随着排放法规的日益严格，人们开始考虑包括催化转换器在内的各种机外处理方法。由于汽车排放的污染物分别来自排气管（燃烧过程）、曲轴箱和燃油系统，因此，发动机机外处理包括针对发动机燃烧排出的有害物在排气系统等处进行后处理和对曲轴箱窜气或燃油蒸气等部分进行前处理。
一、排气的后处理
排气的后处理是指气体在排出发动机气缸以后，在排气系统中进一步减少有害成分的措施，主要指催化转换器。它包括用来减少HC和CO排放的氧化催化转换器，减少NOx排放的还原催化转换器和同时减少HC、CO及NOx排放的三元催化转换器，用于减少HC和CO的热反应器。柴油机微粒过滤及再生装置也属排气后处理。
1.氧化催化转换器
氧化催化转换器的作用是把排气中的CO和HC氧化成CO2和H2O。由于贵金属内在活性高，在低温时的活性损失小，同时抗燃料中硫污染的能力强，因此其最适合用作催化材料。
目前应用最广泛的氧化催化材料是铂（Pt）和钯（Pd）的混合物。这些氧化催化剂的转化效率随温度而变化，如图3.41所示。在温度足够高时使用新的催化剂对CO的转化效率可达98％～99％，对HC的转化效率可达95％，但在温度低于250～300℃时，其转换效率急剧下降。
图3.41 氧化催化转换器中CO、HC的转化效率和温度的关系
2.三元催化转换器
三元催化剂包含铂（Pt）和铑（Rh），Pt/Rh在2～17的范围内；此外，还包括Al2O3、NiO、CeO2（氧化铈），其用氧化铝作为载体材料。在使用三元催化剂时，应将混合气成分严格控制在理论空燃比附近（α≈1），这样催化剂才能促使CO及HC的氧化反应和NOx的还原反应同时进行，生成CO2、H2O及N2；而且，只有在接近理论空燃比的狭窄范围内（图3.42），这三种有害成分才有高的转化效率。这是目前车用汽油机上应用最广泛的机外净化措施。
图3.42 三元催化的转化效率
为了使空燃比保持在理论空燃比附近的狭窄空燃比范围内，发动机使用了电子空燃比反馈控制系统。由排气系统安装的氧传感器检出排出系统中的氧浓度，与同时得到的吸入空气量、冷却液温度等信息一起被送到控制单元处理，并同上述狭窄空燃比范围内的空燃比进行比较，通过电子控制的燃料供给系统向气缸喷入适当的燃料量。
催化剂一般都在一定的温度下才起作用，对于发动机刚起动后的情况，由于排气温度很低，催化转换器不能净化排气中的有害成分。试验表明，在发动机的排放试验规范中，约80％的有害排放物是在最初冷机时排出的。为了解决这一问题，一般采用电加热催化剂（EHC）法和吸附剂法两种方案。
3.柴油机微粒过滤及再生装置
微粒是柴油机排放的突出问题，对车用柴油机排气微粒的处理主要采用过滤法。在滤芯上积存的微粒需及时清除。过滤器再生的原理是，将微粒尽可能烧掉，使其变成CO，随排气一起排入大气。针对这个问题，近年来，国内外对过滤器再生技术进行了大量细致的研究工作，提出了多种再生技术。根据利用能量形式的不同，再生技术可分为柴油机自身能量再生和利用外界能量再生两大类。
二、发动机的前处理
发动机的前处理应包括防止汽油蒸发的措施，以及为降低NO生成而采取的废气再循环的措施。
1.曲轴箱强制通风封闭系统（PCV系统）
如图3.43所示，从空气滤清器中引出一股新鲜空气进入曲轴箱，再经流量调节阀（PCV阀）把窜入曲轴箱的气体和空气的混合气一起吸入气缸烧掉。
PCV阀是用真空操作和多个可变喷嘴控制的阀。其作用是在怠速、低速小负荷时减少送入气缸的抽气量，避免混合气过稀而造成失火；在节气门全开时，即进气管真空度低，气缸窜气量大时，提供足够的流量。(www.xing528.com)
2.燃油蒸气吸附装置
活性炭罐式燃油蒸气吸附装置如图3.44所示。从油箱蒸发出来的燃油蒸气经储气罐流入炭罐被活性炭所吸附。当发动机工作时，由进气负压控制开启净化控制阀，在炭罐内被吸附的燃油蒸气与从炭罐下部流入的空气一起被吸入进气管。
图3.43 曲轴箱强制通风封闭系统
图3.44 活性炭罐式燃油蒸气吸附装置
1—空气滤清器；2—控制阀；3—储气罐；4—油箱；5—炭罐；6—进气管
3.废气再循环（EGR）装置
EGR使少量废气（5％～20％）再次循环进入气缸，降低燃烧温度，抑制NOx生成。对废气再循环量的控制方法有进气负压控制式、排气压力控制式、负荷比例式及电子控制式。应根据不同工况决定是否采用废气再循环，或确定废气再循环量的多少。
在汽油机暖机过程中，在怠速及低负荷和在高负荷、高转速或节气门全开时，一般不进行废气再循环，并要求随着负荷增加，废气再循环量应增加到允许的限度。根据工况的不同，利用计算机控制EGR阀的开度可以获得较高的控制精度。在严格控制NO排放的国家，EGR装置已成为净化NOx的主要方法。
EGR系统主要有气电式和电控式。
1）气电式
气电式EGR系统主要由EGR阀、真空源、真空管路、ECU、EGR电磁阀和部分传感器等组成，其控制系统如图3.45所示。在气电式EGR系统中，阀的开度是通过改变EGR阀上部真空室内的真空度来调节的，其真空源由节气门提供或使用真空泵提供，此系统中EGR阀与EGR电磁阀通过真空管路相连。
图3.45 气电式EGR控制系统
在EGR电磁阀关闭的状态下，真空管路与大气相连；而在开启状态下，真空管路与真空源相连，ECU通过改变EGR电磁阀的开启、关闭时间比，达到调节真空管路中真空度的目的，从而控制废气再循环流量。气电式EGR系统可以根据传感器信号判断发动机的工作状态，相对准确地计算出废气再循环的时机和最佳控制量。
2）电控式
EGR系统由EGR阀、EGR冷却器、混合腔、节流阀、一根或多根EGR管组成，根据使用需要有时包含旁通阀和节流阀。电控式EGR系统（图3.46）则还包含ECU控制器。气缸排气经过排气管，通过EGR阀部分进入EGR系统，高温气体经过EGR冷却器，最终到达混合腔与新鲜空气混合进入气缸。
图3.46 电控式EGR系统
机外净化技术可以分为排气后处理技术和发动机前处理技术两类，如表3.4所示。
表3.4 机外净化技术的分类及应用
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