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對于實現柴油機國四排放標準的技術路徑，看似在行業(yè)內已經默契地形成了“一致路線”，但國內外零部件企業(yè)并沒有達 成絕對的統(tǒng)一，市場上仍存在多種形式的柴油機電控燃油噴射系統(tǒng)和發(fā)動機排放后處理系統(tǒng)，并且這些技術的應用與油品品質、發(fā)動機本體特性、整機優(yōu)化程度、車 輛使用環(huán)境及消費者使用習慣等因素息息相關。
四大技術爭奪電噴市場
在國四階段，電控燃油噴射技術主要有電控泵噴嘴、電控VE泵、電控單體泵、電控高壓共軌四大類。在采訪中記者了解到，盡管業(yè)內對電控高壓共軌的呼聲較高，但其他幾種電控系統(tǒng)技術逐步提升，依然能獲得比較好的市場增長空間，目前在一些細分領域仍有較強的競爭力。
電控高壓共軌是業(yè)內專家公認的性能最穩(wěn)定、對不同機型有較強適應能力的燃油噴射技術。近幾年，國內也涌現出多 家從事高壓共軌產品研發(fā)的企業(yè)，部分企業(yè)實現小批量投產。天津大學內燃機燃燒學國家重點實驗室主任堯命發(fā)表示，電控高壓共軌產品相比其他同類產品，重量更 輕、性能穩(wěn)定、能適應各種類型發(fā)動機的布局，生產成本也在逐步下降。國四階段高壓共軌產品噴油壓力大部分在1600bar，未來可向1800bar或 2000bar 提升，以滿足國五或更高的排放標準。
上世紀末，電控泵噴嘴技術已經在船舶、商用車領域大范圍應用。目前，德爾福、康明斯都有較為成熟的電控泵噴嘴 技術。電控泵噴嘴是將高壓泵和電子噴油器結合在一起，兩者之間無銜接管道，直接在氣缸蓋處安裝，占用空間小，噴油壓力大，峰值可達2000bar。不過， 這種技術在國內市場應用較少，僅有西安康明斯ISM 系列發(fā)動機配裝該技術。南岳電控(衡陽)工業(yè)技術有限公司常務副總經理龍美彪表示：“電控泵噴嘴的應用需要對發(fā)動機缸體有非常大的改動，國內沒有從事該技 術研發(fā)的企業(yè)。并且若要想進一步提升性能，技術難度巨大。”
在國三階段，電控VE泵搶占了不少市場份額。隨著國四的來臨，電控VE泵也進行了技術提升。在國外，電控VE 泵在中小型柴油轎車和皮卡上應用較多，國內則在輕柴市場有少量應用。南京威孚金寧有限公司是國內專業(yè)研發(fā)、批量生產電控VE泵的企業(yè)之一。近年來，威孚金 寧通過引進博世VE泵技術許可及生產認證，產品質量有所提高，在國三電控VE 泵基礎上推出了符合國四標準的電控分配泵，并已小批量供貨。另外，有多位受訪專家對記者表示，電控VE泵由于自身技術特點，性能有限，目前只能在小排量、 輕型柴油機上使用。
在電控高壓共軌推廣初期，電控單體泵因成本優(yōu)勢取得了發(fā)展的機遇，同時與電控單體泵工作原理相類似的電控組合 泵、直列泵也被一些企業(yè)所接納。目前，國內從事電控單體泵研發(fā)并實現批量市場配套的企業(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 單體泵技術路線成熟，可滿足國四、國五排放標準，南岳電控已經實現了從生產傳統(tǒng)機械泵向國四排放標準的電控單體泵的轉變。
據悉，電控單體泵相比其他幾種技術，對油品適應性較強，對發(fā)動機本體的性能要求較低，存在的主要問題是電控單 體泵在多缸柴油機上應用時，一致性不夠好。江西五十鈴發(fā)動機有限公司產品規(guī)劃部副部長陳濤淼認為：“電控單體泵缺點主要是噪聲大、體積大，所以在中大型車 上應用較多。”
兩條后處理路線各司其職
汽車排放污染物主要有氮氧化物（NOx）、碳氫化合物（HC）、一氧化碳（CO）、微粒（PM）等。氮氧化物 和微粒是現階段柴油機尾氣排放控制的重點。目前，EGR（廢氣再循環(huán)）與SCR(選擇性催化還原)是市場主要應用的兩種排放后處理技術，并配合DOC（氧 化催化器)、POC (微粒催化氧化器)、DPF（顆粒捕集器）來實現國四乃至更嚴格的排放標準。
EGR是我國輕型柴油車實現國四排放的主要技術路線。EGR的主要作用是減少發(fā)動機廢氣中氮氧化物的含量。浙江銀輪機械股份有限公司副總工程師陸國棟表示，EGR可減少尾氣中50%~70%的氮氧化物含量，但EGR技術有一定的局限。
EGR技術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，需要對發(fā)動機做一定改動，也會影響發(fā)動機 的性能，特別是在發(fā)動機怠速、低速、小負荷工作及冷機時影響較大。另外，EGR之所以只在輕柴領域推廣，原因在于安裝成本。EGR產品中控制閥的價格，會 隨著柴油機排量的增加而增長，若想在排量7L以上柴油機上使用，控制閥的價格會十分昂貴。
SCR相比EGR，對氮氧化物的處理能力更強，可通過外部添加的尿素水溶液來減少尾氣中90%或更高的氮氧化物含量。但SCR產品占用空間多、質量大，需定期補充車用尿素，目前主要在中重型車領域應用。
從油品品質來講，盡管燃油中的硫含量對SCR、EGR都會產生影響，但相比較而言，SCR對油品要求較低。 EGR對燃油中的硫比較敏感，硫參與燃燒后形成的SOx與水蒸氣會形成酸性腐蝕物，引起發(fā)動機內部的腐蝕磨損。對于SCR系統(tǒng)而言，廢氣中的硫將會導致催 化劑的活性下降，從而導致排放不達標。一般來說，燃油中硫含量低于350ppm即可滿足SCR的要求，而EGR則需要硫含量為50ppm以下，即滿足國四 油標準才可以。
DOC是通過氧化反應處理廢氣中的一氧化碳和碳氫化合物。據了解，DOC 的產品價格區(qū)間較大。陸國棟則表示，DOC要想獲得高效的氧化反應，需要鉑(Pt)、鈀(Pd)等貴金屬作為催化劑，性能較好的DOC，價格也會相應提 升。另外，據記者了解，高性能的DOC對于目前排放法規(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，未來還有改進空間。
POC和DPF的主要作用都是處理尾氣中的PM微粒。POC可涂裝催化劑獨立使用，也可與DOC組合使用，利 用DOC 中生成的二氧化氮進行氧化反應。DPF技術對PM的凈化過程則更加復雜。POC和DPF的效果有很大差距。陸國棟表示，POC 由于其自身技術的局限性，對尾氣中PM 的過濾能力僅為50%~70%，而DPF對PM的處理能力目前可以達到90%以上。不過，有專家對記者表示，DPF技術相對復雜，化學反應溫度要求高，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。
技術選擇要看適應性
根據整車廠采用的國四技術路線來看，在輕柴市場，電控高壓共軌+E-GR+DOC應用較多，在中重型車領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。
事實上，多位專家對記者表示，電控燃油噴射系統(tǒng)和后處理技術的選擇，取決于發(fā)動機本體的結構和優(yōu)化性能，取決 于發(fā)動機排氣中氮氧化物與顆粒物的比例，需要對比不同技術的性能特點、應用環(huán)境的要求、與發(fā)動機的匹配性以及成本控制等多方面因素。所以，同樣的技術在不 同發(fā)動機上應用效果差別很大，也沒有任何一種技術可以通用所有機型?！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)動機自身優(yōu)化足夠好，不通過加裝額外的后處理系統(tǒng)也可滿足國四排放標準?！眻蛎l(fā)表示，“但從長遠來看，無論燃油噴射系統(tǒng)如 何改進，都需要加裝完善的后處理系統(tǒng)來滿足國五乃至更嚴格的排放標準?！?/span>
陸國棟認為，依照目前的后處理技術來看，未來想實現國五以上更嚴格的排放標準，則需要EGR與SCR同時加裝的技術路線，來滿足柴油發(fā)動機不同工況下的排放需求。實際上，還有更多的后處理技術正處于研發(fā)階段，只是出于安全和成本的考慮，還不具備向市場推廣的條件。
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