2024年08月28日 星期三

鐘玉偉:先進柴油機排放控制技術的研發與升級

發佈時間:2015-09-12 20:29:42  來源:中國網汽車  作者:佚名  責任編輯:孫建鵬

  中國網汽車9月12日訊 中國汽車産業發展(泰達)國際論壇將於2015年9月11日~13日在天津濱海新區舉辦,有國家部委領導、企業集團高層、權威專家學者等共計700余位國內外汽車行業嘉賓齊聚天津,圍繞年度主題“新常態•2020産業願景與路線圖”進行戰略性、前瞻性研討,共同展望汽車産業發展宏偉藍圖。中國網汽車對此次論壇進行現場報道。

  以下是廣西玉柴機器股份有限公司戰略與規劃高級總監、産品總規劃師鐘玉偉發言內容:

  按組委會的要求,讓我來講先進柴油機排放技術的研發與升級。我以這個重型商用車柴油機為例,跟大家分享一下玉柴對這方面的理解和研究。

  剛才聽了李處的報告覺得壓力山大,因為從我們現在法規的情況來説,受整個環境壓力比較大,所以現在我們整個排放升級的速度是要比歐美都要大大加快,從我們現在了解的資訊,北京原來説2016年實施京六現在看是不是2017年再實施,現在有很多説法,2020年我們全國要實施國六的標準,這樣對企業來説,這方面的挑戰是非常大的,無論是排放,還是油耗,對柴油機技術都是最大的壓力,也是最大的升級推動力。

  因為現在我們國六的標準還沒有出來,所以現在企業的研發來説主要還是根據歐六的法規來做技術方面的研究和産品的開發。我們今年將會有幾十台發動機在北京公交上開始試用,就是歐六的發動機,從法規上來講,它跟國四、國五差異很大,無論説排放迴圈,後處理技術,還有行駛的監測都有比較大的要求。

  總的來説,一個是冷啟動額外監測WHTC的要求,現在在京五及國五已經提出要求。另外就是排放控制組建的監測標準,好像還增加了質保的要求,還有防篡改措施,這塊是整個OBD的要求比原來國四、國五大幅度提高。還有就是非迴圈的排放試驗檢測,以前都是按照一定迴圈的工況來做,到了歐六以後增加了非迴圈的排放檢測。還有車型批准的車載迴圈,這包括車型的批准以及載用車的符合監測,這個無論是對整車還是發動機廠壓力都是最大的。因為我們現在所作的開發都是在臺架上做,要到了歐六階段大量開發和標定,現在在整車上做,這個整個開發的週期大大延長,還有耐久性的要求,原來整個耐久性應該説像很多的N3類的車,我們整個國內發動機的歷史壽命就是50萬公里,現在整個排放耐久性都要到70萬公里,這樣的話我們現在國內很多原來的發動機平臺是沒有辦法能夠滿足現在歐六的要求,所以發動機本體的機械開發這塊的工作量大大增加。

  第二部分就是我分析一下對技術路線選擇,針對中國市場的。從現在全球上來看,就是達到歐六有三個路線,一個就是中等的一別R率,一個是低的EGR,控制在15%左右,要求PER90%,一般是高功率是VNP,還有發動機設計的最大爆發壓力180-280,但是我們現在國內普遍的水準來説還是150-160,因為這裡很大程度還是受限于目前的材料和工藝水準。

  我們對比了下三種技術路線,從採購成本,油耗,SCR效率的要求,還有燃油和尿素的成本,瞬態相應的特性,和氮氧化物OBD的要求,這個+表示優,-是差,從對比來看,因為中等對發動機的改動非常大,前面講對整個發動機的本體要求基本28%的壓力,所以原有的平臺基本沒有辦法滿足。所以現在主要對比是EGR這兩個技術路線。從這兩個裏看,EGR在成本、油耗、瞬態相應、耐久性上面,實際是有優勢的,但是不足就是一個是OBD整個的控制,以及尿素的要求,要求95%以上,這個的話實際上對整個一致性和耐久性的要求就非常高,剛才李處講這個SCR路線我們認為很難在中國保證,載用車排放的符合性,所以玉柴採用遞加的技術路線。

  所以針對中國的整個特殊的工況,包括要考慮燃料的經濟性,原來只是燃油,現在包括尿素消耗,也包括機油的消耗,因為高EGR帶來的就是機油壽命也在縮短,還有首次採購,中國用戶很關注,還有中國特殊工況和環境的要求。

  從成本來看,跟大家分享一下我們原來在國三的跟蹤結果,在重型卡車33%是油耗,公交客車50%是油耗,到了國四、國五階段,因為尿素的消耗量大幅度增加,現在國四、國五基本上在4-7%。如果説尿素消耗很低的話,説明這個廠家實際上OBD不工作的。要到國六,尿素基本是3-4%,換算回來就是要增加油耗大概2-3%這樣一個燃料的消耗,我們中國的油價水準也在不斷上漲,今年有下降,但是總體上來説應該是往上走的趨勢,但是我們現在對我們整個技術路線選擇很關鍵,一個就是尿素的價格,我們現在的價格在6-10塊錢/升,要跟柴油的比值,大概在1-1.4。中國的尿素的價格要比歐洲要高很多,雖然説現在有進一步降低的趨勢,但是也很難説我們降到歐洲的水準,這樣的話我們如果説我們用SCR的路線,雖然講油耗有優勢,但是對用戶來説,在燃料方面並沒有節省,因為我們尿素的價格太高。

  中國很特殊的就是工況,相對來講我們大部分都是在低速低符合運作,這是我們北京公交的跟蹤,我們的排溫基本在200度以下,這樣SCR效率基本沒有,因為SCR在200度以上才起作用,DPF250度才起作用,這樣原來很多開發和監測工況和實際差異非常大。

  排溫和路況相關,也跟我們的匹配的發動機,如果説發動機配的很大,這樣負荷率更低,排溫更上不來。

  最後跟大家分享一下我們建議的歐六的一個解決方案,因為我們現在國六的標準沒有出來,所以很多特殊的開發工作還得等我們的標準,總結來看就是歐六的開發需要一些關鍵的技術,一個是氮氧化物的排放控制技術,第二是熱管理控制技術,第三是DPF再生控制技術,第四是整車標定,第五OBD標定,第六機械開發。相對原來國四、國五都是質的飛躍。

  玉柴現在選擇歐六的技術路線供軌壓力1800-2000,增壓是WG,剛才講低ERG,把發動機控制在4-4.5g,SCR轉化效率92-93,DPF我們採取被動再生為主,帶有主動再生和註冊再生的功能,熱管理的話,特別針對中低符合進行溫度的管理和控制。

  採取EGR以後對整車有影響,特別是瞬態響應以及增加整車熱負荷的要求,散熱量是增加的。特別是針對中國的特殊工況,公交的應用必須採取熱管理,這個主要是一個進氣閥,提高整個溫度,紅色的線是發動機的,藍色的線是加了進氣節氣門的,淡色的線是加了排氣節流閥,來保證DPF再生和SCR的效率。

  所以整個被動再生的關鍵就是一個是氮氧煙度的比例,按照西南院的説法大於25,我們現在做的最低在300以上。我們控制開發即使低符合也在250以上。

  對整個被動再生進行可靠性考核,這是WTC的900秒低溫迴圈考核72小時,從整個DPF來看重復性比較好,就説明整個控制是有效的。

  最後做一個總結就是整個歐六的開發就是必須要考慮中國的一些特殊的需要,我們也贊成我們國六能夠考慮中國特殊的這種工況使用環境。

  第二就是低EGR是能夠獲得最佳性能成本和排放的一個平衡。

  最後一點就是因為整個歐六的發動機和整車的開發工作量大大增加,所以我們呼籲政府能夠考慮推遲國六法規的實施,至少説全國這樣的一個範圍,因為一個全新發動機的開發至少要五年的時間,再加上整車的標定,如果2020年實施歐六的話,基本上國內的廠家準備都來不及,另外一個考慮就是説,能不能取消國五階段的法規,我們直接上歐六,這樣的話給企業在投入,在整個開發方面能夠進行全面轉向國六産品的一個開發,來實現整個産品和排放技術的重大升級。

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