國際內燃機展 上海日野國Ⅳ發動機聚焦目光

          2017-06-06 03:34:36 來源:商用汽車周刊

          日前,在北京新國際展覽中心舉辦的2008中國國際內燃機展上,上海日野發動機有限公司展出了其滿足國Ⅳ排放的P11系列發動機,并且由于其采用EGR+DOC的技術方案吸引了參觀者極大的興趣。

          與眾不同的國Ⅳ機型

          “目前在國內的市場上,大多數國內公司的國Ⅳ機型采用的都是SCR技術,在本屆展覽上我只看到國內朝柴有一款國Ⅳ發動機采用的是EGR技術?!鄙虾H找暗目偣こ處煂O崎日前在接受記者采訪時說。

          這種情況的出現跟國內內燃機行業發展的特殊性有關系。由于國內近年來國家對于柴油發動機尾氣排放的規定日益嚴格,并且實施進程非???,所以對于目前已經實施的國Ⅲ排放,國內的柴油發動機企業都是剛剛通過一輪技術改造才完成。電控系統、4氣門結構等等涉及到發動機本體結構的改造也剛剛完成,所以在針對國Ⅳ的解決方案中,國內的企業大多選擇了對本體機無需做大改動的SCR技術。而EGR技術由于要增加廢氣再循環系統,需要改動原有國Ⅲ發動機的結構,再進行大量的實驗才能達到標準,因而也就不被大多數企業所選擇。

          “上海日野發動機有限公司由于是日本日野公司在國內的合資企業,引進的都是成熟產品,日本日野公司在EGR技術的應用方面已經非常成熟,因而上海日野的國Ⅳ產品由于傳承性,自然采用的也是這種技術?!睂O崎說。

          因需而定的技術方向

          而對于為何在國Ⅳ階段會產生幾種不同的技術方向,還要從柴油發動機的工作原理說起。柴油發動機的尾氣中污染物主要有兩種,即氮氧化物(NOx)和顆粒物(PM)。由于柴油機工作的特點,使微粒和氮氧化物兩種主要排放污染物的生成環境彼此對立。提高缸內燃燒溫度,燃料充分燃燒時顆粒物會被降低,但氮氧化物會由于高溫的環境生成較多。反之亦然,是一種此消彼長的現象。在排放標準達到歐Ⅳ之前,開發設計人員在控制柴油機燃燒時,通過在兩者之間進行平衡,達到氮氧化物和微粒排放都不超過限值。但排放標準提升到歐Ⅳ之后,則需要機內控制結合機外后處理方式才能達標。

          目前被國內大多數企業所使用的SCR技術是通過強化發動機機內燃燒來降低微粒的生成,然后利用尿素溶液對氮氧化物進行機外催化氧化。而另外一種EGR則相反,在機內控制氮氧化物的生成,然后在排氣階段再減少顆粒物。同時EGR技術又可細分為EGR+DOC和EGR+DPF這兩種,分別利用DOC(柴油催化氧化器)或DPF(微粒捕集器)對生成的微粒進行后處理。由于DPF需要再生,DOC不需要,上海日野的國Ⅳ機型采用EGR+DOC這種解決方案。

          SCR技術的最大缺點是需要在車上增加催化劑儲存箱和催化反應器,而且需要加油站等社會配套設施提供相應的催化劑補充液。由于卡車、客車的流動性和不同地區排放標準的差異性,造成了尿素催化劑添加的不便性。而EGR技術的缺點在于改動原有歐Ⅲ發動機的結構,增加廢氣再循環系統。由于引入廢氣,廢氣中的酸堿性物質會對發動機內部的機件產生影響,制造商必須在抗腐蝕方面進行加強。同時,由于需要控制氮氧化物生成,對燃燒過程的最高溫度和持續時間都必須進行嚴格控制,因此對發動機效率和經濟性會產生一定的負面影響。

          “由于EGR技術有這樣的制約,所以上海日野此次展出的國Ⅳ發動機采用超高壓燃燒,同時配合可變截面的混流渦輪增壓器來增強發動機的性能。通過進一步提高燃油噴射壓力,進一步提高壓縮比來改進機內燃燒,這些措施的共同使用,能夠使發動機在機內便同時降低顆粒物和氮氧化物,再配合DOC的使用消除少量殘余顆??梢赃_到國Ⅳ排放標準。并且燃油經濟性不會受到很大的影響?!睂O崎說。

          監管問題

          不過,對于SCR來說,還有一個困難之處在于使用中的監管和使用者的社會責任,即使用者如果在尿素耗盡后不添加怎么辦(目前國內尿素價格約9元/升高于柴油價格)

          孫崎介紹,在歐洲環保機構使用OBD(On-Board Diagnostics,中文譯為“車載自動診斷系統”)來約束,其最早采用燈光提示,如果尾氣不達標便不斷地提示駕駛員。而在歐Ⅳ階段采用的OBD系統中則帶有扭矩限制,如排放指標超過歐Ⅲ限值時,發動機的功率由系統設置下降為原功率的60%~70%,強制駕駛員添加尿素液或進行失效檢查。

          而目前我國車用柴油機OBD技術和標準還剛剛起步,國家環保部剛剛在2008年7月1日頒布基于17691柴油機排放限值的“車用壓燃式、氣體燃料點燃式發動機與汽車車載診斷系統技術要求”,對于OBD系統提出了各階段要求?!皩τ诓恍枰砑酉男湍蛩氐腅GR技術發動機,使用中比較方便,這對于長途運輸行業是比較適合的?!睂O崎說。

                                                         

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