用催化剂;然后在模拟试验台架上研究了反应条件和发动机排气成分对该催化剂存储性能和NSR性能的影响;最后搭建了天然气发动机NSR试验台架,在发动机台架上对涂覆在堇青石载体上的Pt/Ba/Ce/γ-Al₂O₃催化剂的NSR性能进行验证和评估。NSR模拟试验台架研究结果表明:当反应器进气包含适量的O₂,但不含CO₂和H₂O时,在350℃至400℃范围内,催化剂的存储效率超过90%,在375℃处具有最佳的存储性能;在存储还原试验中,还原时间过长或过短,都会引起NO_x的循环转化率降低,在最佳还原时间处,催化剂可获得最高接近于90%存储循环转化效率;最佳还原时间与反应温度和还原剂浓度相关,提高反应温度,最佳还原时间延长,提高还原剂浓度,最佳还原时间缩短;增大空速会使循环周期变短,存储过程受空速影响不大,但当空速超过54000h^-1后,催化剂的还原效果开始恶化,导致NSR循环转化率随空速的增加而迅速降低;O₂有助于NOx在催化剂表面的存储,同时催化剂具有存储氧的功能,氧浓度也会影响催化剂的还原过程;CO₂和H₂O会与NOx发生竞争性吸附,导致催化剂的存储能力大大降低,另外CO₂也降低了催化剂的还原活性,导致循环转化率大大降低。天然气发动机NSR试验台架研究结果表明:该涂覆在堇青石载体上的催化剂还原性能良好,当发动机过量空气系数不超过0.95时,排气中过量的CO可以将NOx完全去除,当发动机过量空气系数大于0.95时,排气中的还原性气体的量不足以将NOx完全还原,通过喷入氢气,可以达到接近于1的NOx转化率;由于排气中存在大量的水和二氧化碳,催化剂的存储能力有限,提高还原剂浓度对改善储存能力作用不大。本研究为稀燃发动机的NSR催化剂开发奠定了基础。