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柴油發動機SCR技術“后來者居上”

http://www.whhswh.com 2008-09-04 17:27 來源:立幟汽車制造網

  面對即將到來的EPA 2010(美國重型柴油發動機排放法規,相當于歐Ⅵ),對排放后處理技術作出選擇是遲早的事情。究竟是用冷卻式廢氣再循環(EGR)?還是用選擇性催化還原(SCR)?除了那些只為某個特定卡車品牌供貨的企業不用犯愁(卡車企業已經替它們做好了選擇),對其他發動機廠商而言都將是個艱難的決定。

  抉擇:EGR 初期受到歡迎

  除了卡特彼勒,幾乎所有發動機廠商都采取了EGR 技術。然而到了2007 年,就連卡特彼勒也在它的ACERT 發動機上用到了EGR。為了達到EPA2007(相當于歐Ⅴ),EGR 發動機還配裝了顆粒物捕集器(DPF),這一路線,在美國頗受歡迎。

  而歐洲大多數發動機廠家則采用SCR 多年(曼和斯堪尼亞兩種都用,但是偏重于EGR)。其主要優點是:SCR 發動機的燃料利用率提高了3% 左右(與EGR 發動機相比)。歐盟的經驗證明了這一點。據了解,尿素的價格比柴油便宜一半多,不過近期兩者的價格都在飛漲。具有諷刺意味的是,使用SCR 的卡車發動機企業也會采用EGR 技術,包括使用顆粒物捕集器。

  現實:SCR、EGR 分為兩派

  事實上,圍繞這兩種技術路線,卡車市場已經分成兩派了。“SCR 派”有馬克、沃爾沃、底特律柴油發動機,以及達夫(達夫為帕卡子公司,其新推出的發動機將于2010 年上市);“EGR 派”則有康明斯、萬國以及曼公司(后兩者共同開發了重型柴油機MaxxForce)。EGR 派表示,將在高速公路卡車上繼續使用EGR 加DPF,甚至無須加裝后處理裝置,通過機內凈化尤其是高壓燃油噴施技術就可以達到EPA 排放法規的要求。

  對于如何達到EPA2010,卡特彼勒公司則沒有表態,因為它們將于2009 年底退出高速公路卡車發動機市場。

  戴姆勒卡車公司北美區總裁、CEO Chris Patterson則是SCR 派。Patterson 說:“從2010 年起,我們將在底特律柴油發動機上采用戴姆勒的Blue Tec 技術 。該技術是……達到EPA2010 對氮氧化物要求的惟一方式,同時,它能降低燃油消耗。”

  戴姆勒卡車北美公司高級副總裁 Mike Delaney 也表示:“Blue Tec 系統使用SCR 技術,就是為了將燃油效率提高3 ~ 5 個百分點。”據了解,Blue Tec 已經在成千上萬輛奔馳卡車上使用了。

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  康明斯的EGR 與SCR“雙管齊下”可謂是獨樹一幟。康明斯公司副總裁及重型發動機首席執行官Steve Charlton 說,康明斯滿足EPA2010 的發動機不會有太多的變動,其EGR 系統不會更復雜,在動力、扭矩、燃油經濟性和維護周期等方面都將和現在一樣。

  除了使用EGR 之外,它的中型柴油發動機還將使用SCR 來滿足EPA2010。因為早在2006 年,康明斯在歐洲正是采用了這一技術來達到歐Ⅳ。當被問及為什么要同時使用EGR 和SCR 兩種技術時,康明斯只回答說,這將為實際應用提供“正確的解決方案”。

  聚焦:雙方分歧何在?

  EGR 和SCR 的分歧到底在哪里?

  爭議源于今年早些時候,萬國卡車和發動機公司總裁Dee Kapur 對SCR 做了一些非常負面的評論。Kapur 曾說:“我們不喜歡這東西。”他指的是補充尿素所需建設的一些基礎設施。他還提道,天冷的時候尿素會凝固,而且有毒。從那時起,戴姆勒卡車北美公司及其下屬的底特律柴油機就一直致力于“驅散那些強加于SCR 之上的錯誤觀念”。

  SCR 核心的難題在于尿素的配送問題。因為車上所帶的尿素罐(20 加侖),可能無法提供超過5000 ~ 6000 英里行駛所需的尿素。也就是說,必須在日常運輸的間歇對尿素進行補充,而目前還沒有形成這樣的配送體系。不過戴姆勒卡車北美公司高級副總裁Delaney 對此卻并不擔心。“現在北美地區已經在大力進行尿素加注站的基礎設施建設,所以我們對此毫不擔心。”他說,“現在已經建成了大約800個這樣的加注點,這已經足夠開始使用了,還會有更多的站點建立起來。不妨這么說吧,在5000 英里的范圍內,你想找不到都難。”底特律柴油機公司的市場總監Dave Siler 曾多次表示,他們會先用1000 加侖容積的“迷你”加注器來銷售尿素。

  至于尿素在低溫下會失效的問題,底特律柴油機公司 EPA2010 項目組負責人Rakesh Aneja 表示,這不是問題。尿素在零下11 攝氏度(12 華氏度)下的確會凝固,但它加熱和解凍都很快。他說,事實上,把一臺冷卻的發動機發動起來并讓它正常運行并不是什么難事。

  尿素是否有毒?答案是否定的。對此,Aneja 解釋道:尿素中實際上含有2/3 的水。即便它在后處理系統中發生化學反應而產生少量氨氣,這部分氨氣也只會留在原處。

  之前環保部門對SCR 還有一個擔心:如果尿素罐干了怎么辦?這個問題也得到了解決:在運行中,當尿素罐里的尿素量下降到總量的1/4 時(即能夠行駛約1500 英里的時候),底特律發動機就會向司機發出警報。如果尿素用完了,發動機將減速運行,一旦這期間發動機停止運轉,就不能再次啟動。

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