如今，重型車國(guó)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(duì)？后處理系統(tǒng)的集成排布，是否符合行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)？

　　后處理系統(tǒng)集成一體化是發(fā)展趨勢(shì)

　　相較于國(guó)四、國(guó)五排放標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)六階段對(duì)PM、NOx、CO和HC排放提出了更為嚴(yán)苛的要求，這也導(dǎo)致僅配裝SCR或POC系統(tǒng)的車輛無(wú)法達(dá)到國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)。為此，很多供應(yīng)商針對(duì)后處理系統(tǒng)進(jìn)行了設(shè)計(jì)優(yōu)化，并采用了全新結(jié)構(gòu)。

　　目前來(lái)看，國(guó)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(guò)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(guò)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(guó)六后處理系統(tǒng)時(shí)，供應(yīng)商不僅要結(jié)合排放限值的要求，還要考慮如何對(duì)增加的配置進(jìn)行合理布局。”天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)燃燒學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任姚春德指出，隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的不斷升級(jí)，后處理系統(tǒng)集成一體化的趨勢(shì)愈發(fā)明顯。

　　姚春德進(jìn)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(gè)方面：一是柴油車作為運(yùn)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(jìn)行改進(jìn)；二是在尾氣進(jìn)入后處理系統(tǒng)后，會(huì)進(jìn)行一系列氧化催化還原反應(yīng)，這個(gè)過(guò)程對(duì)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(guò)濾過(guò)程中的余熱來(lái)提高排氣溫度，進(jìn)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(chǎng)需求進(jìn)行低成本設(shè)計(jì)，從一定程度上來(lái)講，集成式后處理系統(tǒng)更省材料、更節(jié)約成本。

　　對(duì)此，多位業(yè)內(nèi)專家也持有相同觀點(diǎn)。在山東省汽車行業(yè)協(xié)會(huì)副會(huì)長(zhǎng)兼秘書長(zhǎng)譚秀卿看來(lái)，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(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

　　集成式后處理系統(tǒng)尚存技術(shù)難點(diǎn)

　　無(wú)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(shì)。不過(guò)，有業(yè)內(nèi)人士指出，想要實(shí)現(xiàn)國(guó)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(shí)，會(huì)對(duì)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(huì)根據(jù)測(cè)算數(shù)據(jù)，對(duì)后處理系統(tǒng)進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。”在接受記者采訪時(shí)，無(wú)錫威孚力達(dá)催化凈化器有限責(zé)任公司市場(chǎng)營(yíng)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(shí)，主要會(huì)聚焦產(chǎn)品能否滿足排放標(biāo)準(zhǔn)，以及關(guān)注市場(chǎng)終端對(duì)于產(chǎn)品價(jià)格的接受程度，而對(duì)于產(chǎn)品安全性方面的考量確實(shí)有所欠缺。同時(shí)，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(gè)部件出現(xiàn)問(wèn)題，很可能需要更換整個(gè)系統(tǒng)。

　　“在后處理系統(tǒng)進(jìn)行氧化還原的過(guò)程中，DPF是最容易出現(xiàn)問(wèn)題的部件。”姚春德介紹說(shuō)，在國(guó)六階段，車輛對(duì)于燃油、潤(rùn)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(huì)導(dǎo)致DPF堵塞，進(jìn)而影響整個(gè)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(guò)濾量，對(duì)于其再生功能及時(shí)進(jìn)行技術(shù)性干預(yù)。

　　對(duì)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(duì)成熟，但在特殊工況或無(wú)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(wèn)題。事實(shí)上，在國(guó)四、國(guó)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(jí)的背景下，后處理廠商需要加強(qiáng)研發(fā)創(chuàng)新和技術(shù)儲(chǔ)備，并且做好成本控制以及產(chǎn)品的充分驗(yàn)證。

　　除了技術(shù)難點(diǎn)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(yùn)輸從業(yè)者增添了很多煩惱。記者了解到，由于國(guó)六后處理系統(tǒng)單價(jià)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(jìn)行后續(xù)加工，這給了不法分子可乘之機(jī)。自國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)實(shí)施以來(lái)，偷竊后處理系統(tǒng)的案件頻發(fā)，嚴(yán)重?fù)p害了卡車司機(jī)的利益。

　　對(duì)此，徐海兵表示：“從研發(fā)角度來(lái)看，廠商可以在設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)，提供多種防丟失措施。除了可以通過(guò)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(shí)將信息傳送到系統(tǒng)平臺(tái)，觸發(fā)被動(dòng)報(bào)警。這樣一來(lái)，后處理系統(tǒng)丟失率將會(huì)大大降低。”

　　在姚春德看來(lái)，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(jìn)一步減少催化劑中的貴金屬含量，或者使用鈣鈦礦等價(jià)值不高的替代資源。另外，從節(jié)能減排的角度來(lái)看，柴油＋甲醇的技術(shù)路線可能更符合中國(guó)國(guó)情，也可以直接避免因?yàn)樾枰惭b后處理系統(tǒng)而帶來(lái)的問(wèn)題。

　　未來(lái)市場(chǎng)增量可觀 技術(shù)、成本是核心競(jìng)爭(zhēng)力

　　隨著國(guó)六排放標(biāo)準(zhǔn)的逐步實(shí)施，后處理市場(chǎng)將迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。不過(guò)，機(jī)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(zhēng)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(lán)等國(guó)內(nèi)外企業(yè)均已積極布局，完成了相關(guān)的技術(shù)儲(chǔ)備，以搶占國(guó)六后處理市場(chǎng)份額；自主零部件企業(yè)正向市場(chǎng)領(lǐng)軍企業(yè)發(fā)起沖擊。不過(guò)，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(guó)零部件公司在國(guó)內(nèi)柴油車后處理領(lǐng)域占有較大的份額。而在燃?xì)廛囶I(lǐng)域，國(guó)內(nèi)后處理廠商與跨國(guó)公司的市場(chǎng)份額比例各半。”徐海兵告訴記者，現(xiàn)在博世、康明斯等跨國(guó)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(jìn)性，不僅能夠有效應(yīng)對(duì)排放升級(jí)，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(shì)。

　　“基于U型后處理系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，不少整車企業(yè)已開始要求國(guó)內(nèi)后處理廠商跟進(jìn)開發(fā)。”徐海兵表示，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，國(guó)內(nèi)自主企業(yè)需要靜下心來(lái)攻堅(jiān)克難，做好產(chǎn)品的自主研發(fā)以及成本控制，進(jìn)一步解決后處理系統(tǒng)集成過(guò)程中存在的問(wèn)題，只有不斷地自我完善，才能形成核心競(jìng)爭(zhēng)力。

　　詳解后處理技術(shù)升級(jí)之路

　　隨著排放標(biāo)準(zhǔn)的快速升級(jí)，后處理技術(shù)路線也在不斷變革完善。那么，經(jīng)過(guò)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(duì)此進(jìn)行詳細(xì)梳理。

　　國(guó)三國(guó)四階段：EGR、SCR初露頭角

　　從排放升級(jí)的進(jìn)程來(lái)看，國(guó)一到國(guó)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(guó)三到國(guó)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(jí)的必備配置。

　　相較于國(guó)三排放標(biāo)準(zhǔn)，國(guó)四階段對(duì)于各項(xiàng)指標(biāo)的限制要求均大幅加嚴(yán)。由于單純通過(guò)優(yōu)化噴射、改進(jìn)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(guó)四階段，除發(fā)動(dòng)機(jī)本體進(jìn)行改造升級(jí)外，后處理系統(tǒng)也開始普遍應(yīng)用于柴油車上。

　　升級(jí)國(guó)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(guò)控制發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部燃燒時(shí)的溫度，從而抑制NOx的生成，然后在尾氣后處理過(guò)程中吸收PM。另一種是SCR路線，它通過(guò)使柴油機(jī)完成最大限度的燃燒而減少PM的生成，再將尾氣還原成無(wú)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(chǎng)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(rèn)為是未來(lái)國(guó)內(nèi)柴油機(jī)排放升級(jí)的技術(shù)方向。

　　在國(guó)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(lái)技術(shù)提升空間等方面均有一定優(yōu)勢(shì)。不過(guò)，由于SCR技術(shù)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)初露頭角，該系統(tǒng)轉(zhuǎn)化效率只能達(dá)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(wèn)題，也曾一度讓用戶和廠家吃了不少苦。

　　國(guó)五階段：SCR批量應(yīng)用

　　國(guó)五時(shí)代到來(lái)后，SCR技術(shù)依然是主流路線。由于該技術(shù)在國(guó)四階段已趨于成熟，升級(jí)國(guó)五排放標(biāo)準(zhǔn)只需調(diào)整技術(shù)參數(shù)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)改動(dòng)不大，相對(duì)開發(fā)成本較低，市場(chǎng)認(rèn)可度進(jìn)一步提升。

　　與此同時(shí)，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(jìn)氣系統(tǒng)參與燃燒，來(lái)降低峰值燃燒溫度，以此來(lái)抑制燃燒時(shí)NOx的生成。

　　EGR＋DOC＋DPF的技術(shù)路線既可以滿足國(guó)五階段對(duì)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(lái)的苦惱，同時(shí)能節(jié)省添加車用尿素的成本。不過(guò)，EGR技術(shù)路線需要改變發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)，而且DPF單次購(gòu)買價(jià)格高，在長(zhǎng)時(shí)間使用之后還會(huì)產(chǎn)生堵塞現(xiàn)象，需要主動(dòng)再生定期清洗，所以國(guó)五階段并沒(méi)有大規(guī)模推廣。

　　國(guó)六階段：有無(wú)EGR的技術(shù)之爭(zhēng)

　　進(jìn)入國(guó)六階段，由于氮氧化物和顆粒物排放限值分別加嚴(yán)了77％和67％，同時(shí)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(dòng)機(jī)和尾氣后處理系統(tǒng)面臨更高的技術(shù)升級(jí)挑戰(zhàn)。

　　目前，主流國(guó)六技術(shù)路線為：冷卻EGR＋DOC＋DPF＋SCR＋（ASC），也有部分采用無(wú)EGR國(guó)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(lái)使NOx排放達(dá)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(dòng)力性方面，低EGR對(duì)動(dòng)力影響不大，但高EGR卻對(duì)動(dòng)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(huì)減少，混合氣體燃燒速度降低，燃燒反應(yīng)速度減弱，同時(shí)缸內(nèi)壓力降低，最終會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī)的爆發(fā)力。

　　不過(guò)，EGR路線也有它的優(yōu)勢(shì)，與高效SCR技術(shù)路線相比，EGR＋DOC＋DPF＋SCR路線對(duì)SCR轉(zhuǎn)化率要求不高（90％～92％），尿素消耗也相對(duì)較低，同時(shí)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(wú)EGR路線技術(shù)難度相對(duì)更大，對(duì)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(wú)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(shí)，無(wú)EGR技術(shù)路線在動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性上也更有優(yōu)勢(shì)。

　　延伸閱讀——柴油機(jī)后處理系統(tǒng)基礎(chǔ)知識(shí)

　　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(jī)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(fù)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(jī)物（SOF）；同時(shí)，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(jìn)作用。

　　目前關(guān)于DOC的相關(guān)研究，除了關(guān)注對(duì)CO、HC、SOF的低溫起燃能力和對(duì)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(diǎn)損失、性能降低，其失活過(guò)程是不可逆的，燃油中含硫量過(guò)高，會(huì)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(guò)，從而實(shí)現(xiàn)PM的截留捕集。DPF的相關(guān)研究主要集中在過(guò)濾材料和過(guò)濾體再生兩項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)上。

　　目前，市場(chǎng)上常用的DPF主要以堇青石、碳化硅和鈦酸鋁為過(guò)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(dá)到背壓與捕集效率的平衡，DPF載體的設(shè)計(jì)開發(fā)非常重要，非對(duì)稱結(jié)構(gòu)和高孔隙率是重要研究?jī)?nèi)容。

　　DPF的再生方式主要包括主動(dòng)再生和被動(dòng)再生。其中，主動(dòng)再生采用噴油助燃等方式提供能量，使DPF內(nèi)部溫度達(dá)到PM氧化燃燒所需的溫度而實(shí)現(xiàn)再生；被動(dòng)再生利用在過(guò)濾體表面涂覆催化劑來(lái)降低PM燃燒溫度，并借助DOC將NO氧化為NO2，通過(guò)NO2氧化所捕集的PM提高燃燒效率。利用催化劑涂層來(lái)實(shí)現(xiàn)被動(dòng)再生的DPF也被稱為CDPF，其催化劑的開發(fā)是重要研究熱點(diǎn)，為了使柴油車在所有工況下都可實(shí)現(xiàn)DPF的可靠再生，通常需要將主動(dòng)再生和被動(dòng)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?xì)浠衔镞x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?dú)夂退?/p>

　　四、ASC

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