柴油机更加清洁和环保
戴姆勒-克莱斯勒的新型发动机在动力和燃油效率方面胜过混合动力，但价格不菲。
美国消费者会因此而改变吗？

柴油机在欧洲已经流行多年。柴油机具有大功率、燃油相对便宜以及油耗较低（1加仑/40英里）的优势。然而，柴油机在美国从未真正流行起来，20世纪70年代柴油车冒黑烟的形象仍然萦绕在美国人的脑海中。如今，戴姆勒-克莱斯勒正努力改变这种形象。戴姆勒-克莱斯勒开发了一种新型排放技术，能够让柴油机像汽油机一样实现清洁燃烧。不久前，戴姆勒-克莱斯勒宣布，在美国上市的新款梅赛德斯-奔驰E级轿车将运用清洁柴油机排气系统。

戴姆勒-克莱斯勒的新型排放技术BlueTec采用催化转化器和特制滤清器来降低有害的氮氧化合物排放。戴姆勒-克莱斯勒相信，BlueTec将使美国消费者转向柴油机轿车，并对混合动力构成新的竞争，因为梅赛德斯的清洁柴油机轿车比同等混合动力轿车便宜，而且动力和加速性能比混合动力轿车更强；另外，在每加仑燃油的行驶里程方面，梅赛德斯的清洁柴油机轿车比传统汽油机轿车长40%。对于喜欢大排量轿车和越野车的美国人来说，这确实具有诱惑力。另外，戴姆勒-克莱斯勒的柴油机轿车能够连续行驶500英里而无需加油。

柴油机在美国发展缓慢的原因在于石油公司不提供欧洲所要求的清洁柴油。在美国，由于柴油造成的污染比普通汽油严重，像加利福尼亚和纽约这样的大市场均拒绝柴油车的注册。然而，在今年晚些时候，联邦政府将要求石油公司转产在欧洲早已普及的低硫柴油，从而消除炭烟问题。

戴姆勒-克莱斯勒将进一步开发排气处理技术，从而将残留氮氧化合物排放降低80%。这种优秀的排放性能，加上在每加仑燃油的行驶里程方面的优势，将使柴油机真正成为美国消费者的绿色动力选择。戴姆勒-克莱斯勒首席执行官蔡澈将梅赛德斯的排放控制解决方案比作硅谷的技术突破：“我们希望消费者将柴油机运动BlueTec看作类似于个人计算机上的‘Intel Inside’标志。”

这听起来好像有些夸张。但许多专家认为，新一代清洁柴油机轿车将最终赢得美国消费者，柴油机将成为节油轿车的主流技术。在每加仑燃油的行驶里程方面，混合动力轿车仅仅
在市区才有更加出色的表现，而柴油机轿车在各种行驶条件下的油耗都比较低。市场研究机构J.D. Power & Associates预测，到2015年，柴油机轿车在美国的市场份额将达到11.8%，比现在增加3%左右。J.D. Power & Associates的资深分析师安东尼·普拉蒂说：“我们认为柴油机轿车将蓬勃发展，其中欧洲制造商受益最多。”

戴姆勒-克莱斯勒并非唯一认可这种机会的汽车制造商。大众也在开发两种不同的清洁柴油机技术。2005年，大众的柴油机轿车在美国的销量翻了一番，占大众在美国总销量的25%。大众在美国销售的柴油机轿车包括捷达、高尔夫和甲壳虫。大众的第一款清洁柴油机车型途锐SUV计划今年上市。此外，宝马、奥迪、日产以及本田都有推出柴油机轿车的计划。如果这些日本汽车制造商也大力推广柴油机轿车，那么柴油机轿车将很快在美国市场形成潮流。

戴姆勒-克莱斯勒也计划将BlueTec运用到克莱斯勒。戴姆勒-克莱斯勒似乎已经捷足先登，但也面临着障碍。最大的障碍可能是石油公司需要为加油站增添便于使用的现代化加油泵。另外，一些批评人士指出，清除柴油机排放物的装备将为清洁柴油机轿车带来额外成本，这几乎接近采用混合动力的额外成本，尤其是对于小排量车型。

梅赛德斯坚持认为，相对梅赛德斯-奔驰E级汽油机轿车而言，柴油机轿车的额外成本不到2000美元，而混合动力轿车的额外成本至少4000美元。如果美国政府让柴油机轿车像混合动力轿车一样享受优惠税率，那么柴油机轿车的额外成本也能够得以部分抵消。丰田的混合动力轿车普锐斯在燃油经济性方面可能已经抢得风头。但是，如果戴姆勒-克莱斯勒的清洁柴油机轿车受到市场欢迎，那么关于绿色汽车技术的真正争论可能才刚刚开始。

来源：Business Week Online
绿色柴油机推广计划翻译

可靠性评估

柴油机享有经久耐用的美誉。根据J.D. Power and Associates 的《2004年替代性动力传动系统消费者接受度研究》，81%的柴油机动车辆车主表示他们预期未来的清洁柴油机将比传统的汽油发动机更加可靠可信。与此相对照，只有47%的混合汽油/电气机动车辆车主表示他们预期未来的混合汽油/电气动力传动系统将会比传统的汽油发动机更加可靠可信。32%的传统汽油机动车辆车主表示他们预期未来的清洁柴油机在可靠性和耐用性方面将超过汽油发动机，与此形成对比的是只有9%的人认为混合动力传动系统能够做到这一点。

柴油机故障少

根据J.D. Power and Associates《2004年车辆可靠性研究》，混合动力车辆车主报告遇到的发动机故障比汽油机动力车辆车主报告的多一倍多（图表1）。在2001年推出的七款可以使用柴油机的车型中，使用柴油机的车主报告遇到的发动机故障要比二款使用汽油发动机的车型（Ram, Sierra）车主报告的故障少，比其它使用汽油混合燃料的四款车型（Silverado、甲壳虫、Golf、Jetta）车主报告的故障多，但是差别不大。

柴油机耐久性好

根据J.D. Power and Associates的《2004年车辆可靠性研究》，在所有的2001年推出的七款可以使用柴油机的车型中，柴油机动车辆的车主对发动机总体质量（运行三年）的评价要高于使用汽油发动机的车主对自己车辆发动机的评价（图表2）。混合燃料机动车辆的车主对自己发动机的打分也比使用汽油发动机的车主对自己车辆发动机打的分数要高，但是差别不大。

全文：UploadFiles/2006-12/1218287560.pdf

2007年4月12日，由国务院发展研究中心产业经济研究部主办的"先进柴油车新发展和政策国际研讨会"在北京国际饭店隆重召开。国家发改委产业政策司处长李万里，财政部财科所税收研究室主任孙钢，国务院研究室公交贸易司司长唐元，交通部公路司副司长徐亚华，国家环保总局污控司司长李新民以及国家税务总局、国家能源领导小组办公室《能源法》起草专家组、国家标准化管理委员会、北京市环保局等中央政府机关领导和美国环境保护署高级顾问Dennis Leaf和欧盟委员会企业局局长Philip Good等相关人员出席了本次研讨会议。

参加会议的还有中国工程院、中国汽车技术研究中心、中国汽车工程学会、中国法学会能源法研究会、清华大学、同济大学、中国人民大学、中国内燃机工业协会、重庆汽车研究部、上海内燃机研究所等行业协会、研究/学术机构以及玉柴机器股份有限公司、潍柴动力股份有限公司、上海柴油机股份有限公司、中国石化集团公司、康明斯、霍尼韦尔（中国）有限公司、博世等国内外企业。

会上，与会人员从当前先进柴油机的技术特点和市场需求环境做了探讨，对现代先进柴油车的"节能性和环保性"给予了充分肯定，一致认为柴油车推广是时候，并希望中国政府积极促进国内柴油车利好政策的制定实施，为柴油车推广创造有利条件。国家发改委产业政策司、财政部财科所税收研究室、国家环保总局污控司也分别从节能环保引导政策、环境保护控制政策以及税收激励政策方面做了详细的报告。而美国环保署、欧洲委员会也分别从美国柴油车新政和欧洲促进柴油车发展的政策措施方面提出了想法和见解。

但同时研讨会上也对中国燃油质量问题提出了忧虑，认为解决当前国内燃料含硫量过高等问题已经迫在眉睫了。博世公司总监鲍亚兴先生认为，当前国内推广国III环保排放标准，需要对柴油的润滑性、有效的除水措施以及十六烷值和多环芳烃控制，尤其对降低国内燃油硫含量进行有效控制。欣喜的是，中国石化集团参会代表徐惠先生表示，中国石化将加大力度组织技术开发和技术改造，支持清洁汽车的发展，并积极推进北京、广州等城市提前执行国家燃油标准，而从2006年上半年已经开始向北京市公交系统提供国IV质量标准的柴油。

    为此在国家发改委、商务部、科技部、环保总局的支持下，经过对行业企业的广泛调研，由中国汽车技术研究中心、中国汽车工程学会、中国汽车工业协会、天津经济技术开发区共同主办的“2007中国汽车产业发展国际论坛”主题确定为“环保·节能·绿色制造。并将于2007年9月8日－9日在天津滨海新区举办。论坛将围绕环境保护、汽车新能源、节能汽车政策等问题进行全方面深入的探讨，届时将有众多国家相关政府部门领导、国际相关高层官员、汽车行业组织机构权威人士、国内国际知名汽车企业业界领袖出席并做精彩演讲，并就寻求中国汽车产业健康、有序的发展进行充分交流与沟通。

    “中国汽车产业发展国际论坛”已经成功举办两届，并已成为极具权威性的国际高峰论坛。组委会真诚地邀请您参加本届论坛，共商中国汽车产业发展大计。相信有您的参与，第三届论坛将更加精彩！

                            中国汽车产业发展国际论坛

                论坛秘书处电话：022-24375347李娜

本文研究了两种选择性催化还原方法，发现NOx的选择性催化还原可以使用碳氢化合物(CHx)还原剂，也可以使用包括尿素在内的氨基化合物。研究表明，利用尿素作为氨的来源更合适一些，为此研制了氧化钒、氧化钛为基体的催化转化器以及尿素供给系统，并选择出了其最佳工作条件。测试表明，柴油发动机在安装该装置后NOx的排放量减少了50％-60％。

NOx是柴油发动机尾气中最具毒性，而且很难去除的有害成份之一。它的毒性远远超过碳氧化合物(COx)，据有关文献NOx比碳氧化合物(COx)的毒性高出40倍。除了传统的柴油发动机要解决NOx排放问题以外，随着柴油发动机燃用天然气，如何降低天然气发动机NOx的排放也成了当务之急，而且采用稀薄燃烧方式的汽油发动机也面临着同样难题。

上述发动机的尾气中含有大量的氧气，很难采取传统的方法依赖碳氧化合物(COx)和碳氢化合物(CHx)来还原尾气中的NOx。如果采取机内净化措施，就会发生NOx降低而CO和HC的排放增加的现象。在废气再循环率为15％-20％时，虽然NOx的排放减少了30％-40％，但是CO和HC的排放增加了两倍。因此要满足欧Ⅲ或以上排放标准，必须使用催化转化器。分析表明，使用催化转化器可以减少50％-60％的NOx。

为了选择清除NOx的最佳方法，就有必要研究柴油发动机的尾气排放情况，特别是NOx排放时的温度区间以及浓度。测试表明，大约80％的NOx是在柴油发动机最大负荷时排放的，其相应的温度区间为350℃-550℃。由于尾气经过排气管路会有一定程度的降温，因此催化转化器的工作温度可以限定在250℃-500℃。

NOx是氧化剂，在没有自由状态的氧时，它能把碳氧化合物(COx)和碳氢化合物(CHx)氧化为二氧化碳和水：

2CO+2NO=N2+2CO2  (1)

4CHx+(8+2x)NO=4CO2+2H2O+(4+x)N2 (2)

因为在大部分情况下，氧气的氧化能力明显高于NOx的氧化能力，在柴油发动机尾气中，CO和HC是主要的潜在的NOx还原剂，但它们容易被氧气氧化，导致上述(1)、(2)反应过程不能进行。因此，必须在采取一种能在氧气富余的情况下确保还原NOx能力的方案。比如选择性催化还原法，所采用的催化转化器能同尾气中的或供给的还原剂相互作用，还原尾气中的NOx。

事实上，用以还原柴油发动机尾气中NOx的选择性催化还原剂有两种，即碳氢化合物及氨基化合物，但它们具有不同的优缺点。

把碳氢化合物(CHx)用作还原剂的好处在于，它能起到还原作用并能从燃油中获得，不需要附加的车载系统，但是它清除NOx的能力并不是很强。

而把氨基化合物作为选择性催化还原剂，则能更好地清除发动机尾气中的NOx。但在采取这一方案时，需要附加的车载系统，并需要解决其加注问题。另外，氨在没有完全同NOx相互作用的情况下，也会氧化为NOx。

因此，就有必要对把碳氢化合物和氨作为选择性催化还原剂进行深入研究，研制出能较好还原NOx的催化转化装置，并找出其最佳使用条件。

使用碳氢化合物(CHx)作为选择性催化还原剂

采用碳氢化合物(CHx)选择性催化还原NOx被表示为SCR-NOx-CH，其反应式为：

2CHx+2yNO+(x/2-y+2)O2=2CO2+yN2+xH2O  (3)

NOx在250℃-550℃的温度区间排出较多，可以采用铂(300℃以下)、氧化铜和氧化镍进行催化转化。在450℃以下时，采用Cu/ZSM-5铜-沸石催化转化器更有效一些，而在温度更高时，可以采用银、钴、锡或者其他金属及其氧化物进行催化转化。

在SCR-NOx-CH过程中，烯烃(丙烯、乙烯等)以及部分氧化的碳氢化合物(醇类、醛类等)是最有效的还原剂。但在发动机使用甲烷或丙烷-丁烷燃料时，其效果就要打折扣。柴油本身也可以用作NOx的还原剂，它既可以喷入催化转化器前的排气管中，也可以在发动机膨胀行程中喷入气缸。但是发动机的油耗会因此相应增加10％左右，碳氢化合物的排放也会有所上升。

使用碳氢化合物作为NOx选择性催化还原剂的研究表明：

1.涂在催化转化器氧化铝基体上的铂、钯或铂铑金属，能依靠丙烯、丙烷在160℃-260℃的温度区间，在氧气富余的情况下把NOx降至原来的40％-50％。

2.Cu/ZSM-5铜-沸石催化转化器能依靠丙烯、丙烷在260℃-460℃的温度区间，在氧气富余的情况下把NOx降至原来的40％。但工作不稳定，在10-15小时内很快丧失活性。

3.同时采用铜-沸石催化转化器和铂金属催化转化器能在160℃-460℃的温度区间还原大约30％-50％的NOx。

采用氨基化合物选择性还原NOx

虽然同时铂金属或钯金属催化转化器与铜-沸石催化转化器能在160℃-460℃的温度区间依靠碳氢化合物还原一定数量的NOx，但是这种方法存在着以下不足：

第一，相对来说，该方法清除NOx的效率不是很高，特别是在依靠饱和烃催化还原NOx时。

第二，在中温及高温区间更有效的Cu/ZSM-5铜-沸石催化转化器，在水蒸气的作用下显得强度不够。

因此，有必要采用氨基化合物选择性还原柴油发动机尾气中的NOx，该方法可以表示为SCR-NO-NH3，其反应式为：

4NO+4NH3+O2=4N2+6H2O (4)

在高温区，NH3能同NO反应生成N2：

4NH3+6NO=5N2+H2O (5)

此外，在采用氨基化合物选择性还原柴油发动机尾气中的NOx时，可能会发生一些附带的反应，其中最有害的是氨的深层氧化：

2NH3+5O2=4NO+6H2O (6)

显然，使用气态的氨是个麻烦事，而使用30％-40％的尿素水溶液则更方便和安全一些。尿素可以大批量生产，一般用作肥料，其水溶性好，储存运输很方便，而且价格低廉，使用安全。在水溶液中，尿素与水分子相结合并水解为NH3和CO2。

尿素还原NO的过程为：

CO(NH2)2+2NO+0.5O2=2N2+CO2+2H2O (7)

在工业条件下把尿素事先分解为NH3，可以使还原NOx的效率高出10％-40％。

钒-钛催化转化器的试验表明，钒和钛的比例应该接近1。在550℃-580℃的高温区，为了获得较高的选择性，建议向钒-钛催化转化器中加入二价铁作为促进剂。

NH3与NO的比值应接近化学计量值。过量的氨虽然能还原更多的NOx，但同时也产生其他一些问题。

钒-钛催化转化器的优点在于它能促进上述(4)、(5)方程式中反应，而且不会形成新的NOx。更重要的是，当汽车尾气中NOx较少或没有时，氨会被氧化为分子氮。

Cu/ZSM-5铜-沸石催化转化器的试验表明，当时用气态碳氢化合物(CHx)作为还原剂时，部分丙烯被氧化成CO，而且其浓度比尾气中原来的CO浓度高出许多倍。因此，为了避免CO的排放量增加以及碳氢化合物过量，就应该再加装一个铂催化转化器。

Cu/ZSM-5铜-沸石催化转化器在260℃-460℃的温度区间，依靠碳氢化合物(丙烯和丙烷)能还原20％-60％的NOx，但是这种催化转化器工作不太稳定，而且在10-15小时内就会很快丧失活性。

氧化铝基体的铂催化转化器以及铂铑催化转化器能依靠丙烯和丙烷氧化NO，在180℃-260℃的温度区间能转换大约20％的NO，且工作性能稳定。经过300多小时的测试，其活性并未降低。所以铂类催化转化器催化转化NO的效率不高，但它具有较长的工作寿命，可以用于固定式柴油动力设备。

为了扩大催化转化器的工作范围，可以同时使用Cu/ZSM-5铜-沸石催化转化器以及氧化铝为基体的铂催化转化器。当HC与NO的比例小于或等于1的情况下进行的试验表明，它们可以在180℃-460℃的温度区间转换20％-30％的NOx。

综上所述，使用碳氢化合物作为还原剂来催化转化NOx效率不高。

而采用氨基化合物作为还原剂，并使用钒钛催化转化器的效果要好得多。试验中尿素的供给采用了两种方案。一种是把尿素溶液直接喷入SCR催化转化器前的排气管路中。另一种是把事先水解后的尿素供往催化转化器。

试验表明，钒钛催化转化器在500℃-550℃的温度区间仍然具有活性。把事先水解后的尿素供往钒钛催化转化器，能更好地还原NOx。由于柴油燃烧产物中存在二氧化硫，钒钛催化转化器NOx的实际转化能力可能低于此实验数据。

由于氨本身具有很高的毒性，最大允许量为2.0mg/m3，因此NH3与NO的比值应处于在0.81.1的范围内，这对于清除NOx来说是足够的。

对比尿素供给的两种方案发现，尿素事先水解后再供往催化转化器的效果更好一些，能在450℃-520℃的温度区间清除50％-60％的NOx。

因此，应当采用氨基化合物选择性还原NOx，并使用钒钛催化转化器，采用40％的尿素溶液作为还原剂，水解后供往催化转化器。NH3与NO的比值控制在0.91.0的范围内。钒钛催化转化器的基体用费赫拉尔铁铬铝合金薄片制成，成分为铬15％-23％，铝5％，其余的为铁。金属薄片的厚度为0.05mm，每英寸具有200个小孔。

选择性催化还原柴油发动机尾气中的NOx，既可以利用碳氢化合物作为还原剂，也可以使用包括尿素在内的氨基化合物作为还原剂。但是根据利用碳氢作为还原剂思路，暂时还没开发出工作性能稳定、使用寿命较长的催化转化器。铂催化转化器只在低温区间较好地清除NOx。而使用包括尿素在内的氨基化合物作为还原剂，其清除NOx的效果要更胜一筹。

来源：《汽车与配件-技术与市场》