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我国重卡发动机技术与国外相差巨大,柴油发动

时间:2019-08-08 07:18来源:汽车配件
大凡搞汽车技术的业内人士皆知,重型卡车是汽车技术上的“哥德巴赫猜想”,而重型卡车发动机则是“哥德巴赫猜想”上的“皇冠”。过去至今,世上所有的高级豪华轿车所应有的先

大凡搞汽车技术的业内人士皆知,重型卡车是汽车技术上的“哥德巴赫猜想”,而重型卡车发动机则是“哥德巴赫猜想”上的“皇冠”。过去至今,世上所有的高级豪华轿车所应有的先进技术和高端配置,也都是在高端重型卡车早已用过或已淘汰过的二手技术。

面对即将到来的EPA 2010(美国重型柴油发动机排放法规,相当于欧Ⅵ),对排放后处理技术作出选择是迟早的事情。究竟是用冷却式废气再循环?还是用选择性催化还原?除了那些只为某个特定卡车品牌供货的企业不用犯愁(卡车企业已经替它们做好了选择),对其他发动机厂商而言都将是个艰难的决定。

因此,观当今汽车工业发展的新技术和最新潮流,就看当下重卡技术和进程,欲摘取汽车技术上的桂冠,其衡量的标准就是重型卡车的发动机。虽然近年来我国也克隆出了一些所谓的“高端重卡”,但与国际卡车巨头大鳄相比,其差距是巨大的,尤其是发动机技术没有一个20年-30年的潜心学习和拚命赶超过程,是无法达到汽车强国最终目的。

抉择:EGR 初期受到欢迎

特别是随着排放标准的不断升级,以及超载超限治理力度的加大,发动机大马力、大排量的趋势已相当明显。如在上月的本届上海车展,跨国商用车巨头不仅带来了其众多车型,也展示了其高品质的发动机。国内品牌的最大排量达到13L,功率最高可达480hp欧标马力。而国际商用车企业带来的发动机排量则多为15L、16L,功率则在600hp欧标马力左右。而目前,这些大马力的节能环保型发动机,在我国还无法真正地生产,基本上还处于阶段性研发当中。

除了卡特彼勒,几乎所有发动机厂商都采取了EGR 技术。然而到了2007 年,就连卡特彼勒也在它的ACERT 发动机上用到了EGR。为了达到EPA2007,EGR 发动机还配装了颗粒物捕集器,这一路线,在美国颇受欢迎。

近年来,由于发动机核心技术缺失,进而成为中国重卡技术发展的瓶颈。众所周知,发动机是重卡的核心部件,拥有发动机就拥有了竞争的主动权。眼下,我国重卡行业合资合作频现,拿市场换技术,个个重卡车企傍洋大款,甘愿当“二奶”和“小三”,诚然实为发动机之战!发动机成为我国重卡行业公司的第一最大的竞争角逐点。

而欧洲大多数发动机厂家则采用SCR 多年(曼和斯堪尼亚两种都用,但是偏重于EGR)。其主要优点是:SCR 发动机的燃料利用率提高了3% 左右(与EGR 发动机相比)。欧盟的经验证明了这一点。据了解,尿素的价格比柴油便宜一半多,不过近期两者的价格都在飞涨。具有讽刺意味的是,使用SCR 的卡车发动机企业也会采用EGR 技术,包括使用颗粒物捕集器。

今天笔者特撰写与摘编汽车发动机专家陈亮先生的一篇有关欧美卡车巨头最新研发的重型发动机文章,以飨各位看官达人:

现实:SCR、EGR 分为两派

“欧盟及其他国家将从2012年12月31日起正式实施欧Ⅵ标准。为了抢占市场制高点,国外各商用车企业率先从控制污染物颗粒排放上入手,陆续推出符合欧Ⅵ标准的发动机、整车。”

事实上,围绕这两种技术路线,卡车市场已经分成两派了。“SCR 派”有马克、沃尔沃、底特律柴油发动机,以及达夫(达夫为帕卡子公司,其新推出的发动机将于2010 年上市);“EGR 派”则有康明斯、万国以及曼公司(后两者共同开发了重型柴油机MaxxForce)。EGR 派表示,将在高速公路卡车上继续使用EGR 加DPF,甚至无须加装后处理装置,通过机内净化尤其是高压燃油喷施技术就可以达到EPA 排放法规的要求。

1、戴姆勒-奔驰日前,奔驰公司在德国曼海姆发动机工厂推出了OM471发动机,名为“蓝色效率电源”。

对于如何达到EPA2010,卡特彼勒公司则没有表态,因为它们将于2009 年底退出高速公路卡车发动机市场。

这款发动机的发布,使奔驰成为全球最先推出符合欧Ⅵ标准发动机的卡车制造商,OM471发动机也将成为奔驰今后在发动机领域的代表。OM471为直列6缸发动机,排量12.8升,拥有310千瓦~375千瓦的功率输出范围和2100~2500牛?米的扭矩。OM471专门为满足欧洲排放标准而开发,从研发到发布经历了5年时间。其主要技术包括SCR(选择性还原控制技术)、EGR和DPF(柴油颗粒过滤器技术)等。该发动机的核心设计基于2007年北美地区和2010年日本地区戴姆勒公司使用的新平台。

戴姆勒卡车公司北美区总裁、CEO Chris Patterson则是SCR 派。Patterson 说:“从2010 年起,我们将在底特律柴油发动机上采用戴姆勒的Blue Tec 技术 。该技术是……达到EPA2010 对氮氧化物要求的惟一方式,同时,它能降低燃油消耗。”

OM471欧Ⅵ发动机的燃油经济性和现在的欧Ⅴ发动机基本相当,不过保养里程提升到了15万公里,使用寿命提高了20%。OM471能满足美国和日本最新的排放标准,与其他标准相比,这两个标准对排放物的要求更加严苛。奔驰发布这款发动机后,国外媒体预测会在Axor车型上首先使用,之后Actros系列也有可能在今年晚些时候装配,届时Actros如果将现在的V型发动机换为OM471,将有望出现新的卡车系列。另据国外媒体报道,奔驰欧Ⅵ发动机已经进行超过60万公里的测试,性能、可靠性、技术成熟度都得到了验证。奔驰公司介绍说,为了达到欧Ⅵ标准,包括奔驰在内的各大卡车制造商的投入将高达8亿欧元,因此涨价不可避免。

戴姆勒卡车北美公司高级副总裁 Mike Delaney 也表示:“Blue Tec 系统使用SCR 技术,就是为了将燃油效率提高3 ~ 5 个百分点。”据了解,Blue Tec 已经在成千上万辆奔驰卡车上使用了。

2、斯堪尼亚近日,斯堪尼亚也发布了两款欧Ⅵ发动机,分别为440马力和480马力,扭矩分别达到2300牛?米和2500牛?米。这两款发动机的排量都是13升,将搭载在斯堪尼亚G系列和R系列车型上。斯堪尼亚负责人介绍,在这两款发动机上融入了排放控制的最新科技。与奔驰OM471类似,这两款发动机采用了EGR、SCR和DPF技术,还融合了VGT(可变几何涡轮增压器)、高压共轨燃油喷射系统和最新的发动机及排放控制科技等技术。

康明斯的EGR 与SCR“双管齐下”可谓是独树一帜。康明斯公司副总裁及重型发动机首席执行官Steve Charlton 说,康明斯满足EPA2010 的发动机不会有太多的变动,其EGR 系统不会更复杂,在动力、扭矩、燃油经济性和维护周期等方面都将和现在一样。

两款发动机的设计,体现出斯堪尼亚一贯的模块化设计特征。发动机缸径与2007年推出的欧ⅤEGR发动机一样,同为130mm。在XPI超高压共轨喷射系统中,每次燃烧过程中可有3次喷射,第三次喷射在优化尾气温度的情况下优化了SCR系统和颗粒过滤器工作效率。同时,该发动机最高压力比普通共轨系统高出30%,达到2400bar。

除了使用EGR 之外,它的中型柴油发动机还将使用SCR 来满足EPA2010。因为早在2006 年,康明斯在欧洲正是采用了这一技术来达到欧Ⅳ。当被问及为什么要同时使用EGR 和SCR 两种技术时,康明斯只回答说,这将为实际应用提供“正确的解决方案”。

此外,在最新平台上设计出来的VGT系统、SCR后处理系统可在其他发动机上使用。对于欧Ⅵ发动机来说,零配件可以通用,使得产品供应和维修更加便捷。在尾气排放方面,斯堪尼亚欧Ⅵ发动机最大的特点在于排放后处理系统。这主要包括DOC、DPF、SCR和ASC等装置。产生的尾气经过这些系统的过滤,颗粒排放量将减少99%。

聚焦:双方分歧何在?

两款发动机在对排放物特别是颗粒物的控制上,与欧Ⅴ发动机相比有了进一步提升,但并没有影响发动机的性能。斯堪尼亚在保证燃油经济性的同时,把操控性及发动机的响应速度等指标都保持在欧Ⅴ发动机的水平上。同时,欧Ⅵ发动机的保养里程和欧Ⅴ发动机一样,大约在9万公里,总重36吨的车型最高可达12万公里。由于模块化设计和生产,售后、保养将比较方便。

EGR 和SCR 的分歧到底在哪里?

日前,斯堪尼亚公司的新款V8重卡已经完成向欧洲六号排放标准的技术转换。斯堪尼亚宣称,这标志着打造欧6标准的全新动力平台最后一步已经大功告成。新型V8发动机拥有3500Nm的最大扭矩和730hp的功率,并采用了模块化系列化设计。该发动机基于模块化发动机平台设计和公司新款直列五/六缸发动机技术,同时继承了现有V8发动机的性能特点,并可通用组件。当前斯堪尼亚已经拥有足够的技术方案和发动机平台来满足2013年生效的欧6标准技术要求。在推出新款发动机的同时,斯堪尼亚公司的V8型卡车系列型号反映出对于面向驾驶员和运输公司有着高效的产品定位和在卡车市场中找到了准确定位。

争议源于今年早些时候,万国卡车和发动机公司总裁Dee Kapur 对SCR 做了一些非常负面的评论。Kapur 曾说:“我们不喜欢这东西。”他指的是补充尿素所需建设的一些基础设施。他还提道,天冷的时候尿素会凝固,而且有毒。从那时起,戴姆勒卡车北美公司及其下属的底特律柴油机就一直致力于“驱散那些强加于SCR 之上的错误观念”。

3、沃尔沃由于EPA2010与欧Ⅵ标准相当,沃尔沃以此为突破口,2009年底就曾在北美地区向Talon物流有限公司交付了23辆满足EPA2010标准的VN系列卡车。沃尔沃交付的EPA2010卡车主要搭载11升和13升重型柴油发动机。据国外媒体报道,该发动机装配了I-Shift换挡系统,最大功率为405马力,扭矩为1450牛?米。

SCR 核心的难题在于尿素的配送问题。因为车上所带的尿素罐,可能无法提供超过5000 ~ 6000 英里行驶所需的尿素。也就是说,必须在日常运输的间歇对尿素进行补充,而目前还没有形成这样的配送体系。不过戴姆勒卡车北美公司高级副总裁Delaney 对此却并不担心。“现在北美地区已经在大力进行尿素加注站的基础设施建设,所以我们对此毫不担心。”他说,“现在已经建成了大约800个这样的加注点,这已经足够开始使用了,还会有更多的站点建立起来。不妨这么说吧,在5000 英里的范围内,你想找不到都难。”底特律柴油机公司的市场总监Dave Siler 曾多次表示,他们会先用1000 加仑容积的“迷你”加注器来销售尿素。

沃尔沃是通过美国环境保护署和加利福尼亚大气资源局认证的第一个卡车制造商。从技术上看,沃尔沃通过使用SCR系统来减少氮氧化物的排放,使得车辆在运行时排出的有害气体接近于零。在满足EPA2010标准的同时,沃尔沃还注重了车辆的燃油经济性,从而进一步降低了二氧化碳等温室气体的排放。从众多卡车企业的制造实践来看,SCR已经被广泛应用到欧洲乃至其他市场。从技术水平来看,该批沃尔沃EPA2010卡车应该是当时世界上最环保的重型车之一。

至于尿素在低温下会失效的问题,底特律柴油机公司 EPA2010 项目组负责人Rakesh Aneja 表示,这不是问题。尿素在零下11 摄氏度下的确会凝固,但它加热和解冻都很快。他说,事实上,把一台冷却的发动机发动起来并让它正常运行并不是什么难事。

4、佩卡-达夫在欧Ⅵ标准越发临近之际,达夫卡车会根据市场变化在发动机和卡车产品上有所调整,目前达夫卡车正在进行产品实验,在实践中不断优化发动机技术,进而应用到整车上。佩卡融入SCR和EGR技术的发动机已经达到EPA2010标准。达夫EPA2010卡车上有很多技术在北美地区取得了成功,由于EPA2010标准等同于欧Ⅵ。欧Ⅵ标准中将对油箱容量作出修改,达夫对此已有应对之策。

尿素是否有毒?答案是否定的。对此,Aneja 解释道:尿素中实际上含有2/3 的水。即便它在后处理系统中发生化学反应而产生少量氨气,这部分氨气也只会留在原处。

之前环保部门对SCR 还有一个担心:如果尿素罐干了怎么办?这个问题也得到了解决:在运行中,当尿素罐里的尿素量下降到总量的1/4 时(即能够行驶约1500 英里的时候),底特律发动机就会向司机发出警报。如果尿素用完了,发动机将减速运行,一旦这期间发动机停止运转,就不能再次启动。

记者手记

市场是最终决定者

SCR 还是EGR ?随着油价的飙升,原先坚定支持EGR 的企业逐渐转向SCR。而在几年前,尽管美国国家环境保护局把SCR 作为官方指定技术,却仍然有支持EGR 技术的厂家坚持使用。

在中国的排放标准由国Ⅱ向国Ⅲ过渡进程中,技术路线之争一如国外EGR 与SCR 之争般热闹,而且这种争论还伴随着各种技术路线间的诋毁。

在笔者看来,其实各种技术路线没有必要窝里斗,技术之间无绝对优劣,随着市场环境的变化,目前看来并不占优的技术,在若干年后,或许将独领风骚。在对技术路线的选择上,市场将是最好的裁判,而技术路线之间的差异不是最终决定因素。而且国Ⅱ向国Ⅲ过渡,只是排放标准实施过程中的一个阶段,此后,排放标准将提高到国Ⅳ、国Ⅴ甚至更高,今后会有更多的新技术出现。这些新技术能否获得认可,最终的决定者依然是市场。

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