國六之戰,重重隘關(guān)。過(guò)關斬將,去弱留強。
“朔風凜冽(liè)”的國六排放標(biāo)準將至,順之則昌。而在這個“標準(zhǔn)”的(de)曆史長河中,有過“喜怒哀樂”,但(dàn)絕沒有像今年(nián)這般絕望過。弱者(zhě)無(wú)助,強者自強。要想活下去,就得砥礪前行。
作為國(guó)五標準的升級版,引入中國特殊(shū)的工況,再結合(hé)歐洲和美國等標準(zhǔn),國(guó)六排放(fàng)標準大幅度(dù)加嚴。在汽油發動機領域,國六標準相比國五標準,必須要克服以五大技術難點和五(wǔ)種物質排放要求為代表的新難題,才能在國(guó)六之戰中順利地過關斬將。
上述難關並非能如此輕易攻破,因為從限值水平來看,國六a標準階段限值(zhí)略嚴於歐洲(zhōu)第六階段排放標準限值水平(píng),而國六b標準階段限(xiàn)值(zhí)基本相當於美國Tier3排放標準中規定的2020年平均限值。換句(jù)話說,國六標準是目(mù)前世界上最嚴格的排放標準之一也不為過(guò)。
如此更高要求的(de)排(pái)放標準自然需(xū)要車企(qǐ)在相關零部件、係統上進行升級,詳細到諸如三元(yuán)催化器中催化劑(主要為價格高昂的貴金(jīn)屬)的用量、引擎燃燒室構造的優化、燃料噴射方式(shì)和噴油量的調整、以及擴大活性炭(tàn)罐容積、增強燃油係統密封(fēng)性、調整ECU電(diàn)控單元和強化OBD係(xì)統(tǒng)等。
說到底,國六之(zhī)戰就是一場車企(qǐ)間的(de)技術較量,對車企有著(zhe)生(shēng)死存亡的意義。
“氣”和(hé)“油”的問題
首先來說說“氣”和“油(yóu)”的問題。通俗一點地說,如果(guǒ)將發動機的運作比作成人吃(chī)飯(fàn)能量攝入的話,那麽油(yóu)品問題就意(yì)味著我(wǒ)們可以選擇相對較好的食物或食材,這(zhè)樣更容易被(bèi)人體吸收營養從而轉化能量。標準更嚴格的(de)油品(pǐn)中所含(hán)有的有害物質更少,並且有助於汽油在發動機內充分燃燒(shāo)。
相比國五油品,國六汽油重點降低了車用汽油的烯烴、芳烴、苯等含量;指標全麵達到歐盟現(xiàn)階(jiē)段車用油品標(biāo)準水平,個別指標甚至超過歐盟標準。數據顯示,與國五標準汽油相比,國六(liù)油品一氧化碳排放量降低了50%,非(fēi)甲烷烴和總碳氫化合物排放限製下降50%,氮氧化物排放下降42%。
再說到(dào)“氣”,內燃機工作過程中會不斷產生廢氣,無論內燃機技術如何發展,其正常工作原(yuán)理都(dōu)需要空氣以及燃油,油氣混(hún)合(hé)、霧化(huà)的效(xiào)果越(yuè)好,對提升燃效、降低排放(fàng)越有利。這就好比是人在吃飯(fàn)的(de)時候,如何解決邊吃飯和邊喝水的問題,才能最順暢地進食,促進胃部更好的消化。
影響廢氣排放物的主要原因在於燃燒情況、點火能量、進氣效果、供(gòng)油(yóu)情況、機械精度等諸多方(fāng)麵。這就相當於正常吃(chī)飯時(shí),可能不喝湯(tāng)都不會噎著,但吃饅頭包子時,需要更多的水才能順(shùn)利下咽。但(dàn)無論如何,過量吃(chī)飯或(huò)者喝水都會給胃造成一定的負擔。
一氧化碳含量過高就是(shì)發動機的負擔。這主要是混合氣濃時,由於進(jìn)氣量不足引起的(de)。在(zài)通常(cháng)情況下,發動(dòng)機怠(dài)速空轉時(shí),以及高速大負(fù)荷情況下會產生過量的一氧化碳。由(yóu)於燃燒不充分,汽車發動機將會產生一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化物(wù)等有害氣體,其中一氧化碳占據了絕大部分(fèn)。
而我們知道,國六標準(zhǔn)中五種物質的排放要求分別為:一氧化碳的排放量(liàng)由之前的1000mg/km直接“對半砍(kǎn)”,非甲烷烴和(hé)氮氧化物的排放(fàng)標準也(yě)近乎國五時的半數,PM細顆粒物由國五的4.5mg/km減少至3mg/km,並(bìng)且新增了PN(顆粒物的(de)粒子數量)的檢測。
因此(cǐ),要降低每公裏一氧化碳排放量,就(jiù)需要優(yōu)化發動機的進(jìn)氣係(xì)統,比如調整氣(qì)門角度、噴射壓力大小、優(yōu)化噴射導向等。而要減少非甲烷烴的產生,則是解決“油”的問題。
非甲(jiǎ)烷烴是燃料(liào)沒有完全燃燒或(huò)者沒有燃燒的產物,包括燃(rán)油、潤滑油及其裂解的產物和部分(fèn)氧化物在內的200多種(zhǒng)複雜成分,通常主要來自於冷車啟動階段。而在(zài)國六標準下的測試循環(huán)中,新標準全麵考核冷啟動、加減速及高速負荷狀態下的排放。
與“噴(pēn)氣”同(tóng)理,“噴油”技術的改良,也會降低非甲烷烴(tīng)的排放(fàng)。比如優化(huà)燃(rán)油係統,改善燃油霧化。歧管(guǎn)噴射發動機可以采用多孔或者雙噴噴油器,缸內直噴發動機可以提高最大係統的油壓。
舉個例子,豐田的D-4S與大眾的第三代EA888發動機,這兩款發動機既使用了歧管噴(pēn)射,又包含了缸內直噴的混合噴射技術。並且D-4S發動機(jī)在部分車型(xíng)上低負載狀態采用歧管噴射,高負載采用歧管和缸內直噴。這(zhè)對於強勢的自主(zhǔ)品牌來說(shuō),技術壓(yā)力還是非常大的。
後處理時(shí)代
說完(wán)“氣”和“油”來說說後處理環節,尾氣後處理環(huán)節就像(xiàng)嬰兒的紙尿褲,需要防漏(lòu)、吸收性好(hǎo)、不滲透等效果。從排氣歧管出來的廢氣會(huì)在三元催化(huà)器中(zhōng),有害(hài)成分在裏麵進行反應,最終會變成對(duì)人體無害的(de)物質。
氮氧(yǎng)化物主要依靠排氣後處理,就汽油(yóu)發動機而言,尾氣後處理裝置主要有轉化用的三元催化器、氧化反應的熱反應器和化合反應的空氣噴射(shè)器等。這三者的工作原(yuán)理(lǐ)本質上都是(shì)將汽車排氣係(xì)統(tǒng)中(zhōng)的有害物質(zhì)碳氫化合物、一氧化碳和氮氧化物稀釋或者轉化掉再排出車外。
而更嚴苛的國六標準,就要求新材(cái)料的應用,通過降低材料的比熱容,提高(gāo)接觸麵積,優化氣(qì)體流場,提高貴(guì)金屬使用量等手(shǒu)段,來提高尾氣淨化效果。
目前看來,國六的實施存在著五大技術難點:1)現有技術指標增強,如幾個主要(yào)排放物指標。2)增加新指標,如顆粒物的粒子數(shù)量(PN)。3)監測標準(zhǔn)嚴苛,WLTC循環,標準叫WLTP,對OBD限值提出更高要求。4)成本會(huì)更高,如增加顆(kē)粒捕捉器(GPF)。5)對零(líng)部件供應(yīng)商有更多要求。
其中,對於降低PN排放的後處理技術,可以在三元催化器中安置汽油機顆粒捕捉器(GPF)。它(tā)由一定孔密度的蜂窩狀陶瓷組成,通過交替封(fēng)堵蜂窩狀多孔(kǒng)陶瓷(cí)過濾(lǜ)體,排氣流被(bèi)迫從孔道壁(bì)麵通過,在這個過程中,顆粒物分別經過擴散、攔截(jié)、重力和慣性(xìng)四種方式被(bèi)捕集(jí)過濾,從而(ér)達到淨化效果。
此外,國六標準(zhǔn)還加嚴了蒸發排放控製,要求車輛安裝ORVR(車載加油(yóu)油氣回收係統(tǒng))油氣在線回收裝置。它能夠收集(jí)加油過程中從油箱中揮發出來的燃油蒸(zhēng)氣,它(tā)對於新車(chē)通過國六排放法規中汽油蒸發量標準(zhǔn)大有幫助(zhù)。
而(ér)根據“國六”排放法規中的OBD診斷要求以及(jí)北美(měi)排放法規中的OBD II的要求,需要對曲軸箱通風係(xì)統進行管路接頭的完(wán)整性(xìng)診斷。國內零部件公司有電流回路的診斷方(fāng)式、國外有壓(yā)力傳感器方案,在非發(fā)動機技術變革(gé)中,更多的零部件企業開始參與國(guó)六標準(zhǔn)當中。
不僅如此,通過控製各個管理模塊的ECU的數(shù)據提(tí)供,也可以追溯至各零部件企業,其作為外部供應(yīng)商(shāng)可以為車企節約大量的標定開發時間,也可以通過(guò)批量生產降低零部件成本,從而為車企降低單車成本。
總體來說,國五升級到國(guó)六,不僅僅是提升發動機技術(shù)來達(dá)到排放標準,還要通過綜合優化各種途(tú)徑才能達到最終要求,給整車廠商及供應(yīng)商都帶來了極大(dà)的挑戰。
記(jì)者經在各(gè)車企采訪中得知(zhī),一套符合國六標準的排放係統相較於國五的成本,根據不同廠家的應對策略以及供應商的(de)異同,將花費1,200~5,000元不等。這筆費用對於有的車(chē)企(qǐ)來說是一筆不(bú)小的開銷,但是參與(yǔ)到(dào)國六標準中,除了改善環(huán)境空氣質量,確實有助於汽車企業淘汰落後(hòu)產能、引領產業升級,還將參與國際市場競爭,推動(dòng)汽車(chē)產業發展。
國六裹挾著將一切撕裂的(de)姿態,全行業必要經曆(lì)一次攻克難關、研發創新、直麵(miàn)競(jìng)爭的洗禮(lǐ)。這不僅是藍天保衛戰的呐喊,也(yě)是產(chǎn)業(yè)韶華再起(qǐ)的新(xīn)開端。而2019年注定是中國汽車行業濃墨重彩的一筆。所有的參與者唯有努力奔跑,才能不被留在原地。