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中國首個自主研發(fā)DPF柴油發(fā)動機問世 一汽解放錫柴成“藍天衛(wèi)士”

2017-04-29 07:47 性質(zhì):轉(zhuǎn)載 作者:錫柴 來源:錫柴
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從2013年起,“霧霾”一直是中國政府和老百姓最關(guān)注的環(huán)保話題。亞洲開發(fā)銀行與清華大學發(fā)布的《邁向環(huán)境可持續(xù)的未來——中華人民共...

  從2013年起,“霧霾”一直是中國政府和老百姓最關(guān)注的環(huán)保話題。亞洲開發(fā)銀行與清華大學發(fā)布的《邁向環(huán)境可持續(xù)的未來——中華人民共和國國家環(huán)境分析》指出,中國最大的500個城市中,只有不到1%的城市達到世界衛(wèi)生組織推薦的空氣質(zhì)量標準,世界上污染最嚴重的10個城市有7個在中國。2017年,領(lǐng)導親自將“堅決打好藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”寫入政府工作報告。從理念到政策、從中央到地方,中國正在全方位地向霧霾進行“宣戰(zhàn)”。

  2月17日,京津冀地區(qū)“2+26”城市和深圳對重型柴油車要求帶上“口罩”(安裝顆粒捕集器,即DPF)。在全國上下對柴油機一片喊“打、禁、限、控”的呼聲中,這讓整個國產(chǎn)柴油機車行業(yè)都為產(chǎn)品轉(zhuǎn)型手忙腳亂。盡管早有風聲,但都沒想到這一天來的如此的突然。

圖:一汽錫柴惠山基地產(chǎn)品展示廳

  但有一個例外。高舉“民族品牌、高端動力”旗幟的一汽解放汽車有限公司無錫柴油機廠早在8年前就下決心解決國產(chǎn)柴油機普遍存在的排放污染問題,開始了中國DPF路線柴油發(fā)動機的研發(fā)并獲得成功,不僅填補了我國在這一領(lǐng)域國產(chǎn)產(chǎn)品的空白,更是達到世界同類產(chǎn)品的先進水平,目前已具備8個機型20萬臺的年生產(chǎn)能力。 一汽 錫柴副廠長季一志介紹,錫柴的發(fā)動機為目前唯一實現(xiàn)商品化的安裝顆粒捕集器國產(chǎn)柴油發(fā)動機,可有效降低90%以上顆粒排放,將極大改善我國重型柴油車排放污染現(xiàn)狀,“為藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”做出應有的貢獻。

DPF曾長期在中國“ 水土不服 ”

  32年前,我國著名內(nèi)燃機專家、 吉林大學 劉巽俊教授在美國明尼蘇達大學進修并從事內(nèi)燃機污染問題研究時關(guān)注到了一項名為柴油顆粒過濾器(DPF)的新技術(shù),該技術(shù)是采用多孔介質(zhì)或纖維過濾材料對排氣進行過濾,能夠有效地凈化排氣中90%以上顆粒,是凈化柴油機顆粒物最有效、最直接的方法之一。歸國后,劉巽俊教授預見到了這一技術(shù)將對中國環(huán)保事業(yè)的巨大價值,率先開始了中國DPF的研究,但在當時,整個國家對于環(huán)境保護問題都還沒有足夠的重視,研究工作在異常艱難中進行著。

  2000年起,國家意識到柴油機顆粒的排放對環(huán)境的污染和對人體的傷害,開始以科研基金的形式對高校研究工作進行了資金的支持。10多年來,國內(nèi)DPF技術(shù)方面也因此取得了很大的成績。但因DPF對開發(fā)成本過高和開發(fā)難度大等因素,令大量生產(chǎn)廠商望而卻步,不敢輕易染指。甚至在國內(nèi)一次DPF技術(shù)路線及應用交流研討會上,一位尾氣凈化公司副總還認為,“在中國的特殊國情下,完全沒有必要使用DPF,可以結(jié)合中國市場需求,提供成本更低、技術(shù)條件適中的產(chǎn)品,實現(xiàn)更好的性價比。畢竟更多的中國消費者首先考慮的是,省油、省錢、省事。”在歐洲市場技術(shù)已經(jīng)非常成熟,實現(xiàn)商品化的DPF后處理技術(shù)路線,在中國卻顯得如此的“水土不服”。還有很多人在研究針對排放監(jiān)測的造假技術(shù),更讓人哭笑不得的是,甚至還有人把造假手段去申請國家專利。

  忽視的代價是什么?一年比一年更嚴重的霧霾折磨著京津冀老百姓的身心。北京市組織北大、中國環(huán)科院等單位對城市的PM2.5源進行解析和論證。數(shù)據(jù)顯示,機動車揮發(fā)性有機物、氮氧化物排放量分別占全市排放總量的1/3至1/2左右。中國機動車污染防治委員會副秘書長、中國汽車技術(shù)研究中心首席專家李孟良教授更是指出,北京、上海、廣州等特大型城市的機動車排放是PM2.5的首要污染源,分別占31.1%、29.2%、21.7%。在全國范圍看,重型柴油車在機動車占比僅為3.3%,但PM排放占汽車PM排放總量的60.0%;在京津冀地區(qū),重型柴油車的PM排放占區(qū)域汽車PM排放總量的82.8%!

  嚴峻的污染形勢促使國家吹響了“治霾”號角。2017年2月17日,國家環(huán)保部、發(fā)改委、財政部、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、山東省人民政府 河南省人民政府聯(lián)合開始史上最嚴治霾行動,京津冀大氣污染傳輸通道的“2+26”城市開始以改善區(qū)域環(huán)境空氣質(zhì)量為核心,以減少重污染天氣為重點,布置的19項主要任務中4項是針對汽車尾氣排放管理。北京要求,新增重型柴油車全部“戴口罩”(安裝顆粒捕集器);天津規(guī)定,開展機動車尾氣污染專項整治行動,對高排放重型柴油貨車加裝DPF,深圳市要求總質(zhì)量4.5噸以下車輛必須使用DPF......不久的將來,沒有安裝DPF的重型柴油車在京津冀將寸步難行,這才讓長期被忽視的DPF成為了行業(yè)關(guān)注的焦點。

  8年前的選擇成就今日的超前

  據(jù)了解,汽車排放是指從廢氣中排出的一氧化碳、 碳氫化合物 和 氮氧化物 、PM(微粒,碳煙)等有害氣體,柴油機的排氣污染物以氮氧化物和PM為主。因為柴油機采用壓燃方式,柴油在高溫高壓下裂解更容易產(chǎn)生大量肉眼看得見的碳煙。為了抑制這些有害氣體的產(chǎn)生,促使汽車生產(chǎn)廠家改進產(chǎn)品以降低這些有害氣體的產(chǎn)生源頭,歐洲和美國都制定了相關(guān)的 汽車排放標準 。我國政府也會借鑒 歐洲標準 和根據(jù)我國環(huán)保實際情況,不斷更新自己的新“國標”。

圖:一汽錫柴研發(fā)部性能開發(fā)室

  柴油發(fā)動機生產(chǎn)廠家則會根據(jù)我國政策和市場需求,開發(fā)新的產(chǎn)品系列。在2009年,一汽錫柴即開始了新的國五標準柴油發(fā)動機研發(fā)。一汽錫柴研發(fā)部性能開發(fā)室陳粹文主任回憶,當時,研發(fā)團隊內(nèi)部也有爭論,是研發(fā)在歐洲已經(jīng)比較成熟的SCR,還是在世界都公認的存在技術(shù)難題的DPF?選擇哪條技術(shù)路線,成為擺在技術(shù)團隊面前的一道難題。

  的確,如果采用SCR路線,它是通過優(yōu)化噴油和燃燒過程,盡量在機內(nèi)控制微粒PM的產(chǎn)生,而在機外后處理過程中,采用尿素溶液對氮氧化物進行選擇性催化還原,這一技術(shù)路線在歐洲占主流,歐洲長途載貨車幾乎全部采用這一方案,基于國四平臺升級國五相對更易研發(fā),可以更快實現(xiàn)商品化,但其缺點是必須在加油站設立相關(guān)的尿素溶液補充設備,整車也需增加一套尿素貯存和噴射裝置而使用戶成本增加;而DPF優(yōu)點是,客戶不增加額外的裝置和費用,但對于開發(fā)而言需提高噴油壓力和缸內(nèi)爆發(fā)壓力,對原發(fā)動機進行強化及冷卻系統(tǒng)的改進。此外,還有DPF的再生問題、燃油含硫量要求嚴格、燃油消耗增高等一大堆的技術(shù)難點要克服。更重要的是,國內(nèi)沒有任何一家柴油機廠有成功研發(fā)的先例,無任何經(jīng)驗可以學習,一切都要從零開始。選擇這條路,注定要犧牲寶貴的時間,坐視競爭對手搶占市場先機。而且在當時,國家并沒有強制性要求,研發(fā)DPF是吃力又不討好的。

  在這個十字路口,深入每一個錫柴員工內(nèi)心的企業(yè)哲學讓他們最終下了決心:我們宣誓過要始終睜大眼睛看世界,始終睜大眼睛看市場,始終睜大眼睛看明天。想要做中國的民族品牌和高端動力,應當有挑戰(zhàn)技術(shù)高峰的勇氣和堅持!

  陳粹文坦言,研發(fā)的過程是最寂寞孤獨的,關(guān)注每一個數(shù)據(jù)和細節(jié),忍受著每一次試驗失敗的自我反思,每一步前進付出的艱辛和汗水無異于攀登一次珠峰,是真正使出了洪荒之力。當8年前下定決心做出中國的DPF,整個研發(fā)團隊100多名技術(shù)人員每天從早上8點工作到晚上12點兩班倒,反復試驗論證,關(guān)注著每一個參數(shù)。以4DW93-84E5發(fā)動機為例,除常規(guī)臺架耐久試驗外,還進行了機油稀釋、灰分加載等針對DPF技術(shù)路線的專項耐久試驗,累計臺架耐久試驗時間超過5000小時,累計行駛里程約20萬公里。正是在這樣嚴格的反復測試下, 解決了低油耗、長壽命和長換油周期等關(guān)鍵技術(shù)難題, 在產(chǎn)品達到國五排放標準的同時,獲得6項國家發(fā)明、36項實用新型專利和多項計算機軟件著作權(quán),并為后續(xù)國六機型的開發(fā)掃清了技術(shù)壁壘。李孟良教授在了解到錫柴DPF研究取得的成果后,感嘆到,錫柴能夠耐住寂寞,潛心研究,引領(lǐng)技術(shù)發(fā)展方向,充分體現(xiàn)了國企的責任和擔當。

  錫柴人對其研發(fā)的DPF產(chǎn)品最為自信的是高環(huán)保性,實現(xiàn)了真正意義上的“無法排放造假”。陳粹文主任介紹,大家對柴油機車最直觀的印象是,發(fā)動時排放的滾滾黑煙。錫柴DPF產(chǎn)品將徹底顛覆我們對柴油機的傳統(tǒng)認識。錫柴DPF產(chǎn)品針對國情和客戶需求的研發(fā)設計,高效性優(yōu)勢主要體現(xiàn)在高效捕集排放的碳顆粒,有效降低PM值,有效降低煙度,根除柴油車黑煙問題;而DPF再生技術(shù),有效改善了DPF后處理堵塞的問題,真正做到了讓用戶省心,使用放心,駕駛順心。

  據(jù)了解,在經(jīng)濟性上,錫柴DPF產(chǎn)品也有獨特優(yōu)勢,初裝成本較低,無尿素、尿素箱等初裝成本;使用成本較低,駕駛中無其它添加劑消耗,使用時間越長,收益越高;維護成本較低,燃油品質(zhì)較差的情況下,終生只需一至兩次DPF清灰,幾乎無其它費用;此外,工作出勤率高,工作地域范圍不受限,可進入北京、天津、深圳等要求加裝DPF的地方城市作業(yè),提高工作收益區(qū)間。

  陳粹文主任強調(diào),研發(fā)試驗和客戶體驗證明,錫柴DPF產(chǎn)品是非常可靠的:排放穩(wěn)定達標,DPF技術(shù)路線可以實現(xiàn)各工況自適應,杜絕排放超標風險,可以有效避免在日益加強的排放監(jiān)控中可能出現(xiàn)的問題;低溫環(huán)境高可靠,無SCR技術(shù)中尿素結(jié)晶風險;整機上對機油冷卻器模塊、氣缸蓋罩、進排氣側(cè)、EGR冷卻器等進行結(jié)構(gòu)優(yōu)化,對排氣管進行包裹,各項優(yōu)化措施有效增強柴油機穩(wěn)定性及可靠性;錫柴領(lǐng)先的技術(shù)研發(fā),眾多的公告支撐,成熟的市場運用,完善的產(chǎn)品供應都確保著用戶的順利使用。

走近中國柴油機領(lǐng)域的創(chuàng)新先鋒

  “想當年,歐洲排放什么標準,我國就是什么標準;而國家最新發(fā)布的國六發(fā)動機排放標準修改意見稿,一些指標已明顯比歐洲同類標準高。幾乎可以斷定,我國在這一領(lǐng)域,未來將執(zhí)行比歐洲更嚴格的標準,不能持續(xù)創(chuàng)新,適應這一節(jié)奏的企業(yè)都會倒下!”一汽錫柴

  盡管通過DPF再一次占據(jù)柴油機領(lǐng)域的技術(shù)制高點,但全體員工依舊不敢放松,他們懂得,無長進者必倒退。他們已經(jīng)把目光聚焦到基于車輛角度而進行的發(fā)動機研發(fā),正以全力以赴的狀態(tài),考慮從提高整車的傳動效率、整車的降阻、油電混合、能量回收、低摩擦技術(shù)應用等方面來提升車輛發(fā)動機的使用性能,用 自主創(chuàng)新 去爭取下一次的 “ 話語權(quán) ” 。

  勇攀技術(shù)高峰,助力中國“藍天保衛(wèi)戰(zhàn)”只是一汽錫柴74年開拓進取的一個縮影。幾代錫柴人的努力,正在成就“民族品牌,高端動力”一次次的輝煌。據(jù)了解,創(chuàng)建于1943年的一汽解放汽車有限公司無錫柴油機廠是國內(nèi)重型發(fā)動機的主要制造基地、中國自主品牌發(fā)動機的主要出口基地。工廠依托一汽技術(shù)中心優(yōu)勢,形成了開放合作的自主研發(fā)模式,是柴油機行業(yè)唯一同時掌握VCU、GPS、EGR、發(fā)動機制動等多項關(guān)鍵核心技術(shù)、我國第一家研制成功四氣門柴油機、第一家研制成功電控共軌柴油機、第一家研制成功兩級增壓柴油機并成功推廣的企業(yè)。是行業(yè)內(nèi)第一家達到QS9001國際標準,國內(nèi)唯一家同時獲得“機械工業(yè)管理現(xiàn)代化企業(yè)”和“管理進步示范企業(yè)”的廠家,全國企業(yè)文化示范基地。

  是什么讓一汽錫柴著著領(lǐng)先,始終跑在行業(yè)的前列? 一汽 錫柴副廠長季一志介紹,錫柴靠的是七十多年來在發(fā)動機行業(yè)摸爬滾打的經(jīng)驗和放眼全球、放眼未來的戰(zhàn)略視野。一個沒有危機感,不能敏銳察覺市場變化和對政策有預見性,沒有豐厚技術(shù)儲備的企業(yè),是很難適應當今世界的發(fā)展節(jié)奏的。錫柴始終堅持“學習、創(chuàng)新、抗爭、自強”的核心價值觀,正在由學習型企業(yè)向創(chuàng)新型,技術(shù)跟隨型向技術(shù)引領(lǐng)型企業(yè)轉(zhuǎn)變,積極參與技術(shù)研發(fā)角逐,實現(xiàn)“民族品牌高端動力”的企業(yè)價值。(寒流 李永佳 鮑旭平)

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