前言

中国的汽车工业在近20年中得到了飞跃式的发展。汽车在中国的保有量从2000年年底的约2000万辆增加到了2016年年底的约1.94亿辆。目前，中国已经成为世界上最大的汽车销售市场，汽车已经深入普通民众的生活，极大地方便了群众的日常生活，提高了城乡人民的生活质量。

汽车给生活带来极大便利的同时，也不可避免地带来了一些不利因素。目前，绝大部分汽车仍然使用化石燃料。化石燃料的燃烧产物对环境有着显著的影响，比如燃料燃烧生成的二氧化碳气体带来的温室效应，燃烧副产物一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物和颗粒物等污染物对居住环境及人类健康有着非常不利的影响，必须尽最大可能予以减少。

在20世纪中期，汽车在西方已经普及到普通家庭，但是汽车发动机产生的尾气未经过任何处理就直接排入大气，在西方的各个主要都市中造成了严重的空气污染。直到20世纪六七十年代，通过对美国洛杉矶地区光雾的研究，人们才意识到汽车尾气对环境的危害。20世纪70年代，美国颁布了《清洁空气法》。汽车尾气净化催化剂开始被广泛使用，尾气中的有害物质显著降低，汽车尾气对环境的影响大大降低。如今尾气催化剂已经作为标配，成为汽车的一个重要成分。以美国为例，从20世纪70年代起，政府对汽车排放的要求日趋严格，汽车尾气处理的技术也日趋先进。从20世纪70年代到90年代初，由于排放法规的变化，汽车尾气中排放的氮氧化物和碳氢化合物分别减少了90％和95%，而从20世纪90年代初到21世纪初，氮氧化物和碳氢化合物的排放又分别下降了约95％和98%，所以虽然车辆的数量和车辆行驶的里程大幅增加，但是空气质量并没有因此下降。

中国的汽车尾气处理起步较晚。我国从20世纪末开始对在用车加装三元催化剂，以减少有害尾气的排放。由于当时大量的汽车使用化油器，对发动机空燃比的控制不够精确，因而三元催化剂的效率有限。我国在2000年发布了第一个汽车排放的国标（国一），在随后的若干年颁布了越来越严格的标准（国二、国三、国四和国五），目前国五已经进入实施阶段，国六也已经被提上日程。随着燃油电喷装置的使用和发动机控制水平的提高，三元催化剂的效率日益提高。最新的国六标准和欧洲的欧六、美国的LEVⅢ/Tier3标准非常接近。在短短十几年内，中国排放标准发展的程度相当于欧美国家半个世纪走过的道路。

如果所有车辆的排放都能满足目前的排放标准，那么由车辆尾气造成的污染将大幅度减小，空气质量将有显著提高，蓝天白云将重回中华大地。但是必须意识到，要达到最新的排放标准，需将发动机尾气中绝大多数的有害排放物加以转化。这是一项非常艰巨的任务，需要足够的知识、技术和资源来实现这个目标。汽车尾气排放中的污染物转化主要由位于汽车尾气管处的催化装置来实现。本书旨在介绍有关催化剂和污染排放的一般知识，内容包括汽车催化剂一般知识的介绍、汽油发动机和柴油发动机排放技术的介绍以及有关技术的回顾与现状，还包括污染的形成、排放法规和排放测试的介绍。希望通过学习本书，汽车有关专业的学生可以对汽车后处理的各个方面有基本的了解，而专门从事汽车后处理的专业人员则可以通过每章后面附有的参考文献做进一步的学习和了解。

汽车尾气后处理是一个系统工程，需要发动机、催化剂、传感器和其他部件一起配合，才能达到预期目标。具体来说，既需要合适的催化剂，也需要合适的催化剂工作环境，两者缺一不可。催化剂的工作环境主要指催化剂中气体的温度、流量和组成，它们主要由发动机的运行条件和发动机的特性决定。在介绍催化剂的知识时，本书尽量从系统的角度进行讨论，还涉及了一些其他方面的知识，比如发动机的控制、传感器的原理和作用、排放法规和排放测试的规定及仪器等。在实际工作中，只有将这些知识结合才有可能发挥催化剂的效力，使车辆达到排放法规的要求。在发动机及车辆的研究和开发过程中，排放是一个关键因素和制约点，必须在研发的早期予以考虑，否则将非常被动。如果相关的工程师都有一定的尾气排放知识，了解排放的要求和实现排放要求的技术手段，知晓各种技术的优缺点、技术和成本的平衡，那么在开发过程中将能做到未雨绸缪、有的放矢、少走弯路，提高开发的效率和降低开发成本。

本书由几位作者共同编著。郭刚博士负责全书的编写协调，并且负责编写第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）等内容；徐立峰博士负责编写第3章（3.6、3.7）、第4章（4.4、4.5）和第6章（6.4）等内容；张少君博士负责编写第1章和第5章。感谢韩维建博士的大力支持和指导。由于作者水平有限，错误在所难免，不足之处，恳请有关专家指正。

郭刚