我汽车排放的增加和对环境可持续性的认识促使各国实施严格的汽车排放标准。为遵守这些规定，排气系统和后处理技术减少了车辆排气管的污染。随着最新排放法规的实施，新型后处理设备如柴油氧化催化剂、柴油/汽油微粒过滤器、选择性催化还原、氨滑动催化剂、电加热催化剂、废气再循环系统和低氮氧化物捕集器等都配备在新车上。在柴油发动机中安装了新的后处理设备，包括柴油微粒过滤器(DPF)、柴油氧化催化剂(DOC)、贫氮氧化物捕集器(LNT)和选择性催化转化器(SCR);用于汽油发动机的包括汽油微粒过滤器(GPF)。
对于公路车辆，欧洲在车辆排放方面遵循最严格的规定。欧6是由欧盟指令制定的持续排放法规，旨在减少车辆排气系统中的一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、碳氢化合物等有害气体。在欧6标准中，NOx限值比欧3标准低84%，DOC有助于将NOx、CO和HC排放量分别降低42.0%、38.5%和1.73%。大多数其他国家都遵循欧5和欧6等欧洲标准。美国在轻型汽车领域遵循Tier 3法规。汽车产量不断上升的新兴经济体，如中国实施了中国6排放法规，印度于2020年4月1日推出了新的BS 6排放标准，相当于欧6。世界其他地区的国家加入了《巴黎协定》，以减少温室气体排放车辆排放者正计划引入更严格的排放法规。巴西、俄罗斯和南非等国家计划在2023年后引入欧5和欧6等排放法规。这将导致更严格的排放和减少车辆重量。汽车制造商正通过先进的零部件和技术转向尾气后处理装置，以符合排放标准。因此，预计这将推动对公路车辆排气系统的需求。
表1美国道路车辆排放法规的历史概况乘用车，2016-2021
为了满足法规要求，整车厂需要安装后处理装置，如柴油颗粒过滤器(DPF)、柴油氧化催化剂(DOC)、废气再循环(EGR)等排放控制装置，作为汽车排气系统的催化转换器，将发动机排放的所有有害和有毒气体转化为危害较小的污染物，也将推动汽车尾气排放排气系统市场平行。
印度目前正在实施的排放法规是巴拉特第六阶段(Bharat Stage VI)，这是欧盟第六阶段法规的改编版本，该法规限制了乘用车、hcv、两轮车和三轮车的CO排放。此外，更严格的BS6第二阶段预计将于2023年4月实施，这将要求符合BS6第二阶段标准的汽车在实际驾驶条件下也达到排放标准。同样，欧洲最近也提出了欧盟7号法规，该法规对轮胎和刹车的尾气排放和其他车辆排放进行监控。根据MarketsandMarkets的分析，全球排气系统市场到2026年将以5.3%的复合年增长率增长479亿美元。
图1排气系统(OE)市场，按冰车类型划分(10亿美元)
1.1.1 d级及以上乘用车需求强劲假定DOC和DPF在欧洲、美国、日本、韩国和加拿大的所有柴油车类型(乘用车、轻型商用车、卡车和公共汽车)的安装率为100%。这种渗透是由现行的排放标准推动的，如欧6和EPA 10。这些标准规定在柴油发动机中必须安装DOC和DPF。欧洲和北美的D、E、F级柴油乘用车多采用SCR技术，因为2升以上的柴油发动机多采用SCR。
卡车、公共汽bob苹果车等重型商用车由于大容量发动机的优点有限，没有配备LNT装置。在美国和加拿大，自2007年以来，SCR已被用于中型和重型车辆，该技术需要DEF(32.5%尿素)来减少氮氧化物排放。2010年，美国环境保护署(EPA)实施了相关法规，导致SCR在卡车领域的应用越来越多。直到2014年8月，北美所有新的中型和重型卡车和公共汽车都安装了SCR。SCR的采用增加导致对DEF的需求增加，因为DEF的用量约为柴油消耗量的3-5%。
1.1.2对于排气系统供应商来说，非公路车辆可能是一个有前景的市场
考虑到全球对非公路设备需求的增加，控制车辆和设备的温室气体排放已成为一项重大挑战。几乎所有发达国家都制定了计划/规范来处理运输行业的温室气体排放。大部分国家采用的是Euro V等标准，其中stage V标准的PM限值比stage I低97%，碳氢化合物(HC) +氮氧化物(NOx)限值比stage I低94%。遵循欧元标准的国家包括巴西、俄罗斯和南非。废气后处理装置在满足这些标准方面发挥着重要作用，因为它提高了燃油经济性。这些重型机械主要安装DPF和SCR，以减少有害气体排放，因为这些车辆配备重型发动机。
排气系统制造商和整车厂需要持续生产用于非公路设备的废气后处理装置和部件，以符合政府制定的排放法规
1.2即将出台和推测的排放法规
图1 2014-2025年道路车辆排放法规展望
资料来源:欧盟委员会，EPA，二级研究，专家访谈，市场和市场分析
监管机构正在不断升级环境法律，以遏制碳排放。例如，在印度，BS-VI第二阶段标准将于2023年4月1日起实施，要求进行实际驾驶排放(RDE)测试，以测量碳氢化合物的污染物水平。这需要标准安装车载诊断(OBD2)。为了符合规定，动力系统必须升级，并配备车载自诊断设备，以监控各种因素，包括不断变化的驾驶行为和实时交通状况。
此外，欧盟委员会将从2025年7月1日起对所有汽车，如汽车、公共汽车、货车和卡车采用欧7标准，目标是零碳排放。欧7标准包括各种实际驾驶排放(RDE)，包括内燃机和电动汽车的刹车和轮胎排放。为了实现这一目标，需要对不同车辆系统进行深入的排放监测。欧盟委员会提议，与2019年的排放水平相比，从2030年起，hcv中的二氧化碳排放量将减少45%，从2035年起减少65%，从2040年起减少90%。报告还提出，到2035年，欧7将使汽车和货车的氮氧化物总排放量比欧6降低35%，公共汽车和卡车的氮氧化物总排放量比欧6降低56%，这将有助于实现2050年的净零排放目标。然而，它需要许多临时排放法规来塑造现有行业，使其为净零排放的未来做好准备。
图2欧3至欧7:乘用车氮氧化物和颗粒物排放减少
图3欧3至欧7:重型车辆氮氧化物和颗粒物排放减少
表2根据欧6和拟议的欧7法规降低污染物限值
1.3需要先进的排气系统-后处理技术
图1 2017-2023年汽油与柴油乘用车市场份额(%
随着排放标准的日益严格，汽油车的需求正在增加，柴油发动机的急剧下降已经被注意到。在柴油发动机中，需要在车辆中部署先进的后处理装置。这些技术预计将符合严格的氮氧化物排放标准，并需要紧密耦合的催化剂、双尿素喷射、电催化剂加热器和高过滤基板。实施各种排放标准使DOC仍然是柴油发动机的关键技术，它将一氧化碳和碳氢化合物转化为二氧化碳，同时也减少了柴油颗粒排放的质量。此外，DPFs有助于消除95%的有害PM排放。他们可能会很喜怒无常，只会在合适的条件下工作。在Euro VI-e下，开发了新一代堇青石DPF，以满足目标，同时保持较低的压降和高灰容量。
1.3.1柴油氧化催化剂(doc)
DOC采用先进的底物，催化化学反应，将有害排放气体转化为无害物质。先进的混合金属氧化物和沸石被用于提高该技术的性能和减轻重量。在现代汽车中，DOC与DOC、DPF等其他后处理装置一起安装，以提高效率，限制有害气体排放。DOC技术将与发动机控制系统集成，该系统可以改变燃油喷射的时间和数量，以限制污染物水平。使用先进的基板将改进设计，并在很长一段时间内提供高效的结果，同时还可以显著降低维护成本
1.3.2柴油微粒过滤器(dpf)
柴油微粒过滤器(DPF)有助于减少柴油发动机的微粒物质和碳排放。它用于通过物理过滤从废气中去除颗粒物。DPF通常由堇青石或碳化硅蜂窝结构制成，通道在交替的两端阻塞。过滤材料的使用起着至关重要的作用，一些过滤材料如碳化硅、钛酸铝、堇青石和陶瓷纤维提供了改进的过滤过程。然而，DPF需要定期进行主动或被动再生，以燃烧掉积累的颗粒物煤烟。在DPF中使用。该技术还可与柴油氧化催化剂(DOC)和选择性催化还原(SCR)等后处理装置相结合，以减少有害气体，提高运行效率。
1.3.3选择性催化还原(scr)
汽车oem厂商越来越多地采用可控硅这一先进的主动排放控制技术。它将碳氢化合物和氮氧化物分解成水和氮。它使用昂贵的金属，如钯、铑和铂，结合陶瓷砖作为催化剂和汽车氨的注入，通常被称为柴油排气液(DEF)或AdBlue，以达到低排放水平。高效可控硅技术随着先进的尿素精确投加量控制、氨滑移催化剂、尿素质量传感器等技术的发展而得到发展。采用多种金属氧化物、钒基、沸石等先进材料来加强排放控制。此外，它还可以与发动机控制系统集成，控制燃油喷射系统的流量和正时，以优化结果
SCR技术可减少近90%的氮氧化物排放。因此，全球大多数柴油车的使用都是在新的排放标准下强制执行的。在发动机容量大的车辆中，与lnt相比，scr更有效地捕获氮氧化物。因此，发动机容量在2.0升以上的乘用车和轻型商用车比发动机容量更小的车辆排放更多的氮氧化物，因此通常配备scr。这使得SCR占据了最大的市场份额，达到392亿美元，全球复合年增长率为6.7%。
1.3.4废气再循环(egr)
EGR:废气热回收系统是一种能量回收系统，它将高温下过程输出的热量转移到车辆温度过程的另一部分。废气热回收系统将热损失转化为车辆的能量。这项技术已经引起了汽车和重型汽车制造商的注意，因为它是一种节省燃料和减少汽车二氧化碳排放的有效方法。这项技术也用于混合动力汽车。随着排放标准的日益严格，整车厂和排气系统制造商正在开发先进的余热回收系统，如热电发电机(TEG)和有机分级循环(ORC)。这些废气热回收技术有助于转换相当数量的废气热能，并将其储存并以另一种有用的形式重新使用，用于驱动辅助车辆功能或在需要时为发动机提供额外的动力。目前，汽车废气热回收利用很少。然而，随着技术的不断进步，废气热回收将见证巨大的增长，因为它可以为车辆提供有效的热管理。
1.3.5汽油微粒过滤器(gpf)
汽油微粒过滤器(GPFs)用于消除排放效应，降低GDI发动机的排放水平。GPFs防止烟灰的积累，并使过滤器不断再生。gpf主要是在北美开发的，因为北美对汽油发动机的依赖程度很高，88%的乘用车和轻型商用车使用汽油发动机。配备gpf的车型有福特野马、大众UP GTI、途观、梅赛德斯-奔驰s级等。在其他地区，如欧洲和亚太地区，采用新的排放标准和当局规定的原始设备制造商销售和推广使用更清洁燃料的车辆将推动对汽油颗粒过滤器的需求。与DOC和DPF类似，GPF装置可以与其他系统(如三元催化剂(TWCs)和氮氧化物捕集器)结合使用，以显著减少排放。该技术还需要一个再生过程来去除颗粒物质含量。
更进一步，将这些后处理设备组合在一起，使汽车oem和排气系统制造商能够将车辆排放限制在规定的监管限制范围内。最常用的后处理装置组合包括SCR和DPF。这种组合可以去除70%以上的气体和颗粒物。SCR在还原剂存在的情况下将NOx还原为N2(氮)和水，而DPF则过滤颗粒物。例如，巴斯夫的催化剂部门正在提供柴油氧化催化剂(DOC)和精益氮氧化物捕集器(LNT)的组合。这种DOC和LNT的组合提供了完整配方DOC的高HC和CO去除效率，并具有LNT捕获和减少NOx的能力。这种组合使排气系统能够有效地将排放控制在柴油发动机的欧6排放限制之内。因此，这种组合正在推动对后处理设备和排气系统市场的需求。
结论
全球汽车工业已经朝着汽车完全电气化的方向发展，所以要遵守管理机构制定的严格规则。随着混合动力汽车的发展趋势和2025年之前针对内燃机的欧7标准的出台，汽车行业将把重点转向引进符合标准的减排技术。然而，原始设备制造商正在积极投资于开发诊断工具和后处理设备，这些设备可以汇编所有拟议的法规并减少全球的碳足迹。动力总成技术已经经历了转型和技术进步，旨在减少温室气体的产生。在接下来的几年里，原始设备制造商将更加专注于引入可持续技术，这些技术将有能力积极推动汽车行业的未来。因此，将资源投入到开发电动汽车、混合动力汽车、插电式汽车、催化转换器和排放控制技术的售后设备等技术上，将对行业和环境最有利。
世界各地的柴油车注册数年来一直在下降。实际驾驶排放测试和政府进一步阻止柴油车使用的计划(例如，通过限制其流通或增加柴油燃料税)是最近柴油车在汽车总产量中所占份额下降的另一个重要原因。
这导致了汽油发动机的新进步，例如使用汽油直喷发动机(GDI)。这些GDI发动机提供更高的燃油效率，当与涡轮增压器相结合时，性能也会提高。汽油直喷(GDI)系统就是这样一个进步，它将高压(200 bar)燃料直接注入燃烧室，以提高燃油效率和性能。根据欧盟运输和环境署的数据，预计到2021年，GDI发动机将在很大程度上取代现有的港口燃油喷射(PFI)汽油发动机。
然而，GDI发动机的主要缺点之一是高产生的颗粒排放。因此，使用汽油微粒过滤器来控制微粒排放。因此，使用涡轮增压器和汽油微粒过滤器等技术的GDI系统将提高性能并减少排放。因此，对GPF的需求预计将随着GDI汽车销量的增长而增加，特别是在美国、日本和欧洲。因此，由于对汽油直接发动机的需求不断增长，预计GPF部分在预测期内将达到15.9%的最高增长率。
未来几年，乘用车和轻型商用车将继续在排气系统市场中占据重bob苹果要份额。为抑制氮氧化物排放，SCR的安装率不断提高，预计将导致对SCR技术的需求。
Forvia(德国)、Tenneco Inc(美国)、Eberspächer(德国)、Johnson Matthey(英国)和Umicore(比利时)是主要的后处理设备供应商。这些公司正在开发各种先进的后处理设备，以吸引市场并帮助减少排放。
