近年来数据表明，空气污染每年导致全球超过 550 万人过早死亡，主要罪魁祸首是来自发电厂、工厂、汽车尾气及煤炭和木材燃烧产生的小颗粒排放。在车辆尾气排放中，大部分颗粒物由烟炱构成——这是不完全燃烧的产物；其次，润滑油和燃料衍生的烃类残余物也可以形成颗粒。
欧洲排放标准对柴油车颗粒物质量（PM）的限值不断收紧：从 1992 年欧 1 标准的 0.14 克/公里，降至欧 5、欧 6 标准的 0.005 克/公里，柴油车因此普遍配备柴油机颗粒捕集器（DPF）。而随着汽油直喷（GDI）发动机成为关键技术——它在提升扭矩和功率、降低二氧化碳排放的同时，颗粒物却更小更多——2009 年欧 5 标准引入了汽油车 PM 限值，欧 6 标准更对颗粒物数量（PN）逐步设限：2017 年 9 月生效的欧 6c 标准中，GDI 发动机的 PN 指标收紧至 6×10¹¹ 个/km，并引入真实驾驶排放（RDE）测试程序。
一、为什么用汽车颗粒捕捉器
中国国六排放法规对汽油车颗粒物排放提出了更严格的要求：相比国五，颗粒物质量（PM）限值下降 33%，并新增颗粒物数量（PN）限值。为应对国六标准，各大整车厂选择安装汽油车颗粒捕集器（GPF）。
何为 GPF？
GPF 是一种壁流式颗粒捕集装置：过滤体内有很多平行孔道，相邻的两个孔道一个只有进口开放、一个只有出口开放。排气从开放的进口孔道流入，经 GPF 载体多孔壁面至相邻孔道排出，颗粒物滞留在孔道内，从而实现捕集作用。
GPF 虽能有效捕集排气中的颗粒物，但随着捕集颗粒增多，排气背压也会升高，影响动力性和经济性。因此当颗粒累积到一定程度时，通过调节发动机运行工况（例如断油、推迟点火角等）使颗粒氧化燃烧——即 GPF 的再生，最终实现"捕集—再生—捕集"的良性循环。
GPF 安装布置形式
GPF 在整车上的布置安装方式主要有三种，各自特点如下：
| 布置形式 | 特点与优缺点 |
|---|---|
| FWC （四效催化器） |
GPF 载体集成三效催化涂层，与催化器合为一体。集成度高、节省底盘空间、排气阻力小；对催化涂层与封装工艺要求高，成本较高。 |
| CC （紧耦合布置） |
紧贴发动机排气歧管安装，起燃快、暖机快，再生温度更易达到；但靠近发动机，热负荷大，机舱空间布置受限。 |
| UB （底置布置） |
布置在车身底部、远离发动机，热管理要求相对低、布置灵活、成本较低；但排气温度偏低，被动再生较难，需依赖主动再生策略。 |
满足国六的 GPF 监测诊断方案
根据整车边界条件、企业策略控制及安装布置方式的不同，GPF 检测方式主要有三种：压差法、OSC 法（氧传感器法）、温度法。
压差法：GPF 对排气产生"阻碍"作用（滤体壁面流动阻力、进出口沿程阻力及截面变化的压缩/膨胀阻力），宏观表现即压降。不同状态下 GPF 压降表现不同；GPF 载体性能下降、损坏甚至移除时，流经 GPF 的压降会发生相应变化。通过在 GPF 上下游安装压差传感器实时监测压降：上下游压差维持在较低水平，可判定 GPF 移除或丢失；压差表现也可作为性能下降程度的表征。
OSC 法：FWC 带有涂层、类似催化器，具有一定储氧能力。对其"加浓减稀"时，前后氧传感器电压信号会产生"延迟"效应。根据延迟程度不同，可对载体完全损坏、移除甚至丢失进行诊断，原理等同于临界催化转化器诊断。
温度法：GPF 一般由陶瓷载体（如堇青石）制备，基于载体材料热容，发动机瞬态工况下排气温度流经 GPF 时，下游相对上游会产生一定的温度"延迟"效应，可据此对 GPF 移除或丢失进行诊断。
| 监测能力 | 压差法 | OSC 法 | 温度法 |
|---|---|---|---|
| GPF 移除 / 丢失检测 | ✓ | ✓ | ✓ |
| 载体性能下降 / 堵塞检测 | ✓ | — | — |
| 再生控制信号支撑 | ✓ | — | — |
压差传感器的监测能力比其他两种方案更高，不但可为 GPF 颗粒再生控制提供再生需求等信号支撑，也为实现 GPF 堵塞等客户化诊断需求提供了可能，因此目前主流方案是采用压差传感器以满足法规和客户化需求。
GPF 对润滑油的要求：中低灰分机油
汽油车颗粒捕集器（GPF）对润滑油里添加剂成分含量提出了严格要求，特别是金属颗粒物含量。因此，装配 GPF 的汽车在选油时应选择"中低灰机油"。灰分机油国际测试标准代码为 PM（硫酸盐灰分），国际采用测试单位为 g/kWh%，中国采用 g/km%，两者测试要求大致相同、换算方法不同，中国要求更为严格。
国际灰分值标准为 0.6~1.35，数值越大代表灰分越高。灰分数值由机油总碱值（TBN）经发动机燃烧后剩余不可燃物测试得出，一般可按"总碱值/10=灰分值"估算（如总碱值 8.5/10 = 0.85 灰分值）。简单来说：总碱值越高，灰分值越高。
机油在发动机运行中产生一定量灰分是正常现象，但高灰分带来的影响不容忽视：
- 发动机内容易产生积碳过多，形成潜在发火点，可能引发提前点火、爆燃等现象，并污染火花塞，影响发动机平衡运行。
- 排放系统高灰分容易堵塞三元催化器。国六法规实施后，在原有三元催化器基础上再加装 GPF 颗粒捕捉器，高灰分机油更容易导致 GPF 拦截灰分过多而堵塞，影响动力转化率，严重时带来排放系统故障、缩短使用寿命。
2019 年国六排放法规实施后，汽车厂商普遍在说明书或告知车主使用低灰分机油，这就是近年来很多车主强调用低灰分机油的原因。
二、该如何保护汽车颗粒捕捉器
颗粒捕集器技术源于柴油车：DPF 多年来一直用于降低柴油车颗粒物排放。随着颗粒物限值延伸到 GDI 发动机车型，基于 DPF 经验开发的 GPF 技术在新车中得到更广泛应用。
GPF 与 DPF 非常相似：过滤器为蜂窝状结构，通常由堇青石（合成陶瓷）制成，交替封堵进出口，排气流被迫从孔道壁面流过从而捕集烟炱，每平方英寸约有 200 到 350 个通道。两者的主要区别在于：GPF 基质更轻、孔隙度更高，气体更易通过，但也更脆弱。通常 GPF 的基质与三效催化剂（TWC）集成后变成四效催化剂。
颗粒捕集器非常高效，据报道能去除 90% 以上的颗粒物排放。但烟炱会在过滤器内累积、导致背压增加，去除烟炱的最佳方法是有氧状态下温度大于 600℃ 时就地燃尽——此过程称为再生。与氧含量过高的柴油发动机不同，汽油机通常以化学计量比运行，高负荷时尾气中没有氧气燃烧烟炱，因此汽油机再生主要发生在无动力和车辆减速情况下（被动再生）；长时间匀速高速行驶时，则需通过延迟点火提高尾气温度、制造贫燃混合气获得氧气来启动再生。
一个完整的 DPF 装置可包含约 8 克/升烟灰，正好满足启动再生所需；而堇青石 GPF 基底过滤容量约为 1 克/升。好在 GDI 颗粒排放量比柴油机小 10 到 30 倍，且被动再生非常频繁。日常养护中，可使用专业的 GPF 清洁剂帮助维护 GPF——全新美益 GPF 清洗剂使用简单，可有效延长 GPF 的使用效能与寿命。
三、汽车制造商将更广泛使用 GPF
GPF 正越来越多地被引入各大 OEM 厂商的新车中：
梅赛德斯：报告显示 GPF 已在其 S 车型成功使用两年有余，结构为双排气系统，每个排气支路配一个二元催化剂和一个 GPF；并宣布为配备全新 M 256 和 M 176 汽油发动机的 S-Class 车型配备该技术，随后逐步引入其他新车型。梅赛德斯计划投资约 30 亿欧元用于改善油耗与尾气排放。
大众集团：2016 年宣布所有直喷 TSI 和 TFSI 发动机将逐步安装 GPF 装置，可减少高达 90% 的微小烟炱颗粒排放；2017 年 6 月起在新大众途观 1.4L TSI 和奥迪 A5 2.0 TFSI 发动机上开始装配，并计划到 2022 年每年有 700 万辆汽车配备该技术。
PSA 集团：宣布将 GPF 纳入直喷汽油车计划，技术可在捕获颗粒物数量方面实现 75% 的效率改善，已在 1.2L 三缸涡轮 Pure Tech 汽油发动机中使用，并计划推广至所有直喷汽油发动机。
未来升级：随着 OEM 厂商在其发动机中测试 GPF 后处理系统，该技术是否会对未来的行业规格、OEM 润滑油规格及发动机试验带来变化仍有待观察。随着 PN 排放限值被更广泛引入，业务覆盖欧洲、中国和印度市场的车厂将会更多使用 GPF 技术。
美益（MYAEGIS）作为深耕润滑领域的企业，始终致力于研发更节能高效的产品，以满足并超越用户当下与未来的需求——从发动机机油到 GPF 养护产品，为每一辆装配颗粒捕捉器的车型提供专业润滑解决方案。