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田少民:柴油机的减排技术路线

2018年10月30日11:05

2018年10月23-25日,2018中国工程机械营销&后市场大会在杭州隆重启幕,来自中国工程机械行业的主流制造商、核心代理商、关键技术服务商,相关领导、专家、媒体以及流通领域价值链各方的代表,相聚本届盛会。

田少民  成都小松工程机械有限公司总经理


国家制订了日益严格的排放法规,从我们行业来看,不管你是制造还是维修,都必须依法从业。排放限值有两个途径,一个是间接的,就是我们搞节能减排。现在搞混合动力还是有各种各样的方法,凡是能够节油,让发动机功率变小、节约油耗的,都能够减排。这是一种间接减排的方式,新能源就是走向轻时代。将来是燃料电池,用氢作为我们的洁净能源,就是现在大家看到的新能源电动汽车,有体验的人有感觉,启动快、噪声小,和汽油发动机、柴油发动机大不一样。

柴油机减排技术路线

我们调研了一下国外的柴油机,它们减排的技术路线主要有6个:一是缸内燃烧技术。既然是燃烧,就有燃料和空气,我们就对空气进行控制,就有进气控制技术。二是进气控制技术。柴油机的第一次革命,即机械式的燃油喷射管,这时候才是真正的柴油机开始诞生,这是柴油机的第一次技术革命。柴油机的第二次技术革命,就是我们所介绍的进气控制技术。最早的增压器是在二次大战飞机用的,后来才移植到汽车和工程机械,就是我们要对进燃室的气体量进行一定的控制。三是电控喷油技术。这不是环保催生的,而是上世纪70年代催生的,减排技术不是孤立的,必须要考虑柴油机的动力性、燃油的经济性,再结合环保。五是废气后处理技术。大家说后处理不是废气再循环?你不要听名字是“废气后处理技术”,就认为是废气再循环,这是不对的。六是综合的减排技术。我们就要提前做好技术储备,这是未雨绸缪,必须现行一部,不是被动等着新技术来。

排放标准的制定

国标制定了排放标准,规定有试验方法和试验设备。环保试验很复杂,把柴油机放在电涡流吹风机上,有一定的试验标准,要进行八工况、五工况、六工况的稳态试验,还要进行1200多微秒变化的损态变化,就是以不同的工况来模拟,然后来试验。

新发动机在我们国家市场流通,就必须得到我们国家的许可行驶认证。我们的国标基本上和欧美标准一致,测试的仪器都是按欧美和我们国家标准规定的。实际上现在国标的标准不是污染度,而是叫波特温度,国际上认可的,我国有这个仪器。国内生态环境部刚刚制定的政策当中,推的移动便携式的排放测试仪,测的都是相对体积溶度,那是不行的。生态环保部不要光制定技术政策,还要制定法规。非道路移动机械和卡车不一样,卡车是道路机械,非道路移动机械比道路机械宽松一些。

缸内燃烧技术

柴油机在燃烧室燃烧有四个阶段。这是着火滞后期,我们希望它的时间越短越好;这是初期阶段,我们希望它的阶段不要太高;然后在主燃期,我们希望柴油燃烧时是一种温油的形式;最后一个是后燃期,我们希望它迅速断油。根据这样的要求出现了很多的措施。为什么要讲这一点?如果你不控制燃烧过程,哪怕你是个搞欧五标准的车,又烧机油又冒黑烟,照样通不过。

现在的喷油器怎么样?喷油压力可以达到205兆瓦,相当于一个小轿车压在手指盖上这么大的力量。刚才讲我们要预喷,预喷喷出来的油只有那么一点点。到了主喷的时候,相当于30个雨滴这时候就要靠电喷来控制。喷出来的流速,在1-2毫秒这么短的时间内,流速可以达到0.33m/ms。喷油器间隙是2微米,就是头发丝的四分之一,就是这样的精密程度,把柴油充分微粒化。因为柴油喷进去以后,在燃烧室的中心,有的溶度比较大,燃控比差别是很大的。理论上1克柴油是14.5克空气,但实际上是做不到的,所以就有不同的燃控比,生成的排放物标准就有很大的差别。

烟雾溶度就是PM,这就是氧氮化合物。燃油比例大,就会冒黑烟,空气虽然进的多,就会生成氧氮化合物,它是矛盾的。生成氧氮化合物的条件是什么?是高温,富养,所以我们后面才会有柴油机废气再循环。废气再循环不是降低汽油机的温度,主要是降低它的氧溶度。

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