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从国一到国六,中国柴油发动机成长的这20年

2018-08-26 封狼居胥

从国一到国六,中国柴油发动机成长的这20年

今天改革开放走过40周年,我们内燃机的排放法规也走过了20年,内燃机的进步与法规的“督促”是密不可分的。

从国一到国六,中国柴油发动机成长的这20年

作为消费者,我们乐于见到技术的进步,让我们用上更加完美的发动机。然而,法规的历程是怎样的呢?与之相匹配技术发展历程又是怎样的呢?下面就是小编为广大卡友汇编的法规和技术进步,大家仔细看看哦!

时间追溯到1996年,国家环保局组织了“国产车用柴油机基本情况函调”,收集60多种车用柴油机的排放数据,按照13工况法做排放试验,自此拉开了柴油机排放法规的大幕。

国一之前

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▲图1:80年代CA141

在1996年的这次调查当中得出了以下几个结论:

(1)现行生产的车用柴油机中,大部分已经达到了ECE R4901 (欧I)法规限值的要求;

(2)部分柴油机接近第一阶段限值,但是这部分柴油机大都是从国外引进,这些机型主要是增压及增压中冷。

这个阶段的柴油机几乎没有排放限值,设计目标就是功率大,耐用,一个机型走天下。设计粗糙,加工工艺落后,零部件质量不稳定,价格恶性竞争,企业利润低,内在质量下降。

第一阶段排放法规

时光走到了2001年,国家标准局正式颁布了一系列国家标准,其中GB17691-2001《车用压燃式发动机排气污染物排放限值及测量方法》,这就是大名鼎鼎的国一。

虽然在这一年卡车行业推出第一批符合国家排放法规的产品,与之前发动机没什么变化,卡车设计者们也没感受到惊心动魄竞争,还是一切照旧嘛。

第二阶段排放法规

时光的脚步不会停下,转眼之间来到了2003年在这一年,环保总局发布国家第二阶段机动车排放标准的公告。

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▲图2:1995年下线的解放J3

到了国二阶段,我们已经落后欧Ⅱ8年了,已经处于完全落后状态。符合国家第二阶段排放法规的卡车已然开始上市,在技术上来看,国一阶段和国二阶段的发动机设计技术并没有多大改变,通过优化内部燃烧就能达到限值,从另一方面也能看出来我们之前的排放是有多恶劣。

怎么形容国二呢?“傻大黑”,没有电喷所以傻,采用增压中冷的方式,很粗犷,冒黑烟所以黑,多么贴切啊

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▲图3:国二排放斯太尔

第三阶段排放法规

到了2007年,国三狭气势而来,多少厂家开始被扼住命运的咽喉啊!就在这一阶段柴油机开始了电喷时代,开启了高压共轨的大门,厂家的成本瞬间提高了好多,没办法谁让国产做不出高压共轨。

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▲图4:2004年下线的解放J5奥威

到了国三增压几乎都有了,电控共轨却是并没有全上,这其中一个重要原因,零配件不好买,故障率高,共轨价格高。正因为此大部分厂家开发了电控泵+EGR,比如重汽。如果是机械泵+EGR,是太可能达到国三标准的,但是法规执行不彻底,也就有这种“假国三”出现。

当时国内国Ⅲ排放的高压共轨发动机相比国Ⅲ排放的EGR发动机在价格上贵了约1万元。

以康明斯发动机为例,一台国Ⅲ标准的康明斯发动机价格比国Ⅱ标准的价格高约2万元;而一台国Ⅲ标准的EGR发动机价格比国Ⅱ标准的价格高约1万元。


那时国内的汽车厂商使用EGR技术,高压共轨发动机相对于EGR发动机在技术上有优势,但在价格上处于劣势。

无论发动机是采用高压共轨技术也好,EGR技术也罢,二者终将殊途同归,都只是为了能够满足更高的排放标准,减少对环境的污染。

第四阶段排放法规

国四一推再推,扭扭捏捏的不像个样子,直到2014年才开启国四,在这个时候我们与欧盟差距竟然没有缩小,落后欧洲还是在10年左右,好悲伤啊!

为啥国四这么慢啊?甚至于让我们忘了还有排放法规了。一是因为柴油品质不达标,二是因为柴油机柴油机使用了后处理技术

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▲图5:国四重汽豪沃

这期间的法规发布过程就不讨论了,就说说后处理吧,EGR+DOC+POC或EGR+DPF或者SCR

看不懂没关系,说出中文名字就知道是啥了,EGR:废气在循环;DPF:微粒捕集器;SCR:选择性催化转化器;POC:颗粒氧化催化转化器

这一切都是为了国四,在这个时候各大厂商推出的卡车都是有啥呢?

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▲图6:国四东风天龙

第五阶段排放法规

2017年,执行国五!为啥这么快就来了呢?还是因为技术路线确定了,只需要继续往下研发就可以了。

与国四相比SCR就更加普遍了,其中原因就是动力性和油耗小啊!为啥呢,这是因为与EGR路线相比,为了抑制氮氧化物,燃烧室内最高温度降低,所以效率降低了,但是不能否认其降低排放能力。

之前因为国四来的太晚,大量的国三车投入到市场,等到了推出国五,大量国三退出市场,卡车销售行业也迎来了前所未有的繁荣。

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▲图7:国五解放

第六阶段排放法规

未来2021年第六阶段排放法规就要来了,肯定是要综合各种处理技术,整合之前所有可以应用的技术实现各种排放限值的达标,比如EGR+DOC+DPF+SCR,下面就是将要发布的各种国六轻卡,比如:

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▲图8:国六轻卡

总结

小编简单总结了一下20年来法规进程,虽然不能预测未来发展走向,但是回望过去能让我们更加明智的面向未来

20年来法规促使动机快速进步,发动机的进步又进一步促进了法规的更新,两者既是依赖,又是相互独立

法规的进步不是要置发动机和卡车企业于死地,只是促进其发展,赶上自然环境社会环境发展的脚步。

法规又不会因为发动机企业停滞不前而心存“善念”,不发展、不进取的企业终将被淘汰。

未来约束我们的将不在只是排放法规,还将有燃油耗法规,在燃油耗法规的约束下,卡车发动机还能继续进步。我们有理由相信,发动机将会更加清洁和高效,实现用户和企业的双赢


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