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日趋严格的排放标准将会给用户带来什么

2012-5-12 21:22| 发布者: 巨车网| 查看: 1702| 评论: 0|原作者: 袁瑜|来自: 铁甲工程机械网

摘要: 在欧美日,近年来分阶段实施的非公路用机动设备排放法规不仅逼着发动机和整机厂家去积极应对,毫无疑问,也会给使用新机器的用户带来不同程度的影响。首先,我们先了解下美国和欧盟对于非道路柴油机排放以及燃油法规 ...

[铁甲工程机械网原创] 在欧美日,近年来分阶段实施的非公路用机动设备排放法规不仅逼着发动机和整机厂家去积极应对,毫无疑问,也会给使用新机器的用户带来不同程度的影响。

首先,我们先了解下美国和欧盟对于非道路柴油机排放以及燃油法规的发展历程,见下图

美国非道路柴油机排放、燃油法规发展历程

欧盟非道路柴油机排放、燃油法规发展历程

由图中可以看出,对于常用的工程机械,美国已经在今年开始实施Tier4过渡阶段排放标准,而根据功率不同,欧盟已经在前年和去年开始实施III B阶段排放标准。紧接着,都将在2014年开始实施Tier4和IV阶段排放标准。伴随着发动机排放标准,燃油的含硫量也必须达到相应的标准。

各大厂商推出的新机型为满足排放标准就必须使用达标的发动机,目前各发动机厂商应对排放标准而采用的技术主要分为两大路线。一是废气再循环加颗粒物过滤(EGR+DPF),二是选择性催化还原(SCR)。

我们知道柴油机的污染物除了一氧化碳、碳氢化合物外,主要是氮氧化物和颗粒物。通过高压共轨、提高喷射压力以及精确控制等技术的应用,单凭柴油机技术的进步就可以达到二级排放标准。然而要达到更高的标准,单凭柴油机技术的改进已经不够了。柴油机技术本身对这两种主要污染物的处理方式是矛盾的,改善燃烧、提高温度可以控制颗粒物,而氮氧化物会随之上升;降低温度可以控制氮氧化物,却导致颗粒物的增加。因此单纯靠发动机技术的改善是不可能完成达标任务的,必须使用后处理装置。

EGR+DPF路线采用将少量燃烧后的废气冷却后重新引入气缸,从而达到降低温度控制氮氧化物的目的,产生的颗粒物通过后处理装置中的过滤系统收集处理。当然实际应用中并没有这么简单,还涉及很多传感、控制系统,后处理系统中也需要氧化催化器(DOC)。

SCR路线通过在排气管中喷射尿素溶液,与氮氧化物发生反应,将其转化为无害物质。这种方案需要配上一套尿素溶液储存、传感、喷射、控制系统等等。

两种技术路线都能满足Tier4过渡阶段/III 阶段B排放标准,但各有优缺点,两种方法都有厂商采用。一般说来,EGR+DPF路线对现有发动机的改动小,对用户的影响小,但油耗略高,且难以达到更高的排放标准;而SCR路线则正好相反,要求燃烧更充分的发动机,燃油经济性更好,更容易满足更严格的排放标准,但需要配备一整套尿素储存、喷射、控制系统,对用户影响大。

目前各厂商对这两种技术路线的态度取决于多方面的因素,包括现有发动机的状况、技术储备、成本、用户接受程度等等。一般说来,较早开始使用EGR技术的厂商开始转向SCR技术,但仍提供EGR+DPF方案以满足用户要求。

尿素溶液储存、控制、喷射系统

当前推行SCR技术面临的主要问题是用户在购买、使用尿素溶液方面存在困难,此外还有成本因素。因此目前市场上,EGR+DPF占有更大份额,但相信随着时间推移,制约SCR推广的因素会越来越少,使用SCR技术的会越来越多。

不管那种技术,后处理系统都是必不可少的,由此也带来发动机尺寸的增加,这对于宽敞的大型设备影响不大,而对于布置紧凑的中小型设备来说,外形的变化难以避免。这点从卡特彼勒和小松的新型挖掘机的外形上可以看出端倪。对于使用SCR技术的机器,更是要为尿素溶液储罐、控制系统以及维护腾出空间。

后处理装置很占用空间

对于用户而言,变化也是必须要接受的,首先新型号机器的价格会高于老型号;其次,对于使用EGR+DPF技术的机器,多出来的后处理系统可不象消音器那么简单,是需要定期维护的,而且上面有若干传感器,使用、维护不当会带来严重问题,同时驾驶室里会多出一些状态显示;第三,对于使用SCR技术的机器,还需要对尿素溶液储存、喷射系统进行维护,一般而言,尿素溶液的消耗量大约是柴油消耗量的5%,而且尿素溶液的质量有严格要求,不能随意勾兑。

我国非道路发动机排放标准规划建议

说说国内的情况,目前国内的排放法规还不象欧美日那么严格,对于工程机械,现在所处的是第二阶段,第三阶段现正在制订标准,第四阶段尚未制订标准。这种局面是多种因素造成的,如前所述,燃油的含硫量是排放标准的一个前提,不可能在燃油品质较差的情况下奢谈高标准排放。据悉,国内燃油的含硫量会比人们预想的更快降下来,尤其是东部,相应的,发动机排放标准也会很快推出。

后处理装置与发动机

但在目前,国内不宜使用国外采用后处理技术的新型机器,高含硫量会使后处理系统不能正常工作,排气背压增大,甚至损坏后处理系统和发动机。当然这一切也许根本不会发生,因为传感器不正常也许电脑就会让发动机停机。即使燃油标准出台了,谁也不能保证各处的燃油品质都是一样的。

如果不幸买了二手机是带后处理的,需要改造后才能在国内使用,不光是拆掉后处理系统,还需要更换喷油嘴,改造电脑软件使其不再需要后处理系统的传感器信号。

我们还是耐心地等待吧,也许含硫量很快就降了,也许更好的技术出来了,EGR或者SCR都成了浮云。


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