柴油车尾气净化技术评述

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1、第38卷增刊3稀有金属材料与工程Vol.38,Suppl.32009年12月RAREMETALMATERIALSANDENGINEERINGDecember2009柴油车尾气净化技术评述张健，李广忠，张文彦，康新婷，李亚宁(西北有色金属研究院金属多孔材料国家重点实验室，陕西西安710016)摘要：最近，柴油车的排气污染受到越来越多的关注。文章分别介绍柴油车尾气净化技术，即排气后NOx处理技术和排气后PM（微粒）处理技术，以及近来新近开发的能够同时处理NOx和PM的技术及其最新研究进展，并对以上研究方向存在的主要问题和应用前景进行了探讨。关键词：柴油车；机

2、外净化；尾气净化；NOx处理技术；PM处理技术中图法分类号：X51；X83；文献标识码：A文章编号：1002-185X(2009)S3-316-05汽车排气污染是目前全世界关注的热点问题。与解决。因此，必须采取机外净化措施，也就是采用更[10]目前的汽油车相比，柴油车具有燃油消耗低（20%~为有效的柴油车排气后处理措施，以满足日益严厉30%）、动力性强等特点；尾气排放与20世纪90年的柴油车排放法规和标准。发展机外控制技术已经成代初相比减少了90%以上，2005年柴油轿车的颗粒为世界一些发达国家研究的热点，因为排气后处理技排放比1990年减少了91%，H

3、C和NOx减少了95%。术是直接对有害排放污染物进行治理，其效果更加明先进柴油技术的发展彻底改变了传统柴油车油耗大、显有效。噪音大、污染大和体型大的这“四大问题”。由于其柴油机机外净化技术一般分为两类，分别是排气突出的优越性，柴油车在世界上许多国家得到大量应后NOx处理技术和排气后PM处理技术。除此之外，用，欧洲出现了越来越明显的轿车柴油化趋势，2004近来人们还进行探索开发能够同时处理NOx和PM的年欧盟新增乘用车(主要是轿车)中50%是柴油车。美技术。国柴油车比重尽管不高，但在过去的5年中销量增长1排气后NOx处理技术56%。据统计，1995~200

4、7年全球汽车产量从4900万辆增至6400万辆，其中汽油车增加22%，柴油车排气后NOx处理技术主要包括：选择性催化还原[1,2]增加58%。可以说汽车柴油机化将是未来汽车发NOx技术(SCR)、等离子辅助催化还原技术、氧化催化展的主要方向。转化器稀NOx技术非选择性催化还原NOx(NSCR系[11]虽然，应用广泛的柴油机油耗低，可靠性好，但统)、NOx吸附催化剂技术等。其排放的PM却给环境带来不小的危害，甚至于影响SCR系统已经在诸如电厂、船舶等大型柴油机上[3~9][12]人们的健康。而且，随着人们对环境保护的日益重实用化，用于降低NOx的排放，转化

5、效率高达90%。视，柴油车尾气排放问题己经引起人们的重视。因此，在国外，已有SCR运用实例，如戴姆勒一克莱斯勒公必须采取相应的措施对柴油机排放的微粒加以控制。司为了使配备柴油机的商用车符合欧IV及欧V排放标然而，柴油车所用的燃料和燃烧原理及特性与汽油车准，采用了使用尿素的SCR法，已于2005年上半年不同，决定了控制其排放污染物有一定的难度。因此，在卡车及大巴中采用SCR法，并在2006年10月符合与汽油车相比，柴油车的CO和HC排放量要少得多，欧IV标准前，开始阶段性地支持欧IV标准。该公司今NOx的排放量与汽油车在同一数量级，而PM的排放后还将继续开

6、发SCR技术，以尽早达到欧V标准的[7]量则是汽油车的30~80倍。所以如果要对柴油车尾气要求。但该技术的缺点在于尿素需要定时填充来维持排放加以控制的话，重点工作就要放在PM和NOx上。正常工作，且选择催化转化器的体积大、成本高，需目前，虽然柴油车制造厂采取了一系列机内净化要动态计量控制还原剂，在低负荷时，由于废气温度技术措施，但是NOx和PM的排放问题无法得到彻底较低，催化效率下降。另外，需要高流量的氨气才能收稿日期：2009-06-18作者简介：张健，男，1955年生，教授级高工，西北有色金属研究院粉末冶金研究所，陕西西安710016，电话：029-

7、86231095，E-mail:zhangjian@c-nin.com增刊3张健等：柴油车尾气净化技术评述·317·使NOx转化效率最高。此外，目前等离子体技术研究的重点已用于NOx处理，在稀燃排气中等离子放电主要是氧化反应，单独用等离子体对NOx还原没有效果，但当将等离子体与催化剂结合，等离子体增强了催化剂的选择性，对柴油机排气中的NOx和碳颗粒都有很好的净化效果。另一优点是对燃料含硫量几乎没有要求，可以在相对低的温度下运行。Delphi和Caterpillar等公司已经利用等离子体和催化剂系统开发出NOx和碳颗粒后处理系统，可用于柴油小轿车、重型车上

8、。其它几种排气后NOx处理技术因硫的容忍性差或最大NOx转换率太低等原因而需要进