2013年02月20日08:46 來源：人民網(wǎng)-財經(jīng)頻道
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以東京都強(qiáng)化汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)為契機(jī)，日本的卡車環(huán)保技術(shù)開發(fā)取得了進(jìn)展。技術(shù)開發(fā)目標(biāo)是大幅減少尾氣中的顆粒物（PM）和氮氧化物（NOx）。日野汽車公司于2003年11月上市的新車將顆粒物排放量一舉減少了85％。
“各位，你們能做深個呼吸嗎？”
時任東京都知事的石原慎太郎以強(qiáng)硬的口吻質(zhì)問站在面前的卡車企業(yè)經(jīng)營者們。他手中拿著一個盛滿黑色粉末的塑料瓶。這些粉末其實是使用柴油發(fā)動機(jī)的卡車排放出來的顆粒物。石原一邊搖晃著瓶子，一邊說：“卡車產(chǎn)生的粉塵正在威脅市民的健康�！�
1999年，石原提起這個問題后，針對卡車尾氣的指責(zé)迅速增強(qiáng)。在這種形勢下，日本政府決定，于2002年10月開始施行以東京圈、愛知縣和三重縣圈、大阪府和兵庫縣圈為對象的《汽車NOx?PM法》。并且還公布了將預(yù)定2007年實行的“新長期柴油車尾氣規(guī)制”提前2年，從2005年開始實行的方針。在當(dāng)時，這意味著不能將顆粒物排放量降低到現(xiàn)狀的15％以下、將氮氧化物（NOx）降低到40％以下的企業(yè)，事實上將被趕出日本新車市場。
“4星級”低公害車
面對這一事態(tài)，卡車企業(yè)加快了可解決尾氣問題的新技術(shù)開發(fā)。
當(dāng)時，在顆粒物減排方面走在業(yè)界前列的是日野汽車公司。該公司于2003年11月上市的大型卡車“Profia”成功將顆粒物排放量減少了85％。憑著較少的排放量，該車從日本國土交通省獲得了“4星級”（最高級）認(rèn)證。該公司領(lǐng)導(dǎo)Profia開發(fā)工作的開發(fā)部長遠(yuǎn)藤真笑著說：“我們希望下次石原搖晃的是一個空塑料瓶�！�
減少卡車尾氣中所含顆粒物的方法大體可分為2種。1種是在發(fā)動機(jī)內(nèi)提高燃料的燃燒效率，另外1種是提高用于去除尾氣中有害物質(zhì)的過濾器的性能。
顆粒物的主要成分，是作為柴油車燃料的柴油進(jìn)行不完全燃燒時產(chǎn)生的煙灰。老式柴油發(fā)動機(jī)進(jìn)行1次燃料噴射后，在燃料完全氣化之前就會發(fā)生氣體爆炸，因此，很容易產(chǎn)生作為燃燒殘渣的顆粒物。于是，日野汽車在Profia上安裝了“高壓共軌式燃料噴射系統(tǒng)”（下圖），這種系統(tǒng)可提高燃料噴射的壓力，促進(jìn)柴油的氣化，而且能通過分成幾個階段進(jìn)行噴射提高燃燒效率。
共軌是指暫時存放將要輸送入噴射閥的燃料的管子，新系統(tǒng)可在這些管子中將施加給柴油的壓力最大提高到1800個大氣壓。這堪比在食指上放一頭大象時施加的作用力，從閥門中噴出的柴油顆粒會變得極其細(xì)小。
Profia的發(fā)動機(jī)分“試噴”、“預(yù)噴”、“主噴”、“后噴”及“補(bǔ)噴”5個階段進(jìn)行超高壓噴射。目的是使每次燃料噴射具有不同的作用，并將柴油的燃燒控制在最佳狀態(tài)。
首先進(jìn)行試噴，在燃料室內(nèi)制造柴油與空氣的混合氣，準(zhǔn)備好容易發(fā)生氣體爆炸的環(huán)境。雖然柴油發(fā)動機(jī)的工作原理是將燃料噴射到體積壓縮到約二十分之一的空氣中，使其自然著火，但如果事先準(zhǔn)備好混合氣，就能促成更順利的著火。
接著進(jìn)行預(yù)噴，將極少量的柴油輸送到燃燒室，通過局部著火來制造“火種”。雖然接下來的主噴將引發(fā)全面燃燒，但由于有多個火種，氣體爆炸不會同時發(fā)生，燃燒會逐步向整體擴(kuò)散。由此可防止柴油的不完全燃燒，發(fā)動機(jī)發(fā)出的噪聲也將減少。
主噴之后進(jìn)行后噴，其目的不是驅(qū)動發(fā)動機(jī)，而是使主噴時燒剩下的燃料及顆粒物進(jìn)行燃燒。通過上述流程，日野汽車將發(fā)動機(jī)的顆粒物排放量減少了約一半。
最后的補(bǔ)噴對通過尾氣管的過濾器去除發(fā)動機(jī)中未能燒盡的顆粒物起到輔助作用。
尾氣中所含的顆粒物被陶瓷過濾器捕獲，其主要成分煙灰便附著在過濾器的壁面上。如果這些煙灰積存得過多，尾氣氣流就會變慢，發(fā)動機(jī)的輸出功率也會下降，因此，當(dāng)壁面上煙灰積存到一定程度時，就必須“掃除”干凈。
在過濾器內(nèi)焚燒煙灰
當(dāng)溫度達(dá)到約600度時，煙灰會自然著火并燃燒。Profia利用這一性質(zhì)，通過補(bǔ)噴對過濾器進(jìn)行掃除。煙灰在過濾器內(nèi)燃燒的原理大致如下。
首先，在進(jìn)行了后噴之后，向溫度下降的燃燒室內(nèi)噴射燃料，有意制造剩余燃燒現(xiàn)象。將這些燃料輸送到尾氣管中，利用氧化催化劑使其發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。通過后噴，可使尾氣管內(nèi)的溫度上升到約300度，而通過發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)，可使這一溫度進(jìn)一步上升到煙灰的燃燒溫度。
一連串的燃料噴射都要在根據(jù)行駛狀況對壓力及噴射量進(jìn)行調(diào)整的同時，分別在千分之四秒的極短時間內(nèi)進(jìn)行。因此，日野汽車的技術(shù)團(tuán)隊在進(jìn)行噴射閥控制系統(tǒng)的開發(fā)時最感頭疼。開發(fā)部長遠(yuǎn)藤說：“為了提高5個階段的燃料噴射效果，我們收集了所有的行駛數(shù)據(jù)，對噴射的最佳時機(jī)及噴射量進(jìn)行了研究。Profia上安裝的車載計算機(jī)中滿載著這方面的研究成果�！�
一方面通過上述努力實現(xiàn)了顆粒物減排，另一方面，卡車企業(yè)在解決氮氧化物問題的對策上也確立了很有發(fā)展前途的新技術(shù)。
在氮氧化物對策方面，研究的主流并不是防止柴油高溫燃燒導(dǎo)致產(chǎn)生氮氧化物，而是用于凈化尾氣的催化劑。其中被寄予了厚望的是日產(chǎn)柴油車工業(yè)公司（2010年2月公司名稱變更為UD Trucks）和五十鈴汽車公司所開發(fā)的氮氧化物還原催化劑。
使用氮氧化物還原催化劑凈化尾氣，是向尾氣中投入尿素水，作為還原劑使與氮結(jié)合在一起的氧分離出來。在尾氣管中，尿素水變成氨及二氧化碳，在催化劑的作用下，氨與氮氧化物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。具體而言，就是氨中的氫與氮氧化物中的氧結(jié)合形成水，最終，氮氧化物分解成水和氮。五十鈴汽車發(fā)動機(jī)裝置設(shè)計第二部部長木村隆之稱，由此“可去除尾氣中80～90％的氮氧化物”。
基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)不可或缺
不過，要在大型卡車上配備這種氮氧化物還原催化劑，廣泛普及這種氮氧化物對策車，就需要在大型卡車加油站中建設(shè)完善尿素水補(bǔ)給設(shè)備。
在歐洲，為了普及有利于環(huán)保的柴油車，政府和企業(yè)合力推進(jìn)基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)。在日本，經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省、環(huán)境省也與卡車企業(yè)及能源相關(guān)企業(yè)建立起了工作小組，進(jìn)行了關(guān)于采用專用設(shè)備的探討。
柴油車的燃效很好，二氧化碳排放量也比汽油車少20～40％。如果環(huán)境對策技術(shù)取得進(jìn)步，開發(fā)出顆粒物及氮氧化物排放少的柴油車，那么相對于汽油車，柴油車就有可能占據(jù)更大的優(yōu)勢。（日經(jīng)能源環(huán)境網(wǎng) 供稿）
