内燃机机外净化

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1、第六章机外净化第一节排气后处理技术分类排气后处理技术包括：热反应器——催化反应器——微粒捕集器——吸附净化技术非排气污染物控制技术：燃油蒸发控制装置——曲轴箱强制通风装置催化转换器：催化剂是一种能改变化学反应速率而本身的质量和组成在化学反应前后保持不变的物质。催化剂不能影响化学反应的平衡位置，也不能使热力学受阻的化学反应得以进行。催化剂可使热力学允许的反应在适当的化学条件下具有较低的活化能，从而加速反应的进展。对于CO、HC和NOx等法规限定污染物，可以利用催化反应加速排气中各成分之间可能进行的化学反应，使其接

2、近平衡组成，显著减小污染物浓度。第二节排气后处理技术详解1.三效催化转化器三元催化转化器通常亦被称为触媒。催化剂本身乃是一种特殊的化学混合物质，它用以加快介质的化学反应的速率，而催化剂本身的元素或成分则并不产生任何化学变化。催化剂必须通过采用某些特定的浸镀并烘干等复杂工艺处理，被可靠地涂敷在陶瓷载体的蜂窝孔的表面上。三元催化转化器的作用是将发动机运转工作过程所产生的燃烧废气中所含的有害气体排放物，主要指废气中的碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）和氮氧化合物（NOx），转化成对人类社会环境无害的排放物，如二氧化

3、碳、水蒸气和氮气。三效催化转化器的载体一般采用蜂窝结构，蜂窝表面有涂层和活性组分，与废气的接触表面积非常大，所以其净化效率高，当发动机的空燃比在理论空燃比附近时，三效催化剂可将90%的碳氢化合物和一氧化碳及70%的氮氧化物同时净化，因此这种催化器被称为三效催化转化器。目前，电子控制汽油喷射加三效催化转化器已成为国内外汽油车排放控制技术的主流。（1）内部隔热结构提高了耐久性、发动机的热量管理，降低了噪声。（2）高温涂层技术使在高温环境下能够保持良好的排放性能。（3）牢固的催化床设计，提高耐久性。（4）针对客户车型

4、的专项设计，理想实现发动机性能和排放达标匹配。2.富氧降NOx催化转化器稀燃发动机：吸附-还原法的催化器是解决稀燃汽油机NOx排放问题的较有希望的途径。催化剂的再生过程：为使催化器能在富氧-贫氧交替的气氛中工作，而同时又不显著恶化发动机的燃料经济性，发动机的控制要特别设计。正常运转保持a＝1.5，每隔50-60s由电控器自动控制节气门减小开度，使a由1.5减小到0.7，同时把点火提前角推迟到5°CA，这样的期间持续5-10s，也称为催化剂的再生过程。也可将再生过程设在怠速工况，这时空速小，可以得到较好的NOx还

5、原效果。柴油机：催化吸附-还原：催化吸附-还原方法已经用于稀燃汽油机。由于在一般柴油机中无法实现吸附性催化剂再生所需要的浓混合气状态，所以这种方法不能用于柴油机。不过，在最新的采用共轨喷油系统的柴油机中，则有可能通过在膨胀过程中向缸内后喷燃油提供吸附催化器再生所需要的还原剂。选择性非催化还原：在高温排气中加入NH3，与NOx反应后生成N2和H2O。非选择性催化还原：NSCR的原理是在排气中加入还原剂(氨或HC等)，然后在催化剂的作用下对排气中的NOx进行还原。由于柴油机排气中含氧量很高，催化剂的催化作用又没有选

6、择性，还原剂很容易直接被氧化，消耗量很大，因此NSCR法已经被放弃。选择性催化还原：SCR与NSCR相似，只是催化剂的配方不同，SCR转化器的催化作用具有很强的选择性：NOx的还原反应被加速（还原剂的氧化反应则受到抑制）。以氨或氨水作为还原剂的SCR系统的催化剂一般用V2O5-TiO2、Ag-Al2O3，以及含有Cu、Pt、Co或Fe的人造沸石(Zeolite)等，这种系统的工作温度范围为250-500℃。3.柴油机排气微粒捕集器捕集方式：要通过高温氧化降低柴油机排气中80％的微粒排故，需要800℃以上的温度和

7、4s以上的时间，这在柴油机实际运转工况下很难实现。催化氧化可以降低微粒中的SOF，但对碳烟几乎不起作用。用水或其他溶液清洗排气只能降低柴油机微粒排放10％左右，且占用体积大，曾在工程机械上应用，但不适合车用。工业上用的旋风除尘器，是利用微粒的离心力将微粒从气流中分离出来。由于柴油机微粒粒度大多在0.3µm以下，表观密度在0.075kg／L左右，离心分离的效果很差，清除效率只有10％左右。静电除尘器将微粒进行荷电，利用高压电场使微粒沉降。这种装置所需空间太大，不适合用于汽车发动机。工业用袋式除尘器的原理用于捕集柴

8、油机排气微粒。虽然获得了高达90％的捕集效率。但滤袋的清灰和烟灰的二次处理比较复杂。最耐热的滤袋也不能承受柴油机大负荷时的高排气温度，而排气冷却系统复杂庞大，因此袋滤技术也很难用于车用柴油机。过滤机理：柴油机排气微粒捕集器也称排气微粒过滤器，用由细孔或纤维构成的滤芯来捕集柴油机排气中的微粒。存在三种过滤机理：（a）撞击、（b）拦截和（c）扩散。这三种过滤机理的主次根据微粒粒度、微粒密度