如今，重型車國六標(biāo)準(zhǔn)日益臨近，后處理系統(tǒng)行業(yè)該如何做出應(yīng)對？后處理系統(tǒng)的集成排布，是否符合行業(yè)的發(fā)展趨勢？

　　后處理系統(tǒng)集成一體化是發(fā)展趨勢

　　相較于國四、國五排放標(biāo)準(zhǔn)，國六階段對PM、NOx、CO和HC排放提出了更為嚴苛的要求，這也導(dǎo)致僅配裝SCR或POC系統(tǒng)的車輛無法達到國六排放標(biāo)準(zhǔn)。為此，很多供應(yīng)商針對后處理系統(tǒng)進行了設(shè)計優(yōu)化，并采用了全新結(jié)構(gòu)。

　　目前來看，國六后處理系統(tǒng)采用的主流技術(shù)路線是DOC＋DPF＋SCR＋ASC，即先通過氧化催化器（DOC），降低尾氣中的CO和HC，再利用顆粒捕捉器（DPF）降低尾氣中的顆粒物，最后通過選擇性催化還原器（SCR）降低尾氣中的NOx，而氨逃逸催化器（ASC）一般安裝在SCR后端，在載體內(nèi)壁使用貴金屬等催化劑涂層，用于還原廢氣中的氨。這一系列操作，可有效減少尾氣中有害排放物的含量。

　　“開發(fā)國六后處理系統(tǒng)時，供應(yīng)商不僅要結(jié)合排放限值的要求，還要考慮如何對增加的配置進行合理布局。”天津大學(xué)內(nèi)燃機燃燒學(xué)國家重點實驗室副主任姚春德指出，隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷升級，后處理系統(tǒng)集成一體化的趨勢愈發(fā)明顯。

　　姚春德進一步介紹，后處理系統(tǒng)走向集成化的原因主要有以下三個方面：一是柴油車作為運輸工具，留給后處理系統(tǒng)的裝置空間有限。因此，為了節(jié)約空間，后處理系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)需要根據(jù)整車布置進行改進；二是在尾氣進入后處理系統(tǒng)后，會進行一系列氧化催化還原反應(yīng)，這個過程對溫度的要求較高，需要部件之間保持緊湊距離。比如，SCR系統(tǒng)的催化還原，需要借助DPF過濾過程中的余熱來提高排氣溫度，進而保障系統(tǒng)的正常工作；三是后處理系統(tǒng)的開發(fā)需要適應(yīng)市場需求進行低成本設(shè)計，從一定程度上來講，集成式后處理系統(tǒng)更省材料、更節(jié)約成本。

　　對此，多位業(yè)內(nèi)專家也持有相同觀點。在山東省汽車行業(yè)協(xié)會副會長兼秘書長譚秀卿看來，集成式后處理系統(tǒng)不僅能夠節(jié)約空間和成本，還有利于提高裝置的安裝效率，是行業(yè)當(dāng)下以及未來的發(fā)展趨勢。

　　集成式后處理系統(tǒng)尚存技術(shù)難點

　　無疑，從整車布置空間和低成本要求等層面考慮，集成式后處理系統(tǒng)更具優(yōu)勢。不過，有業(yè)內(nèi)人士指出，想要實現(xiàn)國六后處理系統(tǒng)集成，需要從總成耐久性、保溫性、總成背壓、NVH性能、集成化布置、流速均勻性、尿素結(jié)晶等多維度綜合考慮。尤其是當(dāng)后處理系統(tǒng)內(nèi)部集成更多裝置時，會對產(chǎn)品自身的可靠性、安全性以及后續(xù)的維修保養(yǎng)提出更多挑戰(zhàn)。

　　“按照整車制造商的要求，我們會根據(jù)測算數(shù)據(jù)，對后處理系統(tǒng)進行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計。”在接受記者采訪時，無錫威孚力達催化凈化器有限責(zé)任公司市場營銷部客戶經(jīng)理徐海兵告訴記者，一般企業(yè)開發(fā)后處理系統(tǒng)時，主要會聚焦產(chǎn)品能否滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，以及關(guān)注市場終端對于產(chǎn)品價格的接受程度，而對于產(chǎn)品安全性方面的考量確實有所欠缺。同時，相比分布式后處理系統(tǒng)，集成式產(chǎn)品的后續(xù)維修保養(yǎng)成本更高，一旦某個部件出現(xiàn)問題，很可能需要更換整個系統(tǒng)。

　　“在后處理系統(tǒng)進行氧化還原的過程中，DPF是最容易出現(xiàn)問題的部件。”姚春德介紹說，在國六階段，車輛對于燃油、潤滑油的清潔度和含硫量要求非常高，如果用戶使用不合規(guī)的油品，會導(dǎo)致DPF堵塞，進而影響整個后處理系統(tǒng)的氧化、還原效果。另外，由于在集成式后處理系統(tǒng)中，DPF和其他部件是串聯(lián)關(guān)系，很容易造成“一堵全堵”的情況出現(xiàn)，所以需要更加精確地控制DPF的過濾量，對于其再生功能及時進行技術(shù)性干預(yù)。

　　對此，某品牌后處理系統(tǒng)研發(fā)技術(shù)人員表示，盡管后處理系統(tǒng)的集成技術(shù)相對成熟，但在特殊工況或無法加注符合標(biāo)準(zhǔn)油品的情況下，后處理系統(tǒng)仍有可能出現(xiàn)“一堵全堵”的問題。事實上，在國四、國五階段，類似的故障也比比皆是，這表明在排放標(biāo)準(zhǔn)不斷升級的背景下，后處理廠商需要加強研發(fā)創(chuàng)新和技術(shù)儲備，并且做好成本控制以及產(chǎn)品的充分驗證。

　　除了技術(shù)難點亟待突破，集成式后處理系統(tǒng)易安裝、易拆卸的特性，也給運輸從業(yè)者增添了很多煩惱。記者了解到，由于國六后處理系統(tǒng)單價高，其中一些部件以貴金屬作為催化劑涂層，且提煉難度不大，很容易進行后續(xù)加工，這給了不法分子可乘之機。自國六排放標(biāo)準(zhǔn)實施以來，偷竊后處理系統(tǒng)的案件頻發(fā)，嚴重損害了卡車司機的利益。

　　對此，徐海兵表示：“從研發(fā)角度來看，廠商可以在設(shè)計產(chǎn)品時，提供多種防丟失措施。除了可以通過加固硬件防范，還可以在后處理系統(tǒng)上安裝觸摸式傳感器。一旦有異常觸碰，傳感器便可及時將信息傳送到系統(tǒng)平臺，觸發(fā)被動報警。這樣一來，后處理系統(tǒng)丟失率將會大大降低。”

　　在姚春德看來，想要從根本上防范后處理系統(tǒng)被盜，相關(guān)企業(yè)需要不斷提升技術(shù)水平、突破技術(shù)瓶頸，進一步減少催化劑中的貴金屬含量，或者使用鈣鈦礦等價值不高的替代資源。另外，從節(jié)能減排的角度來看，柴油＋甲醇的技術(shù)路線可能更符合中國國情，也可以直接避免因為需要安裝后處理系統(tǒng)而帶來的問題。

　　未來市場增量可觀 技術(shù)、成本是核心競爭力

　　隨著國六排放標(biāo)準(zhǔn)的逐步實施，后處理市場將迎來新的發(fā)展機遇。不過，機遇往往伴隨著挑戰(zhàn)，這塊“大蛋糕”已經(jīng)成為零部件企業(yè)的必爭之地。

　　據(jù)了解，康明斯、銀輪股份、威孚高科、貴研鉑業(yè)、艾可藍等國內(nèi)外企業(yè)均已積極布局，完成了相關(guān)的技術(shù)儲備，以搶占國六后處理市場份額；自主零部件企業(yè)正向市場領(lǐng)軍企業(yè)發(fā)起沖擊。不過，與外資企業(yè)相比，自主企業(yè)在后處理產(chǎn)能、技術(shù)研發(fā)等方面仍有差距。

　　“由于技術(shù)領(lǐng)先和品牌影響力大，跨國零部件公司在國內(nèi)柴油車后處理領(lǐng)域占有較大的份額。而在燃氣車領(lǐng)域，國內(nèi)后處理廠商與跨國公司的市場份額比例各半。”徐海兵告訴記者，現(xiàn)在博世、康明斯等跨國公司創(chuàng)新性地推出了U型后處理系統(tǒng)。相比而言，U型后處理系統(tǒng)更具技術(shù)先進性，不僅能夠有效應(yīng)對排放升級，還具有出入口布置靈活、安裝方式多樣化，且更容易快速與整車集成等優(yōu)勢。

　　“基于U型后處理系統(tǒng)的優(yōu)勢，不少整車企業(yè)已開始要求國內(nèi)后處理廠商跟進開發(fā)。”徐海兵表示，在激烈的市場競爭中，國內(nèi)自主企業(yè)需要靜下心來攻堅克難，做好產(chǎn)品的自主研發(fā)以及成本控制，進一步解決后處理系統(tǒng)集成過程中存在的問題，只有不斷地自我完善，才能形成核心競爭力。

　　詳解后處理技術(shù)升級之路

　　隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的快速升級，后處理技術(shù)路線也在不斷變革完善。那么，經(jīng)過多年發(fā)展，柴油車后處理系統(tǒng)到底有了哪些變化？本文將對此進行詳細梳理。

　　國三國四階段：EGR、SCR初露頭角

　　從排放升級的進程來看，國一到國三階段，降低尾氣排放污染物的關(guān)鍵在于優(yōu)化燃油噴射系統(tǒng)；而國三到國四階段，EGR、SCR系統(tǒng)開始出現(xiàn)在大眾視野，并逐漸成為排放升級的必備配置。

　　相較于國三排放標(biāo)準(zhǔn)，國四階段對于各項指標(biāo)的限制要求均大幅加嚴。由于單純通過優(yōu)化噴射、改進燃燒技術(shù)等手段，已經(jīng)很難滿足排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，因此在國四階段，除發(fā)動機本體進行改造升級外，后處理系統(tǒng)也開始普遍應(yīng)用于柴油車上。

　　升級國四排放標(biāo)準(zhǔn)主要有兩條技術(shù)路徑，一種是EGR路線（EGR＋DOC/POC），原理是通過控制發(fā)動機內(nèi)部燃燒時的溫度，從而抑制NOx的生成，然后在尾氣后處理過程中吸收PM。另一種是SCR路線，它通過使柴油機完成最大限度的燃燒而減少PM的生成，再將尾氣還原成無污染氣體，這種路線需要添加催化劑，就是業(yè)內(nèi)所熟知的車用尿素。

　　在輕卡市場中，考慮到成本和裝置空間等因素，應(yīng)用EGR路線的車型占大多數(shù)。而在中重型柴油車領(lǐng)域，SCR則是主要技術(shù)路線，且被認為是未來國內(nèi)柴油機排放升級的技術(shù)方向。

　　在國四階段，相比并行的EGR路線，SCR技術(shù)在燃油消耗、減排穩(wěn)定性、未來技術(shù)提升空間等方面均有一定優(yōu)勢。不過，由于SCR技術(shù)在國內(nèi)市場初露頭角，該系統(tǒng)轉(zhuǎn)化效率只能達到70％～80％，而且由傳感器故障和尿素結(jié)晶導(dǎo)致的系統(tǒng)堵塞問題，也曾一度讓用戶和廠家吃了不少苦。

　　國五階段：SCR批量應(yīng)用

　　國五時代到來后，SCR技術(shù)依然是主流路線。由于該技術(shù)在國四階段已趨于成熟，升級國五排放標(biāo)準(zhǔn)只需調(diào)整技術(shù)參數(shù)，對發(fā)動機改動不大，相對開發(fā)成本較低，市場認可度進一步提升。

　　與此同時，部分廠家也開始探索EGR技術(shù)路線（EGR＋DOC＋DPF）。據(jù)了解，NOx在高溫富氧情況下容易生成，EGR技術(shù)就是將排出的部分廢氣冷卻后，重新引入進氣系統(tǒng)參與燃燒，來降低峰值燃燒溫度，以此來抑制燃燒時NOx的生成。

　　EGR＋DOC＋DPF的技術(shù)路線既可以滿足國五階段對于氮氧化物的限值要求，也可避免SCR系統(tǒng)尿素結(jié)晶帶來的苦惱，同時能節(jié)省添加車用尿素的成本。不過，EGR技術(shù)路線需要改變發(fā)動機結(jié)構(gòu)，而且DPF單次購買價格高，在長時間使用之后還會產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，需要主動再生定期清洗，所以國五階段并沒有大規(guī)模推廣。

　　國六階段：有無EGR的技術(shù)之爭

　　進入國六階段，由于氮氧化物和顆粒物排放限值分別加嚴了77％和67％，同時新增顆粒數(shù)量（PN）限值，還規(guī)定CO、HC、NH3等排放限值，因此DPF和DOC成為了必備裝置，發(fā)動機和尾氣后處理系統(tǒng)面臨更高的技術(shù)升級挑戰(zhàn)。

　　目前，主流國六技術(shù)路線為：冷卻EGR＋DOC＋DPF＋SCR＋（ASC），也有部分采用無EGR國六技術(shù)路線（DOC＋DPF＋SCR＋ASC），即不使用外部冷卻EGR，僅采用后處理系統(tǒng)中的高效SCR來使NOx排放達標(biāo)。

　　以EGR＋DOC＋DPF＋SCR為代表的是最為普遍的技術(shù)路線，其中又分為高、中、低EGR三種模式。

　　在動力性方面，低EGR對動力影響不大，但高EGR卻對動力性有較大影響。由于缸內(nèi)廢氣增多，形成的可燃混合氣體就會減少，混合氣體燃燒速度降低，燃燒反應(yīng)速度減弱，同時缸內(nèi)壓力降低，最終會影響發(fā)動機的爆發(fā)力。

　　不過，EGR路線也有它的優(yōu)勢，與高效SCR技術(shù)路線相比，EGR＋DOC＋DPF＋SCR路線對SCR轉(zhuǎn)化率要求不高（90％～92％），尿素消耗也相對較低，同時EGR還能降低缸內(nèi)燃燒溫度，使其不具備產(chǎn)生氮氧化物的條件，從而降低排放。

　　無EGR路線技術(shù)難度相對更大，對標(biāo)定精度和后處理要求更高，需要和高效集成式（如Hi—eSCR系統(tǒng)、DOC和DPF一體封裝技術(shù)）后處理系統(tǒng)配合。另外，無EGR技術(shù)路線由于減少EGR相關(guān)組件，整體可靠性更高。同時，無EGR技術(shù)路線在動力性和經(jīng)濟性上也更有優(yōu)勢。

　　延伸閱讀——柴油機后處理系統(tǒng)基礎(chǔ)知識

　　目前，柴油車后處理系統(tǒng)的主要部件有：用于控制CO和HC排放的柴油機氧化催化劑（DOC）、用于控制PM排放的柴油顆粒捕集器（DPF）以及用于控制NOx排放的選擇性催化還原技術(shù)（SCR）。

　　一、DOC

　　DOC通常以陶瓷蜂窩為基礎(chǔ)負載催化劑，為通流式催化轉(zhuǎn)化器。催化劑的活性組分一般采用貴金屬鉑（Pt）或鈀（Pb）。DOC通常安裝在柴油車后處理系統(tǒng)的最前端，利用貴金屬組分的催化氧化作用，有效去除尾氣中的CO、HC等還原性氣態(tài)污染物，以及PM中的可溶性有機物（SOF）；同時，DOC還可以將尾氣中的NO部分氧化為NO2，為后續(xù)的DPF再生和SCR反應(yīng)提供促進作用。

　　目前關(guān)于DOC的相關(guān)研究，除了關(guān)注對CO、HC、SOF的低溫起燃能力和對NO的氧化能力等催化劑活性外，催化劑的熱穩(wěn)定性和抗硫中毒能力也非常重要。貴金屬組分在高溫條件下容易發(fā)生燒結(jié)，造成活性位點損失、性能降低，其失活過程是不可逆的，燃油中含硫量過高，會導(dǎo)致DOC發(fā)生硫中毒，并且由于DOC的催化氧化作用，造成尾氣中硫酸鹽成分增加，導(dǎo)致PM排放升高。

　　二、DPF

　　DPF是當(dāng)前降低柴油車PM排放最為有效的技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)90％以上的顆粒物捕集。目前，最常用的是壁流式陶瓷蜂窩捕集器，利用相鄰捕集器孔道前后交替封堵，使尾氣從壁面穿過，從而實現(xiàn)PM的截留捕集。DPF的相關(guān)研究主要集中在過濾材料和過濾體再生兩項關(guān)鍵技術(shù)上。

　　目前，市場上常用的DPF主要以堇青石、碳化硅和鈦酸鋁為過濾體材料，根據(jù)各種材料的特性而應(yīng)用于不同環(huán)境。為了達到背壓與捕集效率的平衡，DPF載體的設(shè)計開發(fā)非常重要，非對稱結(jié)構(gòu)和高孔隙率是重要研究內(nèi)容。

　　DPF的再生方式主要包括主動再生和被動再生。其中，主動再生采用噴油助燃等方式提供能量，使DPF內(nèi)部溫度達到PM氧化燃燒所需的溫度而實現(xiàn)再生；被動再生利用在過濾體表面涂覆催化劑來降低PM燃燒溫度，并借助DOC將NO氧化為NO2，通過NO2氧化所捕集的PM提高燃燒效率。利用催化劑涂層來實現(xiàn)被動再生的DPF也被稱為CDPF，其催化劑的開發(fā)是重要研究熱點，為了使柴油車在所有工況下都可實現(xiàn)DPF的可靠再生，通常需要將主動再生和被動再生結(jié)合使用。

　　三、SCR

　　SCR是在催化劑的作用下利用還原劑選擇性地將NOx還原為N2，從而有效去除NOx。SCR技術(shù)根據(jù)還原劑的不同，又可分為氨選擇性催化還原NOx（NH3-SCR）和碳氫化合物選擇性催化還原NOx（HC-SCR）。

　　SCR系統(tǒng)由尿素供給單元（SM）、尿素噴射單元（DM）、尿素液位溫度質(zhì)量傳感器、尿素箱、后處理控制單元（ECU）及相應(yīng)管路和線束構(gòu)成。尿素NH2CONH2與H2O在高溫下分解成NH3和CO2，其工作原理是將還原劑噴入排氣管，排氣中的氮氧化合物與NH3反應(yīng)被還原成氮氣和水。

　　四、ASC

　　ASC的作用主要是消除過量或逃逸的NH3，將NH3氧化為N2、N2O、NOx；同時，再催化NOx、NH3反應(yīng)為N2。