四管齐下，打造清洁的汽油发动机

巴斯夫紧凑型催化转化系统可同时去除气态污染物和颗粒物

• 减少排放
  陶瓷基材上含有贵金属的催化转化器可清洁发动机尾气
  
• 去除颗粒物
  集成颗粒物捕集器的紧凑型催化转化系统

• 遵守限制
  四元转化催化系统帮助达到欧 6 标准

随着新兴市场的日益繁荣，人们对个人交通的要求也在不断提高。与此同时，全球城市化也加大了机动车密度。据 LMC Automotive 估计，目前全球约有 10 亿辆汽车，到 2018 年这一数字将增加到近 12 亿辆——这将对全球各大城市的空气质量造成严重影响。从全电动到混合动力，电动等推进方案的重要性不断提高。“然而，从中期来看，内燃发动机仍将占据主流。”负责巴斯夫催化转化器研究的 Klaus Harth 博士表示：“因此，减少内燃发动机污染物排放已经成为全球所面临的一个严峻问题。”世界各国的官方排放标准正变得越来越严格。未来要达到这些标准，就必须对催化转化器进行进一步的优化。巴斯夫四元催化转化催化剂就是其中一种前景广阔的新技术。

内燃机之所以会产生对环境有害的排放，是因为燃油（多种烃的混合物）燃烧不完全。为了防止氮氧化合物、一氧化碳、未燃烧的烃和颗粒物进入大气，汽油车和柴油车可以装配催化转化器；在某些情况下，还可配备颗粒物捕集系统。它们能够在废气排出前对其进行净化。在过去四十年里，这些设备大幅降低了污染水平。

著名的三元转化催化剂分别于 1976 年和 1986 年在北美和欧洲投入使用。据 Harth 博士介绍，“现在的催化转化器能够去除尾气中 95% 以上的有害物质。”这主要得益于转化催化剂的内部结构：尾气净化催化剂由特制陶瓷支架构成，在一个整体中包含了大量的平行通道。

通道内壁根据设计用途提供了不同大小的微孔。陶瓷支架上的载体涂料含有金属氧化物颗粒，因此内部表面积非常大。贵金属颗粒在载体涂料中呈均匀分布（比如三元转化催化剂中的钯和铑）。这些具有催化活性的材料可确保将一氧化碳 (CO)、未燃烧的烃 (HC) 和氮氧化物 (NO_x) 转化为水 (H₂O)、氮气 (N₂)和二氧化碳 (CO₂)。作为催化活性成分，贵金属可促成和参与反应，但在反应前后性质不变——这是催化剂的最基本特点。

三元加一元

巴斯夫研究人员对三元转化催化剂进行了进一步的开发，优化了产品的清洁效果：全新的 FWC™ 四元转化催化剂是一种面向汽油车的技术。除气态污染物以外，这种催化剂还可去除尾气中的颗粒物等固体。“四元转化催化剂在同一结构中整合了所有重要特性，但体积却十分紧凑。与三元转化催化剂和下游无涂装颗粒捕集器相比，它占用的空间更少。”Harth 说。其他优点：“我们成功确保了 FWC 只对尾气流产生极小的背压。”这位巴斯夫专家解释道。这对汽车制造商而言同样非常重要。因为较高的背压会增大尾气到达尾气处理系统的阻力。如果背压过高，就会降低发动机性能，降低燃油效率。为了尽可能地降低背压，巴斯夫专家开发了一种创新的生产和涂装技术，以便使用催化活性材料对孔状内壁进行涂装。四元转化催化剂的清洁效果十分出色。“得益于巴斯夫在催化剂技术领域的多年经验，我们成功地开发出了一种定制催化结构。”Harth 补充道。这个结构的表面积非常大，具有很高的催化活性。此外，四元转化催化剂所需贵金属的数量也大幅减少。这个孔状结构还可过滤颗粒物质，使其附着于内壁上，并在催化涂层的辅助下，通过高温将其焚烧为二氧化碳。因此，巴斯夫四元转化催化系统的作用远远超过无涂装的捕集系统：由于大部分碳颗粒被焚烧为二氧化碳，避免了催化剂小孔堵塞——这就确保了整个单元能够长期保持良好性能。从一系列测试来看，产品具有长期稳定性：即使在行驶 16 万公里后，四元转化催化剂依然能够对尾气进行有效的净化。新系统已于 2013 年 4 月投放市场，目前我们正在与多家汽车制造商进行开发和测试——希望早日实现量产。“四元转化催化剂将帮助汽车制造商达到日益严格的排放法规要求，比如欧 6 标准。”Harth 表示：“未来几年内，我们的系统就将成为尾气排放控制技术的标杆之一。

来自催化剂排放控制协会 (AECC) 的 Dirk Bosteels 介绍了欧 6 排放标准及其对机动车驾驶者和汽车行业的意义。

欧洲议会为提高空气质量颁布了一系列政策。全新的欧 6 标准已经开始实施，预计到 2017 年欧盟还将采取下一步措施。这对机动车驾驶者和购买者有何影响？

欧 6 标准的重点在于减少柴油车的 NO_x 排放以及加强汽油直喷发动机的颗粒物排放控制。驾驶符合欧 6 标准的车辆将有助于改善空气质量。新车购买者不会受到直接影响，但车辆在行驶过程中的排放将有所减少。此外，还有人提议为“超低排放机动车 (SULEV)”制定统一的“最高”标准，由企业自愿实施——这将有助于各成员国解决热点地区的空气污染问题。对于全体驾驶者而言，清洁空气政策最直接的后果之一就是“低排放区”范围扩大。

欧 6 和欧 5 标准有哪些不同？

主要区别在于欧 6 标准将柴油车的 NOx 排放限值从 180 mg/km 下调到 80 mg/km，但这比汽油车仍高出 20 mg/km。第二个区别是欧 6 标准规定了汽油直喷发动机的颗粒物排放限值。从 2017 年 9 月起，柴油车也将实施相同的限值；但在此之前，柴油车制造商只需要达到新标准 10 倍的限值即可。

汽车行业面临的主要挑战有哪些？

欧洲议会的一份提案建议对“实际行驶排放”进行测试，并实施某种形式的限值，这也许是汽车行业面临的最大挑战。欧 6 标准将采用新的测试周期和排放测量程序，它们能够更好地代表当前驾驶行为，提供更真实的排放值。对于汽油车而言，最大的问题在于如何达到 2017 年的颗粒物排放限值。厂商可以采用汽油发动机颗粒物捕集器 1 等技术。

您能否简单介绍未来 10 到 15 年内排放标准的发展趋势？

新的全球统一程序2 和“实际行驶排放”测量技术可能将对未来十年的排放要求产生巨大的影响。采用全球统一程序，其最初目的在于确保测得的 CO₂ 排放和油耗数据更精确地反应实际排放情况，但它也有助于确保机动车达到现有的排放限值。

新的全球统一程序将在后续阶段继续完善。第二阶段预计于 2018 年完成，它将增加包括低温排放、耐久性、实际行驶排放和用车符合性在内的更多测试程序，以替代现有测试。第三阶段将制定全球统一的排放限值。届时如何扩大统一标准的实施范围，而不牺牲欧盟的高标准，将是摆在我们面前一道难题。

¹ 编辑注：巴斯夫四元转化催化剂采用了这一技术
² 全球轻型车统一测试程序