国际内燃机展 上海日野国Ⅳ发动机聚焦目光

2017-06-06 03:34:36 来源：商用汽车周刊

日前，在北京新国际展览中心举办的2008中国国际内燃机展上，上海日野发动机有限公司展出了其满足国Ⅳ排放的P11系列发动机，并且由于其采用ＥＧＲ＋ＤＯＣ的技术方案吸引了参观者极大的兴趣。

与众不同的国Ⅳ机型

“目前在国内的市场上，大多数国内公司的国Ⅳ机型采用的都是ＳＣＲ技术，在本届展览上我只看到国内朝柴有一款国Ⅳ发动机采用的是ＥＧＲ技术。”上海日野的总工程师孙崎日前在接受记者采访时说。

这种情况的出现跟国内内燃机行业发展的特殊性有关系。由于国内近年来国家对于柴油发动机尾气排放的规定日益严格，并且实施进程非常快，所以对于目前已经实施的国Ⅲ排放，国内的柴油发动机企业都是刚刚通过一轮技术改造才完成。电控系统、4气门结构等等涉及到发动机本体结构的改造也刚刚完成，所以在针对国Ⅳ的解决方案中，国内的企业大多选择了对本体机无需做大改动的SCR技术。而EGR技术由于要增加废气再循环系统，需要改动原有国Ⅲ发动机的结构，再进行大量的实验才能达到标准，因而也就不被大多数企业所选择。

“上海日野发动机有限公司由于是日本日野公司在国内的合资企业，引进的都是成熟产品，日本日野公司在EGR技术的应用方面已经非常成熟，因而上海日野的国Ⅳ产品由于传承性，自然采用的也是这种技术。”孙崎说。

因需而定的技术方向

而对于为何在国Ⅳ阶段会产生几种不同的技术方向，还要从柴油发动机的工作原理说起。柴油发动机的尾气中污染物主要有两种，即氮氧化物（ＮＯｘ）和颗粒物（PM）。由于柴油机工作的特点，使微粒和氮氧化物两种主要排放污染物的生成环境彼此对立。提高缸内燃烧温度，燃料充分燃烧时颗粒物会被降低，但氮氧化物会由于高温的环境生成较多。反之亦然，是一种此消彼长的现象。在排放标准达到欧Ⅳ之前，开发设计人员在控制柴油机燃烧时，通过在两者之间进行平衡，达到氮氧化物和微粒排放都不超过限值。但排放标准提升到欧Ⅳ之后，则需要机内控制结合机外后处理方式才能达标。

目前被国内大多数企业所使用的SCR技术是通过强化发动机机内燃烧来降低微粒的生成，然后利用尿素溶液对氮氧化物进行机外催化氧化。而另外一种EGR则相反，在机内控制氮氧化物的生成，然后在排气阶段再减少颗粒物。同时EGR技术又可细分为EGR+DOC和EGR+DPF这两种，分别利用DOC（柴油催化氧化器）或DPF（微粒捕集器）对生成的微粒进行后处理。由于DPF需要再生，DOC不需要，上海日野的国Ⅳ机型采用EGR+DOC这种解决方案。

SCR技术的最大缺点是需要在车上增加催化剂储存箱和催化反应器，而且需要加油站等社会配套设施提供相应的催化剂补充液。由于卡车、客车的流动性和不同地区排放标准的差异性，造成了尿素催化剂添加的不便性。而EGR技术的缺点在于改动原有欧Ⅲ发动机的结构，增加废气再循环系统。由于引入废气，废气中的酸碱性物质会对发动机内部的机件产生影响，制造商必须在抗腐蚀方面进行加强。同时，由于需要控制氮氧化物生成，对燃烧过程的最高温度和持续时间都必须进行严格控制，因此对发动机效率和经济性会产生一定的负面影响。

“由于EGR技术有这样的制约，所以上海日野此次展出的国Ⅳ发动机采用超高压燃烧，同时配合可变截面的混流涡轮增压器来增强发动机的性能。通过进一步提高燃油喷射压力，进一步提高压缩比来改进机内燃烧，这些措施的共同使用，能够使发动机在机内便同时降低颗粒物和氮氧化物，再配合DOC的使用消除少量残余颗粒可以达到国Ⅳ排放标准。并且燃油经济性不会受到很大的影响。”孙崎说。

监管问题

不过，对于SCR来说，还有一个困难之处在于使用中的监管和使用者的社会责任，即使用者如果在尿素耗尽后不添加怎么办（目前国内尿素价格约9元/升高于柴油价格）

孙崎介绍，在欧洲环保机构使用OBD（On-Board Diagnostics，中文译为“车载自动诊断系统”）来约束，其最早采用灯光提示，如果尾气不达标便不断地提示驾驶员。而在欧Ⅳ阶段采用的OBD系统中则带有扭矩限制，如排放指标超过欧Ⅲ限值时，发动机的功率由系统设置下降为原功率的60%~70%，强制驾驶员添加尿素液或进行失效检查。

而目前我国车用柴油机OBD技术和标准还刚刚起步，国家环保部刚刚在2008年7月1日颁布基于17691柴油机排放限值的“车用压燃式、气体燃料点燃式发动机与汽车车载诊断系统技术要求”，对于OBD系统提出了各阶段要求。“对于不需要添加消耗型尿素的EGR技术发动机，使用中比较方便，这对于长途运输行业是比较适合的。”孙崎说。