多技术路线共存 国四排放探索仍在继续

青春就得二着过

做一个帅气的卡友很累，这点我真的深有体会。

对于实现柴油机国四排放标准的技术路径，看似在行业内已经默契地形成了“一致路线”，但国内外零部件企业并没有达成绝对的统一，市场上仍存在多种形式的柴油机电控燃油喷射系统和发动机排放后处理系统，并且这些技术的应用与油品品质、发动机本体特性、整机优化程度、车辆使用环境及消费者使用习惯等因素息息相关。

●  四大技术争夺电喷市场

在国四阶段，电控燃油喷射技术主要有电控泵喷嘴、电控VE泵、电控单体泵、电控高压共轨四大类。在采访中记者了解到，尽管业内对电控高压共轨的呼声较高，但其他几种电控系统技术逐步提升，依然能获得比较好的市场增长空间，目前在一些细分领域仍有较强的竞争力。

电控高压共轨是业内专家公认的性能最稳定、对不同机型有较强适应能力的燃油喷射技术。近几年，国内也涌现出多家从事高压共轨产品研发的企业，部分企业实现小批量投产。

天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室主任尧命发表示，电控高压共轨产品相比其他同类产品，重量更轻、性能稳定、能适应各种类型发动机的布局，生产成本也在逐步下降。国四阶段高压共轨产品喷油压力大部分在1600bar，未来可向1800bar或2000bar 提升，以满足国五或更高的排放标准。

上世纪末，电控泵喷嘴技术已经在船舶、商用车领域大范围应用。目前，德尔福、康明斯都有较为成熟的电控泵喷嘴技术。电控泵喷嘴是将高压泵和电子喷油器结合在一起，两者之间无衔接管道，直接在气缸盖处安装，占用空间小，喷油压力大，峰值可达2000bar。不过，这种技术在国内市场应用较少，仅有西安康明斯ISM 系列发动机配装该技术。

南岳电控(衡阳)工业技术有限公司常务副总经理龙美彪表示：“电控泵喷嘴的应用需要对发动机缸体有非常大的改动，国内没有从事该技术研发的企业。并且若要想进一步提升性能，技术难度巨大。”

在国三阶段，电控VE泵抢占了不少市场份额。随着国四的来临，电控VE泵也进行了技术提升。在国外，电控VE泵在中小型柴油轿车和皮卡上应用较多，国内则在轻柴市场有少量应用。南京威孚金宁有限公司是国内专业研发、批量生产电控VE泵的企业之一。近年来，威孚金宁通过引进博世VE泵技术许可及生产认证，产品质量有所提高，在国三电控VE 泵基础上推出了符合国四标准的电控分配泵，并已小批量供货。

另外，有多位受访专家对记者表示，电控VE泵由于自身技术特点，性能有限，目前只能在小排量、轻型柴油机上使用。

在电控高压共轨推广初期，电控单体泵因成本优势取得了发展的机遇，同时与电控单体泵工作原理相类似的电控组合泵、直列泵也被一些企业所接纳。目前，国内从事电控单体泵研发并实现批量市场配套的企业较少，代表企业有成都威特、南岳电控。龙美彪表示，南岳电控的电控单体泵技术路线成熟，可满足国四、国五排放标准，南岳电控已经实现了从生产传统机械泵向国四排放标准的电控单体泵的转变。

据悉，电控单体泵相比其他几种技术，对油品适应性较强，对发动机本体的性能要求较低，存在的主要问题是电控单体泵在多缸柴油机上应用时，一致性不够好。江西五十铃发动机有限公司产品规划部副部长陈涛淼认为：“电控单体泵缺点主要是噪声大、体积大，所以在中大型车上应用较多。”

●  两条后处理路线各司其职

汽车排放污染物主要有氮氧化物（NOx）、碳氢化合物（HC）、一氧化碳（CO）、微粒（PM）等。氮氧化物和微粒是现阶段柴油机尾气排放控制的重点。目前，EGR（废气再循环）与SCR(选择性催化还原)是市场主要应用的两种排放后处理技术，并配合DOC（氧化催化器)、POC (微粒催化氧化器)、DPF（颗粒捕集器）来实现国四乃至更严格的排放标准。

EGR是我国轻型柴油车实现国四排放的主要技术路线。EGR的主要作用是减少发动机废气中氮氧化物的含量。浙江银轮机械股份有限公司副总工程师陆国栋表示，EGR可减少尾气中50%-70%的氮氧化物含量，但EGR技术有一定的局限。

EGR技术是将少部分废气送回气缸参与再循环，抑制氮氧化物的生成，需要对发动机做一定改动，也会影响发动机的性能，特别是在发动机怠速、低速、小负荷工作及冷机时影响较大。另外，EGR之所以只在轻柴领域推广，原因在于安装成本。EGR产品中控制阀的价格，会随着柴油机排量的增加而增长，若想在排量7L以上柴油机上使用，控制阀的价格会十分昂贵。

SCR相比EGR，对氮氧化物的处理能力更强，可通过外部添加的尿素水溶液来减少尾气中90%或更高的氮氧化物含量。但SCR产品占用空间多、质量大，需定期补充车用尿素，目前主要在中重型车领域应用。

从油品品质来讲，尽管燃油中的硫含量对SCR、EGR都会产生影响，但相比较而言，SCR对油品要求较低。EGR对燃油中的硫比较敏感，硫参与燃烧后形成的SOx与水蒸气会形成酸性腐蚀物，引起发动机内部的腐蚀磨损。对于SCR系统而言，废气中的硫将会导致催化剂的活性下降，从而导致排放不达标。一般来说，燃油中硫含量低于350ppm即可满足SCR的要求，而EGR则需要硫含量为50ppm以下，即满足国四油标准才可以。

DOC是通过氧化反应处理废气中的一氧化碳和碳氢化合物。据了解，DOC 的产品价格区间较大。陆国栋则表示，DOC要想获得高效的氧化反应，需要铂(Pt)、钯(Pd)等贵金属作为催化剂，性能较好的DOC，价格也会相应提升。另外，据记者了解，高性能的DOC对于目前排放法规还未限制的有害成份，如多环芳烃、乙醛等也有一定的净化能力，未来还有改进空间。

POC和DPF的主要作用都是处理尾气中的PM微粒。POC可涂装催化剂独立使用，也可与DOC组合使用，利用DOC 中生成的二氧化氮进行氧化反应。DPF技术对PM的净化过程则更加复杂。POC和DPF的效果有很大差距。

陆国栋表示，POC 由于其自身技术的局限性，对尾气中PM 的过滤能力仅为50%-70%，而DPF对PM的处理能力目前可以达到90%以上。不过，有专家对记者表示，DPF技术相对复杂，化学反应温度要求高，性能不够稳定。另外，DPF要求燃油含硫量低于50PPM，POC则需要硫量低于350PPM即可。

●  技术选择要看适应性

根据整车厂采用的国四技术路线来看，在轻柴市场，电控高压共轨+E-GR+DOC应用较多，在中重型车领域则主要使用电控高压共轨+E-GR+DOC+POC、电控高压共轨+SCR、电控单体泵+SCR等。

事实上，多位专家对记者表示，电控燃油喷射系统和后处理技术的选择，取决于发动机本体的结构和优化性能，取决于发动机排气中氮氧化物与颗粒物的比例，需要对比不同技术的性能特点、应用环境的要求、与发动机的匹配性以及成本控制等多方面因素。所以，同样的技术在不同发动机上应用效果差别很大，也没有任何一种技术可以通用所有机型。

“如果使用高增压的燃油喷射系统，比如1800bar或2000bar的高压共轨系统，燃油效率得到提升，加上发动机自身优化足够好，不通过加装额外的后处理系统也可满足国四排放标准。”尧命发表示，“但从长远来看，无论燃油喷射系统如何改进，都需要加装完善的后处理系统来满足国五乃至更严格的排放标准。”

陆国栋认为，依照目前的后处理技术来看，未来想实现国五以上更严格的排放标准，则需要EGR与SCR同时加装的技术路线，来满足柴油发动机不同工况下的排放需求。实际上，还有更多的后处理技术正处于研发阶段，只是出于安全和成本的考虑，还不具备向市场推广的条件。

据了解，LNT（稀释NOx搜集）、NTP （低温等离子体催化剂）等技术都是具备一定竞争力的后处理技术。佛吉亚的ASDS技术在后处理领域引起了不小的波澜。ASDS技术是在传统SCR技术的基础上，将车用尿素换成了固态氨，提升SCR对氮氧化物的处理能力，节省设备安装空间。

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