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电动汽车最新报价:248亿美元花在哪? 技术解读排放门事件

2020-06-05 13:41:48 排放 柴油 发动机 召回 我要评论
248亿美元花在哪? 技术解读排放门事件

  我们总说人类犯的最大错误便是牺牲了人们对他的信任,往往要改正这些错误需要付出极大的代价。在这些年中,我们在汽车产业屡次见到了召回事件影响人们的购买信心。就在我们还在因高田气囊爆炸时产生隐患,导致全球范围内大规模召回事件扼腕叹息时,大众成为了新事件的主角。针对柴油发动机排放的作弊行为,使得他们面临着数量超过千万级的召回。粗略的将65亿美元的召回成本,加上180亿美元的追加罚款,合计248亿美元的损失绝不是完结的数字,其远超大众集团整整1年的盈利额。然而,比高田气囊更为复杂的是,大众此次召回不仅涉及产品数量众多,召回处理方式的复杂性更是棘手。

  天文数字一样的款项时刻触及人们的神经,更令众人关注的是大众召回问题产品后如何解决问。换言之是如何在现有基础上,采用非作弊手段令这些车型达到排放标准。然而,面对数量如此众多的待召回产品,大众似乎仍未给出具体的召回措施。尽管这次的召回主要区域为北美以及欧洲,我国仅有1950辆车型涉及此事。不过,这不意味着它与我们毫无瓜葛。因为,这是一场涉及到现在,甚至是柴油发动机未来的风暴,甚至电动车、燃料电池汽车都有可能更快的走进我们的生活。究竟这里面发生了什么?又将会发生什么?让我们回到原点,从召回说起,看看这起复杂度超越以往的事件。

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   1100万的隐忧

  数天前,大众宣布在全球召回约1100万辆装备2.0L TDI柴油发动机的车型。大众汽车销售有限公司也确认,在中国市场共有1950辆使用改款发动机的进口大众汽车,包括1946辆进口Tiguan以及4辆进口迈腾,车主将在2016年接受大众的召回服务。

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  经过多日的报道,相信数量庞大的召回数量以及罚款数额已经很难刺激您的神经了,越来越多的人开始更关注召回后,大众将采取何种措施解决问题。虽然在此前公布的召回信息中,官方并未公布详细的解决办法。不过,由于此次涉及召回的车型对尾气排放处理采用了截然不同的方法。因此,车辆召回后,可能存在使用不同解决方案的情况,所以要推测大众将采取什么方案前,我们有必要先了解下这些车型上分别采用了哪些尾气处理方法。

  - 采用LNT尾气后处理装置的车型:大众Golf、Jetta、Beetle和奥迪A3

  重点:多喷油

  LNT中文全称为“稀燃氮氧化合物补集器”,在工作时捕集和吸附发动机排放的氮氧化物即NOx。当达到饱和状态时,对NOx进行还原再生,产生无害的氮气。尽管看起来很方便,但LNT需要在还原时使用少量燃料,因此如果想要保证NOx的还原量、控制排放水平时,不利于车辆的燃油经济性。显然,这与大众长期以来宣传的柴油车经济节能的卖点相悖。

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  正是因为LNT系统的这个特性,大众为其设定了只在检测时增加燃料用量来提高NOx还原水平的程序。日常行驶时,则改回减少还原用燃料用量来提高燃油经济性。由此,既可以在尾气测试时达标,又不会引起消费者对于其经济性的质疑,保持车型的竞争力。在所涉及的车型中,柴油版的大众Golf、Jetta以及奥迪A3就属于这种情况。

  - 采用SCR尾气后处理装置的车型:大众Passat

  重点:尿素催化剂

  同样采用EA189 2.0L TDI发动机的美版Passat情况与以上四款紧凑型车并不相同,这款中型车采用了一款叫做SCR的尾气处理装置,即选择性催化还原技术。相比LNT技术,SCR具有应对未来更加严格标准的潜力。

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  要利用尿素SCR来减少NOx,就必须增加尿素的添加频率,然而对于车主来说,频繁添加尿素不仅过于麻烦,同时也增加了用车的成本,这就会令车辆的竞争力下降。因此,大众开发出了只在检测时增大使用尿素的程序,而在日常行驶时减少尿素用量。这样的做法显然会降低车主添加尿素的频次,然而在车辆行驶中,NOx的排放无法得到有效地控制。

  好了,现在我们已经了解了整个排放事件中设计的两种尾气排放控制措施,那么,针对这两种不同的结构,我们整理出了一下两种解决方案,其中既有执行成本更低,立竿见影的软件调整法。又有,祛除“顽疾病根”的硬件修改法。究竟,大众会选择哪种呢?

  解决方案一:软件调整

  目前,大众已经给出了车辆召回的施工方案,主要是对发动机的控制软件方面进行修改。官方资料显示,大众EA189发动机都装备有通过将排气门排出的废气重新引向进气侧进行二次燃烧的方式降低尾气中氮氧化物的技术。没错,这就是名为Exhaust Gas Recirculation,简称EGR的废气再循环系统。它的存在意味着大众可以通过软件调整,使柴油发动机排放达标。

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  对采用LNT技术的车型而言,除了调整EGR系统,通过软件调整增大用于还原氮氧化物时的燃油供应显然是更简单且直接的做法,但大众是否愿意降低车辆的燃油经济性,影响柴油车长期以来在这方面的口碑呢?这是一个需要权衡的问题。

  对已经具备了SCR系统的Passat车型而言,由于系统本身具有非常高的潜力,提高日常工况下的尿素供给显然可以有效解决问题,不过这对于追求简单易用、仅仅将车辆作为工具使用的美国消费者来说肯定不是什么好消息。

   解决方案二:硬件修改

  就像前面说到的那样,本次涉及召回的车辆众多,其中既有采用LNT技术,又有采用SCR技术的车型。根据已经掌握的资料看,不调整软件,而是为1100万量待召回车型重新加装符合排放标准的尾气控制装置硬件成本极大,且须重新设计硬件布置位置,再次标定整个排气系统以及尾气控制系统。1年的召回时间内,完成如此大量的工作,可能性趋近于零。

  推论召回解决方案

  通过两个方案的对比可以很容易的看到,通过调整EGR、增加LNT系统喷油量、增大SCR系统尿素供给量的方法,可以在短时间内对涉事车辆完成召回,并且整个方案的成本相对硬件修改而言更低。因此,采用修改软件的方法完善召回车辆的可能性相对更高。我们在咨询了多家柴油发动机设计、生产以及尾气排放控制的相关供应商后,也得到了肯定的答复。

  - 国内涉及的车型如何解决?

  目前国内设计的车型主要为进口的大众Tiguan以及迈腾车型,相信也会进行与国外同步的软件调整,具体的方案亦会针对车辆所装备的尾气后处理装置类型而定。

  文章标签: 发动机技术

   柴油发动机真的“无可救药”?

  在前言中我们提到,此次的事件或将影响到柴油发动机,甚至纯电动车、燃料电池车,这并不是耸人听闻。因为一直一来,对于车辆发动机的选择方面,欧盟较为推崇油耗更低的柴油发动机,翻遍企业官网便可发现热销车型都有柴油发动机可供选择。

  在大众“排放门”后,又陆续曝出其余品牌柴油发动机也存在不同情况的造假行为。此次遭遇信任危机的不仅仅是大众一家,可以说整个柴油发动机家族都受到了质疑。这样的结果可能改变车企对柴油机的研发态度,采用新能源方式驱动的车辆或将更快的登上舞台。不过,在那之前数量庞大的柴油发动机仍会是市场的主力军。正是因为柴油发动机还将频繁出现在我们的生活中,所以我们有必要深入了解下现阶段柴油发动机尾气排放处理技术。

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  - 三种主流处理方法对比

  目前,诸如佛吉亚、博世、康明斯等主要的零部件供应商都推出了成熟的尾气排放后处理技术,可以有针对性的解决柴油机排放不达标的问题。奔驰、MAN更是在10年前便开始生产、销售排放达到标准的乘用车与商用车。上面已经介绍了LNT以及SCR技术,这里还会提到DOC+DPF技术,它们之间有何区别?让我们先看看DOC+DPF,最后来个对比。

   最现实的伙伴:DOC+DPF

  我们儿时印象中的柴油车大多是傻、大、黑、粗,每次它们经过身边排除的那些黑色的尾气算的上是留给我们这样印象的“功臣”。在这些黑色尾气中,颗粒物占据着很大比例,它也是造成大气污染的主要原因。下面我们要讲到的DPF技术,正是消灭这个元凶的利器。

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  DPF的工作原理相对简单,它通过过滤器过滤尾气中所含的颗粒物并进行收集。颗粒物达到一定量之后,就进行燃烧将之转变为二氧化碳排出。加之只需安装在消音器上,因此目前普及度最高。

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   成本控制王:LNT

  随着各国、各地区排放法规的不断提升,传统的尾气处理手段已经开始显现出疲于应付的态势。此时,LNT这项氮氧化物吸附技术开始走向人前。然而,当排放法规进一步提高到欧6c标准时,LNT系统虽然在理论上仍旧能够提高处理效果,满足排放法规,但由此带来的成本提升过高。

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   冉冉新星:SCR

  随着排放法规的不断提升,人们对于柴油发动机排放控制的需求也变得更加迫切。经过研究,工程师根据柴油发动机大部分处于富氧燃烧、排放尾气中氧浓度高、一氧化碳浓度低的特点,研发出了像尾气中喷射还原剂进行催化还原的方法。目前,欧洲7家主要的商用车生产企业中,已经有5家开始采用SCR技术。248亿美元花在哪? 技术解读排放门事件常见柴油发动机尾气处理方法对比DOC+DPFLNTSCR特点处理CO、颗粒物效果较好,可满足未来国5排放法规结构简单、成本低廉处理氮氧化物效果出色缺点较难满足未来更严苛的欧洲排放法规,且需搭配EGR使用。

  满足更高排放法规时,

  硬件升级成本较高。无法对尾气中的碳氢化合物、颗粒进行处理、车主需自行添加尿素水溶液、系统占据空间略大。

  通过上面的讲解以及图表可以很容易的看到,DOC+DPF的处理方式是满足现阶段排放法规的不二选择,不过面对更高、更严格的排放法规时,其与LNT处理系统一样有些力不从心。这时,SCR技术似乎就成为了拯救柴油车未来的救星了。

  - SCR推广之痛

  那么,对氮氧化物处理效果优秀的SCR,可以更好满足未来严苛排放法规的SCR技术为何到现在为止还未全面普及?首先,SCR系统虽然可以在尿素帮助下,在催化器内经过高温发生氧化还原反应生成氮气和水,反应后能有效地减少汽车尾气中的氮氧化合物含量。可车辆尾气中,其他如颗粒物、碳氢化合物、醇类、铅类化合物等物质的处理仍需传统的三元催化器。

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   未来到底该怎么办

  - SCR新技术

  此次“柴油门”不仅是大众品牌一家的信任危机,可以说整个柴油发动机家族都受到了质疑。这样的结果可能导致欧洲车企对柴油机的研发态度,未来排放检测势必更为严格,排放法规也将更为严苛,因此处理效果更好、后期使用更便捷的技术或将得到更大的展示舞台。

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  当然,SCR技术的进一步发展意味着氮氧化物处理的更为彻底,另一方面我们也不能忽视尾气中碳氢化合物、碳烟颗粒的存在。随着技术的进一步发展,未来的柴油发动机或将抛弃EGR技术,工程师可以将柴油发动机调校的更为“激进”,当然,由此带来的碳氢化合物以及碳烟颗粒的排放将会更多,这也需要DOC以及DPF技术更加完善。这并非痴人说梦,我们采访的几家尾气排放处理供应商们都已开始了相关研究。

  - g-tron、燃料电池

  柴油发动机在短时间内并不会因为“柴油门”事件消失不见,而更多的新兴技术也将因此获益,得以有机会走上舞台。

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  全文总结:

  随着时间的不断推移,尾气排放方面出现问题的柴油车逐渐增多。通过分析尾气排放控制策略可以发现这些柴油发动机的车型分别采用了LNT、SCR等不同的处理方法。从时间、财力以及重新布置硬件等因素考量,更改车辆软件系统是大众针对这些数量巨大的待召回车型在短时间内使其排放达标,最可能使用的方法。当然,即使是采用成本最低的召回方法,召回费用与罚款合计的248亿美元都无法避免,这样的教训不能说不惨痛。

  不过,如果我们将目光放的更加长远,便会发现这样的罚款并不“冤枉”,对柴油发动机的推广而言,甚至有着促进作用。经历了这样的事件后,排放法规将更为严格、测试中的漏洞将得以弥补,测试环节更为完善。这也会反逼厂商提高研发水平,应对测试。虽然目前主流的DOC+DFP、LNT完全可以满足近阶段排放法规的要求,针对未来更严苛的排放法规,目前尚未完全普及的SCR技术也是柴油发动机推广的致胜王牌,柴油发动机的前途依旧光明。

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