因为懈怠,康明斯差一点出局。
“柴油机过去20年的技术进步,实际上是由人们对减排的要求来推动的。”康明斯(中国)投资有限公司(下称康明斯中国)首席技术官彭立新指出,从欧洲来看,1992年起开始实施欧Ⅰ、1996年实施欧Ⅱ、2000年实施欧Ⅲ、2005年实施欧Ⅳ,领先汽车发动机的有害气体排放在20年里减少了99%,康明斯已经做到。
彭立新,1957年出生,但看不出实际年龄,而且温文尔雅的背后散发出一股自信和执着的气质。“从1993年到2013年,全球要求柴油机单机污染物减排至少达到96%。现在,康明斯已经能够做到。到2014年实施欧Ⅵ排放标准时将再次降低到0.4克,总量减少排放55%;颗粒物排放量将从0.3克降低到0.01克,总量排放降低94%。”
在现在的北美柴油机市场上,只剩下康明斯一家独立制造商。然而,因为对柴油机节能减排技术研发和推广上的懈怠,康明斯差一点出局。
不敢试的失误
康明斯(NYSE: CMI)是一家成立于1919年2月的柴油机制造商,在传统机械泵柴油发动机上具有优势。1987年,底特律狄塞尔柴油机公司(Detroit Diesel Corporation,简称狄塞尔)推出了使用电子控制技术的新型60系列柴油机,该款柴油机在同功率发动机中,燃油经济性最高,采用了当时最大的综合电子控制系统。
它脱胎于公路用发动机,采用顶置凸轮轴发动机,并有“驱动线”电子控制技术。
狄塞尔之所以第一个推出利用新技术达至更大功率的发动机,不仅仅是出于技术更新的考虑,同时也是因为市场有这个需求。彭立新对《中国经济和信息化》记者说:“总要有人去开发新技术,机械泵差不多用了100年,机械泵的压力越来越高,开始是80公斤,后来到了100公斤,再后来都到了1000公斤,压力的要求越来越高,原来的机械泵就没法工作了。”
每个制造商都要面临来自成本、油耗和排放三方面的压力。面对市场和技术,不同的柴油机制造商会有不同的考虑。彭立新说:“如果不管成本,只管油耗和排放,也可以做;不管油耗,就管排放和成本,也比较容易做。现在是需要考虑三个因素。”
尽管在当时有着相同的技术积累,“但康明斯决定是不投入生产,让机械泵发动机再销售一段时间,当时主要担心服务做不好,万一电子控制技术真适合柴油机,我们还有机会。”
但事实证明,康明斯当初的决定是错误的。
狄塞尔60系列成了当时北美市场独一无二、多年的重型柴油机领军者,通过持续不断地关注美国联邦环保署(EPA)的规定和燃油经济性以及节能减排技术等,狄塞尔已经成为了需求苛刻的舰艇和注重节省成本、用户认可的发动机。
从1992年开始大部分卡车已选用狄塞尔60系列柴油机而不选其他重型发动机。此时,更多的柴油机制造商也在选择电控技术,康明斯不得不跟着潮流走。这在彭立新看来是一次“不敢试”的失误。
技术路径之争
经历了电子控制技术上狄塞尔的失利之后,康明斯开始有所改变。
康明斯开始从一家有点“畏首畏尾”的柴油机公司做到敢于大胆研发和推广新技术的公司。
2009年6月12日,北美另一家全球领先的发动机制造商卡特彼勒宣布,将于2010年正式退出北美重型柴油机市场,不再生产能够满足EPA2010年排放标准的新一代环保柴油机。从此,在北美重卡柴油机市场上,只剩下康明斯一家独立制造商。
一场持续6年的北美重型柴油机排放升级技术路线之争落下帷幕。
卡特彼勒的退出原因还要追溯到上世纪90年代。随着EPA2002标准的实施,各制造商就排放升级的技术路线出现分歧,康明斯及其他企业采用了在EGR基础上升级的冷却式废气再循环(CEGR)技术,而卡特彼勒却独树一帜,推出了先进燃烧废气减少(ACER)的技术路线。
相比ACER技术,CEGR属于在柴油机上做的小改进,虽然CEGR对发动机整体散热能力提出了更高要求,但仍被业内看好。
而卡特彼勒的ACER技术则更像是一个划时代的产品。采用ACER技术的柴油机,需要配置一台功能强大的新型电控模块,配合一整套灵活的燃油供给系统、气门控制系统、空气供给系统,以及额外的后处理系统。
在2003年3月22日举办的中美洲卡车展览会上,卡特彼勒管理层信誓旦旦地对用户说,他们的技术要比竞争对手CEGR在降低废气排放上更优越,并且指出竞争对手的产品可能在燃油经济性、可靠性和耐久性上存在一定问题。
卡特彼勒这套系统的核心优势是不再就单个的部件来解决排放问题,而是集中研究和系统解决,对各个运行点进行优化,以达到最佳燃烧过程,获得满意排放。整个系统的功能得以全面加强,同时双刃剑的作用也让该系统的复杂化带来了高昂的研发、使用成本,更重要的是,运行的不确定性导致保修成本直线上升。
从当初对技术路线的选择产生分歧开始,ACER技术的采用并没有给卡特彼勒带来绝对竞争优势,反而让卡特彼勒步履沉重。
2002年,康明斯领先所有竞争对手,采用CEGR率先达到EPA当年10月实施的EPA 2004重型卡车排放标准。康明斯中国市场传讯高级经理赵红梅对《中国经济和信息化》记者说:“排放法规对于每一个动力厂家来说都是生死存亡的挑战,如果你挑战对了,你就能继续生存下去;如果失败了,那就只能黯然退出市场。”
这样的争论并没有停下来。2007年,康明斯继续优化CEGR技术,如期推出符合EPA2007排放标准的柴油机,性能更为成熟可靠。每一次技术的研发和推广都需要一段近十年的时间来验证,选错了技术所到达的目的地就不一样。彭立新说:“技术研发需要4~5年时间来论证。论证后把技术运用到产品上,还需要3~5年时间来验证技术的可行性。”
2009年6月12日,卡特彼勒宣布其将于第二年退出北美重型柴油机市场。一场由技术路径选择引起的争论划上了句号。
中国难题
康明斯与卡特彼勒的胜负其实已见分晓。但是,相同的技术路径选择问题却在中国重演。
2009年6月19日,陕西汽车集团有限责任公司康明斯国Ⅳ重卡首发上市暨首批车辆交付仪式在西安隆重举行。这是康明斯让中国的柴油机从国Ⅲ排放标准提高到了国Ⅳ排放标准的技术门槛的标志。
但在推出这款产品之前,“当时有一件事让??们很为难。”彭立新对《中国经济和信息化》记者说。康明斯中国把国Ⅳ的柴油机生产出来了,要把国Ⅳ柴油机拿到车上去验证,但中国政府的规定是没有上牌照的卡车是不能上路的,而这个发动机还只是试验品,“因为没有拿到国Ⅳ柴油机所有的档案,基础档案都没有,还没有"准生证",所以,这就变成了一个死结”。
在国外,一台发动机投放到市场之前的运作流程,是未经试验成功的柴油机是不能申请行使执照的。而中国的政策是没有行使执照不能上路。
面对这个棘手的问题,一向很自信的彭立新想到了个点子,“最后我们就把国Ⅳ的发动机当国Ⅲ卖。然后,告诉用户说,"你们的发动机我们全部包了,并且保证12小时之内车子有问题我们就有工程师去解决问题",并告诉他我们卖的是试验车”。
国Ⅳ,即国家第四阶段机动车排放标准,它等效于欧洲的欧Ⅳ标准。相比于国Ⅲ,国Ⅳ需要在其基础上再进一步降低30%左右的污染物才能达标。
然而,在排放、油耗和成本三项柴油机的衡量指标体系里,由于油耗和排放指标的提升,成本就上升了,仅柴油机一项价格就多出了近两万元人民币。因此中国客户不买账的事情让康明斯中国有些头痛。康明斯中国致力于让三项考核指标都能满足客户需求,这项挑战尤为艰巨。
不过,让彭立新更为难的还不止于此。彭立新说:“执行国Ⅱ排放标准的时候,因为政府强势推行新技术,没有增压器的一律不承认达到国Ⅱ排放标准,不管生产商拿出什么数据,都不算达标。遗憾的是,到了执行国Ⅲ排放标准时,政府没有坚持下去。”
可以选择柴油机技术,这是中国的优势。不过,中国仍在想是用选择性催化还原(SCR)好还是用排气再循环(EGR)好,但北京交通大学机电学院教授宁智对《中国经济和信息化》记者表示,EGR主要是用在小型车上,因此没有什么可争议的。SCR技术是通过添加溶液使尾气中的NOx还原成N2和水,而EGR技术则是将所排出尾气的一部分分离并导入气缸使其再度燃烧,以降低排出气体中的NOx含量。这也是康明斯所选择的技术路径。
虽然SCR系统对硫的敏感程度并不太强,对柴油的品质要求不高,同时因为还适用于国Ⅲ排放标准的车辆,升级国Ⅴ也方便,因此公交车等重型车辆升级国Ⅳ主要选择了SCR的技术路线。 但却由于一些关键零部件需要进口,而且造价高,同时还存在与国内发动机不匹配的问题。
其实,一直困扰着柴油机不能迈向国Ⅳ排放标准还涉及到油品的问题,这也是为何国内柴油机厂商有的会选择SCR系统。在2010年的两会上,上海汽车集团股份有限公司总裁、党委副书记陈虹在其提案中指出:“油品质量一直低于汽车排放标准要求的现象已经在中国延续多年,满足排放要求的油品不能同步向市场供应,这已影响到我国的节能环保总体战略的顺利实施。”
这在中国内燃机工业协会一位不愿具名的人士看来,这已经成为了柴油机实施更高级别排放标准的一大阻碍。然而,中国却在面对减排是柴油机技术发展的主要推动力这个事实之下,有可能走向放弃对柴油机的节能减排而去发展新能源动力。
不过,工业和信息化部装备司汽车处副处长苏怀山对《中国经济和信息化》记者说:“传统汽车的节能减排技术还是要继续推进。首先,新能源汽车还得有一个渐进的过程;其次,商用车柴油机的节能技术跟国外相比差距还很大,油耗水平、排放水平与发达国家乘用车差距更大,应该说柴油机的节能减排更重要。”
尽管如此,中国柴油机的节能减排问题却一直横亘在前进的道路上,柴油机制造商们会不会因此重蹈卡特彼勒的覆辙,这还是个未知数。