当前，我国已成为全球最大的汽车产销国，宝肖售量和保有量都在持续增长。与此同时，机动车排放也已经成为城区最主要的大气污染源，因此，国家和地方政府都在大力推广机动车的节能减排。
    经过多次讨论和修订，2013年9月17日，国家质量监督检验总局和环境保护部联合发布了《GB18352.5-2013轻型汽车污染物排放限值及其测量方法（中国第五阶段）》（以下简称“国V标准”）。按照该标准要求，从2018年1月1日起，国V标准将在全国范围内实施。北京地区已于2013年3月开始实施地标五阶段排放标准，排放限值与国V标准相同。
    为满足日益严格的法规要求，汽车制造商必须采用先进的污染物控制技术将汽车排放控制在法规限值之内。由于新车从研发立项到上市至少需要两年时间，北京地区又比全国提前近5年实施了五阶段法规，因此，市面上的“国V车”已经出现，并将逐渐增多。本文将总结适用于轻型汽油车的尾气污染物后处理控制技术，为汽车行业技术人员了解该领域的发展现状提供帮助。

    一、法规的升级
    我国是参照欧盟体系建立的机动车污染物排放法规，欧洲排放法规具有明显的阶段升级特点，基本上每五年升级一次。从1993年全面实施欧I排放标准，到2015年开始实施欧VI号标准，法规不断加严污染物排放限值的同时，也增加了受控污染物的种类，初始阶段仅限制HC、CO，目前则要求控制HC、CO、NOx、PM四种污染物；在测量要求上，从稳态工况控制，提升到瞬态和车辆冷启动及全工况的控制；对排放特性的耐久性要求也从无到有，最终目标是使车辆在寿命期内排放都不超标，从欧V标准开始，污染物控制装置耐久行驶的要求已经提高到160，000km。
    从2000年开始我国参照欧盟的机动车污染物控制法规逐步建立了机动车污染防控体系，与无铅汽油和电喷发动机的推广同期开展了机动车的污染物排放控制，在过去十几年中，我国的机动车污染防控法规采取 “小步快跑”的方式实现了四次升级，有效地控制了机动车污染物排放总量，在我国车辆销售井喷前，实现了污染物的先期控制。最重要的成果是基本做到了尽管车辆的总量不断增加，但是主要污染物排放总量的水平基本保持不变或只是略有增加。我国的法规升级进程如表1所示。

    二、汽油机的尾气排放控制方法
    汽车尾气污染控制是一个系统工程，可以通过使用高品质燃油，安装汽车催化剂、吸收剂、捕集器等后处理装置，以及改进发动机管理系统等手段达到降低污染物排放的目的。
    1．采用更好的油品
    燃油和机油的质量对污染物控制系统性能的影响体现在两个方面。首先，氧传感器、NOx传感器、催化剂都对油品质量很敏感。油品质量足够好，先进的电控系统和后处理装置才能使用，例如采用颗粒捕获器时就需要使用低硫燃油。其次，不论在用车还是新车，好的油品质量会提高污染控制系统的表现。以汽油为例，由于铅会造成催化剂和氧传感器中毒，我国是在无铅汽油推广后，才得以大量推广使用三元催化剂和汽油机电喷系统。在某些驾驶工况下，燃油添加剂中的磷、硅等组分及其副产物会沉积在排气系统，如氧传感器和催化剂表面，减少燃油中铅、磷等碱金属的含量能大大提高三元催化剂的使用寿命。

    2．载体技术
    载体是用来涂敷催化剂的陶瓷或金属制品，涂覆后封装在催化器内。催化器体积确定后，采用目数更高和壁厚更薄的载体能实现更大的催化剂表面积，提升其催化转化效率和耐久性。薄壁载体能明显减少催化器的热容量，降低排气系统背压。采用高目数薄壁载体能使车辆在性能不变的前提下，匹配一个更小的催化剂，使其更容易布置，离发动机更近，整车的布局更加紧凑。
    近年来，陶瓷和金属载体技术有巨大进步。1974年陶瓷载体刚面世时，载体200个孔，每平方厘米31个孔），壁厚大约是12mil（0.305mm）。到20世纪70年代末，孔度已经增加到300-400cpsi，壁厚减少了50%，达到6mil（0.15mm）。现如今400cpsi， 600cpsi， 900cpsi，甚至1200cpsi载体已经批量供应，载体壁厚逐渐减少到 2mil（0.05mm）。
    3．紧藕合催化器和涂覆技术
    对汽油车来说，车辆排放最差的时刻总是发生在冷机启动和怠速工况下，主要原因是此时燃烧室温度较低，燃油不完全燃烧生成大量的未燃HC。在紧挨着发动机排气歧管的位置布置一个附加的小催化器，使热气流尽快加热该催化器，使催化剂迅速达到活性温度。紧藕合催化器能明显降低车辆冷启动时的排放，催化剂起燃时间能够从原来的一两分钟，减小到几十秒。改进后的载体技术，配合高热稳定性的催化剂技术及储氧材料，利用紧藕合催化剂能达到欧IV、欧V、欧VI的排放法规要求。
    催化剂领域的另一个进步是区域涂敷技术。以前的催化剂是在整块载体上涂敷完全同种的活性催化剂，而区域涂敷技术是在载体的不同区域涂敷不同种类的活性物质，这种把“好钢用到刀刃上”的方法能优化催化剂性能，合理利用材料，在降低总成本的同时保持处理污染物的能力。

    4．三元催化剂技术
    汽油发动机用三元催化剂来控制HC、CO、NOx的排放。催化剂涂层烧结在陶瓷或金属的载体上，主要成分是氧化铝、氧化饰，以及铂、把、锗等贵金属成分。三元催化剂只有在闭环控制系统中才能发挥作用，发动机电控系统用氧传感器来获得混合汽 “浓”或“稀”的信号，将空燃比维持在1左右的狭窄窗口内。催化剂只有在该状态时工作效率才会最高，把CO和HC氧化成H2O和CO2，同时将NOx还原为N2。
    快速起燃催化剂，能使催化转化器快速进入工作状态。不论在法规测试条件下，还是现实生活中，冷启动时车辆排放污染最严重。通过改变载体的热容量，改进贵金属催化剂的类型和组分，能明显改善催化剂快速起燃效果，降低催化剂运行所需的尾气温度。
    高耐热催化剂，使高温环境下的催化转化器更耐久稳定，催化剂的使用寿命因此延长，催化转化器也能被安装到距离发动机更近的位置。对贵金属催化剂，通过添加稳定剂及其他稀土材料，使催化剂在1000℃下依然维持高的比表面积。改进的储氧材料在保持涂层表面积的同时，增大了三元催化剂的特定空燃比工作“窗口”，同时与氧传感器配合以反馈催化剂的“健康”状况，用于在线诊断系统OBDO“紧藕合”催化剂安装在排气歧管的出气口，使催化剂能够快速进入工作状态。
      电加热三元催化剂系统，用一个小的催化剂布置在主催化剂前，其载体通常由金属制成。电流通过时，载体迅速发热，使催化剂几秒钟就达到了工作温度。

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