国柴油机技术路线渐清晰企业达成共识

电工电气2019年12月13日

  近些年来,排放升级早已成为伴随中国汽车技术发展的一个重要问题。奥运临近,北京已经在全国率先实行了国Ⅳ标准。虽然这次排放升级更多是针对轻型汽油车,柴油车仅仅限于公交、邮政等特殊行业,但这个迟早都要全面执行的新标准就像一把悬在半空的利剑,时刻提醒企业要尽快做好准备。

  国Ⅳ技术路线 柴油机企业达成共识

  对于柴油机,由于其尾气中的主要污染物微粒和氮氧化物在生成条件上的护逆性,导致了柴油机在排放升级,特别是国Ⅲ以上阶段的排放升级出现了不同技术路线。一派是通过机内净化微粒,机外催化还原氮氧化物的SCR(选择性催化还原)技术。另一派是通过机内净化降低氮氧化物,机外通过微粒捕捉器过滤微粒的EGR(废气再循环)技术。两种技术都可以实现国Ⅳ标准的排放,但由于所采用的技术截然不同,所以从发动机自身的性能到对油品和相关配套设施的依赖程度都有着很大区别。

  国外企业对此已有丰富技术储备,有不少企业对这两种技术路线进行了深入研究,并做好了全面准备。中国企业没有能力,而且条件也不允许他们同时选择两种技术路线。是否能够作出正确选择,将直接决定企业未来的生死存亡。

  “我们国Ⅳ发动机采取的技术策略,是通过尿素溶液来还原氮氧化物的SCR路线。”潍柴动力产品规划部副部长孙建告诉。

  国内最早推出国Ⅳ柴油发动机的玉柴,也是使用了SCR作为后处理技术来实现国Ⅳ排放。

  而在国内已经销售了不少国Ⅳ发动机的康明斯表示,虽然他们同时掌握了两种技术,但在他们看来,SCR技术更适合中国市场。

  在技术路线方面,国内主流柴油机生产企业已经基本达成了共识,SCR将是未来国内柴油机排放继续升级的主要技术方向。

  SCR技术更符合中国国情

  在康明斯的一份研究报告中指出,使用SCR技术的欧Ⅳ发动机相比同等排量的欧Ⅲ发动机,在最大扭矩和最大功率方面大约有近10%的提升,而同样情况使用EGR技术的欧Ⅳ发动机则大致与欧Ⅲ发动机持平。同时,使用SCR技术的欧Ⅳ发动机油耗水平相比同等排量的欧Ⅲ发动机要低5%~7%,使用EGR技术的发动机则要高出 %左右。也就是说,同样排量的欧Ⅳ发动机,采用SCR技术相比EGR技术能够节油近10%,而且动力更强劲。

  有了节油和动力强劲这两个最主要的优势,SCR发动机需要在加油时补充尿素溶液的缺陷就显得不那么重要了。特别是中国消费者对燃油消耗率的敏感性非常高,节油产品意味着会拥有广阔市场。同时,中国作为农业大国有着非常强大的化肥生产能力,作为SCR技术必备的尿素溶液,在中国是非常容易生产和制造的,这点也为中国推广SCR技术创造了便利条件。

  从对车重的影响方面来看,虽然使用SCR技术的发动机需要携带一定重量的尿素溶液和相应的催化还原系统,但使用EGR系统也会增加不少重量。由于使用EGR技术要求发动机有更强的冷却能力,所以会导致散热器增加额外的重量,配套使用的可变截面增压器和微粒后处理装置也会增加重量。

  “目前,国内取得的共识和欧洲市场基本相同,对于中大型的柴油机,SCR技术更加适合,而在小型发动机方面EGR更为适合。” 大学汽车工程学院刘忠长教授告诉,“这主要是因为,采用SCR系统的发动机无论大小,都需要安装一套尿素定量控制和喷射系统,成本随排量变化不大。而EGR技术所使用的微粒捕捉器,会因排量不同而产生巨大成本差异。所以小型柴油机使用EGR技术,制造成本要远低于大型柴油机。”

  此外,由于SCR技术仅在一定的工作温度范围内才能有效果,所以更适合长时间大负荷工作的重型柴油机。而在城市工况下的轿车柴油机,长期工作在低负荷区域,尾气温度不能达到要求,所以只适合使用EGR技术。

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