2020年中国汽车尾气排放技术发展趋势分析：国六排放升级推动汽车尾气催化器需求[图]

    随着排放标准的提高，后处理技术的要求更加严格，我国国五之前柴油车排放限值较低，国六首次采用燃料中立原则，对柴油车与汽油车采用了相同的限值要求，因此柴油车升级难度高于汽油车。针对愈加严格的排放标准，尾气后处理设备需升级加装 DPF，并需要叠加 EGR、DOC、DPF、SCR、ASC 等多个催化装置。

    国四升级国五属于小幅提升标准，在国五汽油车排放标准下，CO、HC 化合物排放标准与国四标准一致，NO x 化合物由国四排放标准的 0.08g/km 加严到 0.06g/km，缸内直喷汽油发动机 PM 值限值为0.0045g/km。另外，国五排放标准中将非甲烷基碳氢化合物（NMHC）单独列了出来，并且限值为 0.068g/km。

    同时，排放合格里程数提升到 16 万公里，相比较国四排放标准的 10 万公里，提升了 60%。国五柴油车排放标准中，CO、HC 化合物和 NMHC 排放标准依然和国四标准一致，氮氧化物 NO x 较国四标准下降 28%。

    我国国五以前柴油车排放限值较低，国六首次采用燃料中立原则，对汽柴油车采用了相同的限值要求，柴油车升级难度高于汽油车。对于汽油车，国6a限值相比国五除CO 要求外基本一致，仅新增了对N2O和PN排放的要求，可以通过增加尾气处理部件实现；对于柴油车，国 6a 限值相比国五显著加严，尾气处理则需要全面升级。而对于所有车型国6b相对于国6a的CO、PM、THC、NMHC以及NOx限值分别下降了30%、33%、50%、50%、42%。

    排放标准的逐步提高，汽车尾气后处理技术要求更为严格。目前控制汽车尾气排放的主要措施包括机前措施、机内措施和机后措施三种 。机前措施是通过燃油添加剂减少有害成分以提升燃油品质，机内措施主要是改良发动机、提高燃烧效率以达到机内净化的效果。在几近苛刻的国 V 排放法规面前，仅仅依靠机前措施和机内措施是远远不够的，而且机前和机内措施技术难度高，减排效果有限，必须使用汽车尾气后处理技术来控制排放。

    机后措施采用包括空气喷射、氧化型反应器、三效催化器等措施对排放尾气进行净化处理，是目前最主流也是最行之有效的尾气处理方法。汽车尾气催化器主要由催化剂载体、涂层、催化剂助剂、活性成分四大部分组成。尾气催化系统的工艺路线发生变化，蜂窝陶瓷、沸石分子筛、贵金属等用量均增加。

    一、国六柴油机尾气处理

    柴油机污染物排放国四、国五标准主要针对NOx和PM。目前国际上柴油机尾气污染治理（机外）主要技术路线是：SCR 路线、DOC+DPF 路线以及 DOC+POC 路线。国六排放标准对颗粒物浓度 六排放标准对颗粒物浓度PM的要求更严格，尾气后处理设备必须加装 DPF，针对其 ，针对其他指标加严，必须改进喷射系统、他指标加严，必须改进喷射系统、叠加 EGR、DOC、DPF、SCR、ASC等多个催化装置。

各排放阶段后处理技术

数据来源：公开资料整理

    由于柴油排气中含氧量较高，可通过氧化催化器进行处理，消耗微粒中的可溶性有机成分 SOF 来降低微粒排放，同时让碳氢化合物 HC 和一氧化碳 CO 在催化剂作用下与氧气结合，生成无害的二氧化碳和水。DOC 一般以金属或陶瓷作为催化剂的载体，涂层中主要活性成分是铂系、钯系等贵重金属与稀有金属。当柴油机的尾气通过催化剂时，HC（碳氢化合物化）CO（一氧化碳）等在较低的温度下可以很快地与尾气中的氧气进行化学反应，生成无污染的H2O 和 CO2，从而达到净化尾气中 HC、CO 的目的。DOC 柴油机氧化催化器工作温度在 200～350℃，可以降低微粒中 SOF 达到 40%～90%以上，降低微粒排放，也可使一氧化碳 CO 降低 30%左右，碳氢化合物 HC 降低 50%左右，此外同时可降低芳烃和醛类的排放，使得柴油机尾气臭味减少。

    选择性催化还原剂采用氨类物质（氨气、氨水和尿素）或各种碳氢化合物（柴油和乙醇），催化剂采用一些金属结合物或人造沸石等。其反应原理是尿素在高温作用下产生氨气，然后氨气与氮氧化物发生还原反应，生成水和氮气。这个反应需要向排气中喷入柴油机排气处理液（尿素溶液），排气处理液由精准的加料装置喷射到催化器上游的排气中，喷射的尿素溶液数量由发动机电脑进行控制。关键组件：尿素喷射控制系统、喷嘴、计量泵、尿素箱、催化剂等。

    EGR废气再循环技术，减少氮氧化物的排放废气再循环技术，减少氮氧化物的排放。EGR 是将柴油机或汽油机产生的废气的一小部分再送回气缸。再循环废气由于具有惰性将会延缓燃烧过程，也就是说燃烧速度将会放慢从而导致燃烧室中的压力形成过程放慢，这就是氮氧化合物会减少的主要原因。另外，提高废气再循环率会使总的废气流量减少，因此废气排放中总的污染物输出量将会相对减少。EGR 系统的任务就是使废气的再循环量在每一个工作点都达到最佳状况，从而使燃烧过程始终处于最理想的情况，最终保证排放物中的污染成份最低。EGR 系统的主要元件是数控式EGR阀，数控式 EGR 阀安装在右排气歧管上，其作用是独立地对再循环到发动机的废气量进行准确的控制，而不管歧管真空度的大小。

    从结构上划分，有内部从结构上划分，有内部 EGR和外部 EGR两种系统，区别在于废气是否通过进气系统 两种系统，区别在于废气是否通过进气系统进入缸内。内部 EGR 技术结构简单，不需要外部设备，通常有两种方法：废气残余法以及废气再吸法。外部 EGR 技术是在排气系统上接入废气再循环管路，将废气引出再导入到进气系统中，让废气在进入气缸之前与新鲜空气充分混合。外部 EGR和内部EGR 相比，结构上要复杂的多，通常带有 EGR 阀，EGR 冷却器，还有一些特殊管路及附带的控制单元，因此外部 EGR 可以实现对废气的诸多参数的精确控制，从而最大程度的实现EGR的作用。根据管路连接的不同，外部 EGR 包含多种技术路线，比如一体增压式EGR系统、进气节流式EGR 系统等。

    二、国六汽油机尾气处理

    国六汽油机尾气后处理技术相对国五发生变化。汽油机尾气排放的污染物主要为HC、CO 和 NO x，CO 超过汽车排放总量的 80％，HC超过 70%。针对PM及PN 控制技术：改进喷射系统、升级三元催化剂，新增颗粒捕集器（新增颗粒捕集器（GPF））。目前，我国主要使用三元催化器作为汽油机尾气后处理系统。

    三元催化器及其催化剂

    大多为铂(Pt)、钯(Pd)、铑、(Rn)等稀有金属制成，价格昂贵。在上述三种有害气体中，HC 和 CO 的还原性比较强，而NO x 有一定的氧化性。针对三种有害气体的特性，在三元催化器中的催化剂的作用下，三种有害气体可发生氧化还原反应，使HC 和CO 氧化为H2O和CO 2，使NO x 还原为N2和O2。因此，三元催化器可同时净化 90%的CO、HC 及70%的NO x。

    气体机尾气后处理技术，采用不同催化剂配比可以更好处理污染物。气体机按照混合气中空气与燃料之间的质量比例，分为理论空燃比气体机（每克气体燃料完全燃烧对应最少空气质量）以及稀薄燃烧气体机（每克气体燃料完全燃烧对应的空气质量超过理论最小值）。上述两类发动机尾气中 CO 和 PM 的含量相近，而理论空燃比气体机燃烧温度较高，因此尾气中 NOx 含量较高，HC 含量较低；稀薄燃烧气体机燃烧温度较低，因此尾气中 NOx 含量较低，HC 含量较高。针对理论空燃比气体机和稀薄燃烧气体机尾气中 NOx 和 HC 含量不同的情况，一般使用不同的催化剂配比，以更好地处理 NOx和其他污染物。 当前气体机三元催化环节使用的贵金属价格较高，目前贵金属价格处在高位，因而迫切需要降低贵金属使用量，提升催化效率。

    智研咨询发布的《2020-2026年中国汽车三元催化器行业市场发展规模及投资前景趋势报告》数据显示：排放升级以后，重卡尾气处理单车价值量从原本的5500元提升至16000~19000 元左右，轻卡的单车价值量从3500元左右提升至 9000~10500元左右。公司目前在轻卡EGR 领域拥有较高市占率，并积极发展重卡领域业务。升级国六排放标准，带给公司较大成长机会。

中重卡及轻卡销量（万辆）

数据来源：公开资料整理

国六重卡单价值量

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国五重卡单价值量

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国六轻卡单车价值量（元）

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国五轻卡单车价值量

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