氮氧化物传感器(下文简称“NOX传感器”)属于汽车电子领域,是汽车尾气处理SCR系统中的核心基础零部件,主要用于国Ⅳ、国Ⅴ和国Ⅵ排放标准发动机尾气中氮氧化物(NOX)含量的检测,或汽油和柴油发动机的车载诊断(OBD)系统。
目前,市场上唯一商业化的NOX传感器由德国大陆公司提供(日本NGK提供传感器陶瓷芯片,德国大陆提供电控单元(SCU)及最终产品的组装、标定)。在我国大力支持环境保护、机动车污染治理及机动车国Ⅵ排放标准的产业环境和政策背景下,对汽车NOX排放的限值也越来越严格。随着国Ⅵ排放标准的实施,每辆车上NOX传感器的数量将从1个增加至2个,NOX传感器的市场需求量将成倍增长。据估算,我国每年至少需要800~1000万个NOX传感器,这将是一个五十亿元的市场,产品市场容量大、前景好。为了促进NOX传感器的国产化,2018年NOX传感器被工信部列为强基工程重点支持方向之一,足以看出国家对NOX传感器的支持力度之大。
NOX传感器的关键技术主要包括传感器陶瓷芯片设计、陶瓷基体及电子浆料等材料的选型、多层陶瓷制备工艺(HTCC)、探头封装结构及封装工艺、电控单元(SCU)硬件电路、控制策略及软件系统开发等。
目前,我国已成为全球柴油机生产和使用大国。柴油机在给人们带来生产、生活方便的同时也带来了日益严重的环境问题。为了应对环境挑战,我国机动车污染物排放标准逐步提升。现阶段我国实施国Ⅴ排放标准。2021年起,将逐渐实施国Ⅵ排放标准。国Ⅵ相对于国Ⅴ变化最大的是将NOX 的排放限值严格了67%。2018年6月,国务院发布了《打赢蓝天保卫战三年行动计划》,计划中明确提出,2020年底前,淘汰国Ⅲ及以下排放标准营运中型和重型柴油货车100万辆以上。并从2019年7月1日起,重点地区将提前实施国Ⅵ排放标准,确保柴油货车污染排放总量明显下降,打好柴油货车污染治理攻坚战。可以看出,我国正在加大力度治理机动车尾气排放污染。
国Ⅴ、国Ⅵ排放标准的汽车尾气后处理系统以选择性催化还原技术(以下简称“SCR”)为主。本项目开发的NOX传感器就是SCR系统中的核心基础零部件,主要用于国Ⅳ、国Ⅴ和国Ⅵ排放标准发动机尾气中氮氧化物(NOX)含量的检测,或汽油和柴油发动机的车载诊断(OBD)系统。目前,市场上90%的NOX传感器由德国大陆公司提供,国内基本采用进口的方式。这大大增加了我国SCR系统的安装成本,一定程度上影响了汽车尾气后处理技术在国内的普及和发展。目前我国年均柴油车总产量约300万辆,依据国Ⅵ排放标准要求计算,每年至少需要500~600万个NOX传感器。同时,旧车改造及售后市场每年至少需要300~400万个NOX传感器。