JBT 15139-2025 柴油机 催化颗粒捕集器催化剂标准立项发展报告

柴油机催化颗粒捕集器催化剂标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:DieselEngineCatalyticParticulateFilterCatalyst摘要关键词：柴油机；催化颗粒捕集器；催化剂；行业标准；排放控制；后处理系统Keywords:DieselEngine;CatalyticParticulateFilter;Catalyst;IndustryStandard;EmissionControl;After-treatmentSystem1引言1.1研究背景柴油机凭借其良好的动力性、经济性和可靠性，在全球商用车、工程机械、农业机械、船舶动力及发电设备等领域占据着不可替代的主导地位。然而，柴油机排气中的颗粒物（ParticulateMatter,PM）和氮氧化物（NitrogenOxides,NOx）排放对大气环境和人体健康构成了严重威胁。世界卫生组织已将柴油机颗粒物列为一类致癌物质。为有效控制柴油机排放污染，全球主要国家和地区相继制定了日趋严格的排放法规，推动柴油机排放控制技术不断迭代升级。我国自实施国六排放标准以来，对柴油机颗粒物排放提出了更为严苛的限制要求，不仅对颗粒物质量（PM）加以限制，还新增了对颗粒物数量（PN）的排放限值要求。在此背景下，颗粒捕集器（DieselParticulateFilter,DPF）已成为柴油机满足国六及以上排放法规的标配后处理装置。为进一步提升DPF的被动再生能力和低温转化效率，研究人员在DPF载体上负载催化活性组分，形成了催化颗粒捕集器（CDPF）技术。该技术在有效拦截颗粒物的同时，能够降低颗粒物的氧化燃烧温度，促进颗粒物的连续再生，从而保障捕集器在长期运行过程中的稳定性和可靠性。催化剂作为CDPF系统的核心功能材料，其配方设计、制备工艺及性能表现对整机排放达标起着决定性作用。然而，我国在柴油机催化颗粒捕集器催化剂领域长期缺乏统一的行业标准，产品研发、生产及检测环节存在标准真空，制约了行业技术水平的整体提升。1.2国内外相关标准现状在国际标准化方面，国际标准化组织（ISO）已发布了一系列与柴油机排放后处理相关的标准，如ISO8178系列标准规定了往复式内燃机排放测量的试验方法，ISO16183针对重型发动机的颗粒物测量方法进行了规范。欧盟通过ECER49法规和美国通过EPA、CARB相关法规对柴油机排放及后处理系统提出了严格要求。然而，专门针对催化颗粒捕集器催化剂产品本身的技术要求和试验方法，国际上尚未形成统一的通用标准，各主要催化剂生产企业和发动机企业主要依据内部企业规范进行产品评价。在国内标准化方面，全国内燃机标准化技术委员会（SAC/TC177）已组织制定了多项与柴油机排放控制相关的国家和行业标准。现行有效的国家标准GB/T18377规定了柴油车用催化转化器的技术要求和试验方法，GB17691对车用压燃式发动机排气污染物排放限值及测量方法进行了规定。但在催化颗粒捕集器催化剂这一细分领域，此前尚无专项行业标准，急需通过制定JB/T15139-2025填补该空白。2标准编制原则与依据2.1编制原则本标准编制遵循以下基本原则：（1）科学性原则。标准技术内容的确定以大量试验验证数据和理论研究为基础，确保各项技术指标和试验方法科学合理、可操作性强。（2）先进性原则。充分吸收国内外催化颗粒捕集器催化剂领域的最新技术成果和应用经验，对标国际先进水平，体现标准的引领作用。（3）协调性原则。标准内容与现行有效的国家法律法规、强制性标准及推荐性标准保持协调一致，避免技术指标冲突和重复规定。（4）适用性原则。兼顾不同技术路线和不同应用场景的催化剂产品特点，合理确定标准的适用范围，确保标准在实际应用中具有良好的可操作性。2.2编制依据本标准的编制主要依据以下法律法规和标准化文件：-《中华人民共和国标准化法》及其实施条例-《机械工业标准化管理办法》-GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》-GB17691《柴油车污染物排放限值及测量方法（中国第六阶段）》-GB/T18377《柴油车用催化转化器的技术要求和试验方法》-GB/T17825《内燃机排放术语和定义》-全国内燃机标准化技术委员会标准制修订工作程序3标准主要内容3.1范围界定本标准规定了柴油机催化颗粒捕集器催化剂的术语和定义、技术要求、试验方法、检验规则以及标志、包装、运输和贮存等技术内容。本标准适用于柴油机用涂覆式催化颗粒捕集器催化剂产品的性能评定和质量检验，包括新鲜态催化剂和经老化处理的催化剂。其他类型的内燃机排气后处理催化剂可参照执行。3.2术语和定义标准对以下关键术语进行了规范定义：催化颗粒捕集器催化剂：涂覆在颗粒捕集器载体表面及孔道内部，具有催化氧化功能的活性材料涂层，能够降低颗粒物氧化燃烧温度并促进一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）氧化的功能性材料体系。起燃温度：催化剂对目标反应物的转化效率达到50%时对应的反应气体入口温度。老化处理：为评价催化剂在长期使用条件下的性能衰减特性，在实验室条件下对催化剂试样进行的高温水热老化或其他加速老化试验处理过程。背压：催化剂样品在特定排气流量条件下产生的排气阻力，以压力差表示，是评价催化剂对发动机性能影响的重要参数。转化效率：催化剂对特定排气污染物（如CO、HC、PM等）的去除能力，以进出口浓度差与进口浓度的百分比表示。此外，标准还对载体、涂覆量、贵金属负载量、新鲜态催化剂等相关术语进行了明确界定。3.3技术要求（1）外观质量要求。催化剂涂覆层应均匀完整，无剥落、开裂、起泡等明显缺陷，涂覆层与载体结合牢固。载体外观应无裂纹、破损等影响使用性能的缺陷。（2）几何尺寸要求。催化剂的长度、直径、壁厚、孔密度等几何参数应符合产品图纸规定，尺寸公差应在允许偏差范围内，确保催化剂能够顺利装入颗粒捕集器壳体组件。（3）催化性能要求。标准对催化剂的关键催化性能指标提出了明确要求：催化剂的起燃温度应满足设计要求，在模拟排气条件下的CO和HC转化效率应不低于规定限值；具有NO氧化功能的催化剂应满足NO转化为NO₂的比例要求，以保障下游选择性催化还原（SCR）系统的低温性能；颗粒物催化氧化性能应满足碳烟起燃温度要求。（4）物理性能要求。催化剂的比表面积、孔容、孔分布等物理结构参数应满足设计要求，以保证催化活性组分的有效分散和排气扩散性能。涂覆量偏差应控制在规定范围内，确保催化剂的批次一致性。（5）耐久性能要求。催化剂经规定条件的热老化处理及水热老化处理后，其关键催化性能指标仍应满足最低性能限值要求。老化后催化剂的起燃温度升高幅度应控制在合理范围内，以保证催化剂在实际使用中的耐久可靠性。（6）机械性能要求。催化剂应具备良好的抗振动、抗热冲击性能，在规定的机械振动试验和热循环试验条件下不得出现涂层脱落、载体碎裂等失效现象。3.4试验方法标准规定了系统的试验方法体系，主要包括以下内容：（1）催化性能评价试验。采用模拟排气试验平台或发动机台架试验系统，在控制气体组分、空速、温度等参数的条件下测定催化剂的起燃温度特性和转化效率特性。模拟排气试验应明确试验气体组分、浓度、空速及升温速率等关键参数。（2）物理性能测试。采用氮气吸附法等标准测试方法测定催化剂的比表面积和孔结构参数；采用称重法测定催化剂的涂覆量；采用光学显微镜或扫描电子显微镜观察催化剂涂覆层形貌和均匀性。（3）老化试验。规定高温水热老化试验条件，包括老化温度、水蒸气含量、老化时间等具体参数。老化试验应在管式炉或专用老化试验装置中进行，老化气氛应尽可能模拟实际发动机排气环境。（4）机械性能试验。依据相关机械振动试验标准规定的振动频率、加速度和时间参数进行振动试验；按规定的温度变化速率和循环次数进行热冲击试验，评价催化剂的热机械稳定性。（5）背压测试。在规定的气体流量条件下测量催化剂的初始背压和老化后背压，评价催化剂对发动机性能的潜在影响。3.5检验规则标准的检验规则将检验分为出厂检验和型式检验两大类。出厂检验项目涵盖外观质量、几何尺寸、涂覆量、初始催化性能等关键指标，逐件或按批次进行检验，确保出厂产品满足规定要求。型式检验则针对标准中规定的全部技术性能指标进行全面检验，在下列情形下应进行型式检验：新产品定型或产品转产鉴定时；正式生产后，如结构、材料、工艺有较大改变可能影响产品性能时；产品长期停产后恢复生产时；出厂检验结果与上次型式检验结果有较大差异时；国家质量监督机构提出型式检验要求时。标准还规定了抽样方案和合格判定规则，保证了检验工作的规范性和可操作性。3.6标志、包装、运输和贮存标准要求产品标志应清晰标明产品名称、型号规格、生产日期、生产企业名称等信息。包装应保证产品在正常运输条件下不受损坏，采取必要的防潮、防震措施。运输过程中应避免剧烈碰撞、雨淋和曝晒。产品应贮存在干燥、通风、无腐蚀性气体的环境中，堆放高度应符合产品包装标识要求。4关键技术指标分析4.1催化性能指标催化剂起燃温度（T50）是评价催化剂低温活性的核心指标。本标准参考了国内外主流催化剂产品的技术水平和排放法规对低温冷启动性能的要求，规定了催化剂的CO和HC起燃温度限值。较低起燃温度意味着催化剂能够在发动机冷启动阶段更早地发挥催化转化功能，有效降低冷启动阶段的污染物排放。碳烟氧化性能是催化颗粒捕集器催化剂区别于普通氧化型催化剂的关键特征。催化剂的碳烟起燃温度直接决定了CDPF系统被动再生的可行性。标准规定了碳烟氧化性能评价方法和指标限值，确保催化剂能够有效降低颗粒物氧化燃烧温度，提升捕集器的再生效率。4.2耐久性能指标催化剂的耐久性能是影响其实际使用寿命的关键因素。柴油机排气环境具有高温、含水蒸气、含硫化物等复杂特征，催化剂在长期运行过程中不可避免地会发生贵金属颗粒烧结、活性组分流失、载体材料相变等老化现象。标准中规定的水热老化试验条件模拟了催化剂在实际使用中所经历的极限热负荷状态，能够有效评价催化剂的抗老化能力。4.3物理结构指标催化剂的比表面积和孔结构特征直接影响活性组分的分散度和反应物分子的扩散传质过程。较大的比表面积和合理的孔结构有利于活性组分的高度分散和反应物分子的有效接触，从而提升催化反应效率。但过高的比表面积也可能导致催化剂的热稳定性下降。标准通过规定适宜的物理结构参数范围，引导企业在催化活性和热稳定性之间寻求最佳平衡。5标准实施的意义与预期效果5.1填补行业标准空白本标准的发布实施填补了我国柴油机催化颗粒捕集器催化剂领域行业标准空白，完善了内燃机排放后处理领域标准体系。标准的实施将结束长期以来催化剂产品质量评价无据可依的局面，为行业监管、产品认证和市场准入提供技术支撑。5.2促进技术进步与产业升级标准中设定的科学合理的技术指标体系，既考虑了当前主流技术水平，也为先进技术的推广应用预留了空间。通过标准的引领作用，可引导企业加大研发投入，推动催化剂产品向高性能、高耐久、低成本的direction发展，促进产业技术升级和产品结构调整。5.3支撑排放法规实施催化颗粒捕集器催化剂是柴油机满足国六及以上排放标准的核心功能材料。本标准的实施将为催化剂产品的质量控制提供可靠的技术保障，进而支撑柴油机排放法规的有效实施，助力大气污染防治攻坚战目标的实现。5.4推动行业规范化发展标准对催化剂的术语定义、技术要求、试验方法和检验规则进行了统一规范，有利于建立公平有序的市场竞争环境。通过标准化手段，可有效遏制低质低价竞争，保护优势企业的合法权益，促进行业健康可持续发展。5.5促进国际贸易与交流标准充分参考了国际先进标准和技术要求，有助于缩小我国催化剂产品与国际先进水平之间的差距，提升国产催化剂的国际竞争力。同时，统一的标准化体系也有利于促进国际技术交流和贸易合作。6主要起草单位介绍本标准由全国内燃机标准化技术委员会（SAC/TC177）提出并归口。在标准制定过程中，中国内燃机工业协会充分发挥了行业组织的桥梁纽带作用，统筹协调各参与单位的分工协作。作为标准化技术归口单位，全国内燃机标准化技术委员会长期从事内燃机领域国家标准和行业标准的制修订管理工作，在标准体系规划、技术审查和组织协调方面具有丰富的实践经验。值得特别介绍的是，本标准的主要起草单位之一——无锡威孚力达催化净化器有限责任公司（以下简称"威孚力达"）在标准制定过程中发挥了关键的技术支撑作用。威孚力达成立于1995年，是中国汽车工业领域较早从事排放后处理催化剂及催化净化器研发、生产和销售的国家级高新技术企业。公司总部位于江苏省无锡市，拥有国内领先的催化剂研发中心和现代化生产线，具备年产催化剂载体涂覆能力超过800万升的生产规模。其主要产品涵盖汽油车三元催化器、柴油车氧化型催化器（DOC）、催化颗粒捕集器（CDPF）、选择性催化还原催化器（SCR）及各类定制化催化剂产品，客户覆盖国内外主要发动机和整车制造企业。参与本标准起草的其他单位还包括国内主要柴油机整机生产企业、催化剂原材料供应商、第三方检测机构及相关高等院校和科研院所，形成了产学研用协同推进的良好工作机制。7结论与展望7.1结论JB/T15139-2025《柴油机催化颗粒捕集器催化剂》行业标准是我国内燃机排放后处理领域的一项重要基础性标准。该标准的制定遵循了科学性、先进性、协调性和适用性原则，充分吸纳了国内外先进技术成果和工程实践经验，建立了涵盖催化剂催化性能、物理性能、耐久性能、机械性能等方面的