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更为严格的执法力度,商用车企在技术上进行全面升级,以及配套油品质量的提升,是解决柴油机环保难题的必要条件
环境污染及能源问题为柴油机开发带来了新的挑战.柴油机必须适应越来越严格的排放法规,同时还必须进一步改善燃油耗水平以减少温室效应.柴油机技术并不是落后的代名词,先进柴油机技术也是中国亟需的技术,发展先进柴油机也是发展汽车、工程机械和农业装备行业的大势所趋.
在当前环保政策和产品技术不断升级的背景下,中国有望在未来具备自主研发更高技术要求柴油机的能力.但是还需要更为严格的执法力度,商用车企在技术上进行全面升级,以及配套油品质量的提升,这才是成为解决柴油机环保难题的必要条件.
中外对柴油车的态度大不相同
很多人对柴油车的认知还停留在对拖拉机和载重汽车的了解层面,即功率大、噪音大,且浓烟滚滚.而且很多人觉得柴油车离自己的生活都是陌生和遥远的,觉得一提到柴油就免不了要跟黑烟、噪音、污染等词关联起来.然而事实是否果真如此呢?
但是对柴油车的态度,中国和欧洲可谓大相径庭.在欧洲,有超过半数的乘用车,使用的是柴油发动机,而在法国、比利时等国,这一占比甚至在70%以上；欧洲的柴油车比例甚至延伸到了许多高档轿车,如奔驰、宝马、奥迪的许多车型都搭载了柴油发动机,甚至菲亚特旗下跑车品牌玛莎拉蒂也推出了柴油版车型.
而反观中国,柴油车市场发展非常缓慢,目前我国使用柴油机的乘用车,竟然还不到1%等如此天壤之别,到底是什么原因造成的呢?
就目前我国现阶段状况而言,柴油发动机燃烧所产生的排放颗粒物确实比汽油机大很多,尤其是氮氧化物排放非常高,已经对空气中PM值造成很大的影响.我国柴油车尾气中NOx的浓度与汽油机相当,颗粒物（PM）是汽油机的几十倍.一份2012年的数据显示,占机动车总量17.4%的柴油车,其氮氧化物排放量为388.7万吨,颗粒物（PM）排放量为59万吨,分别占汽车排放总量的67.4%和99%.
而造成国内柴油机成为环境污染的“罪魁祸首”的原因,其一是中国供应的柴油油品,另一就是柴油机本身的技术水准.
先说油品.目前我国的柴油使用大户,主要是工程、农用机械、重型运输、船舶等特殊行业,它们的燃油消耗高,需求量大,很大程度上限制了乘用车对于柴油的使用,所以国家不会向家用车领域大力推广柴油机,也就很好理解了.据悉,在重卡、工程机械、农用机械、船舶领域,我国大量高排放的柴油机依然在使用,资料显示,我国柴油机排放量高,为美国同类型在用柴油机排放因子的8～10倍.
另外,我国柴油机本身的技术水准不高也是问题的一个方面.虽然根据2014年第27号公告,2014年1月1日起,在全国强制执行柴油车国IV排放标准,低于国IV排放标准的商用车将不能生产和销售.但是我国应用于柴油机主要污染组分NOx的治理技术还不成熟,很多技术尚未过关,而国内大部分柴油汽车也尚未对柴油车尾气PM排放进行有效的机外净化与处理.
而另一方面,由于两桶油的垄断地位,国内柴油品质确实没有欧洲好,含硫量相对较高.理论上来说,柴油含硫量越低,柴油质量越高.高硫的柴油会侵蚀和损坏发动机系统,增加汽车尾气中微粒物的排放量.虽然柴油国Ⅲ标准在去年推出,有传言最近两年也会推出国Ⅳ标准（国Ⅲ柴油硫的含量为350ppm,国Ⅳ硫含量则为50ppm）,不过实际情况是,国内各地的柴油质量都不一样,只有北京和上海执行得较好,在加油站会有国Ⅲ柴油供应.而其他城市都只能“望油兴叹”了.
柴油机不等于“技术落后”
柴油机技术并不是落后的代名词,欧洲大量使用柴油汽车就是代表.理论上,压燃式的柴油机能量转化率比点燃式的汽油机更高,动力更足,扭矩更大.至于冒黑烟,主要原因为尾气处理系统严重老化,而欧洲国家的尾气处理技术则先进得多.
欧洲国家通过长期的实践,在可能的汽车减排技术路线如,混动、纯电动、氢燃料、柴油化中,欧盟选择了自己最为擅长并领先世界的柴油化路线,并以此向世界输出自己的柴油机技术.
比如自20世纪20年代成立以来,德国博世一直是柴油发动机行业的领导者.博世对柴油发动机领域的丰富经验和专业知识在业内一马当先.博世开创性地开发出电子控制直接柴油喷射泵,这是柴油发动机技术的一次巨大飞越,并带动无数创新技术涌入市场,让柴油发动机的效率较标准燃油发动机要高30%.
典型的技术比如共轨柴油喷射系统.共轨柴油喷射系统可将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开,开辟了降低柴油发动机排放和噪音的新途径.在1997年,博世与奔驰公司联合开发了这一系统.欧洲众多品牌的轿车都配有共轨柴油发动机,比如,标致的HDI共轨柴油发动机,菲亚特的JTD发动机,以及德尔福的Multec DCR柴油共轨系统.
还有增压中冷技术.增压中冷技术可使增压温度下降到50℃以下,有助于减少废气的排放和提高燃油经济性.增压可使柴油机在排量不变、重量不变的情况下达到提高输出功率的目的.增压柴油机不仅体积小、重量轻、功率大,而且还降低了单位功率的成本.
还有就是废气再循环（EGR）技术.废气再循环系统是将柴油机产生的废气的一小部分再送回气缸.再循环废气由于具有惰性将会延缓燃烧过程,燃烧速度将会放慢,燃烧室中的压力形成过程放慢,从而减少氮氧化合物.另外,提高废气再循环率会使总的废气流量减少,因此废气排放中总的污染物输出量将会相对减少.
目前欧洲已经开始全面使用第三代-电控高压共轨系统,该系统也被誉为发动机行业公认的三大突破之一.高压共轨燃油喷射系统主要由电控单元ECU、高压油泵、共轨管、高压油管、电控喷油器以及各种传感器和执行器组成.喷油压力越大,则喷油能量越高,喷雾越细、混合气形成金额燃烧越明显,从而使柴油机排放性能和动力性、经济性都得以改善.现在电控高压共轨喷射压力普遍在120-200Mpa之间,甚至可达到250Mpa以上.一般高压喷射会使氮氧化物NOx增加,但合理利用高压喷射持续时间短特点,同时推迟喷油时刻或才用废气再循环等方法,可使微粒和NOx同时减低.
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