当前课程知识点：大气污染控制工程 > 第十一章 机动车污染控制 > 11-3 机动车排放控制技术 > 11-3-2
随着世界范围内机动车排放控制要求的日趋严格
仅仅依靠机内控制是不够的
需要同时采用先进的尾气后处理净化技术
这些技术包括：针对汽油车的三效催化净化技术
曲轴箱排气控制技术，以及主要针对柴油车的氧化型催化转化器
颗粒捕集器和选择性催化还原技术，等等
三效催化转化技术简称TWC
是针对汽油车的最重要的后处理净化技术
该技术必须与机内的电控燃油喷射技术同时使用
三效催化转化技术借助贵金属催化剂
实现汽油车CO、HC和NOX三种污染物的同步高效净化
首先，让我们温习一下这三种污染物的氧化和还原的机理
利用排气中残留的氧气或二次空气供给的氧
使CO和HC完全氧化
其反应过程可以通过这两个化学反应式表达
对于NO的还原，反应过程则复杂的多
涉及到以下的7个方程
还原剂主要是利用尾气中的CO、HC和H2
三效催化器的关键是
如何能够使三种污染物同时获得很高的净化效果
这幅图给出了不同空燃比下三种污染物的净化效率
以看出，只有将空燃比精确控制在
理论空燃比附近很窄的窗口内（一般为14.7±0.25）
才能使三种污染物同时得到高效净化
这就是为何这项技术必须与电控燃油喷射技术同时使用的原因
为了满足在不同工况下都能严格控制空燃比的要求
通常采用以氧传感器为中心的空燃比反馈控制系统
这幅图给的大家展示了三效催化转化器的结构示意图
它一般由载体、贵金属和助催化剂组成
典型使用的载体是多孔蜂窝陶瓷载体
表面涂附活性Al2O3，以增大比表面积
蜂窝孔的内径约为1 mm
在蜂窝孔内有大约20 um后的活性表层
横截面上每平方厘米有多达30-60个通道
由于汽车排气温度变化范围大，运行路况复杂
因此，对催化剂载体的机械稳定性和热稳定性要求都很高
贵金属一般为铂，钯，铑等贵金属或其他催化剂
助催化剂一般为氧化铈等稀土型氧化物
由于汽油中的铅会使催化剂永久中毒
因此应用三效催化转化器的前提条件是必须使用无铅汽油
曲轴箱排放来自于压缩和作功冲程中
从活塞与缸壁接合处的缝隙中逸出的气体
其中HC是主要的污染物
目前，主要采用封闭式曲轴箱通风装置
由于控制是靠PCV阀实现的，故又称为PCV系统
其典型设计如图所示
进入进气岐管的气体流量由PCV阀控制
发动机处于怠速或低速时，进气管真空度较高
这时PCV阀会自动控制流量，使强制通风量减小
而在发动机高负荷工作时，控制阀会打开到最大流量状态
如果这个时候，窜缸气体量大于PCV阀的流通能力时
曲轴箱中过量的窜气将通过连接管进入空气滤清器
进入气缸再次燃烧，以确保没有泄漏出现
在介绍柴油机尾气净化技术之前，我给同学们先展示一幅图
这幅图给出了世界范围内控制最为严格的三个国家或地区
美国、欧盟和日本
2000年以来排放控制标准持续加严
对NOX和PM两种关键污染物的限值要求
可以看出，对这两种污染物的削减力度是非常大的
以欧盟标准为例，对欧4及以上排放标准
单纯的机内控制已经无法满足要求
需要辅以NOX或PM的后处理技术
首先给同学们介绍氧化型催化转化器（DOC）
它能氧化柴油机尾气颗粒物中
大部分的可溶性有机物SOF和诸如PAH，醛类等有毒有机物
此外还可氧化去除大部分的HC和CO
因为不捕集干碳烟等颗粒物，因此氧化催化剂不需要再生
可以长期连续使用
在不影响燃料消耗和NOx排放的情况下
净化HC和CO的效率可达80%
对SOF的去除率也能达到70%左右
因此可在一定程度上减少柴油车的颗粒物排放
这幅图给大家展示了应用氧化型催化转化器时
排气温度对颗粒物净化效率的影响
该装置的最佳工作温度范围是200-350度
低温时，排气中碳粒、焦油等附着在催化剂的表面
会降低活性
因此，为保证催化剂有足够的工作温度
应尽量使催化器靠近排气歧管安装
此外，使用低硫柴油是非常重要的
因为，尾气中的SO2会被氧化为硫酸盐
反而增加颗粒物的排放，并会导致催化剂慢性中毒
由于无法去除柴油车颗粒物中关键的干碳烟等组分
因此氧化型催化转化器对颗粒物的去除效率是有限的
要实现更高的去除效率，必须使用颗粒捕集器DPF
颗粒捕集器是高效净化柴油机排气颗粒物的一种过滤技术
它利用一种内部孔隙极微小
能捕获微粒物的过滤介质来捕集排气中的微粒
捕集到的绝大部分是干的或吸附着可溶性有机成分的碳粒
然后采取不同的方法进行燃烧
清除过滤器中收集的颗粒物，使颗粒捕集器再生后循环使用
过滤效率随过滤介质的不同有所差异
应用较广泛的过滤介质有陶瓷泡沫体和壁流式陶瓷蜂窝体两种
下图给出了典型的颗粒捕集器的纵剖面示意图
和陶瓷蜂窝过滤器的滤芯示意图
在过滤过程中，微粒被吸附在介质的表面
随后，最后沉积下来的微粒团本身
也参与对后续颗粒的过滤捕集
开发颗粒捕集器的一个关键问题
是如何有效去除捕集下来的碳黑并使过滤器再生
再生方法有间歇加热再生和连续催化再生
间歇加热再生是指颗粒捕集器每工作一段时间后
采用电加热或其他加热方式清除积存的微粒的方法
连续再生方法对颗粒捕集系统的维护要求相对简单
但需在过滤材料表面涂附催化剂
目前，颗粒捕集器在美国等部分发达国家
的重型柴油车市场已经广泛应用
前面两种控制技术主要针对是柴油机的颗粒物的控制
对于NOX，目前最常用的先进后处理控制技术
就是选择性催化还原，即SCR技术
这项技术在欧盟的重型柴油车市场上有着广泛应用
于这项技术，同学们应该很熟悉
因为在第九章固定源NOX控制中对该技术的原理有详细的介绍
应该说，柴油车SCR技术和固定源SCR技术
在原理上很多是相似的，但是也存在一些差异
例如，与固定源SCR技术多采用氨直接作为还原剂不同
柴油车SCR系统主要采用尿素作为还原剂
其总体反应如下式所示
同学们，通过上述的学习
你们对汽油机和柴油机的各项典型控制技术
有了一个较为全面的认识
但是需要指出的是，随着排放控制法规的持续加严
今后的车辆上大家将更多看到的是组合技术
以实现多种污染物的联合高效去除
例如，欧盟最新的欧6重型柴油车标准就要求
同时安装颗粒捕集器和选择性催化还原装置
今天的讲解就到这儿，同学们再见
-1-1 大气污染的定义和分类
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-第一章 绪论--1-1 大气污染的定义和分类
-1-2 大气污染物和排放源
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-第一章 绪论--1-2 大气污染物和排放源
-1-3 大气污染的影响
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-第一章 绪论--1-3 大气污染的影响
-1-4 大气污染防治法规及标准体系
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-第一章 绪论--1-4 大气污染防治法规及标准体系
-第一章 绪论--第一章 作业习题
-2-1 燃料的性质与分类
-第二章 燃烧与大气污染--2-1 燃料的性质与分类
-2-2 燃烧过程和计算
--燃烧过程和计算
-第二章 燃烧与大气污染--2-2 燃烧过程和计算
-2-3 硫氧化物的生成
--硫氧化物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-3 硫氧化物的生成
-2-4 氮氧化物的生成
--氮氧化物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-4 氮氧化物的生成
-2-5 颗粒物的生成
-2-5 颗粒物的生成--作业
-2-6 其他污染物的生成
--其他污染物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--2-6 其他污染物的生成
-第二章 燃烧与大气污染--第二章 作业习题
-3-1 概述
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-第三章 大气污染气象学--3-1 概述
-3-2 大气的垂直结构
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-第三章 大气污染气象学--3-2 大气的垂直结构
-3-3 大气的热力过程
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-第三章 大气污染气象学--3-3 大气的热力过程
-3-4 大气稳定度与逆温
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-3-4 大气稳定度与逆温--作业
-3-5 大气的运动和风
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-第三章 大气污染气象学--3-5 大气的运动和风
-第三章 大气污染气象学--第三章 作业习题
-4-1 概述
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-1 概述
-4-2 点源扩散的高斯模式
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-2 点源扩散的高斯模式
-4-3 特殊气象和地形条件下的高斯扩散模式（选修）
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-第四章--4-3 特殊气象和地形条件下的高斯扩散模式（选修）
-4-4 点源扩散浓度的估算
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-第四章 大气污染浓度估算模式--4-4 点源扩散浓度的估算
-4-5 线源和面源扩散模式（选修）
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-第四章--4-5 线源和面源扩散模式（选修）
-4-6 空气质量模型的研究进展
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-4-7 区域空气质量模型的应用案例（选修）
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-第四章--4-7 区域空气质量模型的应用案例（选修）
-第四章 大气污染浓度估算模式--第四章 作业习题
-5-1 粒径与粒径分布
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-1 粒径与粒径分布
-5-2 颗粒物的形貌特征
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-2 颗粒物的形貌特征
-5-3 化学组成和光学性质
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-5-3 化学组成和光学性质--作业
-5-4 粉尘的物理性质
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-4 粉尘的物理性质
-5-5 净化装置的性能
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-第五章 颗粒污染物控制技术基础--5-5 净化装置的性能
-5-6 流体阻力和颗粒的沉降
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-第五章--5-6 流体阻力和颗粒的沉降
-5-7 惯性碰撞、机械拦截和扩散（选修）
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-5-7 惯性碰撞、机械拦截和扩散（选修）--作业
-第五章 颗粒污染物控制技术基础--第5章 作业习题
-6-1 重力沉降室
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-第六章 除尘装置--6-1 重力沉降室
-6-2 旋风除尘器
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-6-2 旋风除尘器--作业
-6-3 电晕放电和粒子荷电（选修）
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-6-3 电晕放电和粒子荷电（选修）--作业
-6-4 荷电颗粒的运动和捕集
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-第六章 除尘装置--6-4 荷电颗粒的运动和捕集
-6-5 电除尘器的结构和设计
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-第六章 除尘装置--6-5 电除尘器的结构和设计
-6-6 袋式除尘器的工作原理
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-6-6 袋式除尘器的工作原理--作业
-6-7 袋式除尘器的压力损失和清灰（选修）
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-第六章--6-7 袋式除尘器的压力损失和清灰（选修）
-6-8 袋式除尘器的设计和应用
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-6-8 袋式除尘器的设计和应用--作业
-6-9 湿式除尘器的工作原理
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-第六章 除尘装置--6-9 湿式除尘器的工作原理
-6-10 文丘里洗涤器（选修）
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-第六章 除尘装置--6-10 文丘里洗涤器（选修）
-6-11 除尘器的选择与发展
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-6-11 除尘器的选择与发展--作业
-第六章 除尘装置--第六章 作业习题
-期中测试--期中测试
-7-1 物理吸收传质计算
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-第七章 --7-1 物理吸收传质计算
-7-2 化学吸收传质计算
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-7-2 化学吸收传质计算--作业
-7-3 吸收设备和工艺
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-7-3 吸收设备和工艺--作业
-7-4 气体吸附原理与速率
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-7-4 气体吸附原理与速率--作业
-7-5 吸附设备与工艺
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-7-5 吸附设备与工艺--作业
-7-6 吸附器的设计计算
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-第七章 --7-6 吸附器的设计计算
-7-7 催化原理
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-7-7 催化原理--作业
-7-8 气固催化反应动力学
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-7-8 气固催化反应动力学--作业
-7-9 气固相催化反应器的设计
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-7-9 气固相催化反应器的设计--作业
-第七章 气态污染物控制技术基础（选修）--第七章 作业习题
-8-1 概述
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-8-1 概述--作业
-8-2 燃烧前燃料脱硫
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-第八章 硫氧化物控制技术--8-2 燃烧前燃料脱硫
-8-3 流化床燃烧脱硫
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-8-3 流化床燃烧脱硫--作业
-8-4 高浓度二氧化硫回收
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-8-4 高浓度二氧化硫回收--作业
-8-5 石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术
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-第八章 --8-5 石灰石/石灰湿法烟气脱硫技术
-8-6 氧化镁湿法烟气脱硫技术（选修）
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-8-6 氧化镁湿法烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-7 海水烟气脱硫技术（选修）
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-8-7 海水烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-8 湿式氨法烟气脱硫技术（选修）
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-8-8 湿式氨法烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-9 喷雾干燥法烟气脱硫技术（选修）
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-8-9 喷雾干燥法烟气脱硫技术（选修）--作业
-8-10 循环流化床干法烟气脱硫
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-8-10 循环流化床干法烟气脱硫--作业
-8-11 烟气脱硫技术的综合比较
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-8-11 烟气脱硫技术的综合比较--作业
-8-12 二氧化硫控制策略（访谈）（选修）
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--参考链接
-第八章 硫氧化物控制技术--第八章 作业习题
-9-1 概述
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-9-1 概述--作业
-9-2 低氮氧化物燃烧技术
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-第九章 固定源氮氧化物控制技术--9-2 低氮氧化物燃烧技术
-9-3 选择性催化还原技术
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-第九章 固定源氮氧化物控制技术--9-3 选择性催化还原技术
-9-4 选择性非催化还原技术
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-第九章--9-4 选择性非催化还原技术
-9-5 SNCR-SCR联合烟气脱硝技术（选修）
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-9-5 SNCR-SCR联合烟气脱硝技术（选修）--作业
-9-6 烟气同时脱硫脱硝技术（选修）
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-9-6 烟气同时脱硫脱硝技术（选修）--作业
-9-7 固定源氮氧化物控制技术评价
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-9-7 固定源氮氧化物控制技术评价--作业
-9-8 超低排放技术访谈
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-第九章 固定源氮氧化物控制技术--第九章作业习题
-10-1 概述
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-10-1 概述--作业
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-第十章 挥发性有机物控制技术--10-2 蒸气压及蒸发
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-第十章 挥发性有机物控制技术--10-3 VOCs污染预防
-10-4 冷凝法控制VOCs污染
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-10-4 冷凝法控制VOCs污染--作业
-10-5 燃烧法控制VOCs污染
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-第十章--10-5 燃烧法控制VOCs污染
-10-6 生物法控制VOCs污染（选修）
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-10-6 生物法控制VOCs污染（选修）--作业
-第十章 挥发性有机物控制技术--第十章作业习题
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-11-1 机动车污染概述--作业
-11-2 内燃机工作原理和污染物生成机制
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--11-2-2
-第十一章--11-2 内燃机工作原理和污染物生成机制
-11-3 机动车排放控制技术
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--11-3-2
-第十一章 机动车污染控制--11-3 机动车排放控制技术
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--11-4-2
-第十一章--11-4 先进车辆技术和清洁替代燃料技术
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-11-5 交通规划与交通管理（选修）--作业
-第十一章 机动车污染控制--第十一章作业习题
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-12-1 全球气候变化与温室效应--作业
-12-2 气候变化的应对措施
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-12-2 气候变化的应对措施--作业
-12-3 臭氧层破坏问题
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-12-4 臭氧层破坏的应对措施
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-第十二章 全球性大气环境问题--第十二章作业习题
-Lecture 01
--Video
-Lecture 02
--Video
-Conversation
--Video
-附加：--Exercise
