“滿足下一階段排放標準已無相關(guān)國際經(jīng)驗可以借鑒，未來面臨更多不確定性。結(jié)合中國實際情況，如碳中和目標，我國將進一步加嚴機動車排放控制要求，也會更加關(guān)注整車在實際道路運行狀態(tài)下的排放特點。這對我們的產(chǎn)品滿足下一階段排放標準提出更高要求，增加了開發(fā)難度，帶來一些難題。”

做好碳達峰、碳中和工作是中央經(jīng)濟工作會議明確的2021年八大重點任務。今年政府工作報告也提出，“扎實做好碳達峰、碳中和各項工作。”在此背景下，多行業(yè)、多領(lǐng)域、多企業(yè)按下減碳“快進鍵”，汽車內(nèi)燃機行業(yè)就是典型代表。

相比國五排放標準，國六尤其是國六b標準對機動車污染物排放限值提出了更為嚴格的要求。就此，整車企業(yè)和零部件供應商加快了技術(shù)探索和產(chǎn)品研發(fā)的步伐。

♦ 國六標準下技術(shù)路線升級

面對2023年7月1日全面實施國六b排放標準的要求，不少城市選擇跳過國六a階段，直接向國六b進軍。資料顯示，在國六b階段標準中，一氧化碳、總碳氫化合物、非甲烷碳氫化合物、氮氧化物、顆粒物排放限值相比國五標準分別加嚴了50%、50%、49%、42%和33%，并且還規(guī)定了直徑超過23nm的粒子數(shù)量限值。橫向?qū)Ρ?，國六污染物排放限值已與歐Ⅵ排放標準相當，而對蒸發(fā)排放和OBD的要求接近美國現(xiàn)行排放標準，嚴格程度可見一斑。

排放標準更高，對發(fā)動機的技術(shù)要求自然也隨之提升。天津大學教授、內(nèi)燃機燃燒學國家重點實驗室副主任姚春德向《中國汽車報》記者表示：“為滿足國六排放標準，發(fā)動機后處理必須做出相應改進，考慮到柴油機和汽油機、天然氣發(fā)動機技術(shù)路線不同，在不同發(fā)動機改進上也有所區(qū)別。目前柴油車后處理器的主流技術(shù)路線是EGR(廢氣再循環(huán))+DOC(氧化催化)+DPF(顆粒捕捉器)+SCR(選擇性催化還原)+ASC(氨捕捉)。不同企業(yè)可能略有區(qū)別，但均包含DOC+DPF+SCR這幾個步驟。”

據(jù)了解，柴油車后處理技術(shù)的基本原理是，尾氣通過發(fā)動機的EGR裝置，實現(xiàn)初步凈化。接著，尾氣進入DOC，DOC的蜂窩陶瓷載體上涂抹多孔活性氧化鋁作為第二載體，在其上添加各類催化劑，使得尾氣得到最大化處理，同時提升尾氣溫度。通過DOC凈化并升溫的尾氣將經(jīng)過DPF，DPF通過堵塞通道等方法降低氣流速度，使尾氣流經(jīng)通道壁時，夾雜的顆粒物被吸附，這些顆粒物部分將在高溫條件下被清除，必要時還需專門的再生裝置予以去除。之后，尾氣進入SCR系統(tǒng)，SCR系統(tǒng)會噴射尿素溶液，尿素通過與尾氣中氮氧化物等污染氣體進行一系列化學反應，將污染氣體轉(zhuǎn)化為清潔氣體。最后，尾氣會進入ASC，用于凈化尿素分解產(chǎn)生的氨氣。

“TWC(三元催化轉(zhuǎn)換器)+GPF(顆粒捕捉器)，成為國六標準下汽油機的主要技術(shù)路線。其中，TWC可用于處理汽車尾氣中的碳氫化合物、氮氧化物和一氧化碳三種污染氣體;GPF主要用于減少PM和碳氫化合物排放。國六標準新增了對汽車尾氣顆粒物數(shù)量(PN)的排放限值要求，加裝GPF成為國六標準下的主流技術(shù)。”姚春德補充道。

♦低排放技術(shù)助推高質(zhì)量發(fā)展

面對國六標準的要求，不同企業(yè)在技術(shù)路線選擇方面各有側(cè)重。重型商用車方面，玉柴、濰柴、一汽解放發(fā)動機事業(yè)部等企業(yè)，一方面對后處理裝置進行技術(shù)性改進，減少污染物排放;另一方面加強系統(tǒng)集成性、電動化及燃料多元化以實現(xiàn)節(jié)能減排。輕型車方面，東安動力、云內(nèi)動力等企業(yè)也加強布局，專注動力升級。

玉柴相關(guān)負責人向記者表示：“在后處理系統(tǒng)方面，為滿足國六標準要求，柴油發(fā)動機采用EGR+DOC+DPF+SCR+ASC排放控制技術(shù)路線，將后處理與發(fā)動機的控制策略及協(xié)同功能集成到ECU進行控制，確保后處理系統(tǒng)高動態(tài)、高效的轉(zhuǎn)化效率。國六發(fā)動機通過采用新一代超高壓共軌燃油系統(tǒng)、高壓冷卻EGR系統(tǒng)、閉式曲軸箱通風系統(tǒng)等機內(nèi)凈化措施，控制柴油機原機排放。”

濰柴主要采取ECR+HiSCR和ECGR+DOC+DPF+SCR技術(shù)路線，其中，HiSCR又稱碳氫催化轉(zhuǎn)化，利用乙醇作為還原劑，利用氧氣提高氮氧化物的轉(zhuǎn)化率、水蒸汽促進低溫時的反應速率原理，降低污染物排放;EGR+DOC+DPF+SCR的技術(shù)路線則在輕型機領(lǐng)域得以應用，以WP4.1發(fā)動機為例，四氣門、高壓共軌、增壓中冷(布置)型式等配置齊全，同樣滿足歐Ⅵ排放標準，且自主ECU、高效SCR技術(shù)，DPF被動再生的解決方案還能使油耗更低。

一汽解放發(fā)動機事業(yè)部也十分注重核心技術(shù)的自主研發(fā)，首創(chuàng)國內(nèi)自主集成共軌+自主氣驅(qū)后處理系統(tǒng)的“黃金組合”。集成共軌部分通過將高壓油泵、壓力傳感器和自主研發(fā)ECU集成到閉環(huán)系統(tǒng)中，將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程完全分開，實現(xiàn)對公共供油管內(nèi)油壓的精確控制，可大幅減小柴油機供油壓力隨發(fā)動機轉(zhuǎn)速的變化。其自主研發(fā)的氣驅(qū)動尿素噴射系統(tǒng)也填補了中國在該領(lǐng)域的技術(shù)空白，具有系統(tǒng)集成度高、結(jié)構(gòu)簡單、故障率低等優(yōu)點。

東安動力有關(guān)人士向記者表示，他們在深入研究國六排放標準、商用車第三階段油耗法規(guī)，并廣泛調(diào)研市場競品車型的基礎(chǔ)上，進行了系統(tǒng)規(guī)劃布局。“東安動力重點打造了自然吸氣發(fā)動機、增壓直噴發(fā)動機和新能源汽車專用發(fā)動機三大平臺，開發(fā)DAM15K/16K、DAM12T/TGDI、DAM15TGDI、DAM10E四大核心產(chǎn)品，提供發(fā)動機+變速器的動力總成一體化解決方案。同時，我們采用雙VVT設(shè)計、11.5：1的高壓縮比、阿特金森循環(huán)、活塞冷卻噴嘴、多孔噴油器、強制機油冷卻、電子節(jié)溫器等先進技術(shù)，針對開發(fā)的DAM16K發(fā)動機，測試質(zhì)量2.2噸以下輕卡，具備不加GPF就能滿足輕型車國六b標準的潛力。”他介紹說。

♦標定認證亟需顛覆性探索

從我國機動車排放標準的發(fā)展來看，升級間隔時間變短，升級產(chǎn)品的開發(fā)周期也在縮短。對于下一步排放標準的升級和將催生的技術(shù)路線，內(nèi)燃機企業(yè)有著比較清晰的認識。

玉柴相關(guān)負責人指出：“滿足下一階段排放標準已無相關(guān)國際經(jīng)驗可以借鑒，未來面臨更多不確定性。結(jié)合中國實際情況，如碳中和目標，我國將進一步加嚴機動車排放控制要求，也會更加關(guān)注整車在實際道路運行狀態(tài)下的排放特點。這對我們的產(chǎn)品滿足下一階段排放標準提出更高要求，增加了開發(fā)難度，帶來一些難題。”

對車企和零部件供應商來說，滿足國六排放標準的壓力不小，排放升級進程持續(xù)加快可能導致產(chǎn)品市場驗證不足，而原材料成本持續(xù)上漲、全球芯片荒帶來的供貨壓力，也是所有企業(yè)將面臨的挑戰(zhàn)。

姚春德告訴記者：“現(xiàn)行的技術(shù)路線主要是以WLTC(世界輕型汽車測試循環(huán)工況)為測定標準。它是由歐盟、日本、美國聯(lián)合制定的，其適用性對于中國市場可能存在不合理的地方。一方面，為迎合測定標準的技術(shù)路線本身有一些隱患，比如SCR系統(tǒng)加噴尿素成本過高，后處理器單價高、易被盜等;另一方面，市場普遍趨同的技術(shù)路線，在一定程度也將阻礙內(nèi)燃機技術(shù)路線多樣化發(fā)展。”

據(jù)介紹，測定標準的更新在很大程度上決定了內(nèi)燃機未來的技術(shù)趨勢。姚春德認為：“未來，有關(guān)部門應進一步鼓勵內(nèi)燃機企業(yè)探索更具顛覆性的技術(shù)路線，向燃料多元化、標定自主化的方向發(fā)展。”

玉柴相關(guān)負責人認為，發(fā)動機企業(yè)關(guān)鍵還是要提升自己的競爭力，努力將重點放在產(chǎn)品性能提升上。

據(jù)悉，玉柴未來在產(chǎn)品低碳化發(fā)展方面將做好以下幾點工作：一是積極參加下一階段排放標準研究工作，承接與之相關(guān)的低負荷測試課題;二是充分進行性能方面的技術(shù)研究儲備，包括高效燃燒技術(shù)、后處理高效轉(zhuǎn)化技術(shù)、預測性智能化控制技術(shù)、高度集成化協(xié)同控制技術(shù)等，為應對產(chǎn)品排放的高標準奠定堅實基礎(chǔ);三是根據(jù)發(fā)動機性能燃燒特性、后處理技術(shù)路線的研究和儲備，同步建立完善的后處理匹配技術(shù);四是在整車匹配排放控制技術(shù)上，考慮將整車排放測試通過整車系統(tǒng)模型遷移到臺架測試研究，達到大幅降低資源需求和提升效率的作用;五是開展虛擬標定技術(shù)開發(fā)，精準精細進行基于模型的發(fā)動機標定開發(fā)。(張雅慧)