本刊編譯

放眼全世界，發(fā)動機尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)都在提高。諸如歐盟、美國和日本等高度管制的地區(qū)和國家，均已實施Stage IV排放法規(guī)或其等效標(biāo)準(zhǔn)。此前被認(rèn)為已經(jīng)是最高標(biāo)準(zhǔn)的Stage IV，估計很快會就要被取代——歐盟執(zhí)委會宣布，他們可能會在2019或者2020年實施更高的排放標(biāo)準(zhǔn)Stage V。新標(biāo)準(zhǔn)的目標(biāo)是減少廢氣流中的超細(xì)顆粒，管理Stage IV以及之前的標(biāo)準(zhǔn)與法規(guī)沒有覆蓋的發(fā)動機大小及類型。

日本制造商洋馬稱其發(fā)動機符合Stage V排放標(biāo)準(zhǔn)的要求，并且已經(jīng)為歐盟排放法規(guī)的變化做好了準(zhǔn)備。洋馬歐洲工業(yè)動力總成部門高級經(jīng)理Carlo Giudici說，洋馬發(fā)動機不但滿足美國環(huán)保署的Tier 4標(biāo)準(zhǔn)和歐盟Stage IIIB法規(guī)的要求，而且與提議的Stage V兼容。Stage V會限制顆粒數(shù)量，由此減少超細(xì)顆粒物的排放。

“所謂準(zhǔn)備就緒，具體而言就是所有適用于Tier 4/Stage IIIB排放法規(guī)的洋馬發(fā)動機在過渡到Stage V時，惟一需要做改變的地方只是排放標(biāo)簽貼紙?！?Carlo Giudici說。這意味著使用符合美國環(huán)保署Tier 4最終版、歐盟Stage IIIB排放標(biāo)準(zhǔn)的洋馬發(fā)動機的工業(yè)設(shè)備，不需要做任何改裝就能適用于新規(guī)定。

洋馬的DPF（柴油顆粒過濾器）設(shè)計提供了最少6 000 h免維護的保證，這在大多數(shù)應(yīng)用情況下幾乎等于終身免維護。Carlo Giudici稱，在運行著的成千上萬臺洋馬DPF-TNV共軌發(fā)動機中，至今都沒有出現(xiàn)過DPF堵塞問題。與此同時，TNV-CR發(fā)動機上面的一些改進也顯而易見，比如潤滑油用量在原來Stage IIIA發(fā)動機足夠低的水平上幾乎減半?！拔覀円呀?jīng)為將來做好了準(zhǔn)備?！?/p>

為改變做準(zhǔn)備

珀金斯也在為改變做準(zhǔn)備。該公司稱，歐盟在2019年實施Stage V排放標(biāo)準(zhǔn)，將會對OEM（原始設(shè)備制造商）提出新的挑戰(zhàn)，尤其是那些使用19～560 kW發(fā)動機的廠商。珀金斯表示，不但Stage V發(fā)動機供貨無虞，而且他們已經(jīng)做好充分的準(zhǔn)備，幫助OEM完成從Stage IV向Stage V的過渡。

產(chǎn)品理念經(jīng)理Oliver Lythgoe說：“通過與原始設(shè)備制造商緊密合作，我們成功地找到了后處理封裝的解決方案，所以我們有信心幫助他們應(yīng)對挑戰(zhàn)。不過，排放不應(yīng)該是惟一的關(guān)注點。我們的OEM客戶必須設(shè)計、制造出生產(chǎn)力高、可靠和物有所值的機器，為設(shè)備用戶提供最佳的擁有及運營成本。珀金斯能夠幫助設(shè)備制造商實現(xiàn)產(chǎn)品的差異化，同時還能使設(shè)備保持簡單和易于操作?！?/p>

羅爾斯·羅伊斯的子公司MTU將會繼續(xù)與戴姆勒公司合作研發(fā)、制造MTU品牌的高速柴油發(fā)動機。MTU 1000系列包括MTU 1100、MTU 1300和MTU 1500，將適用于歐盟Stage V非公路排放標(biāo)準(zhǔn)。這些功率為100～480 kW的發(fā)動機，將會在2019年Stage V排放標(biāo)準(zhǔn)生效之前推出。此外，MTU和戴姆勒公司還將延長適用于舊版排放法規(guī)的工業(yè)發(fā)動機的供應(yīng)合同。

羅爾斯·羅伊斯動力系統(tǒng)CEO Ulrich Dohle表示，工業(yè)發(fā)動機在處于上升階段的公司業(yè)務(wù)中占據(jù)了重要的比例，通過延長現(xiàn)有的供應(yīng)合同，他們將會長期生產(chǎn)適用于各種排放階段的工業(yè)發(fā)動機?！芭c此同時，我們提供了針對Stage V排放法規(guī)的解決方案。我們的客戶可以繼續(xù)享受戴姆勒高容量標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)帶來的所有好處?！?/p>

強大的發(fā)展

Tier 4最終版于2015年在美國正式實施，它要求顆粒物和氮氧化物的排放量再減少90%。

美國制造商約翰·迪爾將會提供新的動力方案——PowerTech PSL 13.5 L發(fā)動機。該公司稱，這款發(fā)動機在所有無需裝配DPF便能滿足Tier 4最終版排放法規(guī)要求的發(fā)動機中具有最強大的動力。這種不需要加裝DPF的設(shè)計節(jié)省了空間，為主動力發(fā)電機組的安裝提供了更多選擇。PowerTech PSL 13.5 L發(fā)動機還采用了1個集成了冷卻廢氣循環(huán)系統(tǒng)（CEGR）、柴油機氧化催化器（DOC）和選擇性催化還原技術(shù)（SCR）的尾氣控制系統(tǒng)。

這款額定功率為473 kW的發(fā)動機除了為發(fā)電機組提供動力之外，還可以用于一些需要恒速輸出的應(yīng)用場合。約翰·迪爾計劃在2015年年底開始生產(chǎn)6.8 L PowerTech PVL、PSL發(fā)動機，4.5、9、13.5 L的PowerTech PSL則要等到次年年初。

“與發(fā)電機組制造商的合作經(jīng)驗幫助我們更好地理解什么樣的產(chǎn)品特性和服務(wù)才能應(yīng)對今日的挑戰(zhàn)?！盩reptow先生說，“通過提供緊湊的發(fā)電機組封裝和簡易的操作、可靠的性能，我認(rèn)為我們的PowerTech系列發(fā)動機具備了面對挑戰(zhàn)的能力。”

燃燒技術(shù)

3CX、4CX型挖掘裝載機將是JCB在歐洲市場銷售的第一批符合Tier 4最終版/Stage IV排放標(biāo)準(zhǔn)的機器。JCB公司稱，采用新的發(fā)動機，是希望它可以延續(xù)廣泛用于JCB設(shè)備的Ecomax T4i發(fā)動機的成功。借助小巧的SCR系統(tǒng)來減少氮氧化物排放，輸出功率大于55 kW的Ecomax發(fā)動機符合Tier 4最終版和Stage IV排放標(biāo)準(zhǔn)；得益于高效的燃燒技術(shù)，功率小于55 kW的Ecomax發(fā)動機在燃燒室內(nèi)解決了排放問題，無需任何后處理措施就滿足了排放要求。

緊湊的SCR部件搭配尿基添加劑，被用于功率在55 kW以上的發(fā)動機，并且包含于一個單獨的排氣消音器內(nèi)，用于置換現(xiàn)有的尾氣。這種通用的解決方案，為機械設(shè)計師提供了一致的外形尺寸。JCB動力公司發(fā)動機項目主管Alan Tolley說，JCB會繼續(xù)使用創(chuàng)新的缸內(nèi)技術(shù)在Ecomax發(fā)動機內(nèi)部減少尾氣排放，而不是依賴廣泛的后處理技術(shù)；通過重新校準(zhǔn)和采用SCR解決方案，在滿足現(xiàn)有的包裝要求下，提供了一系列技術(shù)領(lǐng)先、符合Tier 4最終版/Stage IV排放標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)動機?！鞍l(fā)動機的燃油效率提升了5%，運行成本降低了，生產(chǎn)率卻提高了，這些特性是客戶喜聞樂見的。另外，二手市場更加不必?fù)?dān)心，因為JCB的設(shè)備素來擁有強大的‘剩余價值?！?

更低的燃油消耗

美國制造商康明斯稱其生產(chǎn)的QSB6.7發(fā)動機在Tier 4標(biāo)準(zhǔn)下有出色的工作表現(xiàn)。與2011年以前推出的發(fā)動機相比，雖然QSB6.7的排放量減少了90%以上，但是在外形上并無太大差異。最大的區(qū)別是，后者包含了一個廢氣再循環(huán)系統(tǒng)（EGR）和一個康明斯VGT可變截面渦輪增壓器。這些升級對于發(fā)動機整體安裝的影響已經(jīng)被降到最低。

在發(fā)動機內(nèi)部，燃燒技術(shù)被用來實現(xiàn)基礎(chǔ)引擎平臺的全部潛力，部件不需要做太大的改變。就噴射壓力和多場合應(yīng)用而言，高壓共軌燃油系統(tǒng)取得了進展。如今，QSB6.7的燃油消耗比適用于Tier 3排放法規(guī)的發(fā)動機降低了10%，而且性能沒有任何損失（最大輸出功率與2011年以前推出的發(fā)動機相比增加了12%）。

瞄準(zhǔn)中國的非道路III階段排放標(biāo)準(zhǔn)，珀金斯迅速做出反應(yīng)，推出了功率強大的1104、1106系列機械式和電控發(fā)動機。1100系列產(chǎn)品營銷經(jīng)理Leighton Morgan說：“作為擁有完整產(chǎn)品陣容的發(fā)動機供應(yīng)商，我們完全有能力提供可滿足中國非道路III階段排放法規(guī)的機械式和電控動力方案，這個優(yōu)勢引起了很多中國主機廠的濃厚興趣。這些廠商除了希望繼續(xù)生產(chǎn)一貫的機械式機動設(shè)備，也有意引入新的電控型號?！?/p>

珀金斯的機械式六缸發(fā)動機有多種配置，適用于許多工程機械的應(yīng)用場合。一般來說，主機廠會用一臺10 L發(fā)動機匹配20～25 t挖掘機，據(jù)珀金斯稱，這些7 L排量的六缸發(fā)動機不但具備同樣的性能，而且可以更有效率地完成所需工作。功率密度增加了，輸出的動力卻跟排量大很多的發(fā)動機完全一樣，更緊湊的尺寸還意味著散熱能力更佳，也就是說效率更高，從全壽命期成本的角度來看，就更有競爭力。

對于已選用1106系列電控7 L發(fā)動機的主機廠，同系列的機械式型號提供了1個理想的替代選擇，因為2個型號都采用同一平臺，此型號在2 200 rpm轉(zhuǎn)速下輸出功率高達205 kW，而在1 400 rpm 轉(zhuǎn)速下最大扭矩為1 050 Nm。至于1104系列的電控型號，最高功率可達106 kW（轉(zhuǎn)速為 2 200 rpm 時），最大扭矩則可達556 Nm（轉(zhuǎn)速為1 400 rpm時）。

燃油噴射

在第十屆巴黎國際工程機械展（INTERMAT 2015）上，沃爾沃遍達展示了其發(fā)動機產(chǎn)品系列的2位新成員——5 L與8 L非公路柴油發(fā)動機。與舊版相比，D5和D8發(fā)動機的排量、缸體剛度以及低速扭矩都得到了提高。沃爾沃遍達稱，盡管發(fā)動機的排量增加了，燃油消耗卻降低了2.5%。

在進行發(fā)動機設(shè)計的時候，沃爾沃遍達便已經(jīng)把多種排放標(biāo)準(zhǔn)（包括Tier 2/Stage II、Tier 3/Stage IIIA 同級標(biāo)準(zhǔn)和Tier 4 最終版/Stage IV）的合規(guī)問題考慮在內(nèi)，因此無論產(chǎn)品銷往何處，都能確保發(fā)動機符合當(dāng)?shù)氐呐欧欧ㄒ?guī)。而且，無論排放標(biāo)準(zhǔn)如何變化，沃爾沃遍達發(fā)動機都可以輕松實現(xiàn)過渡，因為所有的發(fā)動機具有同樣的設(shè)計足跡。在所有型號的發(fā)動機上，渦輪增壓器等部件的位置都是一樣的，使得OEM的設(shè)計和安裝更加便捷。

此外，該公司還開發(fā)了一種獨特的后處理系統(tǒng)，其特點是可以幫助操作手降低油耗，減少停機時間和維護成本。新的Stage IV發(fā)動機的排量有5、8、11、13、16 L五種規(guī)格，功率范圍為105～515 kW。沃爾沃遍達只是簡單地重新設(shè)計了舊版發(fā)動機上面的選擇性催化還原技術(shù)（SCR），原先的Stage IIIB發(fā)動機便可以滿足Stage IV排放標(biāo)準(zhǔn)的要求。

借助SCR技術(shù)，柴油機排氣處理液（DEF，在某些國家或者地區(qū)被稱為AdBlue）被直接注入排氣管內(nèi)，與有害的氮氧化物在催化轉(zhuǎn)換器中發(fā)生反應(yīng)，生成氮氣和水。沃爾沃遍達稱，由于氮氧化物形成于高溫之下，尾氣再循環(huán)系統(tǒng)可以降低燃燒溫度的峰值，進而減少氮氧化物含量。

工業(yè)產(chǎn)品規(guī)劃經(jīng)理David Hanngren說：“我們相信只使用SCR技術(shù)就可以讓NOx排放量降低到Stage IV的標(biāo)準(zhǔn)，因此我們竭盡全力改進它。根據(jù)我們的配置，沃爾沃遍達Stage IV發(fā)動機以最佳水平運轉(zhuǎn)，油耗低、排煙也很少，在很多應(yīng)用場合下比使用柴油顆粒過濾器（DPF）的發(fā)動機更能勝任?！?/p>

不會過時的技術(shù)

從2015年秋天起，小松歐洲為歐盟 Stage IIIB排放標(biāo)準(zhǔn)的二手小松設(shè)備推出一個轉(zhuǎn)換套件，使設(shè)備在排放控制較松的市場可以使用高硫柴油。

超低硫柴油對于安裝了符合Stage IIIB及更高排放標(biāo)準(zhǔn)發(fā)動機的設(shè)備而言是必不可少的燃料。該轉(zhuǎn)換套件是專門為原來在歐洲出售、配有Stage IIIB發(fā)動機的小松設(shè)備設(shè)計的，目的是使該機型能在排放控制較松、短缺超低硫柴油的國家使用。這個改裝過程由小松的授權(quán)代理商實施。

小松歐洲產(chǎn)品營銷副總經(jīng)理Jim Venerus說：“由于無法使用超低硫柴油，一些配備歐盟Stage IIIB發(fā)動機的機器無法達到最佳工作狀態(tài)。經(jīng)銷商通過由小松批準(zhǔn)的改裝過程為客戶提供快捷、簡單的解決方案，同時不會影響產(chǎn)品性能。”