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倒逼车企技术升级

2014-07-31李世骏卢彬

质量与标准化 2014年4期
关键词:柴油车车用限值

文/李世骏 卢彬

新发布的国Ⅴ排放标准进一步提高了机动车污染排放控制要求,其中氮氧化合物排放限值较国Ⅳ排放标准严格了25%~28%、颗粒物排放限值严格了82%,并新增加了污染控制指标——颗粒物粒子数量。国Ⅴ标准排放控制水平相当于欧洲正在实施的第Ⅴ阶段轻型车排放法规,适用于新车定型、生产和销售环节,不涉及已经使用的在用车辆。相对于旧标准,新的排放标准在增加排放耐久里程和降低氮氧化合物排放等方面表现得尤为明显。

着力降低大气污染

国Ⅴ排放标准的几大变化当中,排放耐久里程的限定变化和增加的在用车抽检项目,相对于国Ⅳ排放标准是提升最为严格之处。

国Ⅴ排放标准中,排放合格里程提升到16万公里,相比国Ⅳ排放标准的10万公里,提升了近一倍。相对于污染物限制得更加严格,在欧Ⅴ标准中,这一里程的升级当时引起了更多关注。因为美国标准中长期以来是以10万英里作为期限,所以在欧Ⅴ标准中也开始施行更长的排放有效里程。这里里程限值增加的含义是,合格的汽车产品必须在16万公里以内符合国Ⅴ三大污染物排放限值的规定。因为新车的三大污染物控制相对较为容易,很多新车在进行排放试验时,实际试验污染物远低于标准限值,其中既使NOx的限值严格了25%,对车企而言意义并不大。但是,由于汽车产品卖出去以后,每一辆汽车都被不同的用户,在不同的驾驶习惯、不同的驾驶环境中使用,要保证里程16万公里的车辆排放还在限值以内,难度是相当大的,厂家必须要做出相对较多的预留,才能保证达到这一要求。

氮氧化合物排放标准的提升也是国Ⅴ排放标准中改动明显的一个地方。根据已经发布的国Ⅴ排放标准,三种气态污染物当中(对第一类车),一氧化碳(CO)的排放标准依然是1 g/km,碳氢化合物(HC)的排放标准依然为0.1 g/km,而氮氧化合物(NOx)的标准,则由国Ⅳ的0.08 g/km严格至0.06 g/km。

此外,国Ⅴ排放标准之中,非甲烷基碳氢化合物(NMHC)被作为指标单独列出,限值规定为0.068 g/km。NMHC是指除甲烷以外的所有碳氢化合物,大气中的NMHC超过一定浓度,除直接对人体健康有害外,在一定条件下经日光照射还能产生光化学烟雾,对环境和人类造成危害。过去的国Ⅳ排放标准中,对NMHC没有作出规定。

技术上完全可达标

国Ⅴ排放标准的实施,对车企生产技术提出了更高要求,并成为汽车生产企业进入销售市场的重要门槛。不过有了之前欧Ⅴ排放标准在欧洲成功实施的案例和经验,为国内的汽车生产企业解决此问题指出了明确的技术方向。

实际上,国Ⅴ阶段汽车排放达标控制技术在国内外已非常成熟。通过技术合作、技术引进或自主开发,我国轻型汽车完全可以达到国Ⅴ标准规定的要求。

从欧盟实施历程看,点燃式汽车达标技术途径主要有优化汽车空燃比控制和三元催化转化器配方及增加贵金属含量;压燃式汽车则主要是加装冷却式废气再循环(EGR)和颗粒捕集器(DPF)来达标。降低NOx的EGR技术在我国重型柴油机上已经应用多年,技术成熟。降低PM的颗粒捕集器(DPF)目前在我国也有多个独资企业和内资企业生产,国内柴油车排放治理也批量使用过DPF产品,产品制造技术和再生技术成熟。所以说,要满足国Ⅴ排放标准,就汽车排放控制技术本身而言是可行的,关键技术在国内外也是广泛应用的。

对于企业而言,面对国Ⅴ排放标准,更多的是生产成本问题。根据国内权威组织调查,以2L排量的轻型汽车为例,国Ⅳ轻型车升级到国Ⅴ排放水平,汽油车单车成本将增加约2 000元。所以目前对企业的最大挑战是,尽快提升相关技术水平,完成认证程序,如期获得市场准入条件。

积极尝试自主研发

从自主开发的角度考虑,国内车企可以尝试的方向也有很多。以柴油车为例,柴油车和车用柴油机生产企业应积极研究并采用先进的发动机制造技术和排放控制技术,使其产品的排放污染物达到国家最新排放标准。比如:

1.柴油车及车用柴油机生产企业应积极采用先进电子控制燃油喷射技术和新型燃油喷射装置,实现柴油车和车用柴油机燃油系统各环节的精确控制,促进其产品升级。

2.柴油车及车用柴油机生产企业在其产品中应采用新型燃烧技术,实现柴油机的洁净燃烧和柴油车的清洁排放。

3.柴油车及车用柴油机生产企业应积极开发实现油、气综合管理的发动机综合管理系统(EMS)和整车管理系统,实现对整车排放性能的优化管理。

4.应积极研究开发并采用柴油车排气后处理技术,如广域空燃比下的气体排放物催化转化技术和再生能力良好的颗粒捕集技术,降低柴油车尾气中的污染物排放。

5.可采用更高压力的电控燃油喷射、可变几何的增压中冷、冷却式废气再循环(EGR)、多气阀技术、可变进气涡流等,并配套相应的排气后处理技术的综合治理技术路线。

在汽油车方面,有的车企在催化剂涂层技术上做了创新,他们在催化剂涂层中添加新型贵金属氧化铝和铈锆粉材料,使涂层的比表面积(BET)大大增加,能有效调节排气管中氧的浓度,实现三种污染物同时高效转化。同时采用600目(每平方英寸600个孔)薄壁载体,降低载体的热容(相对于400目载体,热容降低约19%),使得催化剂起燃更快,提升了车辆在低温状况下的污染物处理效果,尤其对HC和CO的转化有很大作用。

总体而言,国Ⅴ排放标准是机动车环保领域又一划时代的阶段性提升。国Ⅴ排放标准较以往更严格、更全面,体现了国家对轻型汽车尾气排放控制的新要求,也对我国汽车制造商提出了新的挑战。

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