一种能以经济方式满足国六排放标准且无须再生的轻型车尾气排放后处理技术方案

更新时间：2021.08.06

2020年7月1日起，国内开始正式执行轻型车国六排放标准。较之于国五标准，除了对气体污染物的排放提出更高要求外，国六标准还增加了对碳颗粒物排放的控制要求。为适应这一新标准，国内采用国外通用方法，在尾气净化装置中的高孔数蜂窝形三元催化剂后端加装一只GPF（汽油车用壁流式过滤器），用于拦截碳微粒。这一方案直接带来了两大问题，其一：康宁与NGK对高性能蜂窝陶瓷载体的垄断局面得以继续延续，既造成尾气净化器成本的继续增加，又使国内主机厂不时面临断供风险；其二，GPF的使用，尽管能拦截碳微粒，使颗粒物排放达到排放标准要求，但也会同时因颗粒物的不断累积造成阻力大幅增加，进而导致油耗增加、整车经济性下降的问题。事实上，近几个月来，这一问题已在国内频繁发生，且尚无经济且方便的解决办法。此外，GPF及其相应配套装置是使用还成为了尾气净化装置价格大幅上升的另一个重要原因。 

为解决净化器堵塞、油耗增加的突出问题，并同时面向从根本上摆脱高端催化剂载体材料对国外过度依赖的需求，我公司配合相关企业提出了一种全新的技术方案，即：用负载了三元催化剂的海绵状碳化硅替代GPF，并与国产蜂窝陶瓷三元催化剂联用。

之所以采用海绵状碳化硅主要基于其三维连通孔结构和耐高温、高比表面积、高导热率和高强度的性质。本方案采用的海绵状碳化硅材料的主要特性如表1所示。三维连通的孔结构大大增加了的碳微粒与催化剂碰撞的几率，使之能在通过催化转化器的过程中被催化氧化为二氧化碳气体。同时，碳化硅远高于堇青石的热传导率，非常有益于催化剂的快速均匀升温，转化器的冷启动净化性能得到显著提高。这两个基本特点可使尾气后处理装置具备以下显著优势，即：既能保证足够高的催化转化效率，又能彻底消除堵塞风险，还具有全部采用国产载体材料的可行性。

海绵碳化硅的参数：

项目	参数
孔特性	三维连通；平均孔径1.0mm-3.0   mm、孔隙率60%-85%
耐温性	空气气氛中长期使用温度£1400°C
抗热震性	1250°C 高速风冷至室温，循环100次以上不破裂
抗压强度	10MPa-40MPa
热导率	15W/m×k-40W/m×k