柴油发动机的真相

柴油的妖魔化已达到近乎歇斯底里的程度，但是这真的有道理吗，考虑像某些人所建议的那样完全禁止所有柴油车上路，是否明智？

NOx是引起广泛警报的罪魁祸首。NOx不是单个气体的化学名称，而是两种最常见的氮氧化物，一氧化氮（NO）和二氧化氮（NO2）的总称。引起城市空气质量问题的主要原因是NO2，众所周知，如果高浓度吸入，NO2对健康有害。

见解：现在该放弃柴油发动机了吗？

捷豹路虎发动机标定负责人艾伦·琼斯（Alan Jones）说，氮氧化物不是柴油独有的。他说：“ NOx的产生与燃料的种类无关。NOx是由高温燃烧产生的。如果在相同的高温环境中有氮气和氧气，则两者将结合形成NOx。”汽油发动机和柴油发动机以及其他来源也会产生NOx，例如中央供暖系统和大气闪电。

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柴油应归咎于氮氧化物还是法律过于宽松？

除了循环作弊外，任何汽车的排放性能都仅达到其设计要满足的测试周期。当前的新欧洲驾驶周期（NEDC）是在1980年代设计的，于1996年推出，最后一次更新是在1997年。人们普遍批评它不能代表当前的现实世界驾驶。测试循环中驱动的最大速度仅为70mph，持续10秒，测试期间的平均速度仅为21mph，并且在所有附属设备（例如空调，加热座椅和信息娱乐系统关闭）下进行测试。

欧洲的排放法规始于1992年的EU1，当时排放限值设置得很高，以至于柴油根本不需要任何废气后处理。柴油氧化催化剂（DOC）于1996年首次在大型汽车上使用，并在2000年以更严格的EU3法规推广至所有柴油。随着直接注入的引入，DOC控制了碳氢化合物（HC），一氧化碳（CO）以及一定程度上的颗粒物。然后，NOx的限值为0.5克/公里（半克，或大约小豌豆的重量）。较旧的柴油确实会排放更多的HC，CO和NOx，但它们会按照制造时的法律要求进行处理。

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柴油颗粒过滤器于2009年推出。顾问工程公司里卡多（Ricardo）的全球排放技术专家乔恩·安德森（Jon Andersson）说：“ DPF技术是如此有效，以至于现在NOx才是柴油排放的唯一真正考虑因素。”直到2014年以及EU6的第一阶段的引入，才需要任何有效的NOx后处理控制来达到规定。现在，NOx的极限值设置为80mg / km（八十分之一克，比2000年水平低六倍多）。

有解决办法吗？

NEDC将在9月进行全球统一的轻型汽车测试周期（WLTC）和实际驾驶排放法规（RDE）的补充。WLTC测试是基于实验室的，而RDE正在进行中，并且两者的结合非常有效。使用安装在汽车上的PEMS（便携式排放物测量系统）进行RDE测试。

PEMS由专门用于汽车上的敏感实验室设备组成，使用起来并不容易。安德森说，必须对所有系统进行仔细设置以确保结果准确。“当我们在里卡多进行任何RDE测试时，我们要做的第一件事就是将PEMS系统与底盘测功机（滚动道路）中使用的分析仪关联起来。我们还将瓶气标准液与分析仪进行比较。我们发现仅使用瓶装气体标准品不足以确保对结果的准确性有足够的信心。”

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“新的测试周期更加现实，代表了第50个百分位驾驶风格，” Jones解释说。相比之下，NEDC测试占驾驶方式的5％。这就是为什么新周期有意义而旧周期无关紧要的原因。

新的测试周期比NEDC更难通过。就像驾驶考试一样，RDE考试可以由认证机构在欧洲任何地方的道路上进行。在一定的最大极限（例如梯度）范围内，制造商无法预测测试的位置，环境温度，驾驶方式，有效载荷或诸如空调之类的辅助设备的使用。琼斯说：“我们必须尝试自己开车并进行极端测试以确保我们能够通过，以产生最坏的情况。”“ RDE更具活力，使汽车的工作更加困难。”

EU6于2014年9月生效，但在几个越来越艰难的阶段推出，直到2020年EU6d推出新型汽车。琼斯说，最新一代的柴油非常干净。“符合RDE的引擎绝对要通过NEDC测试。”

柴油能否比60mg / km的汽油发动机NOx排放更好？

“最好的柴油永远无法与最适合NOx的汽油发动机匹敌，” Andersson说，“但对于汽油车来说，最好的柴油可以低于80mg / km的限值，也可以低于60mg / km的限值。在里卡多，我们以已经售出的柴油车为基准，发现它们大大低于EU6d，并希望能够满足2020年及以后的法规。”

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为什么柴油发动机比汽油发动机产生更多的NOx？

在现代汽油发动机中，只有足够的空气与燃料混合，才能完全消耗空气和燃料，而废气后处理则由完善的“三效”催化转化器组成。柴油发动机是“稀薄燃烧”的，所有燃料燃烧后，汽缸中残留有过量的空气，而高温则燃烧空气中的氮以产生NOx。三效催化剂不适用于任何贫油发动机，无论是汽油还是柴油。过去曾尝试使用稀燃汽油发动机，但它们产生的NOx量与柴油一样多，并且需要相同类型的废气后处理。

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摆脱氮氧化物

第一步是使用高压直接燃油喷射的细微控制来减少离开发动机的NOx量，再加上废气再循环以冷却燃烧并减少气缸中存在的氧气量。然后，为了满足最新的EU6排放标准，柴油需要排气系统中的稀薄NOx捕集阱（LNT）或更复杂，体积更大的选择性催化还原催化剂（SCR）。使用SCR，可将容纳在单独储罐中的尿素流体注入催化转化器中，以中和更高含量的NOx。

琼斯说，LNT效率较低，只能清除废气中约60％的NOx。他补充说，当完全预热时，SCR的效率要高得多，“清除率高达90年代”。对于使用LNT的小型汽车，切换到SCR以满足RDE可能会带来问题，因为SCR系统更加庞大且昂贵。这可能会迫使A和B分段汽车的制造商坚持使用小型汽油发动机，但是放弃小型柴油发动机将使其更难以达到车队的平均二氧化碳排放水平。

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如果完全禁止柴油怎么办？

琼斯说：“柴油的二氧化碳排放量仍比汽油低20％。”“如果我们过早地放弃柴油，到本十年末，欧洲将无法实现其95克/公里二氧化碳的目标。”安德森同意，并补充说：“似乎没有得到充分讨论的另一件事是个人流动性。如果有动力用混合动力汽车或电动汽车取代旧柴油，甚至采用报废计划，那么有多少人使用15岁柴油可以负担得起2000英镑并购买新的插电式混合动力车？”

技术巨头博世（Bosch）的移动解决方案部门主席罗尔夫·布兰德（Rolf Bulander）表示，虽然必须优先考虑清洁空气，但禁止柴油将是一个错误。博世是全球电动汽车动力总成技术以及柴油和汽油的领先开发商之一。

他说：“在我们看来，这是生态错误的，或者从眨眼的角度来看，最好是环境保护。眨眼间因为驾驶禁令忽略了柴油的出色效率，而这仍然是限制全球变暖的必要条件。它还低估了该技术的潜在潜力，因为柴油和汽油发动机的排放量甚至可以进一步削减，这超出了任何现行法规的要求。政治家不应通过偏爱或不利于某种技术来限制我们工程师的创造力。”