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第一章 柴油车的排气污染及其控制技术 1

第一节 汽车的空气污染物排放现状 1

一、空气污染物及其污染源的排放量 1

二、汽车污染物的排放量及其分担率 6

第二节 柴油车的排放特点 6

一、柴油车的排气污染物 6

二、柴油车PM和NOx的排放特点 12

三、柴油车HC的排放特点 15

第三节 柴油车排气污染物控制面临的困难 19

一、柴油车NOx和PM的排放标准不断提高 19

二、同时降低柴油车NOx和PM的有效方法缺乏 26

三、柴油车后处理系统成本高 28

四、柴油机后处理装置使用要求高 30

第四节 柴油车排气污染物的主要控制技术 32

一、柴油机燃烧污染物控制技术的发展历程 32

二、减少柴油机PM和NOx排放的主要措施 33

三、柴油机污染控制装置的净化效果 36

第五节 柴油车的发展现状及趋势 37

一、柴油机及柴油车的发展历程回顾 37

二、清洁柴油车的主要优势 38

三、清洁柴油车的应用现状及发展趋势 42

参考文献 49

第二章 柴油机排气污染物的氧化催化净化技术 55

第一节 柴油机（车）氧化催化器（DOC）的功用及应用情况 55

一、DOC的应用情况 55

二、DOC的净化机理 56

三、DOC的功用 59

第二节 DOC的结构、催化剂及工作原理 61

一、DOC的结构及工作原理 61

二、消声式DOC的结构及工作原理 66

三、DOC的催化剂 67

四、DOC催化剂的中毒机理 69

第三节 DOC的主要技术指标 71

一、DOC的主要性能指标及其检测方法 71

二、DOC产品的净化率及其影响因素 73

第四节 DOC的结构设计 76

一、DOC的主要设计要求 76

二、DOC催化剂载体的结构设计 77

三、DOC总体设计 80

参考文献 82

第三章 NOx的催化还原净化技术 86

第一节 NOx催化还原方法的种类 86

一、NOx的净化方法 86

二、NOx催化还原方法的种类 86

三、柴油车NOx的催化还原方法及效果 87

第二节 NOx吸附催化还原净化技术 88

一、NOx吸附催化还原净化技术 88

二、NSR与其他催化器的组合净化技术 95

三、冷启动工况用NOx吸附净化器 96

四、车用LNT的成本估算 97

第三节 非选择性催化还原（NSCR）技术 98

一、NSCR的主要优势及不足 98

二、NSCR催化器的NOx净化机理 99

第四节 NOx的选择催化还原技术 99

一、SCR的原理、特点及种类 99

二、SCR还原剂的种类 100

三、HC-SCR技术 105

四、等离子体辅助催化的HC-SCR净化器 109

五、DME-SCR 110

六、NH3-SCR 111

七、固体SCR系统（SSCR） 112

八、CO-SCR及H2-SCR 116

九、SCR与NSR的组合式净化技术 116

参考文献 117

第四章 NOx的尿素选择催化还原净化技术 120

第一节 柴油机USCR系统的组成 120

一、USCR系统的组成及其功用 120

二、USCR的尿素水溶液供给系统 123

三、USCR的控制系统 127

四、SCR催化器的结构及设计流程 131

第二节 USCR中的吸附净化机理与主要化学反应 136

一、USCR中的吸附与净化机理 136

二、USCR中的主要化学反应 139

第三节 USCR的催化剂 141

一、USCR催化剂的种类 141

二、USCR催化剂及其系统的主要评价指标 143

三、USCR催化剂的NOx净化效率 144

四、USCR催化剂的失活 147

第四节 USCR系统性能指标的检测方法与影响因素 150

一、USCR系统主要评价指标的检测方法 150

二、USCR系统NOx转换率的影响因素 152

第五节 USCR的应用中存在的主要问题 159

一、概述 159

二、USCR系统的N2O及NH3排放问题 160

三、实际行驶中柴油车SCR的NOx净化效果 164

四、SCR系统中的沉积物及催化剂载体堵塞问题 166

五、低温下SCR系统启动延迟及NOx排放问题 169

六、SCR系统的制造成本高 170

参考文献 172

第五章 柴油机排气颗粒物的净化技术 177

第一节 颗粒物的物理化学性质 177

一、柴油机排气颗粒物的组成元素、结构及化学成分 177

二、PM的粒径及其分布 181

三、PM的着火燃烧及其影响因素 183

四、炭烟颗粒的氧化燃烧 186

第二节 排气颗粒物的净化方法 194

一、排气颗粒物净化技术的历史回顾 194

二、颗粒物净化装置的种类 196

三、PM的捕集机理 198

第三节 PM捕集净化器 202

一、纤维填充式PM捕集净化器 202

二、直流式颗粒捕集净化器 204

三、壁流式颗粒过滤器 208

四、催化再生型壁流式过滤器 209

五、过滤器滤芯的材料及其特性 211

第四节 DPF的设计要求及其评价指标 216

一、DPF的设计要求 216

二、DPF的主要性能指标 217

三、DPF主要性能指标的检测方法 218

第五节 壁流式DPF滤芯的几何结构及其特性参数 223

一、DPF滤芯的几何结构及其特性参数 223

二、DPF滤芯的几何特性参数举例 224

三、DPF滤芯几何特性参数的影响因素 226

第六节 DPF的过滤效率及其主要影响因素 227

一、DPF过滤效率的主要影响因素 227

二、颗粒物沉积量对DPF过滤效率的影响 227

三、DPF种类对过滤效率的影响 228

四、颗粒物粒径对DPF过滤效率的影响 228

五、孔隙率对DPF过滤效率的影响 230

六、平均微孔直径对DPF过滤效率的影响 231

七、DPF的过滤效率随循环工况运行时间的变化 233

第七节 DPF流动阻力的计算 233

一、DPF滤芯的压降模型及压降的计算 233

二、DPF滤芯压降的影响因素分析 239

三、DPF总压降及其降低的主要途径 246

参考文献 253

第六章 柴油机排气颗粒过滤器的再生与匹配 261

第一节 DPF柴油车存在的主要问题及其对策 261

一、DPF柴油车存在的主要问题 261

二、DPF柴油车存在主要问题的对策 266

第二节 颗粒过滤器的再生方法 267

一、颗粒过滤器再生的原理及其影响因素分析 267

二、DPF再生的开始时间及再生间隔的确定 271

三、颗粒过滤器再生方法的种类 272

第三节 DPF的再生与灰分清除 274

一、燃料喷射式再生系统 274

二、电加热式再生系统 277

三、燃料添加剂辅助式再生系统 283

四、催化剂涂覆式再生系统 285

五、主动-被动复合式再生系统 291

六、DPF的其他再生方式 293

七、DPF再生方式比较 294

八、DPF的灰分清除 295

第四节 柴油机DPF的匹配 296

一、DPF滤芯的颗粒过滤质量极限 296

二、在用车辆柴油机的DPF匹配 299

三、新开发车辆柴油机的DPF匹配 300

参考文献 305

第七章 现代柴油机的排气后处理系统 310

第一节 柴油机排气后处理技术的发展历程与动向 310

一、柴油机排气后处理技术的发展历程 310

二、柴油机排气后处理技术的发展动向 312

第二节 四效催化净化系统 319

一、四效催化净化器的概念 319

二、DPF与NAC/SCR组合式柴油机四效净化系统 321

三、丰田公司的DPNR系统 322

第三节 现代柴油机后处理系统 328

一、标致雪铁龙公司柴油车Blue HDi排气后处理系统 328

二、MZR-CD2.2 低排放柴油机的后处理系统 330

三、三菱 4M41型柴油机的主要排放对策 334

四、Bosch公司的现代柴油机后处理系统 336

五、梅赛德斯·奔驰柴油车的BlueTEC后处理系统 337

六、福特柴油车的后处理系统 339

七、2015款VW Jetta TDI柴油车的后处理系统 340

八、BMW柴油车的后处理系统 340

参考文献 344

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