[汽車之家 發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)] 我們總說人類犯的最大錯(cuò)誤便是犧牲了人們對(duì)他的信任,往往要改正這些錯(cuò)誤需要付出極大的代價(jià),。在這些年中,,我們?cè)谄嚠a(chǎn)業(yè)屢次見到了召回事件影響人們的購(gòu)買信心。就在我們還在因高田氣囊爆炸時(shí)產(chǎn)生隱患,,導(dǎo)致全球范圍內(nèi)大規(guī)模召回事件扼腕嘆息時(shí),,大眾成為了新事件的主角。針對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排放的作弊行為,,使得他們面臨著數(shù)量超過千萬級(jí)的召回,。粗略的將65億美元的召回成本,加上180億美元的追加罰款,,合計(jì)248億美元的損失絕不是完結(jié)的數(shù)字,,其遠(yuǎn)超大眾集團(tuán)整整1年的盈利額,。然而,比高田氣囊更為復(fù)雜的是,,大眾此次召回不僅涉及產(chǎn)品數(shù)量眾多,,召回處理方式的復(fù)雜性更是棘手。
天文數(shù)字一樣的款項(xiàng)時(shí)刻觸及人們的神經(jīng),,更令眾人關(guān)注的是大眾召回問題產(chǎn)品后如何解決,。換言之是如何在現(xiàn)有基礎(chǔ)上,采用非作弊手段令這些車型達(dá)到排放標(biāo)準(zhǔn),。然而,,面對(duì)數(shù)量如此眾多的待召回產(chǎn)品,大眾似乎仍未給出具體的召回措施,。盡管這次的召回主要區(qū)域?yàn)楸泵酪约皻W洲,,我國(guó)僅有1950輛車型涉及此事。不過,,這不意味著它與我們毫無瓜葛,。因?yàn)椋@是一場(chǎng)涉及到現(xiàn)在,,甚至是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)未來的風(fēng)暴,,甚至電動(dòng)車、燃料電池汽車都有可能更快的走進(jìn)我們的生活,。究竟這里面發(fā)生了什么,?又將會(huì)發(fā)生什么?讓我們回到原點(diǎn),,從召回說起,,看看這起復(fù)雜度超越以往的事件。
● 1100萬的隱憂
數(shù)天前,,大眾宣布在全球召回約1100萬輛裝備2.0L TDI(代號(hào)為EA189)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的車型,。大眾汽車(中國(guó))銷售有限公司也確認(rèn),在中國(guó)市場(chǎng)共有1950輛使用改款發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)口大眾汽車,,包括1946輛進(jìn)口Tiguan以及4輛進(jìn)口邁騰(B6),,車主將在2016年接受大眾的召回服務(wù)。
經(jīng)過多日的報(bào)道,,相信數(shù)量龐大的召回?cái)?shù)量以及罰款數(shù)額已經(jīng)很難刺激您的神經(jīng)了,,越來越多的人開始更關(guān)注召回后,大眾將采取何種措施解決問題,。雖然在此前公布的召回信息中,,官方并未公布詳細(xì)的解決辦法,。不過,,由于此次涉及召回的車型對(duì)尾氣排放處理采用了截然不同的方法,。因此,車輛召回后,,可能存在使用不同解決方案的情況,,所以要推測(cè)大眾將采取什么方案前,我們有必要先了解下這些車型上分別采用了哪些尾氣處理方法,。
- 采用LNT尾氣后處理裝置的車型:大眾Golf,、Jetta、Beetle和奧迪A3
重點(diǎn):多噴油
LNT中文全稱為“稀燃氮氧化合物補(bǔ)集器”,,在工作時(shí)捕集和吸附發(fā)動(dòng)機(jī)排放的氮氧化物即NOx,。當(dāng)達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)(通常約為60秒),對(duì)NOx進(jìn)行還原再生,,產(chǎn)生無害的氮?dú)�,。盡管看起來很方便,但LNT需要在還原時(shí)使用少量燃料,,因此如果想要保證NOx的還原量,、控制排放水平時(shí),不利于車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性,。顯然,,這與大眾長(zhǎng)期以來宣傳的柴油車經(jīng)濟(jì)節(jié)能的賣點(diǎn)相悖。
正是因?yàn)長(zhǎng)NT系統(tǒng)的這個(gè)特性,,大眾為其設(shè)定了只在檢測(cè)時(shí)增加燃料用量來提高NOx還原水平的程序,。日常行駛時(shí),則改回減少還原用燃料用量來提高燃油經(jīng)濟(jì)性,。由此,,既可以在尾氣測(cè)試時(shí)達(dá)標(biāo),又不會(huì)引起消費(fèi)者對(duì)于其經(jīng)濟(jì)性的質(zhì)疑,,保持車型的競(jìng)爭(zhēng)力,。在所涉及的車型中,柴油版的大眾Golf,、Jetta以及奧迪A3就屬于這種情況,。
- 采用SCR尾氣后處理裝置的車型:大眾Passat
重點(diǎn):尿素催化劑
同樣采用EA189 2.0L TDI發(fā)動(dòng)機(jī)的美版Passat情況與以上四款緊湊型車并不相同,這款中型車采用了一款叫做SCR的尾氣處理裝置,,即選擇性催化還原技術(shù),。相比LNT技術(shù),SCR具有應(yīng)對(duì)未來更加嚴(yán)格標(biāo)準(zhǔn)的潛力,。
要利用尿素SCR來減少NOx,,就必須增加尿素的添加頻率,然而對(duì)于車主來說,,頻繁添加尿素不僅過于麻煩,,同時(shí)也增加了用車的成本,,這就會(huì)令車輛的競(jìng)爭(zhēng)力下降。因此,,大眾開發(fā)出了只在檢測(cè)時(shí)增大使用尿素的程序,,而在日常行駛時(shí)減少尿素用量。這樣的做法顯然會(huì)降低車主添加尿素的頻次,,然而在車輛行駛中,,NOx的排放無法得到有效地控制。
好了,,現(xiàn)在我們已經(jīng)了解了整個(gè)排放事件中設(shè)計(jì)的兩種尾氣排放控制措施,,那么,針對(duì)這兩種不同的結(jié)構(gòu),,我們整理出了一下兩種解決方案,,其中既有執(zhí)行成本更低,立竿見影的軟件調(diào)整法,。又有,,祛除“頑疾病根”的硬件修改法。究竟,,大眾會(huì)選擇哪種呢,?
☆ 解決方案一:軟件調(diào)整
目前,大眾已經(jīng)給出了車輛召回的施工方案,,主要是對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制軟件方面進(jìn)行修改,。官方資料顯示,大眾EA189發(fā)動(dòng)機(jī)都裝備有通過將排氣門排出的廢氣重新引向進(jìn)氣側(cè)進(jìn)行二次燃燒的方式降低尾氣中氮氧化物的技術(shù),。沒錯(cuò),,這就是名為Exhaust Gas Recirculation,簡(jiǎn)稱EGR的廢氣再循環(huán)系統(tǒng),。它的存在意味著大眾可以通過軟件調(diào)整,,使柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排放達(dá)標(biāo)。
對(duì)采用LNT技術(shù)的車型而言,,除了調(diào)整EGR系統(tǒng),,通過軟件調(diào)整增大用于還原氮氧化物時(shí)的燃油供應(yīng)顯然是更簡(jiǎn)單且直接的做法,但大眾是否愿意降低車輛的燃油經(jīng)濟(jì)性,,影響柴油車長(zhǎng)期以來在這方面的口碑呢,?這是一個(gè)需要權(quán)衡的問題。
對(duì)已經(jīng)具備了SCR系統(tǒng)的Passat車型而言,,由于系統(tǒng)本身具有非常高的潛力,,提高日常工況下的尿素供給顯然可以有效解決問題,不過這對(duì)于追求簡(jiǎn)單易用,、僅僅將車輛作為工具使用的美國(guó)消費(fèi)者來說肯定不是什么好消息,。
☆ 解決方案二:硬件修改
就像前面說到的那樣,,本次涉及召回的車輛眾多,其中既有采用LNT技術(shù),,又有采用SCR技術(shù)的車型。根據(jù)已經(jīng)掌握的資料看,,不調(diào)整軟件,而是為1100萬量待召回車型重新加裝符合排放標(biāo)準(zhǔn)的尾氣控制裝置硬件成本極大,,且須重新設(shè)計(jì)硬件布置位置,,再次標(biāo)定整個(gè)排氣系統(tǒng)以及尾氣控制系統(tǒng),。1年的召回時(shí)間內(nèi),,完成如此大量的工作,可能性趨近于零,。
● 推論召回解決方案
通過兩個(gè)方案的對(duì)比可以很容易的看到,,通過調(diào)整EGR、增加LNT系統(tǒng)噴油量,、增大SCR系統(tǒng)尿素供給量的方法,,可以在短時(shí)間內(nèi)對(duì)涉事車輛完成召回,,并且整個(gè)方案的成本相對(duì)硬件修改而言更低。因此,,采用修改軟件的方法完善召回車輛的可能性相對(duì)更高。我們?cè)谧稍兞硕嗉也裼桶l(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì),、生產(chǎn)以及尾氣排放控制的相關(guān)供應(yīng)商后,,也得到了肯定的答復(fù)。
- 國(guó)內(nèi)涉及的車型如何解決?
目前國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)的車型主要為進(jìn)口的大眾Tiguan以及邁騰車型,相信也會(huì)進(jìn)行與國(guó)外同步的軟件調(diào)整,,具體的方案亦會(huì)針對(duì)車輛所裝備的尾氣后處理裝置類型而定,。
● 柴油發(fā)動(dòng)機(jī)真的“無可救藥”,?
在前言中我們提到,此次的事件或?qū)⒂绊懙讲裼桶l(fā)動(dòng)機(jī),甚至純電動(dòng)車,、燃料電池車,這并不是聳人聽聞,。因?yàn)橐恢币粊�,,�?duì)于車輛發(fā)動(dòng)機(jī)的選擇方面,歐盟較為推崇油耗更低的柴油發(fā)動(dòng)機(jī),翻遍企業(yè)官網(wǎng)便可發(fā)現(xiàn)熱銷車型都有柴油發(fā)動(dòng)機(jī)可供選擇,。
在大眾“排放門”后,,又陸續(xù)曝出其余品牌柴油發(fā)動(dòng)機(jī)也存在不同情況的造假行為。此次遭遇信任危機(jī)的不僅僅是大眾一家,,可以說整個(gè)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)家族都受到了質(zhì)疑,。這樣的結(jié)果可能改變車企對(duì)柴油機(jī)的研發(fā)態(tài)度,采用新能源方式驅(qū)動(dòng)的車輛或?qū)⒏斓牡巧衔枧_(tái),。不過,,在那之前數(shù)量龐大的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)仍會(huì)是市場(chǎng)的主力軍。正是因?yàn)椴裼桶l(fā)動(dòng)機(jī)還將頻繁出現(xiàn)在我們的生活中,,所以我們有必要深入了解下現(xiàn)階段柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣排放處理技術(shù)。
- 三種主流處理方法對(duì)比
目前,諸如佛吉亞、博世,、康明斯等主要的零部件供應(yīng)商都推出了成熟的尾氣排放后處理技術(shù),,可以有針對(duì)性的解決柴油機(jī)排放不達(dá)標(biāo)的問題。奔馳,、MAN更是在10年前便開始生產(chǎn),、銷售排放達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的乘用車與商用車。上面已經(jīng)介紹了LNT以及SCR技術(shù),,這里還會(huì)提到DOC+DPF技術(shù),,它們之間有何區(qū)別?讓我們先看看DOC+DPF,最后來個(gè)對(duì)比,。
☆ 最現(xiàn)實(shí)的伙伴:DOC+DPF
我們兒時(shí)印象中的柴油車大多是傻,、大,、黑,、粗,每次它們經(jīng)過身邊排除的那些黑色的尾氣算的上是留給我們這樣印象的“功臣”。在這些黑色尾氣中,,顆粒物占據(jù)著很大比例,,它也是造成大氣污染的主要原因。下面我們要講到的DPF技術(shù),,正是消滅這個(gè)元兇的利器,。
DPF的工作原理相對(duì)簡(jiǎn)單,,它通過過濾器過濾尾氣中所含的顆粒物并進(jìn)行收集。顆粒物達(dá)到一定量之后,就進(jìn)行燃燒將之轉(zhuǎn)變?yōu)槎趸迹–O2)排出,。加之只需安裝在消音器上,因此目前普及度最高。
☆ 成本控制王:LNT
隨著各國(guó),、各地區(qū)排放法規(guī)的不斷提升,傳統(tǒng)的尾氣處理手段已經(jīng)開始顯現(xiàn)出疲于應(yīng)付的態(tài)勢(shì),。此時(shí),,LNT這項(xiàng)氮氧化物吸附技術(shù)開始走向人前。然而,,當(dāng)排放法規(guī)進(jìn)一步提高到歐6c標(biāo)準(zhǔn)時(shí),,LNT系統(tǒng)雖然在理論上仍舊能夠提高處理效果,滿足排放法規(guī),,但由此帶來的成本提升過高,。
☆ 冉冉新星:SCR
隨著排放法規(guī)的不斷提升,人們對(duì)于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)排放控制的需求也變得更加迫切,。經(jīng)過研究,,工程師根據(jù)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)大部分處于富氧燃燒、排放尾氣中氧濃度高,、一氧化碳濃度低的特點(diǎn),,研發(fā)出了像尾氣中噴射還原劑進(jìn)行催化還原的方法。目前,,歐洲7家主要的商用車生產(chǎn)企業(yè)中,已經(jīng)有5家開始采用SCR技術(shù),。
常見柴油發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣處理方法對(duì)比 | |||
DOC+DPF | LNT | SCR | |
特點(diǎn) | 處理CO,、顆粒物效果較好,可滿足未來國(guó)5排放法規(guī) | 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,、成本低廉 | 處理氮氧化物效果出色 |
缺點(diǎn) | 較難滿足未來更嚴(yán)苛的歐洲排放法規(guī),,且需搭配EGR使用,。 | 滿足更高排放法規(guī)時(shí), 硬件升級(jí)成本較高,。 | 無法對(duì)尾氣中的碳?xì)浠衔�,、顆粒進(jìn)行處理、車主需自行添加尿素水溶液,、系統(tǒng)占據(jù)空間略大,。 |
通過上面的講解以及圖表可以很容易的看到,DOC+DPF的處理方式是滿足現(xiàn)階段排放法規(guī)的不二選擇,,不過面對(duì)更高,、更嚴(yán)格的排放法規(guī)時(shí),其與LNT處理系統(tǒng)一樣有些力不從心,。這時(shí),,SCR技術(shù)似乎就成為了拯救柴油車未來的救星了。
- SCR推廣之痛
那么,,對(duì)氮氧化物處理效果優(yōu)秀的SCR,,可以更好滿足未來嚴(yán)苛排放法規(guī)的SCR技術(shù)為何到現(xiàn)在為止還未全面普及?首先,,SCR系統(tǒng)雖然可以在尿素幫助下,,在催化器內(nèi)經(jīng)過高溫發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氮?dú)夂退磻?yīng)后能有效地減少汽車尾氣中的氮氧化合物含量,�,?绍囕v尾氣中,其他如顆粒物,、碳?xì)浠衔�,、醇類、鉛類化合物等物質(zhì)的處理仍需傳統(tǒng)的三元催化器,。
● 未來到底該怎么辦
- SCR新技術(shù)
此次“柴油門”不僅是大眾品牌一家的信任危機(jī),,可以說整個(gè)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)家族都受到了質(zhì)疑。這樣的結(jié)果可能導(dǎo)致歐洲車企對(duì)柴油機(jī)的研發(fā)態(tài)度,,未來排放檢測(cè)勢(shì)必更為嚴(yán)格,,排放法規(guī)也將更為嚴(yán)苛,因此處理效果更好,、后期使用更便捷的技術(shù)或?qū)⒌玫礁蟮恼故疚枧_(tái),。
當(dāng)然,SCR技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展意味著氮氧化物處理的更為徹底,,另一方面我們也不能忽視尾氣中碳?xì)浠衔�,、碳煙顆粒的存在。隨著技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展,,未來的柴油發(fā)動(dòng)機(jī)或?qū)仐塃GR技術(shù),,工程師可以將柴油發(fā)動(dòng)機(jī)調(diào)校的更為“激進(jìn)”,,當(dāng)然,由此帶來的碳?xì)浠衔镆约疤紵燁w粒的排放將會(huì)更多,,這也需要DOC以及DPF技術(shù)更加完善,。這并非癡人說夢(mèng),我們對(duì)話的幾家尾氣排放處理供應(yīng)商們都已開始了相關(guān)研究,。
- g-tron,、燃料電池
柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在短時(shí)間內(nèi)并不會(huì)因?yàn)椤安裼烷T”事件消失不見,而更多的新興技術(shù)也將因此獲益,,得以有機(jī)會(huì)走上舞臺(tái),。
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全文總結(jié):
隨著時(shí)間的不斷推移,,尾氣排放方面出現(xiàn)問題的柴油車逐漸增多,。通過分析尾氣排放控制策略可以發(fā)現(xiàn)這些柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的車型分別采用了LNT、SCR等不同的處理方法,。從時(shí)間,、財(cái)力以及重新布置硬件等因素考量,更改車輛軟件系統(tǒng)是大眾針對(duì)這些數(shù)量巨大的待召回車型在短時(shí)間內(nèi)使其排放達(dá)標(biāo),,最可能使用的方法,。當(dāng)然,即使是采用成本最低的召回方法,,召回費(fèi)用與罰款合計(jì)的248億美元都無法避免,,這樣的教訓(xùn)不能說不慘痛。
不過,,如果我們將目光放的更加長(zhǎng)遠(yuǎn),,便會(huì)發(fā)現(xiàn)這樣的罰款并不“冤枉”,對(duì)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的推廣而言,,甚至有著促進(jìn)作用,。經(jīng)歷了這樣的事件后,排放法規(guī)將更為嚴(yán)格,、測(cè)試中的漏洞將得以彌補(bǔ),,測(cè)試環(huán)節(jié)更為完善。這也會(huì)反逼廠商提高研發(fā)水平,,應(yīng)對(duì)測(cè)試,。雖然目前主流的DOC+DFP、LNT完全可以滿足近階段排放法規(guī)的要求,,針對(duì)未來更嚴(yán)苛的排放法規(guī),,目前尚未完全普及的SCR技術(shù)也是柴油發(fā)動(dòng)機(jī)推廣的致勝王牌,柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的前途依舊光明,。(文/圖 汽車之家 唐朝 張戈)
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