發(fā)動機排氣后處理技術

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上一、 排氣后處理的原因與意義隨著我國工業(yè)快速崛起與經(jīng)濟迅猛發(fā)展，我國人民的生活水平不斷提高，對于生活品質(zhì)的要求也越來越高，汽車作為一種非常便捷的交通工具也越來越普及，汽車工業(yè)也得到了飛速的發(fā)展。然而，汽車的普及與汽車工業(yè)的快速發(fā)展給人們生活帶來便利的同時也產(chǎn)生了能源與環(huán)境問題。近年來，節(jié)能、能源與環(huán)境相容問題成為備受關注的重大科學問題。而汽車發(fā)動機作為汽車動力的問題的根本所在，因此改善汽車性能的關鍵在于開發(fā)汽車發(fā)動機節(jié)能減排技術。因而，隨著對內(nèi)燃機低排放的要求不斷嚴格，能兼顧動力性、經(jīng)濟性、排放性的內(nèi)燃機越來越復雜，成本急劇上升。因此，世界各國都先后開發(fā)排氣后處理技術

2、，在不影響或者少影響內(nèi)燃機其他性能的同時，降低最終向大氣環(huán)境的排放。如何解決好發(fā)展過程中的能源與環(huán)境問題成為當前汽車工業(yè)面臨的兩項難題。一直以來汽車發(fā)動機以石油作為主要的燃料來源，但是，石油資源具有不可再生性，連續(xù)開采已使得石油資源日益枯竭。尾氣排放帶來的環(huán)境污染問題也是汽車工業(yè)急需解決的問題，制定并實施汽車尾氣排放標準是一項較為有效的控制措施。在能源與環(huán)保的雙重壓力下，我國汽車發(fā)動機行業(yè)引進了許多先進的技術。就汽車發(fā)動機而言，汽車發(fā)動機排氣后處理技術等先后應用到實際的生產(chǎn)生活中，其技術可以有效改善汽車發(fā)動機的尾氣的排放與污染，降低廢氣污染的排放。進入二十一世紀，世界汽車發(fā)動機技術的研究重點與

3、目標趨向于節(jié)能和二氧化碳減排取代排放控制的方面上。因此發(fā)動機排氣后處理技術正處于上升趨勢，而且國際上發(fā)動機排氣后處理技術近年來已經(jīng)有了很大的提高，其基礎理論與機制有了巨大的進步，因此研制、設計、和試驗汽車發(fā)動機系統(tǒng)的技術得到了很大的革新。二、 排氣后處理技術的原理與分類在討論汽車發(fā)動機排氣后處理技術之前，我們應該首先討論一下汽車發(fā)動機所排放的尾氣與其對于人體與社會的危害。首先汽車發(fā)動機的尾氣的主要危害物有一氧化碳、碳氫化合物與氮氧化合物等眾多有毒有害的氣體。它們產(chǎn)生的原因多是有由于燃油的不充分的燃燒所引起的，并且在高溫的情況下，更容易產(chǎn)生更多的上述的有害氣體，這些有害氣體會對環(huán)境造成極大的污染

4、，對人體造成呼吸系統(tǒng)、血液、神經(jīng)系統(tǒng)的人體重要的系統(tǒng)形成極大的損傷。而發(fā)動機的排氣后處理技術就是用來減緩與解決上述的問題的。按目前主要的方法，汽車發(fā)動機排氣后處理技術按照汽車發(fā)動機的燃油的種類，可以分為汽油機排氣后處理技術與柴油機排氣后處理技術。下面首先介紹汽油機排氣后處理技術，汽油機排氣后處理技術主要包括熱反應器、催化轉(zhuǎn)化器、HC捕集器，其中催化轉(zhuǎn)化器又可以分為氧化性、還原性、氧化還原（三效）型以及稀燃型，目前單純還原型的催化劑已很少用。下面對汽油機排氣后處理技術的各個部分進行較為詳細的介紹：首先是熱反應器：處理對象為CO和HC。隨著的普及，20世紀90年代開始生產(chǎn)的新車已不采用熱反應器。由

5、于摩托車的排氣后處理裝置要求結構簡單和成本低廉，并且摩托車的主要排放污染物是CO和HC，因而熱反應器在摩托車上仍得到較多的應用。其次是氧化催化器：處理對象為CO和HC，對NOx基本無凈化效果。目前用于摩托車。接下來是三效催化劑：同時凈化CO、HC和NOx。當混合氣濃度正好是化學計量比時，CO和HC與NOx三種有害成分互為氧化劑和還原劑，生成無害的CO、HO和N2。它已成為汽油機最主要的排氣凈化技術。最后是稀燃催化器：稀燃汽油機大部分工況都在過稀狀態(tài)下工作，一般三效催化器無法使用。隨著稀燃缸內(nèi)直噴汽油機在20世紀90年代后期開始產(chǎn)品化，稀燃催化器得到了實際應用。但它對燃油硫含量要求很嚴；同時，稀

6、燃發(fā)動機需要每隔一定時間多噴油過濃燃燒并推遲點火時間，以產(chǎn)生大量未燃HC，使催化劑再生。隨著排放法規(guī)加嚴，再生的頻度也不斷提高，使原本由稀燃和缸內(nèi)直噴技術得到的節(jié)油效果不斷降低，由此導致稀燃GDI發(fā)動機應用受到阻礙。第二種發(fā)動機排氣后處理技術是柴油機排氣后處理技術。后處理技術正式用于柴油機是從歐排放階段開始的，主要技術路線有SCR和DPF兩種，因各國法規(guī)、油品和關注的性能指標（如油耗、PM、NOx）等具體情況不同，采取的技術路線也不同。采用SCR（Selective Catalytic Reduction,選擇性催化還原）技術路線時，通過機內(nèi)凈化技術PM可降至法規(guī)要求，但NOx排放會顯著增高，

7、依靠高效的SCR后處理系統(tǒng)將NOx降至法規(guī)標準水平。另外，SCR系統(tǒng)對柴油含硫量的要求較低且可顯著節(jié)省燃油費用。采用DPF（Diesel Particulate Filter，顆粒物濾清器）技術路線時，通過機內(nèi)用冷卻EGR降低NOx，這時PM會有明顯升高，然后用DPF降低PM排放。DPF系統(tǒng)的復雜程度和成本低于SCR技術路線。三、 發(fā)動機排氣后處理技術的發(fā)展與趨勢目前發(fā)動機的排氣后處理技術已經(jīng)取得了巨大的進步與發(fā)展。在最成功的排氣后處理裝置是汽油機用的三效（Three-Way Catalitic Converter，TWC）。它能在化學計量比為1下使車用汽油機的、和排放量削減80%90%。旨在

8、降低柴油機PM排放的顆粒物捕集器（Diesel Particulate Trap，DPT）或者顆粒物濾清器（Diesel Particulate Filter，DPF）可降低車用柴油機PM排放量50%80%。就柴油機與汽油機的排氣后處理技術而言，對于排氣后處理技術的發(fā)展趨勢，各國在后處理措施的選擇上有所不同，但面對越來越嚴格的排放法規(guī)，各國的技術路線有著殊途同歸的趨勢。更進一步的說，發(fā)動機的燃燒控制技術、燃油品質(zhì)提高技術、排氣后處理技術這三種技術是發(fā)動機的三個相輔相成的技術。一方面發(fā)動機新型燃油噴射技術與燃燒控制技術，可以靈活方便的為排氣后處理技術提供何時的溫度與祖墳環(huán)境，另一方面，燃油品質(zhì)的提高，特別是柴油硫含量的逐漸減少，在使燃燒本身產(chǎn)生較少污染的同時也