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相关行业应对重型柴油机国Ⅳ标准实施基本情况

发布时间:20-02-14

根据国家汽车污染物排放标准实施计划,我国将于2010年开始实施重型柴油机国Ⅳ排放标准。基于欧美汽车工业发展经验及我国的国情来看主要有两种技术路线,分别为SCR(选择性催化还原)技术路线和EGR(废气再循环)+DPF(颗粒物过滤器)技术路线。其中SCR技术路线,主要是通过提高喷油压力,优化喷射定时,改善燃烧过程,从而降低发动机机内颗粒物排放;而此过程产生的较高NOX排放则采用SCR还原成N2和O2;EGR+DPF技术路线,主要是通过EGR将NOX排放降低到标准要求以下,而此过程产生的较高颗粒物排放通过DPF降低到满足标准的要求。这两种技术路线的对比见表。

综合来看,采用SCR技术路线在燃油经济性、燃油喷射压力、机油含碳、对硫敏感度等方面比EGR+DPF具有明显的技术优势;而EGR+DPF技术对封装要求低,也不需要尿素系统。两种技术路线各有各的特点。

针对国IV标准实施规划,各柴油机生产企业和相关行业(尾气后处理系统、燃油喷射系统、涡轮增压器系统等)生产企业开展了大量的研制和试验、匹配工作,并形成了一定的生产能力。但是这些生产企业的技术能力和生产能力是否能及时满足国IV标准实施规划的要求,是被极度关注的问题。

目前,部分相关行业的产品已经完成与主机厂的技术匹配,而且相关的机型已经获得了环保部的环保型式核准公告。截至2009年10月,通过国Ⅳ环保型式核准的重型柴油机机型数目约139个。因此,相关机型的研发和匹配基本就绪,而且重型柴油机多数厂家是选择SCR技术路线来实施国Ⅳ标准。

尾气后处理行业对国Ⅳ标准实施准备情况

我国自2000年以来相继等效实施了欧Ⅰ、欧Ⅱ、欧Ⅲ的排放标准,在法规的推动下后处理系统行业也因此得到迅猛发展,行业市场迅速扩大,国内一批相关企业也如雨后春笋般诞生了。截止2008年底,汽车尾气后处理产业链上相关企业(不含配件用催化器生产企业)近百家,其中载体生产企业在20家以上、催化剂涂层企业11家以上、隔热衬垫企业 4 家以上、催化器封装企业57家以上。目前已经形成了专业分工、互相支持的局面。从整体上来说,后处理系统划分为四个部分:载体,催化剂,隔热衬垫和催化器封装。

尾气后处理系统载体子行业:

尾气后处理系统载体的主要形式包括陶瓷蜂窝载体、金属蜂窝载体,以及用于柴油机的各种形式的颗粒物捕集器(DPF)等。陶瓷蜂窝载体主要用在汽油机三效催化转化器,柴油机氧化催化型转化器(DOC),以及柴油机选择性催化还原系统(SCR)。金属蜂窝载体主要用于柴油机分流式颗粒物过滤器(POC)、选择性催化还原装置(SCR)、摩托车用三效催化转化器。DPF主要使用堇青石、碳化硅或钛酸铝等材料。随着机动车排放法规的越趋严格,载体研究趋向于薄壁和高孔密度载体方向发展。例如目前最新的发展是600cpsi~900cpsi的0.05~0.075mm左右、甚至更薄的薄壁载体。

国内生产陶瓷载体主要企业有:康宁(上海)有限公司、NGK(苏州)环保陶瓷有限公司、江苏宜兴非金属化工机械厂和江苏高淳陶瓷股份有限公司等。提供金属载体主要有德国依米泰克排放控制技术股份有限公司和南京依柯卡特环保科技有限公司等。生产柴油机DPF载体的主要企业有:康宁(上海)有限公司、NGK(苏州)环保陶瓷有限公司、云南菲尔特环保科技有限公司和贵州黄帝车辆净化器有限公司等。

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目前,部分企业已有相关产品在国外实施欧Ⅳ排放标准的地区应用,其载体技术都已经非常成熟,并掌握了最新的薄壁、高孔密度载体的生产能力。另外部分企业在技术储备上,已经能批量供应普通的陶瓷蜂窝载体和颗粒物捕集器,产品技术上也能够符合国Ⅳ标准要求,并有相应的产品应用例子,但在产品一致性等方面还与国际成熟产品有些差距。因此,国内主要载体厂家技术准备上已经非常充分。

从生产准备上,目前部分企业已将有些产品在国内进行本地化生产,并有相应的产品在国Ⅳ机型/车型应用。鉴于目前国Ⅳ柴油机的市场比例较小,有些厂家则主要从国外进口相应的产品来满足国内的需求。但也有些厂家已经在国内开设了满足国Ⅳ标准重型柴油机用载体生产线。

催化剂涂层子行业:

催化剂是后处理系统中的核心部件。催化剂的成分、含量及涂覆水平是催化器性能的重要指标,直接影响着尾气的净化效果。目前汽车采用的催化剂主要成分有贵金属、钒钼钨化合物、铁铜分子筛等。

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国内从事催化剂涂覆的主要企业有:巴斯夫催化剂(上海)有限公司、无锡威孚环保催化剂有限公司、庄信万丰(上海)催化剂有限公司、优美科汽车催化剂(苏州)有限公司、昆明贵研催化剂有限责任公司和福建朝日环保科技开发有限公司等。

在技术储备方面,主要企业都已经有能力进行国Ⅳ柴油机后处理催化器的涂覆。大部分催化剂厂家已经在国内设立了研发中心,说明企业非常注重提升研发实力来适应市场要求。生产准备上,目前大多数企业生产的产品主要是满足汽油车三元催化器和柴油机DOC的涂覆。对于国IV车辆所需的SCR系统涂覆,很多企业在技术准备上已经满足,但鉴于未来时间和市场的不确定性,尚未达到大规模量产,故部分企业采取在国外进行催化器涂覆的方式满足国内市场需求,待需求规模上升后,将适时转为国内供应的方式。另据了解,有些企业根据国Ⅳ排放法规实施规划,已引进了大规格载体涂覆工装等设备,并在2009年加大了投资力度。

衬垫子行业:

尾气后处理系统陶瓷膨胀密封衬垫是汽车催化器的重要部件之一,位于载体与壳体之间,主要用来保护催化净化器的核心——陶瓷蜂窝催化剂载体不受损坏,起到固定载体和减振的作用,并且具有良好的气密性和隔热作用。其优异的热膨胀性能解决了陶瓷载体与金属外壳在热膨胀方面存在的显著差异,使陶瓷载体免受道路不平的冲击和振动,保证了汽车催化转化器的使用性能。

国内生产催化器衬垫的主要企业有:3M(中国)有限公司、奇耐联合纤维(上海)有限公司、临海市邦得利汽车环保技术有限公司和上海伊索热能技术有限公司。由于衬垫主要作为固定载体和减振、密封和隔热作用,在国Ⅳ阶段衬垫基本与其他排放标准阶段的要求类似,技术上不需要做特殊的升级储备,技术能力和生产能力上可以满足柴油机国Ⅳ标准的实施。

催化器封装子行业:

尾气后处理系统催化器封装主要是用来保护催化器中的载体,使发动机排气能够与载体催化剂充分接触。催化器的封装方式大致分为蚌壳式、捆绑式和塞入式三种。

国内从事催化器封装主要企业有:无锡威孚力达催化净化器有限责任公司、埃姆康环保技术(上海)有限公司、天纳克同泰(大连)排气系统有限公司和上海天纳克排气系统有限公司、康明斯排放处理系统(中国)有限公司、苏州派格力减排系统有限公司、北京绿创环保设备股份有限公司。经过近些年发展,封装企业都基本形成了整套系统的封装能力,产品性能日趋成熟,一些企业已经有小批量在国内大城市配套应用,一些企业大规格载体的封装能力正在建设中。另外重型柴油车用后处理封装技术相对汽油机三效催化封装技术来说,提升水平不算太大。而且主要封装企业生产准备充分,技术成熟,少部分企业已经加紧研发和跟进,将可以适时满足标准实施要求。

尿素喷射子行业:

重型柴油机国Ⅳ标准采用SCR技术路线时,除了要求有整套尾气后处理系统装置外,还需要加入一套尿素喷射系统。此系统包含三个关键组件:尿素喷嘴、尿素计量泵和尿素喷射控制系统。目前行业内尿素计量泵和尿素喷嘴主要采用博世、无锡威孚力达、格兰富、康明斯、天纳克、Albonair公司的产品,控制系统方面主要由博世和各SCR封装厂等掌握。

在尿素喷射系统上,目前成熟并且得到应用主要是进口产品。国内也有相关企业正在开展研发,如无锡威孚力达催化净化器有限责任公司,武汉添蓝发动机排放控制技术有限公司,苏州派格力减排系统有限公司,无锡凯龙汽车设备制造有限公司都在自主开发尿素关键零部件和控制系统。

外资企业在尿素喷射技术准备已经成熟,部分企业已经开始增加生产设备或增加投资。自主企业如无锡威孚力达催化净化器有限责任公司也承担着国家“863”项目,产能也将迅速提升。因此,尿素喷射系统关键零部件企业都已经积极准备,产能将会在短时间内迅速提升。

燃油喷射系统对国Ⅳ标准实施的准备情况

目前,国内生产燃油喷射系统的主要企业有:博世汽车柴油股份有限公司、德尔福(中国)科技研发中心有限公司、电装(常州)燃油喷射系统有限公司、康明斯燃油系统(武汉)有限公司、成都威特电喷有限责任公司、亚新科工业技术有限公司和辽宁新风吉尔燃油喷射有限公司等。

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在主要产品供应方面,其中,博世柴油汽车股份有限公司及常州电装公司主要供应高压共轨系统;德尔福则主要向轻型柴油机供应高压共轨系统,向中重型柴油机供应单体泵及泵喷嘴系统;成都威特和亚新科南岳公司主要为中重型柴油机供应电控组合单体泵;辽宁新风主要为轻型柴油机供应高压共轨产品。

在研发能力方面,各主要电喷企业在国内都设立了相应的研发中心,利用国内研发中心引进国外已经应用过的产品,进行本地化生产及技术支持。国Ⅳ技术和产品基本成熟,并且与相匹配的机型也通过国家环保型式核准。在技术储备方面,主要外资企业拥有国Ⅳ燃油喷射系统技术能力,并可供应国内市场,满足国内重型柴油机市场需求。

在生产准备方面,外资企业和国内厂家都看好中国的市场,外资企业加大了中国市场的投资和扩产计划。国内厂家在产能规划时,也预留了充足的产能。如国IV标准将按时实施,采取相应的措施,产能也可以满足市场供应。

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涡轮增压器系统对国IV标准实施的准备情况

近年来,涡轮增压器在柴油车上得到了广泛应用,我国国Ⅲ、国Ⅳ重型柴油机都已装配了涡轮增压器。涡轮增压器能够有效提高重型柴油机功率、改善经济性能、降低污染物排放,并明显改善高负荷区运行的经济性。涡轮增压器不仅使功率范围增大,虽然在低负荷区,涡轮增压器对经济性没有明显改善,但使高负荷的经济运行范围也扩大了。这对经常满负荷高速运转的重型柴油汽车来说,作用是非常显著的。

目前,国内生产涡轮增压器企业主要有霍尼韦尔涡轮增压系统(上海)有限公司、无锡康明斯涡轮增压技术有限公司、博格华纳增压系统有限公司、上海菱重增压器有限公司、湖南天雁机械有限责任公司、寿光市康跃增压器有限公司等。国Ⅲ、国Ⅳ重型柴油机装配涡轮增压器的型式基本相同,但使用材料及制造工艺水平有待提升。涡轮增压系统产能充足,可以满足实施国Ⅳ重型柴油机的需求。

尾气后处理系统行业、燃油喷射系统行业、涡轮增压器系统行业等应对国IV标准实施,做了大量而细致的准备工作。从技术准备上,各大系统主要企业都已经有成熟的技术能力。在生产准备方面,由于目前国内符合国IV标准的车辆生产规模还较小,企业还未敢贸然扩大生产。如经相关部门明确标准实施日期,相信尾气后处理系统、燃油喷射系统和涡轮增压系统的生产企业在各方面都将及时扩大产能,积极应对来满足市场要求,以确保国Ⅳ标准顺利实施。

 
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