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1、 排放升级深度报告国六实施引爆千亿市场 国六排放逐步实施，限值加严技术要求大幅提升国六排放逐步实施，要求大幅提升一、国六自 2019 年中起陆续实施伴随着国内汽车保有量的持续快速提升，为了改善空气质量，降低汽车、非道路机械等尾气对于空 气的污染，我国的排放标准不断升级。对于道路车辆，根据此前出台国标，轻型车国 6a、6b 标准将分别于 2020 年 7 月 1 日、2023 年 7 月 1 日起实施，重型燃气车辆、城市车辆及其余车辆将从 2019 年 7 月 1 日起陆续实施国六排放标准，此 外长三角、京津冀等重点地区实施时间有所提前。对于非道路柴油机，2019 年 2 月 20 日国家生态环
2、境部办公厅发出关于征求非道路移动机械用柴油 机排气污染物排放限值及测量方法（中国第三、四阶段）（GB 20891-2014）修改单（征求意见稿） 意见的函，提出“自 2020 年 12 月 1 日起，凡不满足本标准第四阶段要求的非道路移动机械不得生产、 进口、销售；不满足本标准第四阶段要求的非道路移动机械用柴油机不得生产、进口、销售和投入 使用。”二、排放要求大幅提升轻型汽车方面，国六标准与国五相比，整体污染物排放限值大幅减少，要求更严格。其中一氧化碳 （CO）排放限值国 6a 要求减少 30%，国 6b 要求减少 50%；碳氢化合物（THC）、氮氧化物（NOx）、 颗粒物（PM）、非甲烷碳氢
3、化合物（NMHC）排放限值国 6b 要求减少 30%-50%；并新增粒子数量（PN） 与氧化亚氮（N2O）指标。此外，国六标准下，测试循环从国五的 NEDC 循环变为 WLTC 循环；增加 了车辆质量与轮胎规格同量产车一致等措施；增加实际道路行驶排放检测与排放保质期要求；加严 蒸发排放控制与低温试验要求；还引入美国车载诊断系统（OBD）要求。重型车方面，国六标准与国五相比，发动机测试工况从欧洲稳态循环（ESC）和欧洲瞬态循环（ETC） 改为更具代表性的世界统一稳态循环（WHSC）和世界统一瞬态循环（WHTC），并新增车载排放试 验（PEMS），加严了排放耐久性、OBD 相关要求，从根本上保证排
4、放达标。国六整体污染物排放限 值也更加严格，颗粒物（PM）与氨气（NH3）排放限值要求减少约 50%-60%，并新增粒子数量（PN） 指标。WHSC 工况相比 ESC 工况，碳氢化合物（THC）排放限值要求减少 70%，氮氧化物（NOx）排 放限值要求减少 80%；WHTC 工况相比 ETC 工况，新增碳氢化合物（THC）排放限值指标。此外，重型车 6b 阶段较 6a 阶段主要增加了 PEMS 方法的 PN 要求、远程排放管理车载终端数据发送 要求、高海拔排放要求、PEMS 测试载荷范围等要求。非道路柴油机方面，从第三阶段到第四阶段，CO 限值保持不变，新增 56kW 以上 HC 及 NOx
5、单独限值 要求，37kW 以上 PM 要求大幅提升。柴油机及汽油机均需增加零部件以满足排放要求1）柴油机柴油机排放标准越来越严格，迫使人们通过各种手段满足目标。柴油机的尾气处理主要有机前处理、 机内净化和排气后处理等手段，包括电控燃油喷射、改善燃油品质（降低硫含量等）、采用 EGR（废 气再循环）、DOC（氧化催化转化器）、POC（颗粒氧化催化）、DPF（柴油机颗粒捕集器）、SCR （选择性催化还原）等技术。EGR 的主要原理是通过电控 EGR 阀将废气引入到进气管，与新鲜空气混合进入燃烧室并参与燃烧， 降低气缸充量的含氧量，延缓燃烧过程，降低燃烧速度，从而使燃烧室中的压力形成过程变慢，因 此
6、 NOx 生成的主要条件（高氧、高温高压）减弱，降低了 NOx 排放。此外，提高废气再循环率可以 使总的废气排出流量减少，因此废气排放中的总污染物输出将会相对减少。DOC 是一种氧化催化后处理装置，以多孔载体作废气通道，以贵金属涂层作为氧化催化剂，可降低 尾气中不完全燃烧物发生化学反应的温度。通过 DOC 后，废气中 90%的 HC 以及 CO 便可转化为 H2O 和 CO2，同时部分碳颗粒也可在贵金属催化下与尾气中的氧反应生成 CO2，这样就可大幅度地减少 发动机尾气中的不完全燃烧物。此外在 DOC 作用下还可将部分 NO 氧化成 NO2，为后续 POC 或 DPF 中颗粒的再生提供了有利条
7、件。POC 是一种全新的柴油机后处理设计理念，工作原理是使废气通过一个特殊结构的通道，将颗粒物 中的碳颗粒吸附在表面，并利用前级 DOC 氧化生成的 NO2，去催化 POC 表面捕集的碳颗粒，以此恢 复 POC 的捕集功能，废气通过 POC 后，主要是吸附碳颗粒大幅降低 PM 排放，过滤效率达 30%-80%。DPF 的工作原理是排气通过时微粒经过扩散、截流、惯性碰撞和重力沉降等原理被过滤器捕集，从 而降低尾气排放中颗粒物含量。随着工作时间的增加，过滤器内堆积的微粒增多，发动机的背压上 升，会影响柴油机的正常工作，需用燃烧等方法将这些微粒除去，即过滤器的再生。SCR 的工作原理是将还原剂喷入排
8、气管，排气中的氮氧化合物在催化器的作用下与还原剂反应被还 原成氮气和水，SCR 系统目前采用的还原剂是尿素。尿素 NH2CONH2 加 H2O 后在高温下分解成 NH3 和 CO2；NH3 和排气中的 NO 和 NO2反应产生氮气和水。ASC（氨气氧化催化器 Ammonia Slip Catalyst）的主要作用是将过量的 NH3 氧化为 N2、N2O 、NOx，同 时再催化 NOx、NH3 反应为氮气 N2。由于车辆可能存在尿素泄露、反应效率低等情况，尿素分解产 生的氨气可能会未参与反应而直接排出大气，这就需要安装 ASC 装置以防止氨逃逸。ASC 一般安装 在 SCR 后端，它在载体内壁使
9、用贵金属等催化剂涂层，通过催化氧化作用降低 SCR 后端排气中的氨 （NH3）。国五之前对尿素系统喷射的尿素是没有要求的，国六标准则对其有了限值，所以 ASC 属 于国六标准下催生的新型装置。上面依次介绍了柴油机排放处理的各种办法，每种技术都各有优缺点，总结如下。柴油机排放要求逐渐提高，人们根据不同技术的效果、成本等进行综合选择，在不同的排放法规阶 段也产生了不同的技术路线。目前国内发动机生产商的主流国六技术路线为 EGR+DOC+DPF+SCR（ASC），也有部分采用无 EGR 国 六技术路线，即不使用外部冷却 EGR，仅采用后处理系统中的高效 SCR 来使 NOx 排放达标。总体来 看，自
10、主品牌厂商主要采用 EGR+DOC+DPF+SCR（ASC）技术路线。非 EGR 路线技术难度相对更大，对标定精度要求更高，对后处理要求较高，需要和高效集成式（如 Hi - eSCR 系统，DOC 和 DPF 一体封装技术）后处理系统配合，不带 EGR 由于减少 EGR 相关组件，整 体可靠性更高，燃油经济性更好。EGR 路线通过 EGR 降低原机的 NOx 排放，再通过 DOC +DPF + SCR 降低 NOx 和颗粒物排放，该路线对 SCR 转化率要求不高（90%-92 %），尿素消耗也较低，对发动机原机排放一致性要求也不高，因此 与不同发动机的匹配具有广泛性。国内主要柴油机厂商中，潍柴
11、 9H 及以上排量发动机不带 EGR 系统，9H 以下排量发动机带 EGR 系统。 而康明斯的国六技术路线主要采取无 EGR 的 DOC+DPF+HiSCR+ASC。升级国六对于柴油机需使用尿素质量传感器，温度传感器较国五系统从 1 个增加到 5 个，氮氧传感 器从 1 个增加到 2 个，DPF 两端都加装压差传感器，部分厂家（主要是轻卡和乘用车）在排气管上加 上氧传感器来检测尾气中的氧含量，进而控制燃烧的空燃比和 EGR 率。2）汽油机汽油机的排放控制可以分为机前净化技术、机内净化技术以及机外处理技术。机前净化技术是指在 混合气体进入汽油机缸内之前，对燃油进行处理，包括燃油处理技术、使用替代
12、燃料等。机内净化 技术主要是在发动机内部进行优化，包括电控燃油喷射系统的优化、稀薄燃烧技术以及废气再循环 控制技术等。机外处理技术主要包括三元催化转换器、二次空气喷射系统以及闭式曲轴箱强制通风 系统等。目前主流国五汽油机使用电控燃油喷射加三元催化转化器（TWC）等进行排放控制。三元催化器一 般由壳体、减振层、载体和催化剂涂层 4 部分组成。发动机通过排气管排气时，CO、HC 和 NOx 三种 气体通过三元催化反应器中的净化剂时，增强了三种气体的活性，进行氧化还原化学反应。三种有 害气体变成无害气体，使排气得以净化。对于国六排放标准，除了优化发动机标定控制，为了满足 PN 标准，一般需要增加汽油
13、机颗粒物捕捉 器（GPF）。GPF 过滤机理与柴油机的 DPF 基本相同，排气以一定的流速通过多孔性的壁面，这个过 程称为“壁流”（Wall-Flow）。壁流式颗粒捕集器由具有一定孔密度的蜂窝状陶瓷组成。通过交替封堵 蜂窝状多孔陶瓷过滤体，排气流被迫从孔道壁面通过，颗粒物分别经过扩散、拦截、重力和惯性 4 种方式被捕集过滤。升级国六对于汽油机需使用 GPF（颗粒捕捉器），需要增加压差传感器（测量颗粒捕捉器进出两端的 压差）、高温传感器（测量颗粒捕捉器进出两端的压差）、油箱压力传感器（监测燃油蒸发系统中的 压力变化并诊断泄露等），并需要改进燃料喷射方式、改进 ECU 电控单元、升级 OBD 系统
14、等。国六将带来排放市场翻倍增长，空间超过千亿排放处理市场空间取决于内燃机总量（轻型柴油机、重型柴油机、非道路柴油机、汽油机）和单台 价值量（DPF、SCR、GPF、EGR 等），我们分别加以阐述。柴油机销量相对平稳，汽油车有望触底回升1) 轻型柴油机，主要装载在轻卡等车型上， 2018 年以来销量相对稳定。受疫情影响，2020 年 1-5 月轻卡市场销售 76.3 辆，同比下滑 7.7%；皮卡市场销售 15.5 万辆，同比下 滑 21.0%。随着国六排放升级和国三车淘汰，以及按轴收费导致单车运力下降促进轻卡需求，预计 2020 年轻卡市场整体将小幅下滑。此外多地陆续取消皮卡进城限制，以及总理提
15、倡地摊经济等，皮 卡作为乘商结合的产品，有望好于乘用车表现。2) 重型柴油机，主要装载在重卡等车型上，2017 以来销量始终处于较高水平。2020 年 1-5 月重卡市场累计销售 64.4 万辆，累计同比增长 16.5%。受疫情影响，2-3 月被压抑的旺季购 车需求在 4 、5 月份快速释放，终端需求环比迅速复苏；随着各地基建工程投资的陆续启动，工程车 市场需求回升明显；各家重卡企业 加班加点满足经销商和用户的订单需求，供给端持续发力，重卡 产销量 均大幅增长，预计 6 月同比仍有希望较快增长。宏观政策加大逆周期调 节力度，多省市出台了规模庞大的投资计划，基建有望加码推动工程重 卡销 量提升；环保升级、多地鼓励淘汰国三及以下排放标准柴油货车将 推动国三车加速淘汰促进更新需 求；严查超限超载重卡需求中枢也有望上移，推动重卡销量位于高位。在基建投资、国三淘汰、治 超等因素的推动下，我们预计 2020 年重卡市场仍有望维持高景气度，销量有望超过 110 万辆。工程重卡领域普遍存在自重超重的情况，也受到蓝牌轻卡治理的影响，由于自卸车与搅拌车的限载 标注比牵引车低的多，超载严重，部分国道、省道等物流重卡超载也较为严重，无锡事件后各地严 查超载，单车运力将显著下降。从 2020 年 1 月 1 日起，货
