中國首個自主研發DPF柴油發動機問世 一汽錫柴成「藍天衛士」

從2013年起，「霧霾」一直是中國政府和老百姓最關注的環保話題。亞洲開發銀行與清華大學發布的《邁向環境可持續的未來——中華人民共和國國家環境分析》指出，中國最大的500個城市中，只有不到1%的城市達到世界衛生組織推薦的空氣質量標準，世界上污染最嚴重的10個城市有7個在中國。2017年，領導親自將「堅決打好藍天保衛戰」寫入政府工作報告。從理念到政策、從中央到地方，中國正在全方位地向霧霾進行「宣戰」。

　　2月17日，京津冀地區「2+26」城市和深圳對重型柴油車要求帶上「口罩」(安裝顆粒捕集器，即DPF)。在全國上下對柴油機一片喊「打、禁、限、控」的呼聲中，這讓整個國產柴油機車行業都為產品轉型手忙腳亂。儘管早有風聲，但都沒想到這一天來的如此的突然。

　　圖：一汽錫柴惠山基地產品展示廳

　　但有一個例外。高舉「民族品牌、高端動力」旗幟的一汽解放汽車有限公司無錫柴油機廠早在8年前就下決心解決國產柴油機普遍存在的排放污染問題，開始了中國DPF路線柴油發動機的研發並獲得成功，不僅填補了我國在這一領域國產產品的空白，更是達到世界同類產品的先進水平，目前已具備8個機型20萬台的年生產能力。 一汽 錫柴副廠長季一志介紹，錫柴的發動機為目前唯一實現商品化的安裝顆粒捕集器國產柴油發動機，可有效降低90%以上顆粒排放，將極大改善我國重型柴油車排放污染現狀，「為藍天保衛戰」做出應有的貢獻。

　　DPF曾長期在中國「 水土不服 」

　　32年前，我國著名內燃機專家、 吉林大學 劉巽俊教授在美國明尼蘇達大學進修並從事內燃機污染問題研究時關注到了一項名為柴油顆粒過濾器（DPF）的新技術，該技術是採用多孔介質或纖維過濾材料對排氣進行過濾，能夠有效地凈化排氣中90%以上顆粒，是凈化柴油機顆粒物最有效、最直接的方法之一。歸國後，劉巽俊教授預見到了這一技術將對中國環保事業的巨大價值，率先開始了中國DPF的研究，但在當時，整個國家對於環境保護問題都還沒有足夠的重視，研究工作在異常艱難中進行著。

　　2000年起，國家意識到柴油機顆粒的排放對環境的污染和對人體的傷害，開始以科研基金的形式對高校研究工作進行了資金的支持。10多年來，國內DPF技術方面也因此取得了很大的成績。但因DPF對開發成本過高和開發難度大等因素，令大量生產廠商望而卻步，不敢輕易染指。甚至在國內一次DPF技術路線及應用交流研討會上，一位尾氣凈化公司副總還認為，「在中國的特殊國情下，完全沒有必要使用DPF，可以結合中國市場需求，提供成本更低、技術條件適中的產品，實現更好的性價比。畢竟更多的中國消費者首先考慮的是，省油、省錢、省事。」在歐洲市場技術已經非常成熟，實現商品化的DPF後處理技術路線，在中國卻顯得如此的「水土不服」。還有很多人在研究針對排放監測的造假技術，更讓人哭笑不得的是，甚至還有人把造假手段去申請國家專利。

　　忽視的代價是什麼？一年比一年更嚴重的霧霾折磨著京津冀老百姓的身心。北京市組織北大、中國環科院等單位對城市的PM2.5源進行解析和論證。數據顯示，機動車揮發性有機物、氮氧化物排放量分別佔全市排放總量的1/3至1/2左右。中國機動車污染防治委員會副秘書長、中國汽車技術研究中心首席專家李孟良教授更是指出，北京、上海、廣州等特大型城市的機動車排放是PM2.5的首要污染源，分別佔31.1%、29.2%、21.7%。在全國範圍看，重型柴油車在機動車佔比僅為3.3%，但PM排放占汽車PM排放總量的60.0%；在京津冀地區，重型柴油車的PM排放占區域汽車PM排放總量的82.8%！

　　嚴峻的污染形勢促使國家吹響了「治霾」號角。2017年2月17日，國家環保部、發改委、財政部、能源局、北京市人民政府、天津市人民政府、河北省人民政府、山西省人民政府、山東省人民政府 河南省人民政府聯合開始史上最嚴治霾行動，京津冀大氣污染傳輸通道的「2+26」城市開始以改善區域環境空氣質量為核心，以減少重污染天氣為重點，布置的19項主要任務中4項是針對汽車尾氣排放管理。北京要求，新增重型柴油車全部「戴口罩」(安裝顆粒捕集器)；天津規定，開展機動車尾氣污染專項整治行動，對高排放重型柴油貨車加裝DPF，深圳市要求總質量4.5噸以下車輛必須使用DPF......不久的將來，沒有安裝DPF的重型柴油車在京津冀將寸步難行，這才讓長期被忽視的DPF成為了行業關注的焦點。

　　8年前的選擇成就今日的超前

　　據了解，汽車排放是指從廢氣中排出的一氧化碳、 碳氫化合物 和 氮氧化物 、PM（微粒，碳煙）等有害氣體，柴油機的排氣污染物以氮氧化物和PM為主。因為柴油機採用壓燃方式，柴油在高溫高壓下裂解更容易產生大量肉眼看得見的碳煙。為了抑制這些有害氣體的產生，促使汽車生產廠家改進產品以降低這些有害氣體的產生源頭，歐洲和美國都制定了相關的 汽車排放標準 。我國政府也會借鑒 歐洲標準 和根據我國環保實際情況，不斷更新自己的新「國標」。

　　圖：一汽錫柴研發部性能開發室

　　柴油發動機生產廠家則會根據我國政策和市場需求，開發新的產品系列。在2009年，一汽錫柴即開始了新的國五標準柴油發動機研發。一汽錫柴研發部性能開發室陳粹文主任回憶，當時，研發團隊內部也有爭論，是研發在歐洲已經比較成熟的SCR，還是在世界都公認的存在技術難題的DPF？選擇哪條技術路線，成為擺在技術團隊面前的一道難題。

　　的確，如果採用SCR路線，它是通過優化噴油和燃燒過程，盡量在機內控制微粒PM的產生，而在機外後處理過程中，採用尿素溶液對氮氧化物進行選擇性催化還原，這一技術路線在歐洲佔主流，歐洲長途載貨車幾乎全部採用這一方案，基於國四平台升級國五相對更易研發，可以更快實現商品化，但其缺點是必須在加油站設立相關的尿素溶液補充設備，整車也需增加一套尿素貯存和噴射裝置而使用戶成本增加；而DPF優點是，客戶不增加額外的裝置和費用，但對於開發而言需提高噴油壓力和缸內爆發壓力，對原發動機進行強化及冷卻系統的改進。此外，還有DPF的再生問題、燃油含硫量要求嚴格、燃油消耗增高等一大堆的技術難點要克服。更重要的是，國內沒有任何一家柴油機廠有成功研發的先例，無任何經驗可以學習，一切都要從零開始。選擇這條路，註定要犧牲寶貴的時間，坐視競爭對手搶佔市場先機。而且在當時，國家並沒有強制性要求，研發DPF是吃力又不討好的。

　　在這個十字路口，深入每一個錫柴員工內心的企業哲學讓他們最終下了決心：我們宣誓過要始終睜大眼睛看世界，始終睜大眼睛看市場，始終睜大眼睛看明天。想要做中國的民族品牌和高端動力，應當有挑戰技術高峰的勇氣和堅持！

　　陳粹文坦言，研發的過程是最寂寞孤獨的，關注每一個數據和細節，忍受著每一次試驗失敗的自我反思，每一步前進付出的艱辛和汗水無異於攀登一次珠峰，是真正使出了洪荒之力。當8年前下定決心做出中國的DPF，整個研發團隊100多名技術人員每天從早上8點工作到晚上12點兩班倒，反覆試驗論證，關注著每一個參數。以4DW93-84E5發動機為例，除常規台架耐久試驗外，還進行了機油稀釋、灰分載入等針對DPF技術路線的專項耐久試驗，累計台架耐久試驗時間超過5000小時，累計行駛里程約20萬公里。正是在這樣嚴格的反覆測試下， 解決了低油耗、長壽命和長換油周期等關鍵技術難題， 在產品達到國五排放標準的同時，獲得6項國家發明、36項實用新型專利和多項計算機軟體著作權，並為後續國六機型的開發掃清了技術壁壘。李孟良教授在了解到錫柴DPF研究取得的成果後，感嘆到，錫柴能夠耐住寂寞，潛心研究，引領技術發展方向，充分體現了國企的責任和擔當。

　　錫柴人對其研發的DPF產品最為自信的是高環保性，實現了真正意義上的「無法排放造假」。陳粹文主任介紹，大家對柴油機車最直觀的印象是，發動時排放的滾滾黑煙。錫柴DPF產品將徹底顛覆我們對柴油機的傳統認識。錫柴DPF產品針對國情和客戶需求的研發設計，高效性優勢主要體現在高效捕集排放的碳顆粒，有效降低PM值，有效降低煙度，根除柴油車黑煙問題；而DPF再生技術，有效改善了DPF後處理堵塞的問題，真正做到了讓用戶省心，使用放心，駕駛順心。

　　圖：DPF技術示意圖

　　據了解，在經濟性上，錫柴DPF產品也有獨特優勢，初裝成本較低，無尿素、尿素箱等初裝成本；使用成本較低，駕駛中無其它添加劑消耗，使用時間越長，收益越高；維護成本較低，燃油品質較差的情況下，終生只需一至兩次DPF清灰，幾乎無其它費用；此外，工作出勤率高，工作地域範圍不受限，可進入北京、天津、深圳等要求加裝DPF的地方城市作業，提高工作收益區間。

　　陳粹文主任強調，研發試驗和客戶體驗證明，錫柴DPF產品是非常可靠的：排放穩定達標，DPF技術路線可以實現各工況自適應，杜絕排放超標風險，可以有效避免在日益加強的排放監控中可能出現的問題；低溫環境高可靠，無SCR技術中尿素結晶風險；整機上對機油冷卻器模塊、氣缸蓋罩、進排氣側、EGR冷卻器等進行結構優化，對排氣管進行包裹，各項優化措施有效增強柴油機穩定性及可靠性；錫柴領先的技術研發，眾多的公告支撐，成熟的市場運用，完善的產品供應都確保著用戶的順利使用。

　　走近中國柴油機領域的創新先鋒

　　「想當年，歐洲排放什麼標準，我國就是什麼標準；而國家最新發布的國六發動機排放標準修改意見稿，一些指標已明顯比歐洲同類標準高。幾乎可以斷定，我國在這一領域，未來將執行比歐洲更嚴格的標準，不能持續創新，適應這一節奏的企業都會倒下！」一汽錫柴

　　儘管通過DPF再一次佔據柴油機領域的技術制高點，但全體員工依舊不敢放鬆，他們懂得，無長進者必倒退。他們已經把目光聚焦到基於車輛角度而進行的發動機研發，正以全力以赴的狀態，考慮從提高整車的傳動效率、整車的降阻、油電混合、能量回收、低摩擦技術應用等方面來提升車輛發動機的使用性能，用 自主創新 去爭取下一次的 「 話語權 」 。

　　勇攀技術高峰，助力中國「藍天保衛戰」只是一汽錫柴74年開拓進取的一個縮影。幾代錫柴人的努力，正在成就「民族品牌，高端動力」一次次的輝煌。據了解，創建於1943年的一汽解放汽車有限公司無錫柴油機廠是國內重型發動機的主要製造基地、中國自主品牌發動機的主要出口基地。工廠依託一汽技術中心優勢，形成了開放合作的自主研發模式，是柴油機行業唯一同時掌握VCU、GPS、EGR、發動機制動等多項關鍵核心技術、我國第一家研製成功四氣門柴油機、第一家研製成功電控共軌柴油機、第一家研製成功兩級增壓柴油機並成功推廣的企業。是行業內第一家達到QS9001國際標準，國內唯一家同時獲得「機械工業管理現代化企業」和「管理進步示範企業」的廠家，全國企業文化示範基地。

　　是什麼讓一汽錫柴著著領先，始終跑在行業的前列？ 一汽 錫柴副廠長季一志介紹，錫柴靠的是七十多年來在發動機行業摸爬滾打的經驗和放眼全球、放眼未來的戰略視野。一個沒有危機感，不能敏銳察覺市場變化和對政策有預見性，沒有豐厚技術儲備的企業，是很難適應當今世界的發展節奏的。錫柴始終堅持「學習、創新、抗爭、自強」的核心價值觀，正在由學習型企業向創新型，技術跟隨型向技術引領型企業轉變，積极參与技術研發角逐，實現「民族品牌高端動力」的企業價值。（寒流 李永佳 鮑旭平）