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在關(guān)乎每一位北京市民生存質(zhì)量的清潔空氣保衛(wèi)戰(zhàn)中，北京公交與康明斯是一對(duì)攜手前行的合作伙伴，更是推動(dòng)我國(guó)公路和非公路機(jī)動(dòng)設(shè)備排放升級(jí)、技術(shù)進(jìn)步的急先鋒。 回首北京重型機(jī)動(dòng)車(chē)污染治理歷程可以發(fā)現(xiàn)，1999年、2002年、2005年和2008年分別執(zhí)行了國(guó)家第Ⅰ階段~第Ⅳ階段機(jī)動(dòng)車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn)，而康明斯與北京公交的合作正是標(biāo)定在1999年300輛裝備康明斯天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)的北京公交車(chē)在國(guó)慶五十周年前夕投入運(yùn)營(yíng)，時(shí)任國(guó)務(wù)院總理朱镕基隨后考察了全國(guó)首批天然氣環(huán)保動(dòng)力車(chē)隊(duì)。 2008年裝備康明斯歐四、歐五全電控柴油機(jī)、CNG和混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的公交車(chē)在北京奧運(yùn)期間擔(dān)當(dāng)服務(wù)主力，860余輛裝配康明斯ISB6.7歐四混合動(dòng)力發(fā)動(dòng)機(jī)的公交車(chē)在北京上路運(yùn)營(yíng)。 北京正式實(shí)施京Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)是2015年6月，而早在四年前的2011年，北京公交首批采用康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)歐五排放250余輛公交車(chē)已經(jīng)在春節(jié)前上路?？梢哉f(shuō)康明斯與北京公交的合作歷程也是康明斯將國(guó)際先進(jìn)的排放技術(shù)逐步引入中國(guó)的過(guò)程。 2015年，在北京公交新購(gòu)置的近500多輛歐六排放標(biāo)準(zhǔn)公交車(chē)尾部，“康明斯——?dú)W六——排放處理專(zhuān)家”的字樣清晰醒目，標(biāo)識(shí)著中國(guó)最環(huán)保柴油公交車(chē)的身份，意味著北京公交與康明斯和客車(chē)制造商共同攜手拉開(kāi)了北京重型柴油車(chē)輛京Ⅵ升級(jí)的大幕。 北京八方達(dá)聯(lián)手康明斯歐六發(fā)動(dòng)機(jī) 這一次，北京與康明斯選擇與歐洲同步——2014年歐洲開(kāi)始全面進(jìn)入歐六，康明斯2014年在歐洲全面投放歐六產(chǎn)品。北京公交在2014年發(fā)起歐六示范運(yùn)營(yíng)項(xiàng)目，康明斯ISB6.7作為康明斯在北京公交系統(tǒng)應(yīng)用最多的一款機(jī)型，在2015年初完成北京環(huán)保局認(rèn)證工作，ISB6.7E6發(fā)動(dòng)機(jī)樣機(jī)同期裝車(chē)， 2015年7月第一批車(chē)在北京正式投入使用。 此刻距離北京正式實(shí)施京Ⅵ標(biāo)準(zhǔn)（2017年12月1日）還有兩年時(shí)間。對(duì)于普通公眾百姓來(lái)說(shuō)，從歐五到歐六也許僅僅是一個(gè)數(shù)字的差別，但業(yè)內(nèi)人士都清楚，符合歐六排放法規(guī)的重型柴油車(chē)，如果模擬尾氣正常擴(kuò)散后對(duì)自然環(huán)境影響，即對(duì)尾氣濃度稀釋約1000倍后，其N(xiāo)Ox與PM要比正?？諝庵蠳Ox和PM含量還要低，甚至可以說(shuō)傳統(tǒng)柴油動(dòng)力重型車(chē)已經(jīng)接近于“零排放”。用洪云的話(huà)講，放在30年前，歐美開(kāi)始關(guān)注柴油發(fā)動(dòng)機(jī)污染排放，致力于減排技術(shù)研發(fā)應(yīng)用，每一次排放的升級(jí)對(duì)當(dāng)時(shí)的人來(lái)說(shuō)都感覺(jué)似乎無(wú)法完成，“零排放”更是一個(gè)遙不可及的夢(mèng)想，如今這個(gè)夢(mèng)卻已經(jīng)完完整整地以事實(shí)呈現(xiàn)在人們面前。 近日，本刊記者與康明斯負(fù)責(zé)法規(guī)與認(rèn)證的高級(jí)經(jīng)理洪云，和《交通建設(shè)與管理》雜志總編輯王宇一道為您揭開(kāi)歐六的神秘面紗，探索重型柴油車(chē)的節(jié)能減排之道。
洪云： 歐洲自1988 年通過(guò)88/77/E1-C 指令控制總量3.5t 以上柴油車(chē)排氣污染物，分階段實(shí)施歐一和歐二標(biāo)準(zhǔn)。從2000 年、2005 年、2009 年先后實(shí)施歐三、歐四、歐五機(jī)動(dòng)車(chē)排放標(biāo)準(zhǔn)，并于2014 年實(shí)施歐六標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)歐六排放標(biāo)準(zhǔn)，一氧化碳（CO）、總碳?xì)浠衔铮═HC）、非甲烷碳?xì)浠衔铮∟MHC）、CH4、NOx、NH3和PM的排放限值將進(jìn)一步降低，其中NOx的總排放限值為0.46g/kWh（比歐五標(biāo)準(zhǔn)減少了77%），顆粒物排放限值為0.01g/kWh（比歐五標(biāo)準(zhǔn)減少了50%）。 歐洲重型車(chē)排放管理以發(fā)動(dòng)機(jī)為主，管理者已經(jīng)意識(shí)到對(duì)于城市中的重型車(chē)整車(chē)實(shí)際排放與發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)架測(cè)試排放差異很大，尤其是在城市工況低速低負(fù)荷時(shí)，后處理效率不高。因此歐六修改了測(cè)量方法，在型式核準(zhǔn)試驗(yàn)工況時(shí)，將城市段的測(cè)量比例加重，50%考察城市道路工況，25%考察城郊，25%考察高速公路。 比利時(shí)展會(huì)上的康明斯歐六系列發(fā)動(dòng)機(jī)   記者：在技術(shù)實(shí)現(xiàn)路徑上歐六有何特色之處?洪云： 柴油機(jī)尾氣污染物排放中的兩項(xiàng)主要成分NOx和PM生成機(jī)理正好相反，如果通過(guò)技術(shù)手段降低NOx，PM顆粒物含量就會(huì)升高，反之亦然。在國(guó)Ⅳ、國(guó)Ⅴ階段，主要使用了缸內(nèi)凈化消除PM+SCR技術(shù)機(jī)外凈化NOx。在歐六排放標(biāo)準(zhǔn)下，對(duì)各項(xiàng)污染物排放限值要求進(jìn)一步加嚴(yán)，使用原來(lái)的技術(shù)已經(jīng)無(wú)法達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn)，尤其是新增的顆粒物數(shù)量的要求，因此必須使用柴油顆粒捕捉器DPF來(lái)滿(mǎn)足。
DPF是陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)，有點(diǎn)像我們過(guò)去使用的蜂窩煤，但沒(méi)有旁通的部分。所有尾氣中的碳煙等顆粒物經(jīng)過(guò)DPF時(shí)會(huì)附著在陶瓷蜂窩上，而氣態(tài)部分從分子間隙透過(guò)去，對(duì)顆粒物的過(guò)濾效率基本達(dá)到了99%，從而確保滿(mǎn)足歐六排放標(biāo)準(zhǔn)的PM0.01g/kWh和PN的限值。 對(duì)于NOx，歐六限值是0.46g/kWh，與歐五相比降低幅度接近77%。歐六發(fā)動(dòng)機(jī)也使用了SCR技術(shù)，但催化劑配方與歐五有所不同，從而使SCR對(duì)NOx的轉(zhuǎn)化效率也可以接近99%，基本上接近零排放。 歐六發(fā)動(dòng)機(jī)的后處理屬于閉環(huán)系統(tǒng)，相當(dāng)于對(duì)尾氣排放污染時(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)整，不論進(jìn)來(lái)多少?gòu)U氣，尾氣后處理系統(tǒng)都能夠?qū)⑵涮幚頌闈M(mǎn)足歐六標(biāo)準(zhǔn)的合格尾氣，因此與道路擁堵關(guān)系不大，也不會(huì)在堵車(chē)路況下增加排放污染。 康明斯40年來(lái)華發(fā)展歷史，也是中國(guó)機(jī)動(dòng)車(chē)排放法規(guī)和技術(shù)升級(jí)的發(fā)展歷史。歐二排放標(biāo)準(zhǔn)，康明斯把渦輪增壓器引入中國(guó)；歐三用電控燃油系統(tǒng)，康明斯又向中國(guó)引入電控燃油系統(tǒng)技術(shù)；歐四使用后處理，康明斯又在亦莊建立后處理系統(tǒng)公司。對(duì)于歐五、歐六，康明斯同樣帶入最新技術(shù)，支持在中國(guó)生產(chǎn)的產(chǎn)品。這些關(guān)鍵產(chǎn)品和系統(tǒng)，不但供應(yīng)康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)，也供給其他中國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)，推動(dòng)整個(gè)行業(yè)的技術(shù)進(jìn)步。 
洪云： SCR 技術(shù)的原理是通過(guò)在尾氣中噴入尿素水溶液，水解成氨氣，在催化劑作用下，把NOx還原成無(wú)害的氮?dú)夂退?。歐六中采用SCR催化還原技術(shù)使NOx從80%轉(zhuǎn)化效率提升到99%，是通過(guò)使用不同的催化劑配方及載體，而不是需要噴射更多的尿素，因此歐六發(fā)動(dòng)機(jī)在尿素消耗量上與歐五沒(méi)有太大區(qū)別。另外，對(duì)于康明斯發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)說(shuō)，歐六發(fā)動(dòng)機(jī)與歐五發(fā)動(dòng)機(jī)燃油經(jīng)濟(jì)性基本保持一致。 康明斯也將進(jìn)一步擴(kuò)大與行業(yè)伙伴在綠色環(huán)保技術(shù)上的協(xié)作，利用排放處理系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、渦輪增壓技術(shù)等關(guān)鍵零部件的系統(tǒng)集成優(yōu)勢(shì)，進(jìn)一步降低污染物排放水平，并提升燃油經(jīng)濟(jì)性。 隨著時(shí)代的發(fā)展，越來(lái)越多的用戶(hù)已經(jīng)認(rèn)識(shí)到全生命周期成本。任何一個(gè)產(chǎn)品，不能只算初次的購(gòu)入成本，還應(yīng)該算后期的使用成本，穩(wěn)定可靠的質(zhì)量為保證出勤率帶來(lái)的效益提升，接近零排放的環(huán)保性，為保住綠水青山所帶來(lái)的社會(huì)效益更是無(wú)法衡量。 
王宇： 電動(dòng)汽車(chē)所使用的電能和燃油車(chē)所使用的汽柴油都屬于二次能源，在研究其能耗及排放時(shí)，國(guó)際通行的辦法是采用生命周期評(píng)價(jià)(Life CycleAssessment, LCA)，這也是汽車(chē)產(chǎn)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)的核心內(nèi)容。 依據(jù)生命周期的概念，針對(duì)車(chē)用燃料研究，美國(guó)能源部所屬的阿聞國(guó)家實(shí)驗(yàn)室提出了“從井到輪” (Well- to - Wheel,WTW)評(píng)價(jià)體系。這個(gè)體系的研究對(duì)象是燃料系統(tǒng)，分成燃料生產(chǎn)(Well - to - Tank,WTT)和機(jī)動(dòng)車(chē)使用(Tank - to-Wheel,TTW)兩個(gè)階段,研究機(jī)動(dòng)車(chē)燃料整個(gè)生產(chǎn)和使用過(guò)程中的能源消費(fèi)、燃料經(jīng)濟(jì)性、相關(guān)的污染物排放和溫室氣體排放。 燃油汽車(chē)的能耗和污染及排放主要集中在燃料使用階段，而電動(dòng)汽車(chē)的能耗和污染及排放主要集中在燃料生產(chǎn)階段。就我國(guó)目前的能源結(jié)構(gòu)而言，80%是火力發(fā)電。研究表明，大功率的電動(dòng)汽車(chē)除HC和CO的生命周期排放量低于燃油汽車(chē)外，其余的NOx、PM和SOx等污染物排放均大于燃油汽車(chē)的生命周期排放量。電動(dòng)汽車(chē)在行駛過(guò)程中基本做到零排放，但其良好的清潔性是通過(guò)將廢氣排放物轉(zhuǎn)移到電動(dòng)汽車(chē)的上游制造端和發(fā)電側(cè)，把空氣污染物從城市轉(zhuǎn)移到城市的周邊地區(qū)和發(fā)電能源基地來(lái)實(shí)現(xiàn)的。 2013年以來(lái)，我國(guó)冬季的霧霾從原來(lái)的部分城市局部現(xiàn)象向全國(guó)區(qū)域性的轉(zhuǎn)變，因此僅通過(guò)汽車(chē)廢氣污染物的區(qū)域排放轉(zhuǎn)移難以從根本上緩解我國(guó)的霧霾現(xiàn)狀。在我國(guó)當(dāng)前的能源結(jié)構(gòu)下，電動(dòng)汽車(chē)小型化能保證實(shí)現(xiàn)全生命周期內(nèi)的節(jié)能減排，對(duì)于大型商用汽車(chē)來(lái)說(shuō)，大量推廣純電動(dòng)公交車(chē)、通勤車(chē)、物流配送車(chē)，是否真的環(huán)保，是一個(gè)需要認(rèn)真研究的課題。
洪云： 電動(dòng)汽車(chē)加重煤炭需求，另外對(duì)于電池后處理仍需要假以時(shí)日解決技術(shù)難題，避免對(duì)土壤和水源的污染。 康明斯認(rèn)為從現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展，以及用戶(hù)和環(huán)境保護(hù)角度來(lái)看，柴油機(jī)仍然是更好的選擇，特別是大型和重型柴油機(jī)。此外，柴油機(jī)使用10年后，還可以再制造，仍能夠生產(chǎn)出滿(mǎn)足更高排放水平的發(fā)動(dòng)機(jī)，從能源和資源利用角度，效率更高。 美國(guó)EPA從2010年開(kāi)始已經(jīng)不再加嚴(yán)機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放物要求，而轉(zhuǎn)向降低CO2溫室氣體排放，也就是進(jìn)一步降低燃油消耗。目前比較好的發(fā)動(dòng)機(jī)可以做到45%的熱效率，康明斯在美國(guó)可以做到55%的熱效率。30年前我們開(kāi)始提高排放標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng)時(shí)感覺(jué)壓力很大，現(xiàn)在尾氣排放已經(jīng)接近于零，那么現(xiàn)在擺在我們面前的最大挑戰(zhàn)就是繼續(xù)榨干每一滴燃油的能量。  轉(zhuǎn)自《交通運(yùn)輸科技網(wǎng)》和《交通建設(shè)與管理》 |
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