三元催化转化器(TWC)
工作原理:在正常工作条件下,汽油发动机排出的尾气空燃比 λ 控制在 0.97 到 1.03 的区间内,三元催化器中的催化剂会促使尾气中的一氧化碳(CO)、碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOx)发生氧化还原反应,将它们转化为无害的二氧化碳(CO₂)、水(H₂O)和氮气(N₂)。
颗粒捕集器(DPF/GPF)
工作原理:壁流式颗粒捕集器由具有一定孔密度的蜂窝状陶瓷组成,通过交替封堵蜂窝状多孔陶瓷过滤体,排气流被迫从孔道壁面通过,颗粒物分别经过扩散、拦截、重力和惯性四种方式被捕集过滤。当微粒的吸附量达到一定程度后,可通过主动再生或被动再生的方式将吸附在上面的炭烟微粒烧掉,使其恢复过滤性能。
优点:对颗粒物的捕集效率高,可有效减少发动机尾气中的微粒排放,降低对大气的污染;技术相对成熟,DPF 在柴油发动机上应用广泛,随着排放标准的提高,GPF 在汽油发动机上也逐渐普及;能适应不同工况下的发动机运行,在各种负荷和转速条件下都能发挥较好的捕集作用。
选择性催化还原(SCR)
工作原理:在催化剂的作用下,向尾气中喷入还原剂氨或尿素,尿素在高温下发生水解和热解反应后生成 NH₃,然后利用 NH₃将尾气中的 NOx 还原成 N₂和 H₂O,多余的 NH₃也被氧化为 N₂,防止泄漏。
优点:对 NOx 的还原效率高,能够有效降低尾气中 NOx 的排放,满足严格的环保标准;系统运行稳定可靠,经过多年的发展和改进,技术较为成熟;可以与其他尾气处理技术联合使用,如 DOC+DPF+SCR 系统,实现对多种污染物的综合处理。
氧化催化剂(DOC)
工作原理:当发动机过度富燃时,尾气中会存在大量未燃的 HC 和 CO,启动风扇,并打开阀门控制新鲜空气的流量,使得 λ 值超过 1.5 以上,从而启动 DOC,在催化剂的作用下,将 HC 和 CO 等成分氧化为 CO₂和 H₂O。
优点:可以有效去除尾气中的 CO 和 HC,降低这两种污染物的排放;结构相对简单,成本较低,易于安装和维护;在一定程度上可以提高尾气的温度,有利于后续尾气处理设备的工作。
废气再循环(EGR)
工作原理:通过与排气歧管和进气歧管相连,将一部分尾气重新引入到进气歧管中,再次参与燃烧。由于废气中的 CO₂、H₂O、NO₂等三原子气体的比热较高,当新鲜的混合气和废气混合后,热容量增大,在燃料燃烧放热总量不变的情况下,最高燃烧温度降低;同时废气对新鲜混合气的稀释作用,降低了氧的浓度,从而使 NOx 的生成受到抑制。
优点:能有效降低 NOx 的生成量,减少尾气中 NOx 的排放;可以提高发动机的燃烧效率,降低燃料消耗和碳排放;系统相对简单,不需要额外添加复杂的催化转化器或还原剂。