北京跨入Ⅲ阶段 工程机械如何应对?(二)

来源:《建设机械技术与管理》 | 2013-07-11 10:37

  余宁:菲亚特工业动力科技(FPT)针对IIIA的排放阶段,专门开发了机械转子泵、涡轮增压带废气门旁通、中冷及内部EGR的NEF系列发动机,可靠性高,对燃油品质要求不高,保养维护周期长。当然FPT也可提供更高功率密度的高压共轨发动机。

    从Ⅲ阶段升级到Ⅳ阶段,一般发动机制造商会采取EGR+DPF+SCR的技术路线,FPT策略是以用户成本最小化和性能最优化为基础的。为了满足用户的需求,FPT准备选择一条与竞争者不同的路线-高效SCR。高效SCR是一个无须废气再循环和主动再生DPF,并且能满足Ⅳ阶段排放的后处理系统。由于这个系统,我们的发动机与现有Ⅲ阶段产品相比,无须降低效率,无须增加用户操作成本,而且性能可靠。

    杨信刚:StageⅢA阶段,目前通过缸内燃烧控制仍可实现排放达标,其核心是控制燃烧温度。通常的措施有:

    (1)进气中冷。降低进气温度,从而提高进气量,降低燃烧温度,降低PM和NOX生成;(2)供油压力与时刻控制。控制燃烧最高压力和温度,降低NOX生成;(3)EGR(ExhaustGasRecirculation),废气再循环,控制燃烧温度,降低降低NOX生成。采用EGR,可以有效抑制NOX生成,同时实现更好的经济性。

    燃油系统可以选择机械供油或电控供油。前者的优点是成本低,对燃油要求不高,易于维护保养,后者优点是排放性、经济性好,特别是对于共轨系统,由于可对供油时刻、喷射次数、轨压等多种变量根据不同工况进行调整,效果更为明显。

    通过与燃油系统的配合,国内外目前对于非道路StageⅢA阶段的排放路线主要有三种:机械泵+EGR路线、电控共轨和电控共轨+EGR路线。不同的技术路线优劣对比见表4。

 

表4 满足Stage ⅢA排放法规不同的技术路线优劣对比

 

    国内目前的燃油、杂质、水含量、含硫量都比较高,这对共轨系统精密的燃油零部件带来非常大的损害,解决这个问题,技术应用首先要考虑过滤的问题,对于含硫量高,还要考虑发动机摩擦副的腐蚀、机油的老化、后处理中毒等问题。

    梁海涛:对于洋马发动机来说,额定功率在37kW以下的机型,只进行了内部燃烧的优化,包括喷油压力、角度和燃烧室的形状等,也就是说,在硬件装置方面没有增加。我们致力于这些精细化和优化研究的原因,也是希望不会因排放升级而给客户带来成本上的压力。对于37kW以上的机型,也仅仅增加了用以降低燃烧温度抑制NOx生成的EGR阀,用以实现更为精准控制和个性化控制设定的电控调速器。

  国III,增加了多少成本?

    排放标准的升级,势必增加发动机的制造成本以及运营和维护的成本。这也是初始推行阶段,行业比较关注的话题。

    刘顺利:在济南汽车检测中心台架试验,选择一批能够满足国Ⅲ标准要求的机型和具备满足国Ⅲ标准潜力的机型进行了试验,排放控制技术是可行的,成本增加见表5。其中:对于130≤Pmax≤560kW的发动机,要满足该标准的排放限值要求,需要采用共轨、单体泵等车用机Ⅲ阶段的技术,传统的增压或增压中冷技术,已经不能满足本标准要求。这类机型主要由车用发动机的企业提供,企业已经具有相对成熟的排放控制技术,技术不存在问题,对达到该标准的要求没有技术难度。压燃式发动机成本增加2000〜5000元/台,约占总成本的10%〜15%左右。

 

 

表5 各功率段机型达标技术及成本增加

 

    对于75≤Pmax<130kW和37≤Pmax<75kW功率段的发动机,主要为大、中型农机、叉车、挖掘机等配套,大部分机型采用自吸,个别机型采用增压或增压中冷,部分出口机型采用涡流室、增压或增压中冷。成本增长如下:

    (1)对自然吸气机型进行改进,采用增压或增压中冷技术。增压器成本增加约1000元/台;(2)部分增压机型排放情况接近标准限值要求的,可以通过调整提前角来达到要求,所带来的问题是油耗增加10%左右;(3)对部分增压机型排放情况离限值差距较大的,可以通过采用中冷技术来解决,由于非道路工程机械发动机工作状况的特殊性,在工作的时候没有迎面风,所以一般情况下采用水-空中冷器,但水-空中冷器对改变NOX的排放程度很有限,在有些情况下,非但不能降低排放,反而会稍微增加NOX的排放量,这时采用强制风冷情况会好一些,但会消耗一部分发动机功率。水-空中冷器成本约增加1000〜2000元/台。

    另外,采用EGR技术,EGR机内净化措施成本约为600〜800元/台。

    彭天权:发动机由国Ⅱ到国Ⅲ排放标准,由于配置都有不同程度的提高,材料成本各有不同程度的提升。如YC4F发动机,高压油泵由I号泵提升为PM泵,发动机本体强度也需要加强,这些都会导致成本增加。而电控共轨发动机采用的是工程机械专用共轨系统,比车用发动机系统的成本还要更高。经统计,各系列发动机成本增加大约5〜25%。

 

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