专用车如何实现内燃机节能减排

汉阳专用汽车研究所 张帆本刊记者 纪鹏飞

2013年1月份以来 ，中国中东部地区遭遇大范围雾霾天气，北京PM2.5指数多次“爆表”，空气质量持续六级严重污染，河北、长沙、南京等地空气质量亦持续重度污染。雾霾天气频发引起政府及民众高度关注，多地出台针对“雾霾”天气的应急方案。中科院公布的“大气灰霾追因与控制”专项组的最新研究结果显示，在雾霾天气中检出了大量含氮有机颗粒物。机动车、尾气、燃煤及扬尘成为雾霾中污染物的主要来源。

日前，国务院办公厅发布了《关于加强内燃机工业节能减排的意见》（以下简称《意见》），这被业界视为对雾霾等污染问题的政策倒逼。国务院此次明确表示，到2015年，节能型内燃机产品要占到全社会内燃机产品保有量的60%，与2010年相比，内燃机燃油消耗率降低6%～10%，实现节约商品燃油2 000万吨。

此次《意见》公布的六项“重点工程”中，针对柴油车内燃机的升级占了一半。可见，国家对商用车排放标准的管理力度进一步加强。

专用汽车作为我国汽车产业的重要组成部分，在产量上占据了商用车的半壁江山。随着社会的不断发展，这一比例将越来越大。目前汽车尾气可谓大气污染的“元凶”，其中商用车更是污染大户，商用车柴油机中的颗粒物被视为PM2.5的主要来源之一，所以占据商用车半壁江山的专用汽车将成为此次内燃机节能减排的主力军。专用汽车如何实现内燃机节能减排呢？我们不妨看看以下几种途径。

内燃机机内提效减排

目前，内燃机机内提效减排有两种途径，一是可以通过精确控制喷油系统，提高内燃机的电子化、智能化；二是可以优化燃烧过程，最终达到完全燃烧的目的。

电子化和智能化。我国虽然是内燃机产量大国，但是国内电控燃油喷射系统基本上被国外博世、西门子、电装等几家汽车零部件企业所垄断。即使电控系统被研发出来了，但其可靠性和稳定性不够，产业化应用还需要加强，当前重点开展电控燃油喷射系统关键技术的研发和产业化应用，是实现内燃机节能减排的必由之路。ECU是发动机的大脑。我国汽车业核心零部件ECU受制于人，而ECU的自主化研发和产业化应用，将为内燃机行业的节能减排提供可靠的保证。

优化燃烧过程 。我国在基础燃烧研究这方面力度不够，没有长远规划。欧美等发达国家在这方面，10年前就开始研究更为先进的柴油燃烧机理。高压共轨和增压中冷技术，虽然随着国内排放法规的日益严格，重型柴油机采用的越来越普遍，但是核心技术却受制于人。即使是掌握了技术，由于成本太高、控制欠佳，被迫放弃。可喜的是，我国一些企业在这方面有了新的进展。例如，众泰集团通过搭载电控高压共轨燃油喷射、可变截面涡轮增压（VGT）和中冷废气再循环（EGR）等三项国际领先技术，率先达到了欧Ⅴ排放标准，不仅使碳排量降低了25%，油耗节省了30%，更将动力提升了50%。

内燃机机外净化减排

柴油机为了满足日益严峻的排放要求，国际上发动机企业一般在尾气后处理技术上都采用了EGR（废气再循环）+DOC（氧化催化器）、DPF（颗粒捕集器）+SCR（选择性催化还原）的两种技术路线。目前，我国重型柴油机在技术路线上将以SCR(选择催化还原)技术为主流路线。但EGR(废气再循环)（严格意义来说，属于机内净化）技术路线也有一些优势，对尿素加注站等基础设施的要求不高，因此它将与SCR技术长期共存。总体来看，国内柴油机厂商倾向于SCR技术，同时也不完全放弃EGR。柴油机排放处理系统，尤其是SCR技术壁垒较高，国内大部分市场份额被国外几大汽车零部件企业占据。笔者希望国家加大发动机后处理企业的扶持力度，减免节能环保型内燃机产品有关税收，加快国内企业研发能力。可喜的是，像威孚高科、银轮股份等后处理系统企业，国内后处理市场份额正在一步步上升。

鼓励专用车企业配装清洁燃料发动机

在交通部关于低碳运输的文件以及“十二五”能源规划中，都将清洁替代能源作为未来发展的重要趋势，而LNG重卡则在技术、成本等因素的考量下，具有巨大的发展潜力。在北方，以LNG为燃料的专用汽车受到了用户的普遍欢迎和重视。据用户反映，LNG重卡比柴油车节约成本 1/3左右。2012年中国重汽、陕汽、华菱星马等企业分别研制出搭载清洁燃料（LNG）发动机的LNG运输车、LNG运送专用车和LNG水泥搅拌车。与此同时，卡车企业和经销商都不约而同地加大了与能源公司的合作，为LNG重卡保驾护航。政府可以鼓励企业研究LNG、甲醇、CNG发动机，对有突出贡献的高新技术企业进行奖励。

专用车轻量化

整车质量直接影响滚动阻力、坡道阻力和加速阻力，是影响车辆能耗的关键性因素。据研究，整备质量减少10%，可使油耗降低8.8%左右。鼓励专用车企业利用CAE有限元分析优化整车骨架结构和铝合金、碳纤维全复合材料、高强度钢等各类轻质材料的使用促进专用车的轻量化发展。例如，湖南两家企业—晟通科技和中联重科在混凝土泵车的轻量化展开合作研究，为专用车企业树立了榜样。

车辆节能是个系统工程

汽车产品的节能是一项工作量巨大的系统工程，影响因素众多，因此需要一套科学的分析方法将各种因素有机串联为一体。这就需要从发动机、整车、司机、车队、社会等方面做好系统的节能减排。据统计，一辆车的能耗分配如下图。

整车和发动机是专用车节能减排的主要手段，但是司机、车队以及社会的因素也是不能忽视的。发动机的比油耗是随着发动机负荷的变化而变化的，通常在低负荷和满负荷状态下的油耗比较高。对于司机来说，保持发动机负荷率在80%～90%的驾驶习惯是汽车节能减排的方法之一。同时，减少起步、刹车，提高车辆的负载率，合理选择行驶路线，也是降低油耗的合理化选择。

物流公司应该优化企业管理，提高车辆利用效率，减少空载时间，指导司机合理选择行驶路线，实现货物高速运转，提高运输车辆的周转效率。社会上，政府应加强城市道路和高速公路管理，优化专用车运营路线，减少堵塞。国家依靠行政力量，提高燃油品质，加强车联网的建设，提高物流运输效率，减少不必要的燃油消耗，为节能减排保驾护航。