柴油机微粒捕捉器研究
柴油机微粒捕捉器研究
引言
2013年我国全年产出和销售汽车数量分别为2211.68万辆和2198.41万辆，又一次刷新全球汽车销量记录，并连续五年蝉联世界第一汽车消费国。但是，汽车在给我们生活带来诸多便利的同时，也带来了非常严重的环境污染问题。2013年我国汽车总保有量为1.37亿辆，其中汽油车约为11083.3万辆，占比80.9%；柴油车约为2383.8万辆，占比17.4%；燃气车约为232.9万辆，占比1.7%。尽管柴油车的数量不到汽油车的1/4，但是两种大气中的主要污染物氮氧化物（NOX）和颗粒物（particulate matter）的排放量大部分出自于柴油车。2012年国内汽车共排放一氧化碳（CO）3471.7万吨，碳氢化合物（HC）438.2万吨，氮氧化物（NOX）640.0万吨，颗粒物（PM）63.3万吨，其中氮氧化物（NOX）排放总量的70%和颗粒物（PM）排放总量的90%来自于柴油车；而汽油车一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）排放量则较高，超过排放总量的70%[1]。监测显示，我国的城市空气污染，已由早前的煤烟型转为煤烟和机动车尾气复合型污染，诸如京津、长三角、珠三角以及东部沿海发达地区频繁发生的雾霾、酸雨和光化学烟雾等区域性大气污染问题与汽车尾气排放有着非常密切的关系。在这些人口密集地区，严重的汽车尾气污染直接影响到了人们的健康。显然，汽车尾气污染已成为造成城市环境污染最突出和直接的问题之一。随着全社会对污染问题重视程度的提高，柴油机的排放控制更加受到人们的重视，要满足国家日益严格的排放法规，研究更科学和对现有的排放控制技术进行改进已经成为柴油车生产商的当务之急。
目前，货车几乎全部采用柴油机，城市公交和客车中柴油车也占据绝对比例。因此，世界各国政府都对柴油机发展给予了高度重视和政策上的鼓励，从税收、燃料供应等诸多方面采取措施以促进柴油机的发展与普及。与此同时，多国汽车排放法规不断趋向严格，我国已于2013年7月1日实施了柴油车国IV排放法规。面对日益严格的排放法规，柴油车只有采用更加先进合理的排放控制策略，才能进一步降低污染物的排放，满足越发严格的政策法规。笔者首先对柴油机尾气组分和生成机理进行了说明，简要介绍了柴油机机内净化措施，而后重点评述了氮氧化物（NOX）选择性催化还原、稀燃氮氧化物（NOX）捕捉器、柴油机微粒捕捉器等非常具有代表性的后处理技术，并对柴油机后处理技术进行了总结和评述。
2 柴油机尾气的主要组成成分
当前，柴油机排放的尾气中，氮气约为75.2%，二氧化碳约为7.1%，氧气及其它成分约为16.89%，有害成分排放物约占排放总量的0.81%，见图1（a），有害排放物主要包括氮氧化物NOX（35.4%），一氧化碳CO（35.3%），颗粒物PM和硫化物SOX（20.76%），碳氢化合物HC（8.54%），其组成比例见图1（b）。
（a）柴油机废气组分 （b）废气中有害成分组成
图1 尾气组成成分
3 减少柴油机机内燃烧时有害成分的生成
减少柴油发动机机内燃烧时有害成分的生成，主要是指从有害排放物生成机理着手，在柴油燃烧时对有害排放物的生成过程予以遏制，而对生成无害产物的化学反应加以促进，在排放物形成的初始阶段减少污染物的生成量，主要包括优化燃烧进程、提高燃油品质以及进行废气再循环等方式。
引言
2013年我国全年产出和销售汽车数量分别为2211.68万辆和2198.41万辆，又一次刷新全球汽车销量记录，并连续五年蝉联世界第一汽车消费国。但是，汽车在给我们生活带来诸多便利的同时，也带来了非常严重的环境污染问题。2013年我国汽车总保有量为1.37亿辆，其中汽油车约为11083.3万辆，占比80.9%；柴油车约为2383.8万辆，占比17.4%；燃气车约为232.9万辆，占比1.7%。尽管柴油车的数量不到汽油车的1/4，但是两种大气中的主要污染物氮氧化物（NOX）和颗粒物（particulate matter）的排放量大部分出自于柴油车。2012年国内汽车共排放一氧化碳（CO）3471.7万吨，碳氢化合物（HC）438.2万吨，氮氧化物（NOX）640.0万吨，颗粒物（PM）63.3万吨，其中氮氧化物（NOX）排放总量的70%和颗粒物（PM）排放总量的90%来自于柴油车；而汽油车一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）排放量则较高，超过排放总量的70%[1]。监测显示，我国的城市空气污染，已由早前的煤烟型转为煤烟和机动车尾气复合型污染，诸如京津、长三角、珠三角以及东部沿海发达地区频繁发生的雾霾、酸雨和光化学烟雾等区域性大气污染问题与汽车尾气排放有着非常密切的关系。在这些人口密集地区，严重的汽车尾气污染直接影响到了人们的健康。显然，汽车尾气污染已成为造成城市环境污染最突出和直接的问题之一。随着全社会对污染问题重视程度的提高，柴油机的排放控制更加受到人们的重视，要满足国家日益严格的排放法规，研究更科学和对现有的排放控制技术进行改进已经成为柴油车生产商的当务之急。
目前，货车几乎全部采用柴油机，城市公交和客车中柴油车也占据绝对比例。因此，世界各国政府都对柴油机发展给予了高度重视和政策上的鼓励，从税收、燃料供应等诸多方面采取措施以促进柴油机的发展与普及。与此同时，多国汽车排放法规不断趋向严格，我国已于2013年7月1日实施了柴油车国IV排放法规。面对日益严格的排放法规，柴油车只有采用更加先进合理的排放控制策略，才能进一步降低污染物的排放，满足越发严格的政策法规。笔者首先对柴油机尾气组分和生成机理进行了说明，简要介绍了柴油机机内净化措施，而后重点评述了氮氧化物（NOX）选择性催化还原、稀燃氮氧化物（NOX）捕捉器、柴油机微粒捕捉器等非常具有代表性的后处理技术，并对柴油机后处理技术进行了总结和评述。
2 柴油机尾气的主要组成成分
当前，柴油机排放的尾气中，氮气约为75.2%，二氧化碳约为7.1%，氧气及其它成分约为16.89%，有害成分排放物约占排放总量的0.81%，见图1（a），有害排放物主要包括氮氧化物NOX（35.4%），一氧化碳CO（35.3%），颗粒物PM和硫化物SOX（20.76%），碳氢化合物HC（8.54%），其组成比例见图1（b）。
（a）柴油机废气组分 （b）废气中有害成分组成
图1 尾气组成成分
3 减少柴油机机内燃烧时有害成分的生成
减少柴油发动机机内燃烧时有害成分的生成，主要是指从有害排放物生成机理着手，在柴油燃烧时对有害排放物的生成过程予以遏制，而对生成无害产物的化学反应加以促进，在排放物形成的初始阶段减少污染物的生成量，主要包括优化燃烧进程、提高燃油品质以及进行废气再循环等方式。
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