排气后处理技术

降低内燃机低排放的技术

随着对内燃机低排放的要求不断严格，能兼顾动力性、经济性、排放性的内燃机越来越复杂，成本急剧上升。因此，世界各国都先后开发排气后处理技术，在不影响或者少影响内燃机其他性能的同时，降低最终向大气环境的排放。

背景

现状

现在最成功的排气后处理装置是汽油机用的三效催化转化器（Three-Way Catalitic Converter，TWC）。它能在化学计量比为1下使车用汽油机的CO、HC和氮氧化物排放量削减80%~90%。旨在降低柴油机PM排放的颗粒物捕集器（Diesel Particulate Trap，DPT）或者颗粒物滤清器（Diesel Particulate Filter，DPF）可降低车用柴油机PM排放量50%~80%。

种类

汽油机排气后处理技术

汽油机排气后处理技术主要包括热反应器、催化转化器、HC捕集器，其中催化转化器又可以分为氧化性、还原性、氧化还原（三效）型以及稀燃型，目前单纯还原型的催化剂已很少用。

（1）热反应器：处理对象为CO和HC。随着三效催化器的普及，20世纪90年代开始生产的新车已不采用热反应器。由于摩托车的排气后处理装置要求结构简单和成本低廉，并且摩托车的主要排放污染物是CO和HC，因而热反应器在摩托车上仍得到较多的应用。

（2）氧化催化器：处理对象为CO和HC，对NOx基本无净化效果。目前用于摩托车。

（3）三效催化剂：同时净化CO、HC和NOx。当混合气浓度正好是化学计量比时，CO和HC与NOx三种有害成分互为氧化剂和还原剂，生成无害的CO2、H2O和N2。它已成为汽油机最主要的排气净化技术。

（4）稀燃催化器：稀燃汽油机大部分工况都在过稀状态下工作，一般三效催化器无法使用。随着稀燃缸内直喷汽油机在20世纪90年代后期开始产品化，稀燃催化器得到了实际应用。但它对燃油硫含量要求很严；同时，稀燃发动机需要每隔一定时间多喷油过浓燃烧并推迟点火时间，以产生大量未燃HC，使催化剂再生。随着排放法规加严，再生的频度也不断提高，使原本由稀燃和缸内直喷技术得到的节油效果不断降低，由此导致稀燃GDI发动机应用受到阻碍。

柴油机排气后处理技术

后处理技术正式用于柴油机是从欧Ⅳ排放阶段开始的，主要技术路线有SCR和DPF两种，因各国法规、油品和关注的性能指标（如油耗、PM、NOx）等具体情况不同，采取的技术路线也不同。采用SCR（Selective Catalytic Reduction,选择性催化还原）技术路线时，通过机内净化技术PM可降至法规要求，但NOx排放会显著增高，依靠高效的SCR后处理系统将NOx降至法规标准水平。

另外，SCR系统对柴油含硫量的要求较低且可显著节省燃油费用。采用DPF（Diesel Particulate Filter，颗粒物滤清器）技术路线时，通过机内用冷却EGR降低NOx，这时PM会有明显升高，然后用DPF降低PM排放。DPF系统的复杂程度和成本低于SCR技术路线。

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