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對(duì)于實(shí)現(xiàn)柴油機(jī)國(guó)四排放標(biāo)準(zhǔn)的技術(shù)路徑，看似在行業(yè)內(nèi)已經(jīng)默契地形成了“一致路線(xiàn)”，但國(guó)內(nèi)外零部件企業(yè)并沒(méi)有達(dá) 成絕對(duì)的統(tǒng)一，市場(chǎng)上仍存在多種形式的柴油機(jī)電控燃油噴射系統(tǒng)和發(fā)動(dòng)機(jī)排放后處理系統(tǒng)，并且這些技術(shù)的應(yīng)用與油品品質(zhì)、發(fā)動(dòng)機(jī)本體特性、整機(jī)優(yōu)化程度、車(chē) 輛使用環(huán)境及消費(fèi)者使用習(xí)慣等因素息息相關(guān)。
四大技術(shù)爭(zhēng)奪電噴市場(chǎng)
在國(guó)四階段，電控燃油噴射技術(shù)主要有電控泵噴嘴、電控VE泵、電控單體泵、電控高壓共軌四大類(lèi)。在采訪(fǎng)中記者了解到，盡管業(yè)內(nèi)對(duì)電控高壓共軌的呼聲較高，但其他幾種電控系統(tǒng)技術(shù)逐步提升，依然能獲得比較好的市場(chǎng)增長(zhǎng)空間，目前在一些細(xì)分領(lǐng)域仍有較強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)力。
電控高壓共軌是業(yè)內(nèi)專(zhuān)家公認(rèn)的性能最穩(wěn)定、對(duì)不同機(jī)型有較強(qiáng)適應(yīng)能力的燃油噴射技術(shù)。近幾年，國(guó)內(nèi)也涌現(xiàn)出多 家從事高壓共軌產(chǎn)品研發(fā)的企業(yè)，部分企業(yè)實(shí)現(xiàn)小批量投產(chǎn)。天津大學(xué)內(nèi)燃機(jī)燃燒學(xué)國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任堯命發(fā)表示，電控高壓共軌產(chǎn)品相比其他同類(lèi)產(chǎn)品，重量更 輕、性能穩(wěn)定、能適應(yīng)各種類(lèi)型發(fā)動(dòng)機(jī)的布局，生產(chǎn)成本也在逐步下降。國(guó)四階段高壓共軌產(chǎn)品噴油壓力大部分在1600bar，未來(lái)可向1800bar或 2000bar 提升，以滿(mǎn)足國(guó)五或更高的排放標(biāo)準(zhǔn)。
上世紀(jì)末，電控泵噴嘴技術(shù)已經(jīng)在船舶、商用車(chē)領(lǐng)域大范圍應(yīng)用。目前，德?tīng)柛?、康明斯都有較為成熟的電控泵噴嘴 技術(shù)。電控泵噴嘴是將高壓泵和電子噴油器結(jié)合在一起，兩者之間無(wú)銜接管道，直接在氣缸蓋處安裝，占用空間小，噴油壓力大，峰值可達(dá)2000bar。不過(guò)， 這種技術(shù)在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)應(yīng)用較少，僅有西安康明斯ISM 系列發(fā)動(dòng)機(jī)配裝該技術(shù)。南岳電控(衡陽(yáng))工業(yè)技術(shù)有限公司常務(wù)副總經(jīng)理龍美彪表示：“電控泵噴嘴的應(yīng)用需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)缸體有非常大的改動(dòng)，國(guó)內(nèi)沒(méi)有從事該技 術(shù)研發(fā)的企業(yè)。并且若要想進(jìn)一步提升性能，技術(shù)難度巨大?！?/span>
在國(guó)三階段，電控VE泵搶占了不少市場(chǎng)份額。隨著國(guó)四的來(lái)臨，電控VE泵也進(jìn)行了技術(shù)提升。在國(guó)外，電控VE 泵在中小型柴油轎車(chē)和皮卡上應(yīng)用較多，國(guó)內(nèi)則在輕柴市場(chǎng)有少量應(yīng)用。南京威孚金寧有限公司是國(guó)內(nèi)專(zhuān)業(yè)研發(fā)、批量生產(chǎn)電控VE泵的企業(yè)之一。近年來(lái)，威孚金 寧通過(guò)引進(jìn)博世VE泵技術(shù)許可及生產(chǎn)認(rèn)證，產(chǎn)品質(zhì)量有所提高，在國(guó)三電控VE 泵基礎(chǔ)上推出了符合國(guó)四標(biāo)準(zhǔn)的電控分配泵，并已小批量供貨。另外，有多位受訪(fǎng)專(zhuān)家對(duì)記者表示，電控VE泵由于自身技術(shù)特點(diǎn)，性能有限，目前只能在小排量、 輕型柴油機(jī)上使用。
在電控高壓共軌推廣初期，電控單體泵因成本優(yōu)勢(shì)取得了發(fā)展的機(jī)遇，同時(shí)與電控單體泵工作原理相類(lèi)似的電控組合 泵、直列泵也被一些企業(yè)所接納。目前，國(guó)內(nèi)從事電控單體泵研發(fā)并實(shí)現(xiàn)批量市場(chǎng)配套的企業(yè)較少，代表企業(yè)有成都威特、南岳電控。龍美彪表示，南岳電控的電控 單體泵技術(shù)路線(xiàn)成熟，可滿(mǎn)足國(guó)四、國(guó)五排放標(biāo)準(zhǔn)，南岳電控已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了從生產(chǎn)傳統(tǒng)機(jī)械泵向國(guó)四排放標(biāo)準(zhǔn)的電控單體泵的轉(zhuǎn)變。
據(jù)悉，電控單體泵相比其他幾種技術(shù)，對(duì)油品適應(yīng)性較強(qiáng)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)本體的性能要求較低，存在的主要問(wèn)題是電控單 體泵在多缸柴油機(jī)上應(yīng)用時(shí)，一致性不夠好。江西五十鈴發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司產(chǎn)品規(guī)劃部副部長(zhǎng)陳濤淼認(rèn)為：“電控單體泵缺點(diǎn)主要是噪聲大、體積大，所以在中大型車(chē) 上應(yīng)用較多?！?/span>
兩條后處理路線(xiàn)各司其職
汽車(chē)排放污染物主要有氮氧化物（NOx）、碳?xì)浠衔铮℉C）、一氧化碳（CO）、微粒（PM）等。氮氧化物 和微粒是現(xiàn)階段柴油機(jī)尾氣排放控制的重點(diǎn)。目前，EGR（廢氣再循環(huán)）與SCR(選擇性催化還原)是市場(chǎng)主要應(yīng)用的兩種排放后處理技術(shù)，并配合DOC（氧 化催化器)、POC (微粒催化氧化器)、DPF（顆粒捕集器）來(lái)實(shí)現(xiàn)國(guó)四乃至更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)。
EGR是我國(guó)輕型柴油車(chē)實(shí)現(xiàn)國(guó)四排放的主要技術(shù)路線(xiàn)。EGR的主要作用是減少發(fā)動(dòng)機(jī)廢氣中氮氧化物的含量。浙江銀輪機(jī)械股份有限公司副總工程師陸國(guó)棟表示，EGR可減少尾氣中50%~70%的氮氧化物含量，但EGR技術(shù)有一定的局限。
EGR技術(shù)是將少部分廢氣送回氣缸參與再循環(huán)，抑制氮氧化物的生成，需要對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)做一定改動(dòng)，也會(huì)影響發(fā)動(dòng)機(jī) 的性能，特別是在發(fā)動(dòng)機(jī)怠速、低速、小負(fù)荷工作及冷機(jī)時(shí)影響較大。另外，EGR之所以只在輕柴領(lǐng)域推廣，原因在于安裝成本。EGR產(chǎn)品中控制閥的價(jià)格，會(huì) 隨著柴油機(jī)排量的增加而增長(zhǎng)，若想在排量7L以上柴油機(jī)上使用，控制閥的價(jià)格會(huì)十分昂貴。
SCR相比EGR，對(duì)氮氧化物的處理能力更強(qiáng)，可通過(guò)外部添加的尿素水溶液來(lái)減少尾氣中90%或更高的氮氧化物含量。但SCR產(chǎn)品占用空間多、質(zhì)量大，需定期補(bǔ)充車(chē)用尿素，目前主要在中重型車(chē)領(lǐng)域應(yīng)用。
從油品品質(zhì)來(lái)講，盡管燃油中的硫含量對(duì)SCR、EGR都會(huì)產(chǎn)生影響，但相比較而言，SCR對(duì)油品要求較低。 EGR對(duì)燃油中的硫比較敏感，硫參與燃燒后形成的SOx與水蒸氣會(huì)形成酸性腐蝕物，引起發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的腐蝕磨損。對(duì)于SCR系統(tǒng)而言，廢氣中的硫?qū)?huì)導(dǎo)致催 化劑的活性下降，從而導(dǎo)致排放不達(dá)標(biāo)。一般來(lái)說(shuō)，燃油中硫含量低于350ppm即可滿(mǎn)足SCR的要求，而EGR則需要硫含量為50ppm以下，即滿(mǎn)足國(guó)四 油標(biāo)準(zhǔn)才可以。
DOC是通過(guò)氧化反應(yīng)處理廢氣中的一氧化碳和碳?xì)浠衔铩?jù)了解，DOC 的產(chǎn)品價(jià)格區(qū)間較大。陸國(guó)棟則表示，DOC要想獲得高效的氧化反應(yīng)，需要鉑(Pt)、鈀(Pd)等貴金屬作為催化劑，性能較好的DOC，價(jià)格也會(huì)相應(yīng)提 升。另外，據(jù)記者了解，高性能的DOC對(duì)于目前排放法規(guī)還未限制的有害成份，如多環(huán)芳烴、乙醛等也有一定的凈化能力，未來(lái)還有改進(jìn)空間。
POC和DPF的主要作用都是處理尾氣中的PM微粒。POC可涂裝催化劑獨(dú)立使用，也可與DOC組合使用，利 用DOC 中生成的二氧化氮進(jìn)行氧化反應(yīng)。DPF技術(shù)對(duì)PM的凈化過(guò)程則更加復(fù)雜。POC和DPF的效果有很大差距。陸國(guó)棟表示，POC 由于其自身技術(shù)的局限性，對(duì)尾氣中PM 的過(guò)濾能力僅為50%~70%，而DPF對(duì)PM的處理能力目前可以達(dá)到90%以上。不過(guò)，有專(zhuān)家對(duì)記者表示，DPF技術(shù)相對(duì)復(fù)雜，化學(xué)反應(yīng)溫度要求高，性 能不夠穩(wěn)定。另外，DPF要求燃油含硫量低于50PPM，POC則需要硫量低于350PPM即可。
技術(shù)選擇要看適應(yīng)性
根據(jù)整車(chē)廠(chǎng)采用的國(guó)四技術(shù)路線(xiàn)來(lái)看，在輕柴市場(chǎng)，電控高壓共軌+E-GR+DOC應(yīng)用較多，在中重型車(chē)領(lǐng)域則主要使用電控高壓共軌+E-GR+DOC+POC、電控高壓共軌+SCR、電控單體泵+SCR等。
事實(shí)上，多位專(zhuān)家對(duì)記者表示，電控燃油噴射系統(tǒng)和后處理技術(shù)的選擇，取決于發(fā)動(dòng)機(jī)本體的結(jié)構(gòu)和優(yōu)化性能，取決 于發(fā)動(dòng)機(jī)排氣中氮氧化物與顆粒物的比例，需要對(duì)比不同技術(shù)的性能特點(diǎn)、應(yīng)用環(huán)境的要求、與發(fā)動(dòng)機(jī)的匹配性以及成本控制等多方面因素。所以，同樣的技術(shù)在不 同發(fā)動(dòng)機(jī)上應(yīng)用效果差別很大，也沒(méi)有任何一種技術(shù)可以通用所有機(jī)型?！叭绻褂酶咴鰤旱娜加蛧娚湎到y(tǒng)，比如1800bar或2000bar的高壓共軌系 統(tǒng)，燃油效率得到提升，加上發(fā)動(dòng)機(jī)自身優(yōu)化足夠好，不通過(guò)加裝額外的后處理系統(tǒng)也可滿(mǎn)足國(guó)四排放標(biāo)準(zhǔn)?！眻蛎l(fā)表示，“但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，無(wú)論燃油噴射系統(tǒng)如 何改進(jìn)，都需要加裝完善的后處理系統(tǒng)來(lái)滿(mǎn)足國(guó)五乃至更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)?！?/span>
陸國(guó)棟認(rèn)為，依照目前的后處理技術(shù)來(lái)看，未來(lái)想實(shí)現(xiàn)國(guó)五以上更嚴(yán)格的排放標(biāo)準(zhǔn)，則需要EGR與SCR同時(shí)加裝的技術(shù)路線(xiàn)，來(lái)滿(mǎn)足柴油發(fā)動(dòng)機(jī)不同工況下的排放需求。實(shí)際上，還有更多的后處理技術(shù)正處于研發(fā)階段，只是出于安全和成本的考慮，還不具備向市場(chǎng)推廣的條件。
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