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中国首个自主研发DPF柴油发动机问世 一汽锡柴成“蓝天卫士”

企业报道  2017-05-09 10:35:14 阅读:

  国搜江苏4月25日讯(寒流 李永佳 通讯员 鲍旭平)从2013年起,“雾霾”一直是中国政府和老百姓最关注的环保话题。亚洲开发银行与清华大学发布的《迈向环境可持续的未来——中华人民共和国国家环境分析》指出,中国最大的500个城市中,只有不到1%的城市达到世界卫生组织推荐的空气质量标准,世界上污染最严重的10个城市有7个在中国。2017年,李克强总理亲自将“坚决打好蓝天保卫战”写入政府工作报告。从理念到政策、从中央到地方,中国正在全方位地向雾霾进行“宣战”。

  2月17日,京津冀地区“2+26”城市和深圳对重型柴油车要求带上“口罩”(安装颗粒捕集器,即DPF)。在全国上下对柴油机一片喊“打、禁、限、控”的呼声中,这让整个国产柴油机车行业都为产品转型手忙脚乱。尽管早有风声,但都没想到这一天来的如此的突然。

  图:一汽锡柴惠山基地产品展示厅

  但有一个例外。高举“民族品牌、高端动力”旗帜的一汽解放汽车有限公司无锡柴油机厂早在8年前就下决心解决国产柴油机普遍存在的排放污染问题,开始了中国DPF路线柴油发动机的研发并获得成功,不仅填补了我国在这一领域国产产品的空白,更是达到世界同类产品的先进水平,目前已具备8个机型20万台的年生产能力。一汽锡柴副厂长季一志介绍,锡柴的发动机为目前唯一实现商品化的安装颗粒捕集器国产柴油发动机,可有效降低90%以上颗粒排放,将极大改善我国重型柴油车排放污染现状,“为蓝天保卫战”做出应有的贡献。

  DPF曾长期在中国“水土不服”

  32年前,我国著名内燃机专家、吉林大学刘巽俊教授在美国明尼苏达大学进修并从事内燃机污染问题研究时关注到了一项名为柴油颗粒过滤器(DPF)的新技术,该技术是采用多孔介质或纤维过滤材料对排气进行过滤,能够有效地净化排气中90%以上颗粒,是净化柴油机颗粒物最有效、最直接的方法之一。归国后,刘巽俊教授预见到了这一技术将对中国环保事业的巨大价值,率先开始了中国DPF的研究,但在当时,整个国家对于环境保护问题都还没有足够的重视,研究工作在异常艰难中进行着。

  2000年起,国家意识到柴油机颗粒的排放对环境的污染和对人体的伤害,开始以科研基金的形式对高校研究工作进行了资金的支持。10多年来,国内DPF技术方面也因此取得了很大的成绩。但因DPF对开发成本过高和开发难度大等因素,令大量生产厂商望而却步,不敢轻易染指。甚至在国内一次DPF技术路线及应用交流研讨会上,一位尾气净化公司副总还认为,“在中国的特殊国情下,完全没有必要使用DPF,可以结合中国市场需求,提供成本更低、技术条件适中的产品,实现更好的性价比。毕竟更多的中国消费者首先考虑的是,省油、省钱、省事。”在欧洲市场技术已经非常成熟,实现商品化的DPF后处理技术路线,在中国却显得如此的“水土不服”。还有很多人在研究针对排放监测的造假技术,更让人哭笑不得的是,甚至还有人把造假手段去申请国家专利。

  忽视的代价是什么?一年比一年更严重的雾霾折磨着京津冀老百姓的身心。北京市组织北大、中国环科院等单位对城市的PM2.5源进行解析和论证。数据显示,机动车挥发性有机物、氮氧化物排放量分别占全市排放总量的1/3至1/2左右。中国机动车污染防治委员会副秘书长、中国汽车技术研究中心首席专家李孟良教授更是指出,北京、上海、广州等特大型城市的机动车排放是PM2.5的首要污染源,分别占31.1%、29.2%、21.7%。在全国范围看,重型柴油车在机动车占比仅为3.3%,但PM排放占汽车PM排放总量的60.0%;在京津冀地区,重型柴油车的PM排放占区域汽车PM排放总量的82.8%!

  严峻的污染形势促使国家吹响了“治霾”号角。2017年2月17日,国家环保部、发改委、财政部、能源局、北京市人民政府、天津市人民政府、河北省人民政府、山西省人民政府、山东省人民政府 河南省人民政府联合开始史上最严治霾行动,京津冀大气污染传输通道的“2+26”城市开始以改善区域环境空气质量为核心,以减少重污染天气为重点,布置的19项主要任务中4项是针对汽车尾气排放管理。北京要求,新增重型柴油车全部“戴口罩”(安装颗粒捕集器);天津规定,开展机动车尾气污染专项整治行动,对高排放重型柴油货车加装DPF,深圳市要求总质量4.5吨以下车辆必须使用DPF......不久的将来,没有安装DPF的重型柴油车在京津冀将寸步难行,这才让长期被忽视的DPF成为了行业关注的焦点。

  8年前的选择成就今日的超前

  据了解,汽车排放是指从废气中排出的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物、PM(微粒,碳烟)等有害气体,柴油机的排气污染物以氮氧化物和PM为主。因为柴油机采用压燃方式,柴油在高温高压下裂解更容易产生大量肉眼看得见的碳烟。为了抑制这些有害气体的产生,促使汽车生产厂家改进产品以降低这些有害气体的产生源头,欧洲和美国都制定了相关的汽车排放标准。我国政府也会借鉴欧洲标准和根据我国环保实际情况,不断更新自己的新“国标”。

  图:一汽锡柴研发部性能开发室

  柴油发动机生产厂家则会根据我国政策和市场需求,开发新的产品系列。在2009年,一汽锡柴即开始了新的国五标准柴油发动机研发。一汽锡柴研发部性能开发室陈粹文主任回忆,当时,研发团队内部也有争论,是研发在欧洲已经比较成熟的SCR,还是在世界都公认的存在技术难题的DPF?选择哪条技术路线,成为摆在技术团队面前的一道难题。

  的确,如果采用SCR路线,它是通过优化喷油和燃烧过程,尽量在机内控制微粒PM的产生,而在机外后处理过程中,采用尿素溶液对氮氧化物进行选择性催化还原,这一技术路线在欧洲占主流,欧洲长途载货车几乎全部采用这一方案,基于国四平台升级国五相对更易研发,可以更快实现商品化,但其缺点是必须在加油站设立相关的尿素溶液补充设备,整车也需增加一套尿素贮存和喷射装置而使用户成本增加;而DPF优点是,客户不增加额外的装置和费用,但对于开发而言需提高喷油压力和缸内爆发压力,对原发动机进行强化及冷却系统的改进。此外,还有DPF的再生问题、燃油含硫量要求严格、燃油消耗增高等一大堆的技术难点要克服。更重要的是,国内没有任何一家柴油机厂有成功研发的先例,无任何经验可以学习,一切都要从零开始。选择这条路,注定要牺牲宝贵的时间,坐视竞争对手抢占市场先机。而且在当时,国家并没有强制性要求,研发DPF是吃力又不讨好的。

  在这个十字路口,深入每一个锡柴员工内心的企业哲学让他们最终下了决心:我们宣誓过要始终睁大眼睛看世界,始终睁大眼睛看市场,始终睁大眼睛看明天。想要做中国的民族品牌和高端动力,应当有挑战技术高峰的勇气和坚持!

  陈粹文坦言,研发的过程是最寂寞孤独的,关注每一个数据和细节,忍受着每一次试验失败的自我反思,每一步前进付出的艰辛和汗水无异于攀登一次珠峰,是真正使出了洪荒之力。当8年前下定决心做出中国的DPF,整个研发团队100多名技术人员每天从早上8点工作到晚上12点两班倒,反复试验论证,关注着每一个参数。以4DW93-84E5发动机为例,除常规台架耐久试验外,还进行了机油稀释、灰分加载等针对DPF技术路线的专项耐久试验,累计台架耐久试验时间超过5000小时,累计行驶里程约20万公里。正是在这样严格的反复测试下,解决了低油耗、长寿命和长换油周期等关键技术难题,在产品达到国五排放标准的同时,获得6项国家发明、36项实用新型专利和多项计算机软件著作权,并为后续国六机型的开发扫清了技术壁垒。李孟良教授在了解到锡柴DPF研究取得的成果后,感叹到,锡柴能够耐住寂寞,潜心研究,引领技术发展方向,充分体现了国企的责任和担当。

  锡柴人对其研发的DPF产品最为自信的是高环保性,实现了真正意义上的“无法排放造假”。陈粹文主任介绍,大家对柴油机车最直观的印象是,发动时排放的滚滚黑烟。锡柴DPF产品将彻底颠覆我们对柴油机的传统认识。锡柴DPF产品针对国情和客户需求的研发设计,高效性优势主要体现在高效捕集排放的碳颗粒,有效降低PM值,有效降低烟度,根除柴油车黑烟问题;而DPF再生技术,有效改善了DPF后处理堵塞的问题,真正做到了让用户省心,使用放心,驾驶顺心。

  图:DPF技术示意图

  据了解,在经济性上,锡柴DPF产品也有独特优势,初装成本较低,无尿素、尿素箱等初装成本;使用成本较低,驾驶中无其它添加剂消耗,使用时间越长,收益越高;维护成本较低,燃油品质较差的情况下,终生只需一至两次DPF清灰,几乎无其它费用;此外,工作出勤率高,工作地域范围不受限,可进入北京、天津、深圳等要求加装DPF的地方城市作业,提高工作收益区间。

  陈粹文主任强调,研发试验和客户体验证明,锡柴DPF产品是非常可靠的:排放稳定达标,DPF技术路线可以实现各工况自适应,杜绝排放超标风险,可以有效避免在日益加强的排放监控中可能出现的问题;低温环境高可靠,无SCR技术中尿素结晶风险;整机上对机油冷却器模块、气缸盖罩、进排气侧、EGR冷却器等进行结构优化,对排气管进行包裹,各项优化措施有效增强柴油机稳定性及可靠性;锡柴领先的技术研发,众多的公告支撑,成熟的市场运用,完善的产品供应都确保着用户的顺利使用。

  走近中国柴油机领域的创新先锋

  “想当年,欧洲排放什么标准,我国就是什么标准;而国家最新发布的国六发动机排放标准修改意见稿,一些指标已明显比欧洲同类标准高。几乎可以断定,我国在这一领域,未来将执行比欧洲更严格的标准,不能持续创新,适应这一节奏的企业都会倒下!”一汽锡柴

  尽管通过DPF再一次占据柴油机领域的技术制高点,但全体员工依旧不敢放松,他们懂得,无长进者必倒退。他们已经把目光聚焦到基于车辆角度而进行的发动机研发,正以全力以赴的状态,考虑从提高整车的传动效率、整车的降阻、油电混合、能量回收、低摩擦技术应用等方面来提升车辆发动机的使用性能,用自主创新去争取下一次的“话语权”。

  勇攀技术高峰,助力中国“蓝天保卫战”只是一汽锡柴74年开拓进取的一个缩影。几代锡柴人的努力,正在成就“民族品牌,高端动力”一次次的辉煌。据了解,创建于1943年的一汽解放汽车有限公司无锡柴油机厂是国内重型发动机的主要制造基地、中国自主品牌发动机的主要出口基地。工厂依托一汽技术中心优势,形成了开放合作的自主研发模式,是柴油机行业唯一同时掌握VCU、GPS、EGR、发动机制动等多项关键核心技术、我国第一家研制成功四气门柴油机、第一家研制成功电控共轨柴油机、第一家研制成功两级增压柴油机并成功推广的企业。是行业内第一家达到QS9001国际标准,国内唯一家同时获得“机械工业管理现代化企业”和“管理进步示范企业”的厂家,全国企业文化示范基地。

  是什么让一汽锡柴着着领先,始终跑在行业的前列?一汽锡柴副厂长季一志介绍,锡柴靠的是七十多年来在发动机行业摸爬滚打的经验和放眼全球、放眼未来的战略视野。一个没有危机感,不能敏锐察觉市场变化和对政策有预见性,没有丰厚技术储备的企业,是很难适应当今世界的发展节奏的。锡柴始终坚持“学习、创新、抗争、自强”的核心价值观,正在由学习型企业向创新型,技术跟随型向技术引领型企业转变,积极参与技术研发角逐,实现“民族品牌高端动力”的企业价值。


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