汽車(chē)節能：高性能發(fā)動(dòng)機與新型能源擔當重任

　　面對日益嚴格的排放法規，我國汽車(chē)行業(yè)應堅持兩條腿走路：一方面，應不斷改進(jìn)技術(shù)，推動(dòng)汽油發(fā)動(dòng)機和柴油發(fā)動(dòng)機的技術(shù)升級，使其更節能、更環(huán)保；另一方面，應大力發(fā)展混合動(dòng)力車(chē)、純電動(dòng)車(chē)、燃料電池車(chē)、生物燃料汽車(chē)等新能源車(chē)。兩種不同的技術(shù)路線(xiàn)將帶來(lái)競爭，但競爭也將推動(dòng)這兩種技術(shù)的共同進(jìn)步。

　　能源的緊缺、油價(jià)的不斷上升、環(huán)境污染的日益嚴重使得汽車(chē)的節能顯得尤為重要。2006年，車(chē)用燃油消耗占國內石油消耗總量的27%，其中汽油占全國汽油消耗總量的86.4%，柴油占全國柴油總消耗量的38.5%。我國汽車(chē)產(chǎn)品的平均油耗高于歐美發(fā)達國家平均水平的9%-16%。今年7月1日，兩項與汽車(chē)節能環(huán)保相關(guān)的法規開(kāi)始實(shí)施：其一，根據環(huán)境保護部的要求，全面停止僅達到國Ⅱ排放標準的輕型車(chē)的銷(xiāo)售和注冊登記，新車(chē)將全部被過(guò)渡到國Ⅲ標準；其二，根據國家發(fā)改委批準的《汽車(chē)燃料油耗量標識》，汽車(chē)廠(chǎng)家在汽車(chē)出廠(chǎng)時(shí)須加貼統一油耗標識。此外，北京市已于今年3月1日率先執行機動(dòng)車(chē)國Ⅳ排放標準?？梢?jiàn)，國家政策法規也為汽車(chē)的高能耗套上了緊箍。

　　汽車(chē)發(fā)動(dòng)機技術(shù)升級

　　汽車(chē)節能，發(fā)動(dòng)機先行。“發(fā)動(dòng)機的節能，可以通過(guò)先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機技術(shù)提高汽油發(fā)動(dòng)機和柴油發(fā)動(dòng)機的工作效率，同時(shí)大力發(fā)展乘用車(chē)用柴油發(fā)動(dòng)機。”中國汽車(chē)技術(shù)中心主任顧問(wèn)張書(shū)林告訴《中國電子報》記者。

　　目前國內99%以上的乘用車(chē)是汽油車(chē)，采用多氣門(mén)技術(shù)，增加可變氣門(mén)技術(shù)的應用，適度采用增壓和汽油直噴技術(shù)是近期內提高汽油發(fā)動(dòng)機工作效率、實(shí)現汽油發(fā)動(dòng)機節能降耗的主要技術(shù)途徑。據張書(shū)林介紹，多氣門(mén)技術(shù)可以提高燃油效率 2%-5%，VVT(可變氣門(mén)正時(shí)技術(shù))可提高燃油效率3%-5%，增壓可提高燃油效率5%-7%，缸內直接噴射可提高燃油效率10%-20%。

　　目前，多氣門(mén)技術(shù)和可變氣門(mén)技術(shù)已經(jīng)在國內許多汽車(chē)車(chē)型上得到應用。長(cháng)城汽車(chē)的GW4G15-GDI汽油機，是一款增壓直噴發(fā)動(dòng)機，采用了VVT技術(shù)，達到歐Ⅴ標準。吉利自主研發(fā)的吉利CVVT-JL4G18發(fā)動(dòng)機，采用了全鋁缸體缸蓋、塑料進(jìn)氣歧管及先進(jìn)的CVVT(連續可變氣門(mén)正時(shí))技術(shù)，從而提高發(fā)動(dòng)機在所有轉速范圍內的動(dòng)力性、燃油經(jīng)濟性，降低尾氣的排放，具有良好的經(jīng)濟性和動(dòng)力性。

　　“對于柴油發(fā)動(dòng)機來(lái)說(shuō)，國際上普遍通過(guò)改進(jìn)發(fā)動(dòng)機機內燃燒技術(shù)，再加上SCR(選擇性催化還原技術(shù))或者‘EGR(廢氣再回收裝置)+DPF(顆粒捕集器)’來(lái)提高發(fā)動(dòng)機效率。”中國環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì )機動(dòng)車(chē)污染防治委員會(huì )副秘書(shū)長(cháng)李孟良告訴《中國電子報》記者。

　　SCR主要是通過(guò)往廢氣中噴射尿素溶液，將廢氣里的氮氧化物還原，主要應用在重型車(chē)上，北京現在大約有4500輛SCR公交柴油車(chē)，其他個(gè)別城市也在試驗這種車(chē)輛。“EGR+DPF”采用氧化催化加顆粒捕捉器，將碳粒子吸附到裝置中，需要配備再生裝置，即使用一定里程后，要通過(guò)電加熱或噴油燃燒的方法將顆粒捕捉器中的碳粒子燒掉，該方法主要應用于輕型車(chē)上。

　　不過(guò)，國內柴油機也面臨著(zhù)一些難題。“SCR技術(shù)面臨的高純度尿素溶液的生產(chǎn)、質(zhì)量標準、運輸和加注體系等問(wèn)題尚需時(shí)間進(jìn)行研究和制定相關(guān)政策；而燃油質(zhì)量差又會(huì )使DPF的應用受到柴油硫含量的制約。”南京依維柯汽車(chē)發(fā)動(dòng)機分公司王林告訴《中國電子報》記者。

　　新能源車(chē)產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程加快

　　“為不斷滿(mǎn)足國家節能減排要求，我們應堅持‘兩條腿’走路的方針：一方面，要看到傳統汽油、柴油汽車(chē)節能減排的潛力還很大，應通過(guò)發(fā)展先進(jìn)、適用的柴油機和汽油機技術(shù)以及其他各類(lèi)技術(shù)，持續提升傳統汽車(chē)的節能、環(huán)保和安全等性能；另一方面，在對傳統汽車(chē)技術(shù)‘做足、做透’文章的同時(shí)，應著(zhù)力推進(jìn)清潔替代燃料(新型能源)汽車(chē)積極、穩妥發(fā)展。發(fā)展新型能源汽車(chē)是應對石油短缺和治理環(huán)境污染的需要。”東風(fēng)汽車(chē)公司副總工程師程振彪表示。

　　目前，新能源車(chē)包括混合動(dòng)力汽車(chē)、燃氣汽車(chē)、生物燃料汽車(chē)、(純)電動(dòng)汽車(chē)、(煤基)醇醚類(lèi)燃料汽車(chē)、燃料電池(電動(dòng))汽車(chē)。其中混合動(dòng)力車(chē)是產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程最快的一個(gè)，近日北京的出租車(chē)已經(jīng)開(kāi)始出現部分奔騰混合動(dòng)力車(chē)。根據混合動(dòng)力形式和程度的不同，混合動(dòng)力車(chē)比同類(lèi)型汽油車(chē)節油 10%-40%。在國家“863”重大專(zhuān)項的支持下，我國混合動(dòng)力汽車(chē)已經(jīng)開(kāi)始在多個(gè)城市的客車(chē)、出租車(chē)上示范運行。

　　相對于日本及歐美等發(fā)達國家和地區，我國在混合動(dòng)力車(chē)等新能源車(chē)領(lǐng)域缺乏相應的優(yōu)惠政策。不過(guò)，今年下半年我國將有可能出臺購買(mǎi)柴油、混合動(dòng)力汽車(chē)全免購置稅的政策以促進(jìn)新能源汽車(chē)消費，這無(wú)疑將大大推動(dòng)混合動(dòng)力汽車(chē)的發(fā)展。國內擁有自主品牌的長(cháng)城、奇瑞等公司也已開(kāi)始生產(chǎn)混合動(dòng)力車(chē)。

　　純電動(dòng)車(chē)具有零排放、低噪聲、能量利用率高等顯著(zhù)優(yōu)點(diǎn)，我國已經(jīng)具備了較好的純電動(dòng)汽車(chē)應用基礎，國內一些廠(chǎng)家已經(jīng)具備了純電動(dòng)乘用車(chē)的生產(chǎn)能力，年產(chǎn)能2萬(wàn)輛純電動(dòng)轎車(chē)柔性總裝生產(chǎn)線(xiàn)和產(chǎn)能3萬(wàn)套的動(dòng)力總成生產(chǎn)線(xiàn)已經(jīng)在天津建成。

　　發(fā)展新型能源汽車(chē)，無(wú)論是蓄電池式電動(dòng)汽車(chē)，還是燃料電池電動(dòng)汽車(chē)，其動(dòng)力系統均不再是傳統的內燃機。迄今為止，制造這一類(lèi)動(dòng)力裝置的企業(yè)，也不是現今的發(fā)動(dòng)機廠(chǎng)家。“今后如果我國在客貨運領(lǐng)域投放一定量電動(dòng)汽車(chē)，那就意味著(zhù)在汽車(chē)消費市場(chǎng)沒(méi)有大幅度增長(cháng)的情況下，傳統車(chē)用發(fā)動(dòng)機行業(yè)市場(chǎng)份額必將縮小。但這并非壞事，應該鼓勵這樣的競爭，唯有如此，才能促進(jìn)新型能源汽車(chē)技術(shù)和傳統發(fā)動(dòng)機技術(shù)的共同進(jìn)步。”程振彪如是說(shuō)。

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　　選擇性催化還原技術(shù)
　　
　　氮氧化物的排放控制技術(shù)主要分為兩種：即燃燒控制和燃燒后控制。燃燒控制技術(shù)手段的投資成本較低，但是脫氮氧化物效率受到一定限制(脫除率一般不超過(guò)60%)。對于嚴格的排放標準，則需采用燃燒后控制技術(shù)——— 煙氣脫硝裝置，但其投資與運行費用比燃燒控制的手段要高。

　　燃燒后控制技術(shù)可分為濕法和干法。氮氧化物的濕法脫除利用液相化學(xué)試劑將氮氧化物吸收，然后將其轉化為其他化學(xué)物質(zhì)。濕法脫硝不需要催化過(guò)程，又稱(chēng)為化學(xué)方法，通常應用于低濃度氮氧化物的脫除。干法脫除技術(shù)一般可以分為分解法、輻射法以及還原法，其中選擇性催化還原(SCR)，是目前最為成熟、國際上應用最為廣泛的煙氣后處理脫硝技術(shù)。

　　SCR技術(shù)的關(guān)鍵是反應器內流場(chǎng)的均勻性與高活性以及高選擇性與穩定性?xún)?yōu)異的催化劑。由于其操作溫度必須高于320℃，近幾年，低溫的SCR煙氣脫硝催化劑始終是世界上的熱點(diǎn)，并逐步成為國際研究的重點(diǎn)。

　　廢氣再回收裝置(EGR)+顆粒捕集器(DPF)

　　對于廢氣再循環(huán)來(lái)說(shuō)，“EGR+DPF”系統的一部分廢氣取自排氣歧管，在EGR冷卻器中冷卻后再混入進(jìn)氣中。EGR總的廢氣流量由EGR閥門(mén)控制。

　　將廢氣與進(jìn)氣混合可以降低缸內氧氣濃度，從而在燃燒過(guò)程中降低氣體的最高溫度同時(shí)降低氮氧化物的排放。但是，氣缸內的氧氣濃度的降低會(huì )增加顆粒物的排放，所以需要加裝一個(gè)吸收顆粒物的裝置。DPF就是這樣一種裝置，它通過(guò)過(guò)濾或/和化學(xué)反應來(lái)降低排氣中顆粒物。