多元化技术路线助力柴油车节能减排

近年来，上海市大气复合型污染问题日益凸显，以PM2.5为首要污染物的低能见度高污染状况时有发生，雾霾现象引起了社会各界的广泛关注。上海市环境监测中心的统计显示，2012-2013年全年平均状态下，机动车、船舶、飞机等流动源对上海市PM2.5的贡献率为25.8%，是继工业源后的第二大PM2.5主要来源。在流动源排放中，重型货车分担率占40.1%，重型客车占14.4%，公交车占18.1%。6月23日，上海市机动车与环境论坛召开以柴油机车辆减排替代技术经济路线为主题的研讨会。柴油车生产企业、新能源研发企业的代表与高校专家介绍了减排替代技术的最新成果与国内外动态，为降低柴油车对雾霾的贡献率建言献策。

多元化的后处理方式

与会的代表和专家认为，目前能够经济有效地改善柴油机排放的方法有3种：加装后处理装置、用清洁能源进行替代及推广电动公交车。其中，应用最多的当属后处理技术。

目前市场上有6种比较主流的后处理技术。在这6项技术中，SCR（选择性催化还原技术）与EGR（废气再循环）的核心作用在于减少氮氧化物的排放，DOC（柴油氧化型催化器）、POC（颗粒物氧化催化器）与DPF（柴油颗粒物过滤器）则主攻颗粒物排放的降低。DOC、POC与DPF对颗粒物排放的降低率分别为10%-30%、30%-80%和80%-95%。效果越明显的后处理技术越“娇贵”，DPF的维护成本最高，耐硫性也最差。

SCR技术应用最广

由于SCR技术的燃油经济性好，对燃油和机油品质的要求相对较低，更符合中国市场的需求，所以重型卡车在实施国Ⅳ标准的过程中离不开SCR技术。该技术利用车用尿素作为还原剂，将尾气中70%的氮氧化物还原为无毒无污染的氮气和水。但在部分车辆上，SCR的减排效果并不明显，尤其是柴油公交车。由于公交车车速较慢，排烟温度达不到尿素起喷点，SCR装置无法正常运行。而公交车运行频繁、行驶里程高的特点导致SCR装置容易劣化。

重型卡车本应是SCR的“主场”，但许多重型卡车司机对SCR认识不足，认为车用尿素会增加油耗，便偷偷加水稀释尿素溶液，造成氮氧化物排放依旧超标的后果。其实，优质的车用尿素能起到协助降低油耗的作用，不但能使发动机节油4.5%，还让机油更换周期更长。一套成本为11000元的SCR系统，长途卡车用18个月，短途卡车用36个月就能够收回成本。

DPF成为京城柴油车标配

SCR技术只解决了柴油机尾气中的氮氧化物（NOx）排放问题，而另一大污染源——颗粒物（PM）的减排则需要其他的后处理技术配合打好“组合拳”。DPF技术几乎是所有欧Ⅵ标准的车都会采用的颗粒物解决方案。理想状态下，经过DPF过滤的废气中的超细颗粒物只有原来的1%不到，因此被誉为“柴油车口罩”。康宁（上海）有限公司的代表张峻说：“通过技术的控制，柴油车开过的地方空气只会比原来的更洁净，柴油车能够成为空气过滤器。”

与SCR不同，DPF能够很好地适用于柴油公交车。在DPF载体表面涂覆催化剂，将其升级为CDPF（氧化型催化转化器）后，颗粒物起燃温度显著降低，解决了公交车排烟温度过低的问题。经试验，该技术对国Ⅲ柴油公交车尾气的净化效果明显，净化效果保持在90%以上，且对公交车的动力性和经济性基本上没有影响。

随着中国汽车排放标准日益严格，DPF系统也开始普及。北京市在《2013-2017清洁行动计划》中规定，2014年年底前，市域内使用的新增重型柴油车必须满足国Ⅴ标准并加装DPF系统。其实，DPF早已在国外普及开来。2013年，欧盟已在2500万辆轻型柴油车上安装了DPF系统；日本与韩国政府早在10年前就开始对加装了DPF系统的柴油车进行补贴。

两大路线各有利弊

国Ⅳ标准以上的柴油车同时使用两项甚至多项后处理技术是很常见的。术业有专攻，每项技术的核心作用都不尽相同，工作温度与耐硫性也存在差异。柴油机车辆需要根据自身需求来决定安装何种后处理装置。

EGR是废气再循环的首字母缩写，顾名思义，该技术将柴油机产生的一部分废气送回气缸，具有惰性的再循环废气会减缓燃烧速度，从而降低氮氧化合物的排放。单独采用EGR技术并不能达到减排的目的，必须配合大流量、高效的中冷技术一起使用。

DOC是催化转化器技术中的早期产品，结构形式与三效催化转化器基本相同，只是催化剂涂层有所不同。POC则是通过氧化燃烧再生，解决黑烟颗粒问题。由于POC需要较高的再生温度，需要与DOC配合使用。

无论是采取SCR+DOC等颗粒物处理器还是EGR+DOC等颗粒物处理器的路线，两套系统都各有利弊。

SCR路线的优势在于无需对机体进行改动，在国Ⅲ发动机上加上SCR即可实现国Ⅴ，且技术升级连续性较好，国Ⅲ、国Ⅳ、国Ⅴ都可采用相同的发动机平台。但是SCR装置质量较大，而且由于尿素在-11℃会凝固，黄河以北地区的车辆需加装解冻装置，进一步增加了成本和车身重量。另外，随车携带的尿素一次仅能使用5000-10000公里，需及时补充，尿素的供应和配给成为最主要的问题。

EGR路线的优势在于初始成本低，对封装要求低。劣势在于需要改变发动机结构，增加了开发成本以及标定难度。而且EGR系统依赖超低硫含量的燃油及高品质的润滑油，让解决全国范围内低硫柴油的供应成为当务之急。

液化天然气优点多资源少

SCR装置不适合公交车又需要重卡司机自觉添加优质尿素；CDPF的保养与维护程序也较为繁琐。而替代能源就没有这些烦恼，液化天然气（LNG）的甲烷含量高达90%以上，组分更纯，成为减排效果最佳的汽车燃料。

研究发现，LNG汽车与燃油汽车相比，PM2.5可以减少96%；其次，油气差价使得LNG汽车燃料成本较低，长途公交和重卡运输车1.2立方米天然气和1L柴油行驶距离相当，综合各种工况和柴油标号统计，LNG汽车较柴油车至少可节约25%的成本；再次，LNG燃烧完全，燃烧运转平稳，减少了气阻和爆震，发动机寿命较长，不需要经常更换润滑油和火花塞，降低了车辆的保养和运行费用，间接提高了使用液化天然气的经济性；最后，LNG汽车因续驶时间长，加气站网络无须过密，且无大型动力设备，占地少，投资低，易于大范围快速推广应用。

尽管LNG是目前最理想的清洁能源，但中国的能源结构以煤炭为主，石油与天然气只占到很小的比例，远远低于世界平均水平。随着天然气能源需求的不断增长，只能对液化天然气进行引进。是否能让大部分柴油车喝上LNG成为一大难题。

在国内，上海是最早使用LNG汽车的城市，但是出于对安全问题的担忧，LNG汽车未能在沪得到推广。在《北京市年清洁空气行动计划（2013-2017）》的推动下，北京预计将于明年引进9000辆LNG汽车，而在《上海市2014年节能减排和对应气候变化重点工作安排》只有推广50辆港区内液化天然气集装箱卡车的计划。

电动公交车开始上路

《上海市清洁空气行动计划（2013-2017）》中指出要大力推广新能源汽车，新增或更新的公交车中新能源和清洁燃料车的比例要达到60%以上。电动公交车开始出现在上海市民的视线中。上海巴士公交（集团）有限公司在6月底前投放了200辆双源快充纯电动车，截至目前，已累计行驶将近27万公里，总体运行情况良好。新投入的快充纯电动车最大的特点就是无需专门充电时间，车辆在运行过程中利用城市架空电网完成对车载动力电池的充电，在无电网路段可实现脱网运行。由于该车无需建设专门充电桩和充电站，投入成本比一般纯电动车要低。

除了快充式电动车，另一种电动车也在实战中经受住了考验。2010年上海世博会期间，曾有61辆超级电容城市客车承担了世博大道线的客运和展示任务。会展期间，超级电容城市客车长期处于超载、超时、超频的“三超”工作状态，经受了高温、高湿的恶劣环境考验。超级电容器是一种新型储能器件，具有功率密度大、充电迅速、循环寿命长、安全可靠的特点。应用了超级电容器的纯电动车充电5-8分钟能够行驶12公里，十分适合公交运营。

在上海，已有11路、26路两条线路的公交车使用了超级电容公交车，特别是11路公交车，已成功运营了八年半，迄今行驶450余万公里，接送乘客1300余万人次，与燃油车相比节省能耗费用达65%。这些数据不可谓不傲人，但是在上海千余条公交线路中，只有两条公交线路采用了这种新能源车型。反倒是以色列与保加利亚等国，向开发该车的上海奥威科技开发有限公司订购了600辆超级电容城市客车。奥威的总经理华黎认为“墙内开花墙外香”的症结在于政府支持力度的欠缺：“燃料电池商用车（补贴）50万元一辆，超级电容车只补15万元。”

编后

法规是汽车节能减排的主要推动力，不论是更严格的排放标准还是对新能源车的补贴，都推动了柴油机后处理领域以及新能源汽车研发领域的发展。

尽管中国一直准备在全国范围内实施国Ⅳ排放标准，但由于现行油品无法满足新标准下柴油发动机后处理装置的要求，国Ⅳ排放法规的实施已经连续推迟了4次。从最早的2011年至今已过去了4年，每次推迟的原因都是“国Ⅳ实施条件不具备”。所谓“不具备”，就是指车油不同步：在柴油品质不能达到含硫量50ppm情况下强行实施国Ⅳ标准，不但达不到柴油车国Ⅳ阶段标准要求的尾气污染物限值，更会给国Ⅳ车辆的运行造成极大损害，甚至可能导致车辆故障。

油品阻碍的不只是国Ⅳ的推行。2010年时就有两会代表指出，“油品质量一直低于汽车排放标准要求的现象已经在中国延续多年，满足排放要求的油品不能同步向市场供应，这已影响到我国的节能环保总体战略的顺利实施。”4年过去了，国四标准柴油的全国供应却依然未能实现。

1990年至今，欧洲新车的柴油化程度不降反升，从14%上升到52%，几乎占据了半壁江山。欧洲有着比中国更严苛的排放要求、更好的空气质量与更高的柴油车比例，说明柴油车经过后处理还是能够做到清洁环保的。油品的质量、司机的自觉性、法规的完善程度、政府的补贴力度与监管程度形成了木桶效应，任何一个环节出现问题都会成为短板，让木桶的水无法积蓄，让柴油车的尾气污染问题得不到改善。