“國(guó)六”背景下，整車(chē)廠商需要怎樣的尾氣后處理技術(shù)？

鑒于2016年底環(huán)境保護(hù)部、國(guó)家質(zhì)檢總局發(fā)布的《輕型汽車(chē)污染物排放限值及測(cè)量方法（中國(guó)第六階段）》（以下簡(jiǎn)稱“國(guó)六”）以及國(guó)務(wù)院發(fā)布的《打贏藍(lán)天保衛(wèi)戰(zhàn)三年行動(dòng)計(jì)劃》中的相關(guān)規(guī)定，目前全國(guó)已有十余個(gè)省級(jí)行政單位宣布在2019年7月1日提前執(zhí)行國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)。也就是說(shuō)，再過(guò)一個(gè)多月，“國(guó)六”就真的要來(lái)了！

作為國(guó)五標(biāo)準(zhǔn)的升級(jí)版，國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)多維度加嚴(yán)了要求，例如測(cè)試循環(huán)由NEDC升級(jí)為WLTC，測(cè)試過(guò)程更為嚴(yán)格，增加實(shí)際道路形式排放測(cè)試，污染物限制更嚴(yán)苛，引入48小時(shí)蒸發(fā)排放試驗(yàn)和加油過(guò)程中揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）排放試驗(yàn)，將蒸發(fā)排放控制水平提高至90％以上等等。這意味著，要滿足國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)，整車(chē)廠商及其背后的相關(guān)供應(yīng)商們必須提前進(jìn)行相應(yīng)的技術(shù)升級(jí)。

而值得注意的是，隨著排放要求的不斷加嚴(yán)，改善發(fā)動(dòng)機(jī)工作過(guò)程的難度越來(lái)越大，能統(tǒng)籌動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性能的發(fā)動(dòng)機(jī)也越來(lái)越復(fù)雜，成本也急劇上升。在這一情況之下，越來(lái)越多的廠商增加了對(duì)廢氣后處理技術(shù)的關(guān)注，原因是后處理技術(shù)是在盡量不影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能的同時(shí)，在排氣系統(tǒng)中安裝各種凈化裝置對(duì)廢氣進(jìn)行處理，從而降低污染物的排放。而此篇，我們就將結(jié)合日前在索爾維舉辦的媒體環(huán)保開(kāi)放日上所獲得的信息，重點(diǎn)介紹：為了滿足國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)，整車(chē)廠商需要怎樣的尾氣后處理技術(shù)？尾氣后處理技術(shù)又要如何再升級(jí)？

主流的汽車(chē)尾氣后處理技術(shù)

就汽油機(jī)而言，尾氣后處理裝置主要有三元催化轉(zhuǎn)化器、熱反應(yīng)器和空氣噴射器等。

其中三元催化器是目前應(yīng)用最多的廢氣后處理技術(shù)。三元催化器安裝在排氣歧管之后、排氣消聲器之前的排氣管中，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，廢氣經(jīng)排氣管進(jìn)入三元催化器，將汽車(chē)排氣系統(tǒng)中的有害物質(zhì)碳?xì)浠衔?、一氧化碳和氮氧化物轉(zhuǎn)化為水蒸氣、二氧化碳和氮?dú)?。?jù)了解，目前在發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)的汽油車(chē)幾乎都裝備了三元催化器，而在中國(guó)，在環(huán)境問(wèn)題以及排放法規(guī)的壓力之下，三元催化器也被更多的應(yīng)用，相信隨著國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，這一需求將更為迫切。

熱反應(yīng)器是通過(guò)均質(zhì)氣體的非催化反應(yīng)來(lái)氧化汽油機(jī)排氣中碳?xì)浠衔锖鸵谎趸嫉难b置。具體的應(yīng)用情況是，在排氣道出口處安裝用耐熱材料制造的熱反應(yīng)器，使尾氣中未燃燒的碳?xì)浠衔锖鸵谎趸荚跓岱磻?yīng)器中保持高溫并停留一段時(shí)間，使之得到充分氧化從而降低其排放量。需要指出的是，熱反應(yīng)器屬氧化裝置，不能除去氮氧化物。

空氣噴射器則是通過(guò)將新鮮空氣送入發(fā)動(dòng)機(jī)排氣管內(nèi)，從而使排氣中的碳?xì)浠衔锖鸵谎趸歼M(jìn)一步氧化和燃燒，即把導(dǎo)入的空氣中的氧在排氣管內(nèi)與排氣中的碳?xì)浠衔锖鸵谎趸歼M(jìn)一步化合形成水蒸氣和二氧化碳，從而降低了排氣中碳?xì)浠衔锖鸵谎趸嫉呐欧帕俊?/p>

而就柴油機(jī)而言，目前國(guó)內(nèi)普遍采用的國(guó)六排放技術(shù)路線多為“EGR＋DOC＋DPF＋SCR＋ASC”的形式。

其中，EGR就是廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，也即內(nèi)燃機(jī)在燃燒后將排出氣體的一部分分離出、并導(dǎo)入進(jìn)氣側(cè)使其再度燃燒的技術(shù)，可達(dá)到抑制氮氧化物的產(chǎn)生，同時(shí)提高燃油經(jīng)濟(jì)性的效果。

DOC指的是柴油機(jī)氧化催化器，通常為三段式排氣管中的第一段，一般以貴金屬或陶瓷作為催化劑載體。它的主要作用是氧化廢氣中的一氧化碳、以及碳?xì)浠衔?，將其轉(zhuǎn)化為二氧化碳和水，同時(shí)也可以吸收可溶性有機(jī)成分及部分碳顆粒，降低部分PM（微粒物）的排放。并將一氧化氮氧化為二氧化氮。

DPF，柴油顆粒捕捉器，也是三段式排氣管中的第二段，主要作用是捕捉PM顆粒，對(duì)PM的削減能力在90％左右。需要指出的是，當(dāng)DPF裝置捕捉足夠多的顆粒物后，為了避免堵塞，會(huì)對(duì)捕捉的顆粒物進(jìn)行消解，這個(gè)過(guò)程被叫做DPF再生。

SCR指的是選擇性催化還原技術(shù)，也是排氣管中的最后一段，以尿素為還原劑，通過(guò)使用催化劑與氮氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，將氮氧化物轉(zhuǎn)換為氮?dú)夂退?。?jù)了解，SCR技術(shù)在國(guó)內(nèi)卡車(chē)上早已普及。

ASC是氨氣捕捉器，一般安在排氣裝置的最末端，位于SCR裝置之后，通過(guò)催化氧化作用，降低排氣中未參與尾氣催化而泄露出的氨氣。據(jù)了解，國(guó)五之前對(duì)尿素系統(tǒng)噴射的尿素是沒(méi)有要求的，而國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)則制定了限值，因此ASC屬于國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)下催生的新型裝置。

尾氣后處理技術(shù)升級(jí)的若干要求及解決方案

不難推斷，隨著國(guó)六或是未來(lái)更為嚴(yán)苛的排放法規(guī)的實(shí)施，以上解決方案的需求將持續(xù)增加。而與此同時(shí)值得注意的是，這些尾氣后處理技術(shù)也在不斷升級(jí)，并且對(duì)相關(guān)零部件或是材料提出了更高的要求。

索爾維特種聚合物汽車(chē)業(yè)務(wù)拓展經(jīng)理丁宗勤表示，國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)下，EGR、SCR等裝置對(duì)于材料的多方面性能要求進(jìn)一步提升，例如使用溫度、尺寸穩(wěn)定性、耐腐蝕性等等，相關(guān)供應(yīng)商需要進(jìn)一步優(yōu)化材料方案。

據(jù)蓋世汽車(chē)了解，針對(duì)EGR廢氣再循環(huán)閥，索爾維提供的特種材料具有優(yōu)良的耐高溫性能，使用溫度在－40℃－180℃；具備優(yōu)良的密封性能，耐受廢氣中的化學(xué)品腐蝕，如酸性氣體；以及具備尺寸穩(wěn)定性以及長(zhǎng)期的熱老化性能等等。而針對(duì)SCR系統(tǒng)，其特種聚合物的高性能材料使用溫度為－40℃－100℃，同時(shí)具有耐尿素溶劑、優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性、尿素低滲透率等優(yōu)點(diǎn)。

材料的升級(jí)有利于保障以及提升尾氣后處理的效果，而在材料之外，催化劑之于尾氣后處理似乎更為重要。事實(shí)上，汽車(chē)尾氣就是通過(guò)與催化劑相互作用，來(lái)加速尾氣中污染物的氧化還原反應(yīng)，從而達(dá)到減少?gòu)U氣排放的目的。索爾維特種化學(xué)事業(yè)部市場(chǎng)發(fā)展經(jīng)理?xiàng)钪Z表示，為了滿足新的國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)，催化劑也需要進(jìn)行必要的升級(jí)，例如具備更出色的穩(wěn)定性，更強(qiáng)效耐用，滿足新的測(cè)試周期（WLTP）和更高的排放控制限制等等。

據(jù)了解，在中國(guó)市場(chǎng)，為了滿足新的國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)，索爾維開(kāi)發(fā)了新的鈰鋯儲(chǔ)放氧材料，這些產(chǎn)品具有出色熱穩(wěn)定性以增加催化劑的轉(zhuǎn)換效率和使用壽命：即使在高溫（峰值＞ 1000°C）后也能保持其物理特性，從而通過(guò)最大限度地減少燒結(jié)和包覆來(lái)穩(wěn)定貴金屬（催化劑的“活性成分”），能使催化劑做到更強(qiáng)效、更耐用、更低貴金屬負(fù)載，以及高成本效益。

具體產(chǎn)品來(lái)看，其Actalys和OPtalys系列產(chǎn)品是按不同比例組合的氧化鈰（稀土）和氧化鋯的混合物，在大多數(shù)情況下還會(huì)額外添加少量其它稀土氧化物，如鑭、釹和鐠。據(jù)稱，Actalys和OPtalys高性能鈰鋯材料促進(jìn)提高汽車(chē)催化轉(zhuǎn)化器的性能，可大幅度減少來(lái)自不斷增長(zhǎng)的車(chē)輛帶來(lái)的廢氣排放。

該公司另一個(gè)催化劑產(chǎn)品系列是燃油負(fù)載催化劑，它是一種含了催化劑的添加劑，用來(lái)燃燒累計(jì)在柴油顆粒捕集器（DPF）里的積碳，在低溫比如500度左右，可以用非常短的時(shí)間比如幾分鐘之內(nèi)完成積碳的燃燒。

此外，EolysPowerFlex?是該公司2009年全面推廣到全球市場(chǎng)的，用來(lái)解決歐五和歐六對(duì)柴油顆粒捕集器可靠性、堅(jiān)固性和耐用性方面的挑戰(zhàn)，特別針對(duì)高度市內(nèi)駕駛條件，冷車(chē)操作和燃油質(zhì)量問(wèn)題。據(jù)楊諾介紹，EolysPowerFlex?是可以裝載在一個(gè)小罐里并高度整合在汽車(chē)上，在車(chē)輛運(yùn)行期間自動(dòng)進(jìn)行添加。據(jù)了解，目前已經(jīng)有1300多萬(wàn)輛歐五和歐六車(chē)已經(jīng)裝載了Eolys PowerFlex?技術(shù)。目前，該公司也在積極在中國(guó)推進(jìn)這一技術(shù)的應(yīng)用。

蓋世小結(jié)：國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，為整車(chē)廠商及其背后的供應(yīng)商帶來(lái)了方方面面的挑戰(zhàn)，而如今，已有諸多整車(chē)廠商推出了國(guó)六車(chē)型，這意味著已經(jīng)有一批企業(yè)直面挑戰(zhàn)，進(jìn)行了相應(yīng)的技術(shù)升級(jí)。當(dāng)然不可否認(rèn)的是，技術(shù)升級(jí)是一個(gè)持續(xù)的過(guò)程，在包括汽車(chē)尾氣后處理在內(nèi)的諸多技術(shù)方面，相關(guān)企業(yè)仍需多下功夫，畢竟“國(guó)六”的技術(shù)方案需要進(jìn)一步優(yōu)化，未來(lái)更為嚴(yán)苛的排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施也需要更多的技術(shù)突破！

作者：解全敏