[摘 要] 汽車作為現(xiàn)代化交通工具, 在給人們的生產(chǎn)與生活帶來方便的同時, 它排放的尾氣,給大氣環(huán)境造成了嚴重污染。因此,我們必須加強和提高對保護環(huán)境的意識。根據(jù)尾氣污染物的形成機理,提出研究凈化廢氣中的主要有害成分CO、CH、NOx和SO2的方法。本論文講述了當今世界最主流的兩種尾氣后處理系統(tǒng)，詳細講述了汽油機和柴油機的處理方式。 

前言 

汽車雖然是21世紀最重要的交通工具，但他有許多弊端。 汽車尾氣污染是由汽車排放的廢氣造成的環(huán)境污染?？梢哉f，汽車是一個流動的污染源。在世界各國，汽車污染早已不是新話題。20世紀40年代以來，光化學煙霧事件在美國洛杉磯、日本東京 汽車排氣管排出內燃機廢氣等城市多次發(fā)生，造成不少人員傷亡和巨大的經(jīng)濟損失 

進入21世紀，汽車污染日益成為全球性問題。隨著汽車數(shù)量越來越多、使用范圍越來越廣，它對世界環(huán)境的負面效應也越來越大，尤其是危害城市環(huán)境，引發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病，造成地表空氣臭氧含量過高，加重城市熱島效應，使城市環(huán)境轉向惡化。有關專家統(tǒng)計，到21世紀初，汽車排放的尾氣占了大氣污染的30～60%。隨著機動車的增加，尾氣污染有愈演愈烈之勢，由局部性轉變成連續(xù)性和累積性，而各國城市市民則成為汽車尾氣污染的直接受害者。 

1.當前世界上主流的尾氣后處理系統(tǒng) 

由于汽油機和柴油機尾氣特征的不同，兩者的尾氣后處理技術有著很大的差別。 

1.1汽油機尾氣后處理技術路線 

汽油機尾氣排放特征:常規(guī)污染物為HC，CO，NOx，尾氣溫度有時超過1000℃以上，高空速（30,000－100,000h-1）, 高水蒸氣（10％左右）濃度和SOx存在的極端條件下具有高活性和10萬公里耐久性要求,且要求低貴金屬。 

目前國際上普遍采用的滿足歐Ⅳ及以上排放標準的汽油機尾氣凈化技術路線為密偶催化劑（CCC）+三元催化劑(TWC)。 

1）密偶催化劑（CCC）： 

靠近發(fā)動機、解決發(fā)動機冷啟動時尾氣排放。主要功能是降低冷啟動時HC的排放量, 大部分HC是冷啟動時排出的,這時催化劑未達到起燃溫度不能進行反應和發(fā)動機啟動時處于富油工況，氧化過程因貧氧而不完全。其關鍵是催化劑的低溫活性、高溫穩(wěn)定性、抑制CO的轉化和HC的高轉化率。 

2）三元催化劑（TWC）： 

在密偶催化劑（CCC）后，一般安裝在汽車底盤下部，低貴金屬，高性能及高溫抗老化性（10-16萬Km耐久試驗）。 

1.2柴油機尾氣后處理技術路線 

柴油機尾氣排放特征：排放污染物為CO、HC、NOx、PM四種；排放溫度低（200-450℃），O2過量，高空速（30, 000-100, 000h-1）和SOx存在。 

由于HC和CO的含量較汽油機低，故柴油機尾氣凈化的重點在于NOx和PM這兩種成分，二者是此消彼長的關系。目前滿足歐Ⅳ排放標準的柴油機尾氣凈化技術路線有如下幾種： 

1）EGR（廢氣再循環(huán)系統(tǒng)）+DOC（柴油催化氧化器） 

DOC功能為：氧化HC和CO；氧化PM中的可溶性有機物（SOF）；部分氧化PM中的碳顆粒(SOOT)，起燃溫度很低。該系統(tǒng)通過滯后噴油配合EGR技術降低NOx。 

2）EGR+DOC+DPF（微粒捕集器） 

DPF為一般為壁流式微粒捕集器，有SiC和堇青石兩種，SiC耐熱震性能好，價格高，制備困難，堇青石價格較低，耐熱震不如SiC。DPF能降低PM80%-95%，PM的凈化效率是四種技術路線中最高的，但需另加再生裝置，否則會使DPF堵塞。 

3）EGR+DOC+POC（顆粒催化氧化器） 

POC可以捕捉并氧化部分顆粒物，其結構是使廢氣通過一個多皺褶而不堵塞的通道，排氣阻力小，可降低顆粒物中可揮發(fā)的有機成分，對顆粒物的轉化效率可達到60%以上。POC與DOC配合使用，DOC為POC提供較高的再生溫度（250°C-500°C），可實現(xiàn)連續(xù)被動再生 

4）SCR（選擇性催化還原） 

該系統(tǒng)通過噴油提前達到機內凈化PM的目的，然后利用尿素溶液對NOx進行機外催化凈化，反應溫度在200°C以上，復合氧化物低溫SCR催化劑起燃溫度能達到150°C以下。系統(tǒng)使用尿素與水混合成32.5% 的溶液。這種溶液公認的工業(yè)商品名稱是AdBlue。其成分在DIN 標準No.70070 中有規(guī)定。固體或水溶液中的尿素（AdBlue）被分類為非危險品。AdBlue 是一種透明液體，有淡淡的氨水氣味。如果濺出，水分蒸發(fā)，形成結晶。 

該系統(tǒng)結構圖如下，AdBlue 存儲在一個安裝在底盤上的尿素罐中。尿素罐向安裝在底盤上的定量給料單元(DU) 供應溶液。DU 由發(fā)動機控制模塊(ECM) 控制。DU使用來自車輛系統(tǒng)的壓縮空氣來產(chǎn)生AdBlue噴霧，通過非常精確的計量和泵送系統(tǒng)輸送到發(fā)動機排氣系統(tǒng)內的噴嘴處。噴入排氣中的AdBlue 數(shù)量由ECM 控制，在任意轉速和負載狀況下都能與發(fā)動機的NOx 輸出相匹配。當與高溫排氣接觸時，水迅速蒸發(fā)，尿素變成氨。氨與NOx 在催化器內反應，這一過程的結果就是從排氣管中排放出無害的N2 和H2O。  

該系統(tǒng)中能夠最有效地減少汽車尾氣中的含量，降低由于NOx所引起的污染。但是SCR系統(tǒng)存在不少的不足之處，導致其普及率不高。 

(1)SCR系統(tǒng)安裝復雜，設備成本較高，而且必須在汽車出廠前進行安裝； 

(2)SCR系統(tǒng)需要消耗由尿素配成的AdBlue溶液，使得汽車使用成本大大 上升，尿素的生產(chǎn)消耗也會引起二級污染； 

(3)SCR系統(tǒng)對于汽車尾氣中的CO、CH、微粒等污染物沒有效果、必須加 裝其它凈化設備； 

(4)SCR系統(tǒng)對汽車智能要求較高，容易引起發(fā)動機無法點火。 

2.三元催化轉化器轉化效率的影響因素 

2.1溫度的影響 

每一種催化劑都有其活性溫度的上限和下限，溫度過高可加快催化劑表面結晶長大，表面積減小，使其活性下降，嚴重者會產(chǎn)生裂變，使催化劑喪失活性；溫度過低，催化活性則不能發(fā)揮。發(fā)動機的排氣溫度直接影響著催化轉化器內的反應溫度。 

2.2空速的影響 

空速(即空間速度，SV，Space Velocity)為每小時流過催化劑的排氣體積流量(換算到標準狀態(tài))與催化劑容積之比，其單位為h-1?？账俚拇笮嶋H上表示了反應氣體在催化劑中的停留時間t（單位一般為s）。對于同樣的催化劑，在一定條件下，發(fā)動機轉速大則空速增大，停留時間短，轉化率低；相反，發(fā)動機轉速小則空速降低，停留時間長，其轉化率可提高。 

2.3排放濃度的影響 

排放濃度是指催化轉化器入口處污染物的濃度。對汽油機來說，CO和HC的排放濃度在低轉速、低負荷時高，在高轉速、高負荷時則較低。在某一確定的工況下，催化轉化器進口處排放濃度高時轉化效率相對較低，進口處排放濃度低時則轉化效率相對較高。 

2.4空燃比的影響 

當TWC工作在空燃比為理論空燃比附近時，才能同時使CO, HC氧化和NOx還原的轉化效率都較高。為了保證空燃比的精確控制，發(fā)動機一般采用由氧傳感器作為回饋組件的空燃比回饋(死循環(huán))電控系統(tǒng)。 

2.5燃油和潤滑油的品質 

汽油中含的鉛和潤滑油及其添加劑中含的硫、鋅、磷等元素易與催化劑活性材料發(fā)生反應使其發(fā)生相變或覆蓋在催化劑活性表面造成催化轉化器中毒失效。有實驗表明：僅一箱含鉛汽油就會使一個新裝TWC完全失效。故使用中應選用無鉛汽油或含硫、鋅、磷低的潤滑油。