專用車如何實現內燃機節能減排

漢陽專用汽車研究所 張帆本刊記者 紀鵬飛

2013年1月份以來 ，中國中東部地區遭遇大范圍霧霾天氣，北京PM2.5指數多次“爆表”，空氣質量持續六級嚴重污染，河北、長沙、南京等地空氣質量亦持續重度污染。霧霾天氣頻發引起政府及民眾高度關注，多地出臺針對“霧霾”天氣的應急方案。中科院公布的“大氣灰霾追因與控制”專項組的最新研究結果顯示，在霧霾天氣中檢出了大量含氮有機顆粒物。機動車、尾氣、燃煤及揚塵成為霧霾中污染物的主要來源。

日前，國務院辦公廳發布了《關于加強內燃機工業節能減排的意見》（以下簡稱《意見》），這被業界視為對霧霾等污染問題的政策倒逼。國務院此次明確表示，到2015年，節能型內燃機產品要占到全社會內燃機產品保有量的60%，與2010年相比，內燃機燃油消耗率降低6%～10%，實現節約商品燃油2 000萬噸。

此次《意見》公布的六項“重點工程”中，針對柴油車內燃機的升級占了一半。可見，國家對商用車排放標準的管理力度進一步加強。

專用汽車作為我國汽車產業的重要組成部分，在產量上占據了商用車的半壁江山。隨著社會的不斷發展，這一比例將越來越大。目前汽車尾氣可謂大氣污染的“元兇”，其中商用車更是污染大戶，商用車柴油機中的顆粒物被視為PM2.5的主要來源之一，所以占據商用車半壁江山的專用汽車將成為此次內燃機節能減排的主力軍。專用汽車如何實現內燃機節能減排呢？我們不妨看看以下幾種途徑。

內燃機機內提效減排

目前，內燃機機內提效減排有兩種途徑，一是可以通過精確控制噴油系統，提高內燃機的電子化、智能化；二是可以優化燃燒過程，最終達到完全燃燒的目的。

電子化和智能化。我國雖然是內燃機產量大國，但是國內電控燃油噴射系統基本上被國外博世、西門子、電裝等幾家汽車零部件企業所壟斷。即使電控系統被研發出來了，但其可靠性和穩定性不夠，產業化應用還需要加強，當前重點開展電控燃油噴射系統關鍵技術的研發和產業化應用，是實現內燃機節能減排的必由之路。ECU是發動機的大腦。我國汽車業核心零部件ECU受制于人，而ECU的自主化研發和產業化應用，將為內燃機行業的節能減排提供可靠的保證。

優化燃燒過程 。我國在基礎燃燒研究這方面力度不夠，沒有長遠規劃。歐美等發達國家在這方面，10年前就開始研究更為先進的柴油燃燒機理。高壓共軌和增壓中冷技術，雖然隨著國內排放法規的日益嚴格，重型柴油機采用的越來越普遍，但是核心技術卻受制于人。即使是掌握了技術，由于成本太高、控制欠佳，被迫放棄。可喜的是，我國一些企業在這方面有了新的進展。例如，眾泰集團通過搭載電控高壓共軌燃油噴射、可變截面渦輪增壓（VGT）和中冷廢氣再循環（EGR）等三項國際領先技術，率先達到了歐Ⅴ排放標準，不僅使碳排量降低了25%，油耗節省了30%，更將動力提升了50%。

內燃機機外凈化減排

柴油機為了滿足日益嚴峻的排放要求，國際上發動機企業一般在尾氣后處理技術上都采用了EGR（廢氣再循環）+DOC（氧化催化器）、DPF（顆粒捕集器）+SCR（選擇性催化還原）的兩種技術路線。目前，我國重型柴油機在技術路線上將以SCR(選擇催化還原)技術為主流路線。但EGR(廢氣再循環)（嚴格意義來說，屬于機內凈化）技術路線也有一些優勢，對尿素加注站等基礎設施的要求不高，因此它將與SCR技術長期共存。總體來看，國內柴油機廠商傾向于SCR技術，同時也不完全放棄EGR。柴油機排放處理系統，尤其是SCR技術壁壘較高，國內大部分市場份額被國外幾大汽車零部件企業占據。筆者希望國家加大發動機后處理企業的扶持力度，減免節能環保型內燃機產品有關稅收，加快國內企業研發能力。可喜的是，像威孚高科、銀輪股份等后處理系統企業，國內后處理市場份額正在一步步上升。

鼓勵專用車企業配裝清潔燃料發動機

在交通部關于低碳運輸的文件以及“十二五”能源規劃中，都將清潔替代能源作為未來發展的重要趨勢，而LNG重卡則在技術、成本等因素的考量下，具有巨大的發展潛力。在北方，以LNG為燃料的專用汽車受到了用戶的普遍歡迎和重視。據用戶反映，LNG重卡比柴油車節約成本 1/3左右。2012年中國重汽、陜汽、華菱星馬等企業分別研制出搭載清潔燃料（LNG）發動機的LNG運輸車、LNG運送專用車和LNG水泥攪拌車。與此同時，卡車企業和經銷商都不約而同地加大了與能源公司的合作，為LNG重卡保駕護航。政府可以鼓勵企業研究LNG、甲醇、CNG發動機，對有突出貢獻的高新技術企業進行獎勵。

專用車輕量化

整車質量直接影響滾動阻力、坡道阻力和加速阻力，是影響車輛能耗的關鍵性因素。據研究，整備質量減少10%，可使油耗降低8.8%左右。鼓勵專用車企業利用CAE有限元分析優化整車骨架結構和鋁合金、碳纖維全復合材料、高強度鋼等各類輕質材料的使用促進專用車的輕量化發展。例如，湖南兩家企業—晟通科技和中聯重科在混凝土泵車的輕量化展開合作研究，為專用車企業樹立了榜樣。

車輛節能是個系統工程

汽車產品的節能是一項工作量巨大的系統工程，影響因素眾多，因此需要一套科學的分析方法將各種因素有機串聯為一體。這就需要從發動機、整車、司機、車隊、社會等方面做好系統的節能減排。據統計，一輛車的能耗分配如下圖。

整車和發動機是專用車節能減排的主要手段，但是司機、車隊以及社會的因素也是不能忽視的。發動機的比油耗是隨著發動機負荷的變化而變化的，通常在低負荷和滿負荷狀態下的油耗比較高。對于司機來說，保持發動機負荷率在80%～90%的駕駛習慣是汽車節能減排的方法之一。同時，減少起步、剎車，提高車輛的負載率，合理選擇行駛路線，也是降低油耗的合理化選擇。

物流公司應該優化企業管理，提高車輛利用效率，減少空載時間，指導司機合理選擇行駛路線，實現貨物高速運轉，提高運輸車輛的周轉效率。社會上，政府應加強城市道路和高速公路管理，優化專用車運營路線，減少堵塞。國家依靠行政力量，提高燃油品質，加強車聯網的建設，提高物流運輸效率，減少不必要的燃油消耗，為節能減排保駕護航。