歐六進京康明斯又一次捷足先登

文 / 本刊記者 王剛

歐六進京康明斯又一次捷足先登

文 / 本刊記者 王剛

《交通建設(shè)與管理》雜志總編輯王宇

在關(guān)乎每一位北京市民生存質(zhì)量的清潔空氣保衛(wèi)戰(zhàn)中，北京公交與康明斯是一對攜手前行的合作伙伴，更是推動我國公路和非公路機動設(shè)備排放升級、技術(shù)進步的急先鋒。

回首北京重型機動車污染治理歷程可以發(fā)現(xiàn)，1999年、2002年、2005年和2008年分別執(zhí)行了國家第Ⅰ階段～第Ⅳ階段機動車排放標準，而康明斯與北京公交的合作正是標定在1999年300輛裝備康明斯天然氣發(fā)動機的北京公交車在國慶五十周年前夕投入運營，時任國務(wù)院總理朱镕基隨后考察了全國首批天然氣環(huán)保動力車隊。

2008年裝備康明斯歐四、歐五全電控柴油機、CNG和混合動力發(fā)動機的公交車在北京奧運期間擔當服務(wù)主力，860余輛裝配康明斯ISB6.7歐四混合動力發(fā)動機的公交車在北京上路運營。

北京正式實施京Ⅴ標準是2015年6月，而早在四年前的2011年，北京公交首批采用康明斯發(fā)動機歐五排放250余輛公交車已經(jīng)在春節(jié)前上路。迄今為止，北京公交的全部1萬6千多臺運營車輛中7000多臺裝配康明斯柴油發(fā)動機，2700多臺裝配康明斯天然氣發(fā)動機?？梢哉f康明斯與北京公交的合作歷程也是康明斯將國際先進的排放技術(shù)逐步引入中國的過程。

2015年，在北京公交新購置的一批歐六排放標準公交車尾部，“康明斯——歐六——排放處理專家”的字樣清晰醒目，標識著中國最環(huán)保柴油公交車的身份，意味著北京公交與康明斯和客車制造商共同攜手拉開了北京重型柴油車輛京Ⅵ升級的大幕。

這一次，北京與康明斯選擇與歐洲同步——2014年歐洲開始全面進入歐六，康明斯2014年在歐洲全面投放歐六產(chǎn)品。北京公交在2014年發(fā)起歐六示范運營項目，康明斯ISB6.7作為康明斯在北京公交系統(tǒng)應(yīng)用最多的一款機型，在2015年初完成北京環(huán)保局認證工作，ISB6.7E6發(fā)動機樣機同期裝車，2015年7月第一批車在北京正式投入使用。

此刻距離北京正式實施京Ⅵ標準（2017年12月1日）還有兩年半時間。對于普通公眾百姓來說，從歐五到歐六也許僅僅是一個數(shù)字的差別，但業(yè)內(nèi)人士都清楚，符合歐六排放法規(guī)的重型柴油車，如果模擬尾氣正常擴散后對自然環(huán)境影響，即對尾氣濃度稀釋約1000倍后，其NOx與PM要比正?？諝庵蠳Ox和PM含量還要低，甚至可以說傳統(tǒng)柴油動力重型車已經(jīng)接近于“零排放”。用洪云的話講，放在30年前，歐美開始關(guān)注柴油發(fā)動機污染排放，致力于減排技術(shù)研發(fā)應(yīng)用，每一次排放的升級對當時的人來說都感覺似乎無法完成，“零排放”更是一個遙不可及的夢想，如今這個夢卻已經(jīng)完完整整地以事實呈現(xiàn)在人們面前。

《交通運輸科技網(wǎng)》與《交通建設(shè)與管理》雜志在報道《霧霾“阻擊戰(zhàn)”海格歐六公交車進駐北京》之后，又一次將目光聚焦于歐六。洪云，康明斯負責法規(guī)與認證的高級經(jīng)理；王宇，《交通建設(shè)與管理》雜志總編輯，我們選擇與洪云、王宇一道為您揭開歐六的神秘面紗，探索重型柴油車的節(jié)能減排之道。

記者：機動車尤其是重型柴油車尾氣排放是北京市空氣污染的重要誘因嗎？

王宇：2014 年10月，北京市PM2.5 來源解析最新研究成果發(fā)布。北京市全年P(guān)M2.5來源中區(qū)域傳輸貢獻約占28%～36%，本地污染排放貢獻占64%～72%。在本地污染貢獻中，機動車、燃煤、工業(yè)生產(chǎn)、揚塵為主要來源，分別占31.1%、22.4%、18.1%和14.3%，餐飲、汽車修理、畜禽養(yǎng)殖、建筑涂裝等其他排放約占PM2.5 的14.1%。

目前，北京市機動車保有量已經(jīng)超過550萬輛，機動車尾氣污染已成為污染大氣環(huán)境、危害人類健康的主要來源之一。為此，北京市環(huán)保局多年來持續(xù)針對機動車污染治理問題開展了大量工作。2008 年1 月1日實行了國Ⅳ標準，2015 年6 月1 日實行重型車京Ⅴ以及其他針對北京市重型車排放特征制定的地方標準和公告。盡管北京市采取了很多切實有效的機動車污染控制措施，但是機動車保有量的猛增還是給北京市帶來巨大的環(huán)境污染壓力，尤其是重型車排放。北京市重型柴油車保有量約22萬輛，約占北京市機動車保有量的4%，但排放NOx和PM在50%和90%以上。有記者調(diào)查顯示，北京凌晨反而是NOx和PM排放最高值，為什么？因為大量的外地重型卡車穿梭在北京的周圍?？梢姡匦蛙嘚OX和PM排放已經(jīng)是北京市大氣污染的一個重要來源，對北京市的空氣質(zhì)量造成很大影響，必須進一步加強重型車的排放控制管理。

記者：北京市剛剛發(fā)布京Ⅵ標準，京Ⅵ究竟從哪些方面著手潔凈我們的空氣？

王宇：北京將于2017年12月1日在全國率先實施第六階段機動車排放地方標準?！熬觥睒藴收髑笠庖姼逡颜桨l(fā)布，包括輕型汽車、重型汽車和重型發(fā)動機等3個標準，目前正在北京市環(huán)保局網(wǎng)站和北京市質(zhì)監(jiān)局網(wǎng)站公開征求意見。

對于重型發(fā)動機排放標準，京Ⅵ重型發(fā)動機標準繼續(xù)沿用了歐六排放標準，預(yù)計新標準將比目前實施的國五標準加嚴約50%，同時進一步增強了汽車生產(chǎn)企業(yè)的責任意識，要求車輛在有效壽命期內(nèi)必須穩(wěn)定達標。此外，新標準加嚴了OBD系統(tǒng)報警限值，其中氮氧化物NOX和顆粒物PM分別加嚴了66%和75%。標準制訂的目標是將京VI排放標準制訂為國內(nèi)外最為嚴格的排放測試標準。發(fā)動機的OBD 功能要求更加完善，要求車輛裝備OBD系統(tǒng)，可以傳輸NOx排放情況，實現(xiàn)排放實時監(jiān)控。NOx控制策略更加側(cè)重于對車輛NOx排放控制。

最大的亮點是新增加了“重型汽車排放標準”，這可以稱之為國際首創(chuàng)。目前包括我國在內(nèi)的世界各國對新車排放僅制定了重型發(fā)動機標準，尚無重型汽車的新車排放標準。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，由于發(fā)動機排放標準規(guī)定的工況與整車實際道路行駛不匹配，且整車為降低油耗，重新標定排放控制系統(tǒng)，造成重型車在實際使用中NOx排放較高。此外，受標準限制，開展環(huán)保一致性和在用符合性等執(zhí)法檢查時，需要拆除發(fā)動機測試，不利于執(zhí)法工作。據(jù)了解，北京市公交車中目前已有580輛車選用了達到歐六排放標準的重型柴油發(fā)動機，2016年將繼續(xù)增加300輛。

記者：京Ⅵ重型發(fā)動機沿用歐六標準，歐六標準與歐五有何不同？

洪云：歐洲自1988 年通過88/77/E1-C 指令控制總量3.5t 以上柴油車排氣污染物，分階段實施歐一和歐二標準。從2000 年、2005 年、2009 年先后實施歐三、歐四、歐五機動車排放標準，并于2014 年實施歐六標準。根據(jù)歐六排放標準，一氧化碳（CO）、總碳氫化合物（THC）、非甲烷碳氫化合物（NMHC）、CH4、NOx、NH3和PM的排放限值將進一步降低，其中NOx的總排放限值為0.46g/kWh（比歐五標準減少了77%），顆粒物排放限值為0.01g/kWh（比歐五標準減少了50%）。

歐洲重型車排放管理以發(fā)動機為主，管理者已經(jīng)意識到對于城市中的重型車整車實際排放與發(fā)動機臺架測試排放差異很大，尤其是在城市工況低速低負荷時，后處理效率不高。因此歐六修改了測量方法，在型式核準試驗工況時，將城市段的測量比例加重，50%考察城市道路工況，25%考察城郊，25%考察高速公路。

歐六法規(guī)不僅加大城市道路工況的權(quán)重，還加入了實際道路運營測試，在車上實際運行監(jiān)測（7年或70萬公里先到為止）。不僅要看重型車輛剛出廠時排放情況，還要保證在實際道路使用過程中排放穩(wěn)定達標。

記者：在技術(shù)實現(xiàn)路徑上歐六有何特色之處？

洪云：柴油機尾氣污染物排放中的兩項主要成分NOx和PM生成機理正好相反，如果通過技術(shù)手段降低NOx，PM顆粒物含量就會升高，反之亦然。在國Ⅳ、國Ⅴ階段，主要使用了缸內(nèi)凈化消除PM+SCR技術(shù)機外凈化NOx。在歐六排放標準下，對各項污染物排放限值要求進一步加嚴，使用原來的技術(shù)已經(jīng)無法達到排放標準，尤其是新增的顆粒物數(shù)量的要求，因此必須使用柴油顆粒捕捉器DPF來滿足。

DPF是陶瓷蜂窩狀結(jié)構(gòu)，有點像我們過去使用的蜂窩煤，但沒有旁通的部分。所有尾氣中的碳煙等顆粒物經(jīng)過DPF時會附著在陶瓷蜂窩上，而氣態(tài)部分從分子間隙透過去，對顆粒物的過濾效率基本達到了99%，從而確保滿足歐六排放標準的PM0.01g/kWh和PN的限值。

對于NOx，歐六限值是0.46g/kWh，與歐五相比降低幅度接近77%。歐六發(fā)動機也使用了SCR技術(shù)，但催化劑配方與歐五有所不同，從而使SCR對NOx的轉(zhuǎn)化效率也可以接近99%，基本上接近零排放。

歐六發(fā)動機的后處理屬于閉環(huán)系統(tǒng)，相當于對尾氣排放污染時時進行調(diào)整，不論進來多少廢氣，尾氣后處理系統(tǒng)都能夠?qū)⑵涮幚頌闈M足歐六標準的合格尾氣，因此與道路擁堵關(guān)系不大，也不會在堵車路況下增加排放污染。

康明斯40年來華發(fā)展歷史，也是中國機動車排放法規(guī)和技術(shù)升級的發(fā)展歷史。歐二排放標準，康明斯把渦輪增壓器引入中國；歐三用電控燃油系統(tǒng)，康明斯又向中國引入電控燃油系統(tǒng)技術(shù)；歐四使用后處理，康明斯又在亦莊建立后處理系統(tǒng)公司。對于歐五、歐六，康明斯同樣帶入最新技術(shù)，支持在中國生產(chǎn)的產(chǎn)品。這些關(guān)鍵產(chǎn)品和系統(tǒng)，不但供應(yīng)康明斯發(fā)動機，也供給其他中國發(fā)動機企業(yè)，推動整個行業(yè)的技術(shù)進步。

問：歐六重型柴油車輛使用成本相比歐五是否會有所上升？

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洪云：SCR 技術(shù)的原理是通過在尾氣中噴入尿素水溶液，水解成氨氣，在催化劑作用下，把NOx還原成無害的氮氣和水。歐六中采用SCR催化還原技術(shù)使NOx從80%轉(zhuǎn)化效率提升到99%，是通過使用不同的催化劑配方及載體，而不是需要噴射更多的尿素，因此歐六發(fā)動機在尿素消耗量上與歐五沒有太大區(qū)別。另外，對于康明斯發(fā)動機來說，歐六發(fā)動機與歐五發(fā)動機燃油經(jīng)濟性基本保持一致。

康明斯也將進一步擴大與行業(yè)伙伴在綠色環(huán)保技術(shù)上的協(xié)作，利用排放處理系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)、渦輪增壓技術(shù)等關(guān)鍵零部件的系統(tǒng)集成優(yōu)勢，進一步降低污染物排放水平，并提升燃油經(jīng)濟性。

隨著時代的發(fā)展，越來越多的用戶已經(jīng)認識到全生命周期成本。任何一個產(chǎn)品，不能只算初次的購入成本，還應(yīng)該算后期的使用成本，穩(wěn)定可靠的質(zhì)量為保證出勤率帶來的效益提升，接近零排放的環(huán)保性，為保住綠水青山所帶來的社會效益更是無法衡量。

問：如何理解新能源客車與傳統(tǒng)汽柴油動力客車能耗及排放的區(qū)別？

王宇：電動汽車所使用的電能和燃油車所使用的汽柴油都屬于二次能源，在研究其能耗及排放時，國際通行的辦法是采用生命周期評價(Life Cycle Assessment, LCA)，這也是汽車產(chǎn)業(yè)循環(huán)經(jīng)濟的核心內(nèi)容。

依據(jù)生命周期的概念，針對車用燃料研究，美國能源部所屬的阿聞國家實驗室提出了“從井到輪” (Well- to - Wheel, WTW)評價體系。這個體系的研究對象是燃料系統(tǒng)，分成燃料生產(chǎn)(Well - to - Tank, WTT)和機動車使用(Tank - to-Wheel, TTW)兩個階段,研究機動車燃料整個生產(chǎn)和使用過程中的能源消費、燃料經(jīng)濟性、相關(guān)的污染物排放和溫室氣體排放。

燃油汽車的能耗和污染及排放主要集中在燃料使用階段，而電動汽車的能耗和污染及排放主要集中在燃料生產(chǎn)階段。就我國目前的能源結(jié)構(gòu)而言，80%是火力發(fā)電。研究表明，大功率的電動汽車除HC和CO的生命周期排放量低于燃油汽車外，其余的NOx、PM和SOx等污染物排放均大于燃油汽車的生命周期排放量。電動汽車在行駛過程中基本做到零排放，但其良好的清潔性是通過將廢氣排放物轉(zhuǎn)移到電動汽車的上游制造端和發(fā)電側(cè)，把空氣污染物從城市轉(zhuǎn)移到城市的周邊地區(qū)和發(fā)電能源基地來實現(xiàn)的。

2013年以來，我國冬季的霧霾從原來的部分城市局部現(xiàn)象向全國區(qū)域性的轉(zhuǎn)變，因此僅通過汽車廢氣污染物的區(qū)域排放轉(zhuǎn)移難以從根本上緩解我國的霧霾現(xiàn)狀。在我國當前的能源結(jié)構(gòu)下，電動汽車小型化能保證實現(xiàn)全生命周期內(nèi)的節(jié)能減排，對于大型商用汽車來說，大量推廣純電動公交車、通勤車、物流配送車，是否真的環(huán)保，是一個需要認真研究的課題。

洪云：電動汽車加重煤炭需求，另外對于電池后處理仍需要假以時日解決技術(shù)難題，避免對土壤和水源的污染。

康明斯認為從現(xiàn)有技術(shù)發(fā)展，以及用戶和環(huán)境保護角度來看，柴油機仍然是更好的選擇，特別是大型和重型柴油機。此外，柴油機使用10年后，還可以再制造，仍能夠生產(chǎn)出滿足更高排放水平的發(fā)動機，從能源和資源利用角度，效率更高。

美國EPA從2010年開始已經(jīng)不再加嚴機動車尾氣排放物要求，而轉(zhuǎn)向降低CO2溫室氣體排放，也就是進一步降低燃油消耗。目前比較好的發(fā)動機可以做到45%的熱效率，康明斯在美國可以做到55%的熱效率。30年前我們開始提高排放標準，當時感覺壓力很大，現(xiàn)在尾氣排放已經(jīng)接近于零，那么現(xiàn)在擺在我們面前的最大挑戰(zhàn)就是繼續(xù)榨干每一滴燃油的能量。

康明斯（中國）投資有限公司法規(guī)及認證高級經(jīng)理 洪云