9月4日-6日，由中國汽車技術(shù)研究中心有限公司、中國汽車工程學會、中國汽車工業(yè)協(xié)會以及中國汽車報社共同主辦的第十六屆中國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展(泰達)國際論壇在天津隆重召開。其中，在9月6日舉辦的線上會議中，鐘玉偉給大家?guī)碇黝}演講《國六發(fā)動機排放高適應性技術(shù)的開發(fā)》。

  以下內(nèi)容為現(xiàn)場演講實錄：

  鐘玉偉：尊敬的各位嘉賓、大家好，首先非常感謝組委會邀請我參加這次論壇。

  我今天報告的主題是國六發(fā)動機排放高適應性技術(shù)的開發(fā)，跟大家分享一下玉柴在提高發(fā)動機排放控制技術(shù)保障國六發(fā)動機排放一致性和耐久性方面所做的一些探索。

  我的報告分為四個部分，首先介紹一下國六發(fā)動機排放開發(fā)所面臨的挑戰(zhàn)。

  第二部分介紹國六排放高適應性的需求對整個產(chǎn)品開發(fā)的影響。

  第三部分跟大家分享一下玉柴在國六發(fā)動機排放高適應性方面所做的技術(shù)研究。

  最后做一個簡單的總結(jié)。

  國六發(fā)動機排放開發(fā)所面臨的挑戰(zhàn)，主要來源于兩個方面。首先是排放標準的要求，另外一個方面是用戶使用復雜的條件的一個要求，從國六法規(guī)上面來看，首先17691國六排放標準對耐久性提出了很高的要求，大家可以從這個表上看到，對于總質(zhì)量超過18噸的N3類車型，要求在70萬公里或者十年的有效壽命期內(nèi)排放都要達標，這樣也就需要我們來開展排放的高適應性的控制。

  在17691國六排放標準當中，還提出了排放質(zhì)保的要求。要求以排放控制相關(guān)的零部件都應納入排放質(zhì)保零部件清單，并提供不低于最低排放質(zhì)保期的排放質(zhì)保期服務，要求最短的質(zhì)保期期間內(nèi)排放質(zhì)保零部件清單因本身質(zhì)量故障或損壞，而導致的排放控制裝置失效，或排放超標，生產(chǎn)企業(yè)都要承擔相關(guān)維修費用。

  這個排放質(zhì)保的要求在歐洲的法規(guī)當中現(xiàn)在還是沒有的，我們主要借鑒的是美國的排放標準，但對照美國的標準來看，美國的排放質(zhì)保對于18噸以上的重型車除了行使的里程，使用的年限以外，還有一個累計使用時間的限制，我們中國的國六標準是沒有的，像這個對于城市用車，以及自卸車這類每天行使時間比較長，但是平均速度比較低的車輛類型來說，有可能一直用到車輛的報廢都用不了七十萬公里，所以的話就相當于說，我們生產(chǎn)企業(yè)要對這個產(chǎn)品全生命周期的排放達標都要承擔責任，這是一個比較苛刻的要求。

  特別是到了國六B階段，也就是2023年7月1日起開始實施的階段，在整車上面要強制安裝遠程監(jiān)控車載終端，對在用車的實時的排放數(shù)據(jù)要做監(jiān)控以及上傳，這也就相當于說發(fā)動機的你的排放的一致性跟耐久性要非常好，這個實際上對整個國六的開發(fā)是一個非常大的挑戰(zhàn)。

  特別是我們整個排放適應性的開發(fā)要考慮的是使用條件的適應性，這里面包含我們?nèi)加偷钠焚|(zhì)，我們尿素的質(zhì)量和機油的質(zhì)量，還有環(huán)境的適應性。高溫、高原、高寒以及一些極限的使用的工況，像高硫的環(huán)境頻繁啟停的工況等等。

  另外的話就是我們要針對不同的區(qū)域、不同用途的車輛都要做整個匹配開發(fā)，對比來看我們中國的地理條件，我們的使用環(huán)境遠遠要比美國、歐洲的要復雜，但是我們的零部件的技術(shù)水平，我們的質(zhì)量狀況跟歐美差距還是比較大的，我們實施同樣的排放標準給行業(yè)帶來的挑戰(zhàn)是非常大的。

  像左邊這張圖顯示的是在冷啟動這種工況下面，由于發(fā)動機的水溫它的上升是緩慢的，但是從排放控制的角度我們希望SCR的溫度能快速達到起作用的溫度。右面這張圖就是頻繁的上下坡，上面這張縱坐標是海拔高度，就相當于上坡，然后下坡，下面這張是后處理的催化器的溫度的變化，橫坐標都是一樣的，都是時間。

  大家可以看到這種頻繁的上下坡帶來的催化器的溫度也是激烈變化的，為了保證后處理的SCR具有比較高的轉(zhuǎn)化效率，我們需要對它的溫度進行控制，這個對熱管理的挑戰(zhàn)也是非常大。

  第二部分講一下排放高適應性的要求對國六產(chǎn)品開發(fā)的影響。首先第一個影響就是我們整個的標定要從原來的發(fā)動機單個去考慮，轉(zhuǎn)變到基于整個動力總成還有整車這樣標定開發(fā)的理念。

  我們需要基于整車終端的應用，包括它的配置庫和整個路譜庫來做標定開發(fā)，要把整車需求的這種目標設定作為輸入，來開發(fā)我們發(fā)動機的工況，并對這些數(shù)據(jù)來做評價。

  這里面主要包含一些專業(yè)的模塊，包括空氣的模塊、燃油的模塊、后處理的模塊。另外也包括了不同的用途，還有一些典型的使用區(qū)的要求，像我們的南方跟北方這個差異是非常大的。

  我們整車的競爭力重點表現(xiàn)除了整車的性能以外還要考慮排放的適應性，以及排放耐久性的控制。

  第二個就是整個排放的高適應性的需求，對我們整個國六后處理技術(shù)路線的選擇，后處理技術(shù)路線關(guān)鍵的是選擇帶不帶EGR，因為DOC、DPF、SCR實際上都是要的，另外我們整個高效熱管理的技術(shù)，包含我們發(fā)動機的熱管理，還有整車排氣系統(tǒng)怎么保溫。另外就是包括我們DPF再生控制技術(shù)的選擇，我們要不要做主動再生，還是以被動再生為主。另外還有一個就是我們SCR的高效催化的技術(shù)，這個實際上就是包括我們載體，我們的涂層該怎么去選擇。

  第三個影響就是到我們整個開發(fā)指標的設定，我們需要考慮排放高適應性的要求，從耐久性以及后處理效率提升的角度來考慮我們開發(fā)目標的設定。依據(jù)17691排放標準的要求，我們氮氧尾氣排放的限值是0.46g/kwh，如果基于這個氮氧的目標，我們要設定氮氧原機，就是催化器之前的，這個原排的指標跟你的路線也有很大的關(guān)系。大家可以看到帶EGR的技術(shù)路線，以及沒有EGR的技術(shù)路線，原排的目標，還有就是我們耐久后面的原排這些指標設定都是不一樣的。

  同時我們要設定SCR的原始轉(zhuǎn)化效率以及它耐久性后的轉(zhuǎn)換效率的變化，這些都要作為我們開發(fā)的目標。

  另外為了保證耐久性以及我們的后處理的效率，我們需要對關(guān)鍵性零部件提出這些關(guān)鍵參數(shù)的要求，比如這個燃燒室要對型線提出控制的要求，噴油器要對流量，我們增壓器要對它的壓比、流量，我們的缸蓋要針對它的渦流比，它的流量系數(shù)，凸輪軸要對它的配氣相位、它的升程，EGR系統(tǒng)要對它的流量和它的響應性，都要提出明確的參數(shù)的要求。

  像SCR，我們要對它的轉(zhuǎn)化效率的變化，需要控制的比較小的范圍，這樣的話對SCR的涂層，它的耐久性的要求也比較高。另外一個方面，就是我們需要解決產(chǎn)品耐久性使用過程當中因為DPF再生所帶來的機油稀釋的現(xiàn)象。

  按照換油的技術(shù)要求，我們是按照國標7607這個標準來作設定的，它主要是從質(zhì)量變化指標和機油的物理化特性指標來評價機油的稀釋力。

  我們依據(jù)在實際使用當中的工況，這里面是按照城市的工況我們做整車實驗前后，這個機油質(zhì)量變化的百分比來做分析。通過歷史的數(shù)據(jù)，我們輸入單位時間機油質(zhì)量的變化率，通過實車的監(jiān)控輸入再生的間隔以及單次再生的時間，這樣對整個結(jié)果進行評估，這個換油周期只有兩萬五千公里，大家知道現(xiàn)在我們重型車整個行業(yè)都在宣傳我們的十萬公里的換油間隔，大家可以看到由于我們要保證排放的適應性，我們DPF在使用過程當中它的再生頻次是比較高的，由這個DPF主動的再生它帶來機油的稀釋，所以我們要滿足用戶的要求，同時又要保證我們排放的耐久性，像這里面對我們整個的開發(fā)的影響是非常大的。

  第三部分就給大家分享一下玉柴現(xiàn)在在國六發(fā)動機排放高適應性方面所做的一些技術(shù)研究。首先我們要確保耐久性要制訂好耐久性的測試循環(huán)，這個圖展示了玉柴現(xiàn)在兩種適應循環(huán)，黑色這個是國標排放耐久的工況，紅色虛線以及灰色的虛線這個是我們企業(yè)耐久性測試的循環(huán)。從對比上面來看，我們企業(yè)定義的排放耐久測試循環(huán)它的工況變化會更快，要高負荷的區(qū)域占比也會更大。設定更苛刻的工況進行驗證，就是要有利于保障我們能夠覆蓋更多的匹配、更多的用途。

  另外一個方面，就是要確保怎么在全生命周期內(nèi)SCR都具有比較高的轉(zhuǎn)化效率，SCR整個催化器效率的下降主要來源于兩個方面的風險，一個是熱老化，就是在高溫的應用環(huán)境還有DPF頻繁的再生，以及發(fā)動機原排的惡化所帶來的，另外一個就是硫老化，這一塊是從柴油的質(zhì)量，我們機油的質(zhì)量以及長期里程的累積所帶來的。

  所以我們首先要設定整個標定的約束邊界要加嚴，就是要更合理的去設定發(fā)動機后處理的關(guān)鍵控制指標。

  第二個就是我們要做這個排放閉環(huán)監(jiān)控和自適應的調(diào)整，也就是要做精確的排放預測模型以及噴射策略的自適應控制。

  第三方面就是要做智能的熱管理控制策略，也就是基于工況和目標的效率彌補后處理的效率的劣化。

  對于SCR的老化，我們要設定后處理系統(tǒng)的老化適應流程，研究全生命周期SCR轉(zhuǎn)化效率的特性。這塊整個的實驗是由發(fā)動機廠跟后處理供應商共同來做的。

  另外剛才前面也講到了，我們要基于模型的SCR的尿素噴射來做閉環(huán)的控制，就是除了我們易控制的計量，以及儲氨需求的噴射量以外，我們增加了閉環(huán)修正系數(shù)來修正整個尿素的噴射。通過SCR下游的氮氧傳感器，以及評估的模型估算偏差作為輸入，來觸發(fā)自適應性的修正，調(diào)整當前的尿素噴射量。適用于系統(tǒng)老化、一致性控制等等偏差所導致的氮氧化物控制的偏差。

  另外從熱管理這塊，我們要確保不同的使用條件和工況下面，特別像冷機、冷溫、低溫這種惡劣的工況，這個后處理系統(tǒng)都可以快速升溫并且保持，保證整個系統(tǒng)始終處在一個高效區(qū)。這樣來良好的適應實際整車道路循環(huán)的排放控制。

  我們從SCR入口溫度監(jiān)控來看，這個智能熱管理的影響，首先在正常沒有加智能熱管理之前，我們要達到185度的溫度，SCR的起噴時間是694秒，要加了智能熱管理以后，使得整個尿素噴射提前得以實現(xiàn)，有效的降低冷態(tài)下面的排放污染物，像這個起噴時間縮短了465秒。

  由于市場上面油品的質(zhì)量不穩(wěn)定，為了保證SCR的高轉(zhuǎn)化效率，我們還進行了硫中毒以后SCR特性的研究。像這個圖就是我們使用含硫量350ppm來做的一個連續(xù)運行WHTC循環(huán)的測試的結(jié)果。

  我們測試當SCR累計含硫量達到每升三克左右，SCR的轉(zhuǎn)化效率已經(jīng)下降到了88%。已經(jīng)接近了國六OBD報警的極限。這樣在這種情況下我們就得起動脫硫或者硫再生的技術(shù)。

  這個流程圖展示了我們在脫硫上面所做的一些策略，從整車的角度來看，我們要針對原型車、變型車采取不同的標定，特別是針對原型車，需要針對整車的特性，以及用戶的核心訴求來做標定以及三高的驗證，對于變型車除了視同的一部分，我們更多要考慮用戶核心的這種需求以及整車邊界條件的變化，這樣來做開展變型車的標定。

  另外就是我們開發(fā)了虛擬標定的技術(shù)，來開展不同使用條件和工況下面的精細標定，最終的目標都是要保證后處理SCR具有高的轉(zhuǎn)化效率。

  最后我們來做一個簡單的總結(jié)，由于國六增加了在用車的監(jiān)控，所以我們要基于整車的道路運行工況，開展大量復雜條件下面的開發(fā)工作，這個實際上對我們發(fā)動機以及后處理系統(tǒng)的適應性開發(fā)尤為關(guān)鍵。

  第二點是由于整車道路運行的狀態(tài)，我們國六法規(guī)標準增加了質(zhì)保期的要求，這樣對各個關(guān)鍵零部件的適應性的要求大幅度提高。也就是我們整個行業(yè)都要共同來努力，來滿足排放的質(zhì)保的要求。

  第三，國六要求對全生命周期進行排放管理，我們建議一個是行業(yè)，一個是我們政府相關(guān)部門，要共同努力來確保市場上面用戶使用的燃油、機油還有尿素溶液等等，都符合標準的要求，這樣才能夠保證排放的一致性達標，才能夠保證我們真正實現(xiàn)，我們實施排放法規(guī)的初衷，這是為我們的未來創(chuàng)造一片更美好的藍天。

  好，我的報告就是這些，謝謝大家!