汽车尾气净化处理技术

　　本书首先以汽车尾气污染和排放控制历程为切入点，介绍了汽车尾气控制技术的发展；其次介绍了汽车尾气催化的基础知识，包括催化器的功能、构成、载体、反应和封装；再次分别介绍了汽油车和柴油车的主要催化器类型技术和目前用于汽车尾气检测的测试规程；后介绍了目前机动车排放控制的技术挑战和未来发展展望。

　　郭刚博士毕业于清华大学（本科和硕士）和路易斯安那州立大学（博士）化学工程专业，长期在福特汽车公司从事机动车尾气催化技术研究工作，具有扎实的学术研究功底和独到的行业前瞻视角。

目　　录
丛书总序
推荐序一
推荐序二
前言
第1章　汽车尾气污染及排放标准概述1
　1.1　汽车污染物排放来源、类型及影响1
　1.2　洛杉矶光化学烟雾污染5
　1.3　早期汽车尾气排放治理和美国联邦《清洁空气法》10
　1.4　汽车尾气催化器的诞生、发展与普及13
　1.5　世界各国汽车排放法规与标准概述15
　参考文献19
第2章　汽车催化剂基础22
　2.1　催化剂基础知识22
　　2.1.1　化学平衡和反应速度22
　　2.1.2　活化能23
　　2.1.3　转化率和选择性24
　2.2　汽车催化剂的特点和主要成分28
　　2.2.1　汽车催化剂的活性物29
　　2.2.2　汽车催化剂活性物载体31
　　2.2.3　汽车催化剂涂层36
　　2.2.4　汽车催化剂的载体及特性38
　2.3　汽车催化器的封装和布局44
　　2.3.1　密距耦合催化剂45
　　2.3.2　下游催化剂46
　2.4　汽车催化剂中的传递与反应机理47
　2.5　催化剂的性能测试50
　　2.5.1　催化剂的理化性能50
　　2.5.2　催化剂的催化反应性能51
　　2.5.3　实验室催化剂性能测试53
　2.6　汽车催化剂数学模拟55
　参考文献56
第3章　汽油发动机车辆尾气后处理技术59
　3.1　汽油发动机尾气的产生和组成59
　3.2　三元催化剂中的主要化学反应60
　3.3　发动机空燃比和污染物在催化剂中的转化率61
　　3.3.1　氧气传感器64
　　3.3.2　氧储存材料67
　3.4　三元催化剂的发展历程68
　　3.4.1　氧化催化剂68
　　3.4.2　三元催化剂69
　　3.4.3　高耐久性的三元催化剂71
　　3.4.4　只含钯的三元催化剂73
　　3.4.5　现代三元催化剂75
　3.5　降低冷启动排放78
　3.6　冷启动排放催化剂82
　　3.6.1　碳氢化合物吸附催化剂83
　　3.6.2　冷启动氮氧化物吸附催化剂86
　3.7　汽油车颗粒捕集器87
　　3.7.1　汽油缸内直喷发动机87
　　3.7.2　汽油直喷发动机颗粒88
　　3.7.3　汽油发动机产生颗粒物的组分89
　　3.7.4　汽油颗粒捕集器89
　　3.7.5　汽油颗粒捕集器和柴油颗粒捕集器的比较90
　3.8　三元催化剂的耐久性和车载诊断系统93
　　3.8.1　催化剂的高温失活93
　　3.8.2　催化剂的中毒96
　　3.8.3　催化剂的快速老化99
　　3.8.4　车载诊断系统和催化剂的性能监测104
　参考文献106
第4章　柴油发动机车辆尾气后处理技术111
　4.1　柴油车尾气排放特征和尾气后处理目标112
　4.2　柴油氧化催化剂114
　　4.2.1　早期柴油氧化催化剂114
　　4.2.2　现代柴油氧化催化剂115
　　4.2.3　一氧化碳和碳氢化合物的氧化116
　　4.2.4　DOC对柴油后处理系统的温度调节117
　　4.2.5　二氧化氮的生成119
　4.3　选择性催化还原反应121
　　4.3.1　转化率和选择性122
　　4.3.2　氨的吸附、解吸和泄漏123
　　4.3.3　氨和氮氧化物的比例125
　　4.3.4　氨泄漏催化剂125
　　4.3.5　SCR催化剂的种类127
　　4.3.6　尿素和氨气129
　　4.3.7　混合器131
　　4.3.8　尿素的沉淀131
　　4.3.9　SCR催化剂的耐久性132
　　4.3.10　SCR催化剂的发展133
　4.4　柴油稀燃氮氧化物吸附催化剂134
　　4.4.1　LNT简介134
　　4.4.2　LNT工作原理135
　　4.4.3　LNT中氮氧化物的储存材料138
　　4.4.4　硫对LNT的影响138
　　4.4.5　LNT的转化产物139
　　4.4.6　LNT应用中发动机的控制139
　　4.4.7　LNT的发展和应用140
　4.5　柴油颗粒捕集器142
　　4.5.1　柴油颗粒142
　　4.5.2　柴油颗粒捕集器简介142
　　4.5.3　柴油颗粒捕集器工作原理143
　　4.5.4　DPF颗粒吸附机理145
　　4.5.5　柴油颗粒捕集器的再生146
　　4.5.6　柴油颗粒捕集器对尾气中颗粒物排放的影响149
　4.6　柴油车尾气后处理系统设计与优化151
　　4.6.1　氮氧化物的转化，SCR还是LNT152
　　4.6.2　DPF和氮氧化物转化催化剂的相对位置154
　　4.6.3　SCR捕集器：结合SCR和DPF155
　　4.6.4　DFF还是cDPF156
　　4.6.5　几种常用的柴油后处理系统156
　参考文献158
第5章　汽车尾气排放的测试规程164
　5.1　美国汽车尾气排放测试规程165
　　5.1.1　轻型车台架测试规程165
　　5.1.2　重型车发动机测试规程169
　　5.1.3　重型车整车测试规程171
　5.2　欧洲汽车尾气排放测试规程173
　　5.2.1　轻型车台架测试规程173
　　5.2.2　重型车发动机测试规程174
　5.3　中国汽车尾气排放测试规程179
　5.4　其他尾气排放测试规程180
　　5.4.1　轻型车测试规程发展（WLTP循环）180
　　5.4.2　重型车测试规程发展（WHSC和WHTC循环）181
　　5.4.3　实际道路排放测试182
　参考文献186
第6章　汽车尾气后处理技术的挑战和展望188
　6.1　实际道路排放控制189
　6.2　颗粒物排放的测量191
　6.3　温室气体排放193
　6.4　替代燃料车辆的排放控制195
　　6.4.1　生物柴油196
　　6.4.2　天然气197
　　6.4.3　乙醇198
　　6.4.4　液化石油气199
　　6.4.5　氢气燃料201
　6.5　其他后处理的发展方向202