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國五切換國(guó)六,你不(bú)得不知道的五個技術難點

責任編輯:gdmachine人氣:4229發表時間:2019-07-06 09:16:18

國六之戰,重(chóng)重隘關。過關斬將(jiāng),去弱留(liú)強。

“朔風凜冽”的國六排放標(biāo)準將至(zhì),順(shùn)之則昌。而在這(zhè)個“標準”的曆史長河中,有過“喜怒哀樂”,但絕沒有(yǒu)像今年(nián)這般(bān)絕(jué)望過。弱者無助,強者自強。要想活下(xià)去,就得(dé)砥礪前行。

作為國五標準的升級(jí)版,引入中國(guó)特殊的工(gōng)況,再結合歐洲和美國等標準,國六排放標準大幅度加嚴。在汽油發動機領域,國六標準相比國五標準,必須要克服以(yǐ)五大技術難點和五種物質排放要求為代表的新(xīn)難題,才能在國六(liù)之戰中順利地過關斬將。

上(shàng)述難關並非能如此輕易攻破,因為從(cóng)限值水平來看(kàn),國六a標準(zhǔn)階段限值略嚴於歐洲第六階段排放標準限值水平,而國六b標準階段限值基本相當於美(měi)國Tier3排放(fàng)標準中規定的2020年平均限值。換句話說,國六標準是目前世界上最嚴格的排放標準(zhǔn)之一(yī)也不為過(guò)。



如此(cǐ)更高要求的排放標準自然需要車企在相關零部(bù)件、係(xì)統上進行升級,詳細(xì)到諸如三元催(cuī)化器(qì)中催化劑(主要(yào)為(wéi)價格高昂的貴金屬)的用量、引擎燃燒室構造的優化、燃料噴射方式和噴油量的調整、以及擴大活性炭罐容積、增強燃油係統密封性、調整(zhěng)ECU電控單元和強化OBD係統等。

說到(dào)底,國六(liù)之戰就是一場車企間的技術較量,對車企有著生死存亡的意義。

“氣”和“油”的問題

首先來說說“氣”和“油”的問題。通俗一點地說,如果將(jiāng)發動機的運作比作成人吃飯能量攝入(rù)的話,那麽油品問題(tí)就意味著我們可以選擇(zé)相對較好的食物(wù)或食材,這樣更容易被人體吸收營養從而轉化(huà)能量(liàng)。標準更嚴(yán)格的油品中所含有的有害物質更少,並且有助於汽油在發動機內充(chōng)分燃燒。

相比國(guó)五油品,國(guó)六汽油重點降低了(le)車用(yòng)汽(qì)油的烯烴、芳烴、苯等含量;指標全麵達到歐盟現階段車用油品標準水平,個別指標甚至超過歐盟(méng)標準。數據顯示(shì),與國五標準汽油相比,國六油品一(yī)氧化碳排放量降低了50%,非甲烷烴和總碳氫化合物排放限製下降50%,氮氧化物排放下降42%。



再(zài)說到“氣”,內燃機(jī)工作過(guò)程中(zhōng)會(huì)不(bú)斷產生廢氣,無論內燃機技術(shù)如何發展,其正常工(gōng)作原理都需(xū)要空(kōng)氣以(yǐ)及燃油,油氣混合、霧化的效果越(yuè)好,對提升燃效、降低排放越有利。這就好比是人在吃飯的時(shí)候,如何解決邊吃飯和(hé)邊喝水的問題,才(cái)能最順暢地(dì)進食,促進胃(wèi)部更好的消(xiāo)化。

影響廢氣排放物的主要原(yuán)因(yīn)在於燃燒情況、點火能量、進氣效果、供油情況、機械精度等諸多方麵。這就相當於正常吃飯(fàn)時,可能不喝湯都不會噎著,但吃饅頭包子時(shí),需要更多(duō)的水才能順利下咽。但無論如何,過量吃飯或者喝水都會給胃造成一定的(de)負擔。

一氧化(huà)碳含量過高就是發動機的負擔。這(zhè)主要是混合氣濃時,由於進氣量(liàng)不(bú)足引(yǐn)起的。在通常情況下,發動機怠速(sù)空轉(zhuǎn)時,以及高速大負荷情況下會產生(shēng)過量的一(yī)氧化碳。由(yóu)於燃(rán)燒不充分(fèn),汽車發動機將會產生一氧化碳、碳氫化合物和氮氧化物等有害氣體,其中一氧化(huà)碳占據(jù)了絕大部分。

而我們知(zhī)道,國六標準中五種物質的排放要求分別為:一氧化碳的排放量由之前的1000mg/km直接“對半砍”,非甲烷烴和氮氧(yǎng)化物的排放標準也近乎國(guó)五時的半(bàn)數,PM細顆粒(lì)物由國五的4.5mg/km減少至3mg/km,並且新增了(le)PN(顆粒物的粒子數量)的檢測。



因此,要降低每公裏一氧化碳排放量,就需要優化發(fā)動機的進氣係統,比如調(diào)整氣門角度、噴射壓(yā)力大小、優化噴射導向等(děng)。而要減少非甲烷烴的產生,則是解決“油”的問題。

非甲烷烴是燃料(liào)沒有完全(quán)燃燒或者沒有(yǒu)燃燒(shāo)的產物,包括燃油、潤滑油及其裂解的產物(wù)和部分氧化物在內的200多種複雜成分,通(tōng)常主要來自於冷車啟動階(jiē)段。而在國六(liù)標(biāo)準下的測試循環中,新(xīn)標準全麵考核冷啟動、加減速及高速負荷狀態下的排放。

與“噴(pēn)氣”同(tóng)理,“噴油”技術的改良(liáng),也會(huì)降低非甲烷烴(tīng)的排放。比如優化燃油係統,改善(shàn)燃油霧化。歧管噴射(shè)發動機可以采用多孔或者雙噴噴油器,缸內直噴發動機可以提(tí)高最(zuì)大係統的油壓。



舉個例子,豐田的D-4S與大眾(zhòng)的第(dì)三代EA888發動機,這兩款發動機既使用了歧管(guǎn)噴射,又包含了缸(gāng)內直噴的(de)混合噴(pēn)射技術。並且D-4S發動機在部分車型上低負載狀態采用歧管噴(pēn)射,高負(fù)載采用歧管(guǎn)和缸內直噴。這對於強勢的自主品牌來說,技術壓力(lì)還是非常大的。

後處理時代

說完“氣”和“油”來說說後處理環節,尾(wěi)氣後處理環節就(jiù)像嬰兒的紙尿褲,需要(yào)防漏、吸收性好、不滲透等效果。從排氣(qì)歧管出來的廢氣會在三元催化器中,有害成分在裏麵進行反應,最(zuì)終會(huì)變成對人體無害的物質(zhì)。

氮氧化物主要依靠排(pái)氣後處理,就(jiù)汽油發動機而言,尾(wěi)氣後處理(lǐ)裝置主要有轉化用的三元催化器、氧化(huà)反應的熱反應器(qì)和化合反應的空氣噴射器等。這三(sān)者的工作原理本質上都是將汽車排氣係統(tǒng)中的有害物質碳氫(qīng)化合物、一氧化(huà)碳和氮(dàn)氧化物稀釋或者轉化掉再排出車外。

而更嚴苛的國六標準,就要(yào)求新材料(liào)的應用,通過降低材料的比(bǐ)熱容,提高接觸麵(miàn)積,優(yōu)化(huà)氣體流場,提高貴金屬使用量等手段,來提高尾氣淨化(huà)效果(guǒ)。

目前看來,國六(liù)的實施存在(zài)著五大技術難點:1)現有技術指標增強,如幾個主要排放物指標。2)增加新指標,如顆粒物的粒子數量(PN)。3)監(jiān)測標準嚴苛,WLTC循(xún)環,標準叫WLTP,對OBD限值(zhí)提出更高要求。4)成本會更高(gāo),如增(zēng)加顆粒捕捉器(GPF)。5)對零部(bù)件供應商有更(gèng)多要求。



其中,對於降(jiàng)低PN排放的後處理技術,可以在三(sān)元催化器中安置汽油機顆粒捕捉器(GPF)。它由一定孔密度的蜂窩狀陶瓷組成,通過交替封(fēng)堵蜂窩狀多孔陶瓷過濾體,排氣流被迫從孔道壁麵通(tōng)過(guò),在這個過程中,顆粒物分別經過擴散(sàn)、攔截(jié)、重力(lì)和慣性四種方式被(bèi)捕集過濾,從而達到淨化效果。

此外(wài),國六標準還加嚴(yán)了蒸發排放控製,要求車輛安裝ORVR(車載加(jiā)油(yóu)油氣(qì)回收係統)油氣在線回收裝置(zhì)。它能夠收集加油過程(chéng)中從油箱中揮發出(chū)來的燃油蒸氣(qì),它對於新車通過國(guó)六排放法(fǎ)規(guī)中汽油蒸發量標準大有(yǒu)幫助。

而根據“國六”排(pái)放法規中的OBD診斷要求(qiú)以及北美排放法規中的OBD II的要求,需要對曲軸箱通風(fēng)係統進行管路接(jiē)頭的完整性診(zhěn)斷。國(guó)內零(líng)部件公司有電流回路的診斷方式、國外有壓力傳感(gǎn)器方案,在非(fēi)發動機技術變革中,更多的零部件企業開始參與國六標(biāo)準當中。

不僅如此,通過控製各個管理模塊的ECU的數據提供,也可以追溯至各零部件企業,其作為外部供應商可以為車企節約大量(liàng)的標定開發(fā)時間,也可以通過批(pī)量生產降低零部件成本,從而為車企降低單車成本(běn)。



總體來說,國五升級到國六,不僅僅是提升(shēng)發動機技術來達(dá)到排放標準,還要通過綜合優化各種途徑才能達到最終要求,給整車廠商及供應商都帶來了極大的挑戰。

記者經在各車企采訪中得(dé)知,一套符合國六標準的排放係統相較於國五的成本,根據不同廠家的應對策略(luè)以及供應商的異同,將花費(fèi)1,200~5,000元不等。這筆費用對於有的車企來說是一筆不小的開銷,但是參與到國六標準中,除了改善環境空氣質量,確實(shí)有助於汽車企(qǐ)業淘(táo)汰落(luò)後產能、引領產業(yè)升級,還將參與國際市場競爭(zhēng),推(tuī)動汽車產業發展(zhǎn)。

國六裹挾著將一切撕裂(liè)的姿態,全行(háng)業必要經曆一次攻克難關(guān)、研發創(chuàng)新、直麵競爭的洗禮。這不僅是藍天保衛戰的呐(nà)喊,也是(shì)產業韶華再(zài)起的新開端。而2019年注定是中國(guó)汽車行業濃墨重彩的一筆。所有的參(cān)與者唯有努力奔跑,才能不被留在原(yuán)地。

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