排放升級給內燃機可靠性帶來新挑戰

如果從性能參數看,在內燃機市場有一個奇怪的現象:國內外企業生產的內燃機產品相差無幾,但跨國企業生產的產品牢牢占據高端市場,本土內燃機品牌卻只能游離于低端市場。4月20日,在中國汽車工業協會車用發動機分會主辦的2014年內燃機可靠性技術國際研討會上,中國汽車工業協會副秘書長葉盛基提出這一現象,他認為:我國內燃機產品可靠性不足是產品游離于低端市場的主要原因。

  在節能和環保成為內燃機主題的今天,阻礙內燃機發展的依然是技術問題。4月23日,工業和信息化部網站發布了2014年第27號公告,宣布自 2014年12月31日起廢止適用于國家第三階段汽車排放標準(以下簡稱“國三”)柴油車產品《公告》,2015年1月1日起國三柴油車產品將不得銷售,國四標準正式實施。這給內燃機產品可靠性帶來了更多挑戰,規范各項技術法規,采用通用、成熟的技術路線,提升行業相關標準以促進內燃機可靠性提升,成為大家關注的問題。

  排放升級挑戰可靠性

  國四排放升級給內燃機可靠性帶來新的挑戰。

  東風康明斯發動機有限公司副總經理盧卓華提到:“節能減排要求提高發動機的燃燒效率、氣缸壓力、熱負荷、噴射壓力,這些是對內燃機可靠性的挑戰,要求內燃機在研發過程中,在新材料應用、零部件耐受、高機械負荷、熱負荷、摩擦磨損能力方面有大的提升。”

  南岳電控(衡陽)技術有限公司主任劉小軍認為,由于噴射壓力和功率要求不斷提高,對產品的可靠性要求也越來越高,企業面臨熱處理工藝薄弱的挑戰,因為對所用材料應用研究不深入,導致經常出現早期磨損,甚至斷裂等故障,大大降低了產品的可靠性。此外,排放升級對產品的加工精度和工藝性要求也越來越高,一些企業設計、工藝落后,直接影響了產品的可靠性。

  無錫威孚力達凈化器有限責任公司部長劉洋介紹,中國現階段面臨柴油機排放后處理研究起步晚,排放標準升級速度快的特點,而可靠性的研究需要大量的基礎數據、實測反饋與改進,短期之內,完成研發、可靠性研究、批產工藝開發、產能快速提升,這無疑是對國內后處理企業的巨大挑戰。

  使用環境影響大

  然而,在具體應用中,影響安全穩定性的不僅僅是技術。劉小軍認為,用戶習慣和使用環境也是影響產品可靠性的重要因素之一,即使是技術十分成熟的博世共軌系統,在中國市場的可靠性表現也與歐美市場差距巨大。

  一汽技術中心發動機部主任蔣文虎認為,中國用戶特別是卡車用戶面臨的使用情況復雜,超載、保養不當、燃油機油油品都比較混亂,等級較差的油品市場中仍比比皆是,這對整車及發動機可靠性是較大的挑戰。

  劉洋認為,在使用中,柴油品質會直接影響到后處理的可靠性。歐Ⅱ及以下油品會使SCR催化劑失效,從而導致整套系統發生堵塞。油品中硫含量過高 也會對PM的排放帶來顯著影響。此外,后處理系統需要相應的使用要求和維護方法。例如,SCR系統必須要加注尿素,需要對整車使用者進行相關知識的普及,使其了解為什么車輛還要另外花錢加尿素。同時,也要考慮如果確實違背了使用要求或者系統中已經發生了個別零部件的失效時需要加強對OBD的監控。以避免由于個別部件的失效導致整套系統失效。

  劉文虎說,超載、油品問題不能是整車可靠性低的理由,整車廠通過管理規范的市場,同時也要通過可靠性設計開發,開發出適合中國使用工況的整機、整車。一汽質量致勝戰略明確提出了降低整車故障率,延長整車壽命的目標,將逐步提升整車穩定性。

  提升可靠性不僅是技術問題

  葉盛基認為,內燃機作為發動機的心臟,其可靠性直接影響整車的可靠性,這并不是單純的技術問題,而是影響企業產業規模的戰略問題。

  正因如此,各大主機廠及零部件企業對發動機穩定性非常重視,并持續在研發、生產等方面進行投入改進。

  據悉,濰柴、玉柴、錫柴和東風商用車等企業在可靠性技術應用領域積極探索,獲得了寶貴的實踐經驗;另一方面,國內外各科研機構及高校,如美國麻 省理工學院、威斯康辛大學和清華大學等對內燃機可靠性的基礎性研究日益深入并取得了許多階段性成果;這些都對內燃機行業可靠性技術的研究與應用起到了巨大的推動作用。

  濰柴動力技術中心主任王志堅介紹,濰柴動力非常重視可靠性研究,企業招募國際上知名的可靠性領域專家團隊加盟,同各大咨詢機構及高等院校開展可 靠性研究項目,建立一套系統的從零部件到發動機的可靠性研究流程及規范,投入近15億人民幣打造國際先進的內燃機可靠性重點實驗室,在機械疲勞、摩擦磨損、密封緊固等領域開展了大量研究,并利用內燃機可靠性國際技術創新聯盟這個平臺,帶動國內整個行業在可靠性領域得到提升。“更加可靠耐久的零部件,可以大大延長發動機的使用壽命和排放耐久性,減少在修復、報廢、再制造乃至購置新發動機對能源材料的需求,同時減少發動機使用狀態惡化帶來的排放污染。”盧卓華介紹。

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