“国五”时代的现实选择


  今年1月,随着环保部、工信部2016年第4号公告的发出,对汽车行业产生深远影响的“国五”时代即将到来。


  根据油品升级进程,我国将分区域实施国家第五阶段机动车污染物排放标准,即“国五”标准。


  其中,我国东部11省自4月1日起,所有进口、销售和注册登记的轻型汽油车、轻型柴油客车、载重柴油车(仅公交、环卫、邮政用途),须符合国五标准要求。


  全国自2017年1月1日起,所有制造、进口、销售和注册登记的轻型汽油车、载重柴油车(仅公交、环卫、邮政用途),须符合国五标准要求。


  全国自2017年7月1日起,所有制造、进口、销售和注册登记的柴油汽油车,须符合国五标准要求。自2018年1月1日起,我国所有制造、进口、销售和注册登记的轻型柴油车,须符合国五标准。


  如何实现国五排放标准?


  与国四排放标准相比,国五排放标准对氮氧化合物排放的限值降低了25%-28%,颗粒物的排放限值严格了82%。


  在节能减排成为大趋势的前提下,除了发展新能源汽车,由汽油转向柴油的趋势也较为明显,柴油发动机由于比汽油发动机节油30%,二氧化碳排放量低30%-45%,因此柴油机的发展已成为汽车行业的重要发展方向。


  不过,柴油发动机的排放也面临难点:尾气排放中的发动机经排气筒排出的颗粒物、氮氧化物等排放对大气环境的污染仍较严重,是否有办法让其排放达到最低并符合环保及国五排放标准甚至更高标准的要求?


  答案是肯定的。在近乎苛刻的国五排放标准面前,必须综合使用排气后处理技术来控制排放。目前,实现柴油发动机国五排放标准有两种途径:


  一是SCR技术,通过优化喷油和燃烧过程,控制颗粒的产生,使燃烧温度升高,从而增加NOx,再添加尿素来还原NOx来实现。


  二是EGR+DPF技术,其实际上是废气再循环的过程,通过抑制NOx的产生,使燃烧的温度降低,通过DOC(柴油氧化催化剂)或者DOC+DPF(颗粒捕捉器)将TPM(总颗粒物)降低到排放标准以下。


  两种技术路线比较


  SCR和DPF实际上是目前最主要的柴油发动机排气后处理的两种技术路线,二者各有特点和优劣。


  在性能方面,就DPF而言,废气经由DPF系统,导致排气背压增加,动力损失严重。而SCR系统因排气背压小,动力输出强劲。例如,DPF系统需补偿EGR造成的功率损失来达到国五排放,更需两级增压,SCR因结构简单,达到国五排放标准与国三的增压系统保持相同即可。


  在可靠性方面,DPF系统的废气再循环过程中,废气温度高,催化剂烧蚀,额外喷油促成二次再生,易造成颗粒堵塞引发安全隐患;由于要补偿EGR系统的压力损失,因此增压器一直处于高负荷工作,易损坏;同时由于废气温度高,冷却系统可靠性也会降低。反观SCR系统,由于不存在DPF堵塞、涡轮增压高负荷工作、冷却系统加大等问题,因此可靠性相对更好。


  在使用成本方面,有评测数据显示,DPF油耗相比SCR系统高10%,是因排气背压高、动力损失等综合导致;DPF一旦发生管路堵塞,必须更换DPF总成,费用昂贵;DPF润滑油标号要求CI-4级,相对于SCR需要的CF-4级润滑油,费用更高。


  事实上,SCR系统的工作原理是将还原剂喷入排气管,排气中的氮氧化合物在催化剂的作用下与还原剂反应后被还原成氨气和水。SCR系统目前采用的还原剂是尿素,但尿素是消耗品,必须定期添加,所以用车成本会提高。但实际上SCR需要添加的尿素水溶液消耗量仅为1:20,且购买便利。


  以东风御风国五车型为例,其尿素罐可容纳10kg,油箱容积80L,每添加一次,对应2.5箱柴油,相当于0.016元/km,只需2500km添加一次尿素。


  SCR成为主流


  不过,SCR技术在国四排放标准实施阶段已近趋于成熟,升级国五排放标准只需要调整一下技术参数,发动机不用再次技改,开发成本相对要低,这将大大降低整车厂的升级成本和周期。若采用 EGR+DOC+DPF 技术,则需要重新设计主机,再次进行的复杂标定过程工作量庞大。


  无疑,在目前国内国三和国四主机技术仍不算很成熟的背景下,SCR技术的优势十分明显,市场认可度相对较高,所以SCR目前仍然是满足国五排放标准的主流技术。


  从国外的实际情况来看,欧洲大部分国家选择SCR作为主流的技术路线,在美国则主要选择EGR+DOC+DPF技术路线,这是欧洲出于成本因素的考虑,欧洲的燃油价格相对较高,SCR技术较好的燃油经济性使该技术成为欧洲的首选。


  目前,国内各个厂家都在备战国五排放时代的到来,并将先后推出自己的国五产品,根据统计,今年即将上市的国五产品的柴油发动机,大多采用的是SCR技术。


  例如将在7月16日推出的东风御风的国五全系列产品,其采用的是ZD30发动机和ZD25发动机,是依照日产研发模式进行的研发,具有高可靠性、低油耗、轻量化、超静音、低排放等性能。东风御风国五车型采用了较为成熟的SCR技术路线,相比同类产品国五车型而言,东风御风国五车型的燃油经济性更好、适应性更佳,车辆动力更强、养护维修成本更低、可靠性更优。经过试验验证,东风御风国五产品油耗比国四有所降低,同排量发动机油采用SCR技术路线比DPF路线低10%左右的油耗。