前言

中國的汽車工業在近20年中得到了飛躍式的發展。汽車在中國的保有量從2000年年底的約2000萬輛增加到了2016年年底的約1.94億輛。目前，中國已經成為世界上最大的汽車銷售市場，汽車已經深入普通民眾的生活，極大地方便了群眾的日常生活，提高了城鄉人民的生活質量。

汽車給生活帶來極大便利的同時，也不可避免地帶來了一些不利因素。目前，絕大部分汽車仍然使用化石燃料。化石燃料的燃燒產物對環境有著顯著的影響，比如燃料燃燒生成的二氧化碳氣體帶來的溫室效應，燃燒副產物一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物和顆粒物等污染物對居住環境及人類健康有著非常不利的影響，必須盡最大可能予以減少。

在20世紀中期，汽車在西方已經普及到普通家庭，但是汽車發動機產生的尾氣未經過任何處理就直接排入大氣，在西方的各個主要都市中造成了嚴重的空氣污染。直到20世紀六七十年代，通過對美國洛杉磯地區光霧的研究，人們才意識到汽車尾氣對環境的危害。20世紀70年代，美國頒布了《清潔空氣法》。汽車尾氣凈化催化劑開始被廣泛使用，尾氣中的有害物質顯著降低，汽車尾氣對環境的影響大大降低。如今尾氣催化劑已經作為標配，成為汽車的一個重要成分。以美國為例，從20世紀70年代起，政府對汽車排放的要求日趨嚴格，汽車尾氣處理的技術也日趨先進。從20世紀70年代到90年代初，由于排放法規的變化，汽車尾氣中排放的氮氧化物和碳氫化合物分別減少了90％和95%，而從20世紀90年代初到21世紀初，氮氧化物和碳氫化合物的排放又分別下降了約95％和98%，所以雖然車輛的數量和車輛行駛的里程大幅增加，但是空氣質量并沒有因此下降。

中國的汽車尾氣處理起步較晚。我國從20世紀末開始對在用車加裝三元催化劑，以減少有害尾氣的排放。由于當時大量的汽車使用化油器，對發動機空燃比的控制不夠精確，因而三元催化劑的效率有限。我國在2000年發布了第一個汽車排放的國標（國一），在隨后的若干年頒布了越來越嚴格的標準（國二、國三、國四和國五），目前國五已經進入實施階段，國六也已經被提上日程。隨著燃油電噴裝置的使用和發動機控制水平的提高，三元催化劑的效率日益提高。最新的國六標準和歐洲的歐六、美國的LEVⅢ/Tier3標準非常接近。在短短十幾年內，中國排放標準發展的程度相當于歐美國家半個世紀走過的道路。

如果所有車輛的排放都能滿足目前的排放標準，那么由車輛尾氣造成的污染將大幅度減小，空氣質量將有顯著提高，藍天白云將重回中華大地。但是必須意識到，要達到最新的排放標準，需將發動機尾氣中絕大多數的有害排放物加以轉化。這是一項非常艱巨的任務，需要足夠的知識、技術和資源來實現這個目標。汽車尾氣排放中的污染物轉化主要由位于汽車尾氣管處的催化裝置來實現。本書旨在介紹有關催化劑和污染排放的一般知識，內容包括汽車催化劑一般知識的介紹、汽油發動機和柴油發動機排放技術的介紹以及有關技術的回顧與現狀，還包括污染的形成、排放法規和排放測試的介紹。希望通過學習本書，汽車有關專業的學生可以對汽車后處理的各個方面有基本的了解，而專門從事汽車后處理的專業人員則可以通過每章后面附有的參考文獻做進一步的學習和了解。

汽車尾氣后處理是一個系統工程，需要發動機、催化劑、傳感器和其他部件一起配合，才能達到預期目標。具體來說，既需要合適的催化劑，也需要合適的催化劑工作環境，兩者缺一不可。催化劑的工作環境主要指催化劑中氣體的溫度、流量和組成，它們主要由發動機的運行條件和發動機的特性決定。在介紹催化劑的知識時，本書盡量從系統的角度進行討論，還涉及了一些其他方面的知識，比如發動機的控制、傳感器的原理和作用、排放法規和排放測試的規定及儀器等。在實際工作中，只有將這些知識結合才有可能發揮催化劑的效力，使車輛達到排放法規的要求。在發動機及車輛的研究和開發過程中，排放是一個關鍵因素和制約點，必須在研發的早期予以考慮，否則將非常被動。如果相關的工程師都有一定的尾氣排放知識，了解排放的要求和實現排放要求的技術手段，知曉各種技術的優缺點、技術和成本的平衡，那么在開發過程中將能做到未雨綢繆、有的放矢、少走彎路，提高開發的效率和降低開發成本。

本書由幾位作者共同編著。郭剛博士負責全書的編寫協調，并且負責編寫第2章、第3章（3.1、3.2、3.3、3.4、3.5、3.8）、第4章（4.1、4.2、4.3、4.6）和第6章（6.1、6.2、6.3、6.5）等內容；徐立峰博士負責編寫第3章（3.6、3.7）、第4章（4.4、4.5）和第6章（6.4）等內容；張少君博士負責編寫第1章和第5章。感謝韓維建博士的大力支持和指導。由于作者水平有限，錯誤在所難免，不足之處，懇請有關專家指正。

郭剛