发动机排放标准：为改变做准备

放眼全世界，发动机尾气排放标准都在提高。诸如欧盟、美国和日本等高度管制的地区和国家，均已实施Stage IV排放法规或其等效标准。此前被认为已经是最高标准的Stage IV，估计很快会就要被取代——欧盟执委会宣布，他们可能会在2019或者2020年实施更高的排放标准Stage V。新标准的目标是减少废气流中的超细颗粒，管理Stage IV以及之前的标准与法规没有覆盖的发动机大小及类型。

日本制造商洋马称其发动机符合Stage V排放标准的要求，并且已经为欧盟排放法规的变化做好了准备。洋马欧洲工业动力总成部门高级经理Carlo Giudici说，洋马发动机不但满足美国环保署的Tier 4标准和欧盟Stage IIIB法规的要求，而且与提议的Stage V兼容。Stage V会限制颗粒数量，由此减少超细颗粒物的排放。

“所谓准备就绪，具体而言就是所有适用于Tier 4/Stage IIIB排放法规的洋马发动机在过渡到Stage V时，惟一需要做改变的地方只是排放标签贴纸。” Carlo Giudici说。这意味着使用符合美国环保署Tier 4最终版、欧盟Stage IIIB排放标准的洋马发动机的工业设备，不需要做任何改装就能适用于新规定。

洋马的DPF（柴油颗粒过滤器）设计提供了最少6 000 h免维护的保证，这在大多数应用情况下几乎等于终身免维护。Carlo Giudici称，在运行着的成千上万台洋马DPF-TNV共轨发动机中，至今都没有出现过DPF堵塞问题。与此同时，TNV-CR发动机上面的一些改进也显而易见，比如润滑油用量在原来Stage IIIA发动机足够低的水平上几乎减半。“我们已经为将来做好了准备。”

为改变做准备

珀金斯也在为改变做准备。该公司称，欧盟在2019年实施Stage V排放标准，将会对OEM（原始设备制造商）提出新的挑战，尤其是那些使用19～560 kW发动机的厂商。珀金斯表示，不但Stage V发动机供货无虞，而且他们已经做好充分的准备，帮助OEM完成从Stage IV向Stage V的过渡。

产品理念经理Oliver Lythgoe说：“通过与原始设备制造商紧密合作，我们成功地找到了后处理封装的解决方案，所以我们有信心帮助他们应对挑战。不过，排放不应该是惟一的关注点。我们的OEM客户必须设计、制造出生产力高、可靠和物有所值的机器，为设备用户提供最佳的拥有及运营成本。珀金斯能够帮助设备制造商实现产品的差异化，同时还能使设备保持简单和易于操作。”

罗尔斯·罗伊斯的子公司MTU将会继续与戴姆勒公司合作研发、制造MTU品牌的高速柴油发动机。MTU 1000系列包括MTU 1100、MTU 1300和MTU 1500，将适用于欧盟Stage V非公路排放标准。这些功率为100～480 kW的发动机，将会在2019年Stage V排放标准生效之前推出。此外，MTU和戴姆勒公司还将延长适用于旧版排放法规的工业发动机的供应合同。

罗尔斯·罗伊斯动力系统CEO Ulrich Dohle表示，工业发动机在处于上升阶段的公司业务中占据了重要的比例，通过延长现有的供应合同，他们将会长期生产适用于各种排放阶段的工业发动机。“与此同时，我们提供了针对Stage V排放法规的解决方案。我们的客户可以继续享受戴姆勒高容量标准生产带来的所有好处。”

强大的发展

Tier 4最终版于2015年在美国正式实施，它要求颗粒物和氮氧化物的排放量再减少90%。

美国制造商约翰·迪尔将会提供新的动力方案——PowerTech PSL 13.5 L发动机。该公司称，这款发动机在所有无需装配DPF便能满足Tier 4最终版排放法规要求的发动机中具有最强大的动力。这种不需要加装DPF的设计节省了空间，为主动力发电机组的安装提供了更多选择。PowerTech PSL 13.5 L发动机还采用了1个集成了冷却废气循环系统（CEGR）、柴油机氧化催化器（DOC）和选择性催化还原技术（SCR）的尾气控制系统。

这款额定功率为473 kW的发动机除了为发电机组提供动力之外，还可以用于一些需要恒速输出的应用场合。约翰·迪尔计划在2015年年底开始生产6.8 L PowerTech PVL、PSL发动机，4.5、9、13.5 L的PowerTech PSL则要等到次年年初。

“与发电机组制造商的合作经验帮助我们更好地理解什么样的产品特性和服务才能应对今日的挑战。”Treptow先生说，“通过提供紧凑的发电机组封装和简易的操作、可靠的性能，我认为我们的PowerTech系列发动机具备了面对挑战的能力。”

燃烧技术

3CX、4CX型挖掘装载机将是JCB在欧洲市场销售的第一批符合Tier 4最终版/Stage IV排放标准的机器。JCB公司称，采用新的发动机，是希望它可以延续广泛用于JCB设备的Ecomax T4i发动机的成功。借助小巧的SCR系统来减少氮氧化物排放，输出功率大于55 kW的Ecomax发动机符合Tier 4最终版和Stage IV排放标准；得益于高效的燃烧技术，功率小于55 kW的Ecomax发动机在燃烧室内解决了排放问题，无需任何后处理措施就满足了排放要求。

紧凑的SCR部件搭配尿基添加剂，被用于功率在55 kW以上的发动机，并且包含于一个单独的排气消音器内，用于置换现有的尾气。这种通用的解决方案，为机械设计师提供了一致的外形尺寸。JCB动力公司发动机项目主管Alan Tolley说，JCB会继续使用创新的缸内技术在Ecomax发动机内部减少尾气排放，而不是依赖广泛的后处理技术；通过重新校准和采用SCR解决方案，在满足现有的包装要求下，提供了一系列技术领先、符合Tier 4最终版/Stage IV排放标准的发动机。“发动机的燃油效率提升了5%，运行成本降低了，生产率却提高了，这些特性是客户喜闻乐见的。另外，二手市场更加不必担心，因为JCB的设备素来拥有强大的‘剩余价值’。”

更低的燃油消耗

美国制造商康明斯称其生产的QSB6.7发动机在Tier 4标准下有出色的工作表现。与2011年以前推出的发动机相比，虽然QSB6.7的排放量减少了90%以上，但是在外形上并无太大差异。最大的区别是，后者包含了一个废气再循环系统（EGR）和一个康明斯VGT可变截面涡轮增压器。这些升级对于发动机整体安装的影响已经被降到最低。

在发动机内部，燃烧技术被用来实现基础引擎平台的全部潜力，部件不需要做太大的改变。就喷射压力和多场合应用而言，高压共轨燃油系统取得了进展。如今，QSB6.7的燃油消耗比适用于Tier 3排放法规的发动机降低了10%，而且性能没有任何损失（最大输出功率与2011年以前推出的发动机相比增加了12%）。

瞄准中国的非道路III阶段排放标准，珀金斯迅速做出反应，推出了功率强大的1104、1106系列机械式和电控发动机。1100系列产品营销经理Leighton Morgan说：“作为拥有完整产品阵容的发动机供应商，我们完全有能力提供可满足中国非道路III阶段排放法规的机械式和电控动力方案，这个优势引起了很多中国主机厂的浓厚兴趣。这些厂商除了希望继续生产一贯的机械式机动设备，也有意引入新的电控型号。”

珀金斯的机械式六缸发动机有多种配置，适用于许多工程机械的应用场合。一般来说，主机厂会用一台10 L发动机匹配20～25 t挖掘机，据珀金斯称，这些7 L排量的六缸发动机不但具备同样的性能，而且可以更有效率地完成所需工作。功率密度增加了，输出的动力却跟排量大很多的发动机完全一样，更紧凑的尺寸还意味着散热能力更佳，也就是说效率更高，从全寿命期成本的角度来看，就更有竞争力。

对于已选用1106系列电控7 L发动机的主机厂，同系列的机械式型号提供了1个理想的替代选择，因为2个型号都采用同一平台，此型号在2 200 rpm转速下输出功率高达205 kW，而在1 400 rpm 转速下最大扭矩为1 050 Nm。至于1104系列的电控型号，最高功率可达106 kW（转速为 2 200 rpm 时），最大扭矩则可达556 Nm（转速为1 400 rpm时）。

燃油喷射

在第十届巴黎国际工程机械展（INTERMAT 2015）上，沃尔沃遍达展示了其发动机产品系列的2位新成员——5 L与8 L非公路柴油发动机。与旧版相比，D5和D8发动机的排量、缸体刚度以及低速扭矩都得到了提高。沃尔沃遍达称，尽管发动机的排量增加了，燃油消耗却降低了2.5%。

在进行发动机设计的时候，沃尔沃遍达便已经把多种排放标准（包括Tier 2/Stage II、Tier 3/Stage IIIA 同级标准和Tier 4 最终版/Stage IV）的合规问题考虑在内，因此无论产品销往何处，都能确保发动机符合当地的排放法规。而且，无论排放标准如何变化，沃尔沃遍达发动机都可以轻松实现过渡，因为所有的发动机具有同样的设计足迹。在所有型号的发动机上，涡轮增压器等部件的位置都是一样的，使得OEM的设计和安装更加便捷。

此外，该公司还开发了一种独特的后处理系统，其特点是可以帮助操作手降低油耗，减少停机时间和维护成本。新的Stage IV发动机的排量有5、8、11、13、16 L五种规格，功率范围为105～515 kW。沃尔沃遍达只是简单地重新设计了旧版发动机上面的选择性催化还原技术（SCR），原先的Stage IIIB发动机便可以满足Stage IV排放标准的要求。

借助SCR技术，柴油机排气处理液（DEF，在某些国家或者地区被称为AdBlue）被直接注入排气管内，与有害的氮氧化物在催化转换器中发生反应，生成氮气和水。沃尔沃遍达称，由于氮氧化物形成于高温之下，尾气再循环系统可以降低燃烧温度的峰值，进而减少氮氧化物含量。

工业产品规划经理David Hanngren说：“我们相信只使用SCR技术就可以让NOx排放量降低到Stage IV的标准，因此我们竭尽全力改进它。根据我们的配置，沃尔沃遍达Stage IV发动机以最佳水平运转，油耗低、排烟也很少，在很多应用场合下比使用柴油颗粒过滤器（DPF）的发动机更能胜任。”

不会过时的技术

从2015年秋天起，小松欧洲为欧盟 Stage IIIB排放标准的二手小松设备推出一个转换套件，使设备在排放控制较松的市场可以使用高硫柴油。

超低硫柴油对于安装了符合Stage IIIB及更高排放标准发动机的设备而言是必不可少的燃料。该转换套件是专门为原来在欧洲出售、配有Stage IIIB发动机的小松设备设计的，目的是使该机型能在排放控制较松、短缺超低硫柴油的国家使用。这个改装过程由小松的授权代理商实施。

小松欧洲产品营销副总经理Jim Venerus说：“由于无法使用超低硫柴油，一些配备欧盟Stage IIIB发动机的机器无法达到最佳工作状态。经销商通过由小松批准的改装过程为客户提供快捷、简单的解决方案，同时不会影响产品性能。”

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