周路菡

更為嚴(yán)格的執(zhí)法力度，商用車企在技術(shù)上進(jìn)行全面升級(jí)，以及配套油品質(zhì)量的提升，是解決柴油機(jī)環(huán)保難題的必要條件

環(huán)境污染及能源問題為柴油機(jī)開發(fā)帶來了新的挑戰(zhàn)。柴油機(jī)必須適應(yīng)越來越嚴(yán)格的排放法規(guī)，同時(shí)還必須進(jìn)一步改善燃油耗水平以減少溫室效應(yīng)。柴油機(jī)技術(shù)并不是落后的代名詞，先進(jìn)柴油機(jī)技術(shù)也是中國亟需的技術(shù)，發(fā)展先進(jìn)柴油機(jī)也是發(fā)展汽車、工程機(jī)械和農(nóng)業(yè)裝備行業(yè)的大勢(shì)所趨。

在當(dāng)前環(huán)保政策和產(chǎn)品技術(shù)不斷升級(jí)的背景下，中國有望在未來具備自主研發(fā)更高技術(shù)要求柴油機(jī)的能力。但是還需要更為嚴(yán)格的執(zhí)法力度，商用車企在技術(shù)上進(jìn)行全面升級(jí)，以及配套油品質(zhì)量的提升，這才是成為解決柴油機(jī)環(huán)保難題的必要條件。

中外對(duì)柴油車的態(tài)度大不相同

很多人對(duì)柴油車的認(rèn)知還停留在對(duì)拖拉機(jī)和載重汽車的了解層面，即功率大、噪音大，且濃煙滾滾。而且很多人覺得柴油車離自己的生活都是陌生和遙遠(yuǎn)的，覺得一提到柴油就免不了要跟黑煙、噪音、污染等詞關(guān)聯(lián)起來。然而事實(shí)是否果真如此呢？

但是對(duì)柴油車的態(tài)度，中國和歐洲可謂大相徑庭。在歐洲，有超過半數(shù)的乘用車，使用的是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，而在法國、比利時(shí)等國，這一占比甚至在70%以上；歐洲的柴油車比例甚至延伸到了許多高檔轎車，如奔馳、寶馬、奧迪的許多車型都搭載了柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，甚至菲亞特旗下跑車品牌瑪莎拉蒂也推出了柴油版車型。

而反觀中國，柴油車市場發(fā)展非常緩慢，目前我國使用柴油機(jī)的乘用車，竟然還不到1%……如此天壤之別，到底是什么原因造成的呢？

就目前我國現(xiàn)階段狀況而言，柴油發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒所產(chǎn)生的排放顆粒物確實(shí)比汽油機(jī)大很多，尤其是氮氧化物排放非常高，已經(jīng)對(duì)空氣中PM值造成很大的影響。我國柴油車尾氣中NOx的濃度與汽油機(jī)相當(dāng)，顆粒物（PM）是汽油機(jī)的幾十倍。一份2012年的數(shù)據(jù)顯示，占機(jī)動(dòng)車總量17.4%的柴油車，其氮氧化物排放量為388.7萬噸，顆粒物（PM）排放量為59萬噸，分別占汽車排放總量的67.4%和99%。

而造成國內(nèi)柴油機(jī)成為環(huán)境污染的“罪魁禍?zhǔn)住钡脑颍湟皇侵袊?yīng)的柴油油品，另一就是柴油機(jī)本身的技術(shù)水準(zhǔn)。

先說油品。目前我國的柴油使用大戶，主要是工程、農(nóng)用機(jī)械、重型運(yùn)輸、船舶等特殊行業(yè)，它們的燃油消耗高，需求量大，很大程度上限制了乘用車對(duì)于柴油的使用，所以國家不會(huì)向家用車領(lǐng)域大力推廣柴油機(jī)，也就很好理解了。據(jù)悉，在重卡、工程機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械、船舶領(lǐng)域，我國大量高排放的柴油機(jī)依然在使用，資料顯示，我國柴油機(jī)排放量高，為美國同類型在用柴油機(jī)排放因子的8～10倍。

另外，我國柴油機(jī)本身的技術(shù)水準(zhǔn)不高也是問題的一個(gè)方面。雖然根據(jù)工業(yè)和信息化部2014年第27號(hào)公告，2014年1月1日起，在全國強(qiáng)制執(zhí)行柴油車國IV排放標(biāo)準(zhǔn)，低于國IV排放標(biāo)準(zhǔn)的商用車將不能生產(chǎn)和銷售。但是我國應(yīng)用于柴油機(jī)主要污染組分NOx的治理技術(shù)還不成熟，很多技術(shù)尚未過關(guān)，而國內(nèi)大部分柴油汽車也尚未對(duì)柴油車尾氣PM排放進(jìn)行有效的機(jī)外凈化與處理。

而另一方面，由于兩桶油的壟斷地位，國內(nèi)柴油品質(zhì)確實(shí)沒有歐洲好，含硫量相對(duì)較高。理論上來說，柴油含硫量越低，柴油質(zhì)量越高。高硫的柴油會(huì)侵蝕和損壞發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)，增加汽車尾氣中微粒物的排放量。雖然柴油國Ⅲ標(biāo)準(zhǔn)在去年推出，有傳言最近兩年也會(huì)推出國Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)（國Ⅲ柴油硫的含量為350ppm，國Ⅳ硫含量則為50ppm），不過實(shí)際情況是，國內(nèi)各地的柴油質(zhì)量都不一樣，只有北京和上海執(zhí)行得較好，在加油站會(huì)有國Ⅲ柴油供應(yīng)。而其他城市都只能“望油興嘆”了。

柴油機(jī)不等于“技術(shù)落后”

柴油機(jī)技術(shù)并不是落后的代名詞，歐洲大量使用柴油汽車就是代表。理論上，壓燃式的柴油機(jī)能量轉(zhuǎn)化率比點(diǎn)燃式的汽油機(jī)更高，動(dòng)力更足，扭矩更大。至于冒黑煙，主要原因?yàn)槲矚馓幚硐到y(tǒng)嚴(yán)重老化，而歐洲國家的尾氣處理技術(shù)則先進(jìn)得多。

歐洲國家通過長期的實(shí)踐，在可能的汽車減排技術(shù)路線如，混動(dòng)、純電動(dòng)、氫燃料、柴油化中，歐盟選擇了自己最為擅長并領(lǐng)先世界的柴油化路線，并以此向世界輸出自己的柴油機(jī)技術(shù)。

比如自20世紀(jì)20年代成立以來，德國博世一直是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)的領(lǐng)導(dǎo)者。博世對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的豐富經(jīng)驗(yàn)和專業(yè)知識(shí)在業(yè)內(nèi)一馬當(dāng)先。博世開創(chuàng)性地開發(fā)出電子控制直接柴油噴射泵，這是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的一次巨大飛越，并帶動(dòng)無數(shù)創(chuàng)新技術(shù)涌入市場，讓柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的效率較標(biāo)準(zhǔn)燃油發(fā)動(dòng)機(jī)要高30%。

典型的技術(shù)比如共軌柴油噴射系統(tǒng)。共軌柴油噴射系統(tǒng)可將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程彼此完全分開，開辟了降低柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排放和噪音的新途徑。在1997年，博世與奔馳公司聯(lián)合開發(fā)了這一系統(tǒng)。歐洲眾多品牌的轎車都配有共軌柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，比如，標(biāo)致的HDI共軌柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，菲亞特的JTD發(fā)動(dòng)機(jī)，以及德爾福的Multec DCR柴油共軌系統(tǒng)。

還有增壓中冷技術(shù)。增壓中冷技術(shù)可使增壓溫度下降到50℃以下，有助于減少廢氣的排放和提高燃油經(jīng)濟(jì)性。增壓可使柴油機(jī)在排量不變、重量不變的情況下達(dá)到提高輸出功率的目的。增壓柴油機(jī)不僅體積小、重量輕、功率大，而且還降低了單位功率的成本。

還有就是廢氣再循環(huán)（EGR）技術(shù)。廢氣再循環(huán)系統(tǒng)是將柴油機(jī)產(chǎn)生的廢氣的一小部分再送回氣缸。再循環(huán)廢氣由于具有惰性將會(huì)延緩燃燒過程，燃燒速度將會(huì)放慢，燃燒室中的壓力形成過程放慢，從而減少氮氧化合物。另外，提高廢氣再循環(huán)率會(huì)使總的廢氣流量減少，因此廢氣排放中總的污染物輸出量將會(huì)相對(duì)減少。

目前歐洲已經(jīng)開始全面使用第三代-電控高壓共軌系統(tǒng)，該系統(tǒng)也被譽(yù)為發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)公認(rèn)的三大突破之一。高壓共軌燃油噴射系統(tǒng)主要由電控單元ECU、高壓油泵、共軌管、高壓油管、電控噴油器以及各種傳感器和執(zhí)行器組成。噴油壓力越大，則噴油能量越高，噴霧越細(xì)、混合氣形成金額燃燒越明顯，從而使柴油機(jī)排放性能和動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性都得以改善。現(xiàn)在電控高壓共軌噴射壓力普遍在120-200Mpa之間，甚至可達(dá)到250Mpa以上。一般高壓噴射會(huì)使氮氧化物NOx增加，但合理利用高壓噴射持續(xù)時(shí)間短特點(diǎn)，同時(shí)推遲噴油時(shí)刻或才用廢氣再循環(huán)等方法，可使微粒和NOx同時(shí)減低。

正是歐洲使用了技術(shù)先進(jìn)的柴油機(jī)，所以歐洲的汽車中柴油汽車的比例非常高，先進(jìn)的柴油機(jī)不僅環(huán)保達(dá)標(biāo)，動(dòng)力響應(yīng)好外，更明顯的優(yōu)勢(shì)是燃油經(jīng)濟(jì)性非常優(yōu)秀。與汽油機(jī)相比，同樣的排量下，柴油機(jī)轉(zhuǎn)矩更大，經(jīng)濟(jì)性更好。少了復(fù)雜的點(diǎn)火系統(tǒng)，發(fā)動(dòng)機(jī)更加可靠耐用。

中國需要先進(jìn)的柴油機(jī)技術(shù)

鑒于嚴(yán)峻的空氣污染，中國越來越多的城市開始向柴油車下“驅(qū)逐令”，原因是柴油車污染排放量超標(biāo)，柴油車也多次被貼上“不環(huán)?！钡臉?biāo)簽。專家測算1輛高排放車輛的污染物排放量，相當(dāng)于10～12輛普通車輛的排放量，也就是說，10萬輛高排放車輛相當(dāng)于100萬輛普通車的排放總額。當(dāng)然，這10萬輛高污染排放車輛主要指的是國Ⅰ、國Ⅱ標(biāo)準(zhǔn)的柴油車。

以渣油、重油或柴油為主要燃料的船舶和非道路機(jī)械，其排放對(duì)黑碳的份額高達(dá)20%。

另外，柴油車和非道路移動(dòng)機(jī)械是我國機(jī)動(dòng)車向大氣排放顆粒物的主要來源，約占機(jī)動(dòng)車顆粒物排放的90%。2016年1月，國家頒布《非道路移動(dòng)機(jī)械用柴油機(jī)排氣污染物排放限值及測量方法（中國第三、四階段）》，要求自2016年4月1日起，所有制造、進(jìn)口和銷售的非道路移動(dòng)機(jī)械不得裝用不符合《非道路標(biāo)準(zhǔn)》第三階段要求的柴油機(jī)（農(nóng)用機(jī)械除外）。自2016年12月1日起，所有制造、進(jìn)口和銷售的農(nóng)用機(jī)械不得裝用不符合《非道路標(biāo)準(zhǔn)》第三階段要求的柴油機(jī)。非道路移動(dòng)機(jī)械排放標(biāo)準(zhǔn)從國Ⅱ提高到國Ⅲ，可降低約30%的污染物排放，有效減輕對(duì)我市大氣的污染。

與汽油車相比，柴油車排放了四倍之多的氮氧化物和二十二倍之多的顆粒污染物。這兩種污染物會(huì)損害肺部、血管等內(nèi)臟，并且能導(dǎo)致心臟病、中風(fēng)和糖尿病等疾病。很多研究都顯示，柴油機(jī)排放的“黑碳”類污染物是霧霾產(chǎn)生的重要元兇。

正因?yàn)槿绱耍瑢＜液粲鯇?shí)施“清潔柴油機(jī)行動(dòng)計(jì)劃”，中國也亟需先進(jìn)的柴油機(jī)技術(shù)。

目前世界主流清潔型乘用柴油機(jī)大都搭載了博世電控高壓共軌燃油噴射技術(shù)（CRDI），輕松實(shí)現(xiàn)了對(duì)噴油壓力、噴射量、噴油時(shí)機(jī)的精確控制，燃燒更加充分、過程更加柔和，從根本上提高了燃油的燃燒的質(zhì)量，減少了碳煙的產(chǎn)生，克服了傳統(tǒng)柴油機(jī)機(jī)工作粗暴產(chǎn)生的噪音和震動(dòng)，并且通過更高效的燃燒帶來更低的燃油消耗。

為了追趕世界先進(jìn)技術(shù)，中國的柴油機(jī)生產(chǎn)企業(yè)也開始進(jìn)行新一代電控柴油機(jī)產(chǎn)品的研究與開發(fā)，有開始了中外合作。比如安徽全柴集團(tuán)開始與博世合作了十二年，隨著國家排放法規(guī)的強(qiáng)制實(shí)施和不斷升級(jí)，全柴創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的競爭優(yōu)勢(shì)逐漸顯現(xiàn)，成為了國內(nèi)最大的中小功率柴油機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)獨(dú)立供應(yīng)商。截至2015年底，全柴累計(jì)投放配裝博世燃油系統(tǒng)的國Ⅳ車用柴油機(jī)15萬多臺(tái)，產(chǎn)品品質(zhì)得到整車廠和用戶的一致好評(píng)。

據(jù)悉，全柴國Ⅴ產(chǎn)品投放市場的工作正在順利推進(jìn)。目前，全柴已經(jīng)完成A、B、F等系列國Ⅴ柴油機(jī)及A系列汽油機(jī)產(chǎn)品的開發(fā)，包括N1類、4A2、4H和 A 系列車用國Ⅴ柴油機(jī)與 N2類4A2、4B2、4H1和4F1系列車用國Ⅴ柴油機(jī)機(jī)，其中4H平臺(tái)國Ⅴ柴油機(jī)是全柴全新打造的動(dòng)力平臺(tái)，產(chǎn)品采用高壓共軌、雙頂置凸輪軸、單缸四氣門、雙軸平衡等先進(jìn)的柴油機(jī)技術(shù)，具備升級(jí)至國Ⅵ及以上排放標(biāo)準(zhǔn)的能力。

山東重工濰柴集團(tuán)先后收購了法國博杜安公司、意大利法拉帝公司、德國凱傲集團(tuán)及林德液壓。法國百年發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)——博杜安公司，博杜安公司為法國最大的船用發(fā)動(dòng)機(jī)及動(dòng)力系統(tǒng)供應(yīng)商，一直作為法國軍方軍用柴油機(jī)的主要供應(yīng)商。一款新機(jī)型M26.2正給這個(gè)企業(yè)帶來新活力，博杜安被濰柴收購后，濰柴每年都給予公司資金上的巨大幫助，將其打造成為重要的發(fā)動(dòng)機(jī)前沿研發(fā)制造基地，填補(bǔ)了濰柴16L發(fā)動(dòng)機(jī)的空白。

柴油車在中國推廣前景十分光明，目前中國柴油乘用車市場份額為1%，預(yù)計(jì)未來5年，中國柴油乘用車的市場份額會(huì)增加到12%～15%。如果中國柴油油品轉(zhuǎn)好，國家相關(guān)部門已經(jīng)促使柴油質(zhì)量提高和柴油供應(yīng)穩(wěn)定，未來節(jié)能減排壓力增大，柴油車市場空間巨大。正因?yàn)槿绱耍涨霸谏虾Ｆ囆嫉男履茉雌嚶肪€圖中，上海汽車未來乘用車將選擇先進(jìn)技術(shù)的柴油機(jī)，目前上汽與昆明云內(nèi)動(dòng)力股份有限公司正積極投入先進(jìn)柴油機(jī)的研發(fā)，上汽準(zhǔn)備將研發(fā)的新型柴油機(jī)用在新型柴油機(jī)版汽車的動(dòng)力總成中。

同時(shí)，中國巨大的市場也吸引了德國博世等先進(jìn)企業(yè)的注意。博世作為著名的零配件供應(yīng)商，正在持續(xù)加大研發(fā)力度，致力于幫助中國客戶滿足不斷升級(jí)的排放及油耗標(biāo)準(zhǔn)，助力中國整車廠滿足國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)并提升國際市場競爭力，并響應(yīng)《中國制造2025》的發(fā)展規(guī)劃，助力中國制造業(yè)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

同時(shí)，從今年起，非道路工程機(jī)械和農(nóng)用機(jī)械用車也將推行非道路第三階段標(biāo)準(zhǔn)。中國擁有巨大的農(nóng)機(jī)和工程機(jī)械市場，博世針對(duì)中國市場研發(fā)的經(jīng)濟(jì)型解決方案能夠助力非道路用車市場提升產(chǎn)品動(dòng)力并降低排放。

柴油品質(zhì)同時(shí)亟待全面升級(jí)

2016年3月，中國工程院院士郝吉明率領(lǐng)的團(tuán)隊(duì)完成的《應(yīng)對(duì)氣候變化與大氣污染治理協(xié)同控制政策研究——聚焦短壽命氣候污染物和非道路移動(dòng)源》研究報(bào)告認(rèn)為，短壽命氣候污染物減排與非道路源污染物控制關(guān)聯(lián)緊密，但目前的相關(guān)政策框架中往往將其忽略。短壽命氣候污染物（SLCPs）主要是指黑碳（BC）、甲烷（CH4）、對(duì)流層臭氧（O3）和部分氫氟碳化物（HFCs）。研究發(fā)現(xiàn)，黑碳是一種重要的短壽命氣候污染物，非道路移動(dòng)源中包含大量的黑碳排放。郝吉明說，減少短壽命氣候污染物，特別是甲烷和黑碳的排放，能夠在減少空氣污染的同時(shí)減緩短期氣候變暖。

郝吉明說，在控制非道路移動(dòng)源空氣排放方面，中國現(xiàn)有的管理系統(tǒng)還缺乏統(tǒng)一的監(jiān)控和監(jiān)管要求，較難確定非道路機(jī)械排放的實(shí)際水平。在燃料質(zhì)量管理方面，工程機(jī)械所使用的燃料硫含量很高，質(zhì)量很差，特別是遠(yuǎn)洋船舶所使用的燃料質(zhì)量更差。因此，控制短壽命氣候污染物和非道路移動(dòng)源排放的管理系統(tǒng)和技術(shù)路線亟待改善。

郝吉明所說的原始燃料，就是柴油，但是中國的柴油中含硫量還是比較高的。

據(jù)悉，我國主要將SCR（選擇性催化還原）技術(shù)作為重型柴油車實(shí)現(xiàn)國IV標(biāo)準(zhǔn)的主流技術(shù)，然而在這一技術(shù)下，對(duì)油品的質(zhì)量也有同樣的要求。質(zhì)量較低的柴油中硫含量一般過高，這對(duì)于SCR將造成一定的損害，長期使用會(huì)影響尾氣處理的能力，甚至導(dǎo)致凈化功能的失效?！安裼蛙嚨膰鳬V車型升級(jí)到國V，需要兩層尾氣凈化裝置，大致相當(dāng)于國III升級(jí)國IV的兩倍凈化，但是如果油品中含硫量過高，就會(huì)造成催化劑（即觸媒）中毒，令尾氣排放凈化的效果大打折扣，甚至失效。”一位從事柴油發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研究的人士表示。

資料顯示，2013年7月開始供應(yīng)國III標(biāo)準(zhǔn)的油品。其中，中石化2014年10月1日起提前啟動(dòng)置換國IV、國V汽油，其中上海、江蘇沿江八地市及廣東6地市開始置換國V汽油，其余省區(qū)（市）提前3個(gè)月開始全面置換國IV汽油。但是，國IV標(biāo)準(zhǔn)的柴油面向全國供應(yīng)則是遙遙無期，難以滿足新標(biāo)準(zhǔn)下柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和尾氣后處理裝置的要求。

據(jù)中央電視臺(tái)報(bào)道，國家標(biāo)準(zhǔn)委發(fā)布第五階段車用柴油國家標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)定每千克柴油硫含量不超過10MG，將于2018年1月1日起強(qiáng)制實(shí)施。

另外值得一提的是控制柴油車的尾氣排放還得讓“柴油車添加尿素”。在SCR（選擇性催化還原）技術(shù)的使用中，主要是通過尿素噴淋的方式減少尾氣中的NOx排放量。所以采用SCR系統(tǒng)的車輛，不僅要加柴油，還需要加車用尿素。但是目前國內(nèi)尿素基礎(chǔ)供應(yīng)設(shè)施還并不健全，很多城市的部分地區(qū)經(jīng)常沒有尿素可加，尿素溶液加注設(shè)施遲遲不到位或者加注不方便對(duì)國IV車輛的使用也造成一定影響。

由此來看，目前中國的柴油車還存在一定的缺陷，雖然我國先進(jìn)柴油機(jī)的技術(shù)水平與國際品牌還有一定距離，但是將柴油車所造成的污染全部歸于柴油車本身很明顯有失公平。我國國Ⅳ柴油的遲遲不肯推出造成油品差、含硫量多，而車用尿素的配套又存在較大的缺陷，這些都是亟需解決的系統(tǒng)問題。所以要等待柴油機(jī)技術(shù)的春天來臨，既需要更為嚴(yán)格的執(zhí)法力度，還需要商用車企在技術(shù)上進(jìn)行全面升級(jí)，以及配套油品質(zhì)量的提升和，尿素溶液加注設(shè)施的建立。