排放趋严贵金属暴涨上汽研发总院用技术创新为用户省钱

时间: 2024-06-22 10:04:16 |   作者: 安博官网体育竞技

  2个月前，即7月1日正式执行的国六b排放标准，被称为“全球最严格”的排放标准。

  1999年，北京市率先实施国一排放标准（2001年在全国范围内实施），国一升级国二标准用了5年时间，国三升级国四标准用时3年，而从国五迈入国六仅用了2年时间。在这20多年时间里，中国燃油车排放标准和要求慢慢的升高，切换周期也在不断缩短。

  对于车企来说，排放标准一直在升级，需要更加关注生产的基本工艺、节能环保、尾气排放质量管控。为满足更严格的排放标准，研发部门要专门研发相应的技术和零部件，而这部分花出去的钱就会成为造车成本的一部分。造车成本增加了，汽车售价要不要跟着上涨？不涨，车企利润率可能扛不住；涨，用户购车意愿就会受影响。如何降本，成为摆在车企研发部门面前的一道必答题。

  在汽车的排气管路中，有一个被称为催化转化器的装置，可通过废气中残余的氧气和排气温度，把发动机排出的一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物等有害于人体健康的物质，转化成二氧化碳、水和氮气。而这一系列反应在无催化剂的条件下是极难进行的，但借助含有贵金属钯和铑的催化装置，汽车的尾气净化效率能达到90%以上。其中，铑主要负责催化还原，即将氮氧化物转化为氮气和氧气；而钯主要负责催化氧化，即将碳氢化合物和一氧化碳转化为水和二氧化碳。

  过去10年里，钯和铑长期处在短缺状态。“排放标准不断地严苛，车企对钯和铑的需求也在增加。”上汽创新研发总院副院长仇杰表示，在过去数年里，钯和铑的价格已经上涨了数倍，这对整车制造成本带来了挑战。

  据了解，钯的供应量非常有限，全球年产量大约只有200吨，而且大多分布在在南非和俄罗斯等几个国家。而钯的需求量却非常大，大多数来源于汽车、电子、珠宝等行业。其中，汽车行业对钯的需求占到了总需求的80%以上。此外，据摩根大通的统计数据，从全世界来看，南非地区铑产量最高，超过全球铑产量的80%。而前面提到的这两个国家都面临着一些地理政治学风险。例如，在南非，矿工罢工、电力短缺、新冠疫情等因素影响了钯矿和铑矿的正常开采。在俄罗斯，则存在着美国制裁、政治紧张、出口限制等风险。这些风险都可能会导致钯的供应中断或减少，从而推高钯的价格。

  面对越来越贵的钯和铑，上汽集团创新研发总院主动提出了国六三元催化器配方新方案，对两款主力发动机开展深度技术降本工作。

  “第一步，我们想用相对便宜的铂来代替铑。但这两者在技术上有一个比较大的差异点，就是铑的耐高温性比较强，而铂在超过850℃的情况下会游离。若发生这个情况，铂就会快速老化，导致催化装置失效。”仇杰表示，“所以我们最终选择从软件控制层面来处理问题。经过控制点火和空燃比（单位质量燃料燃烧所需要的空气质量），把排气温度降下来，就能解决催化器失效的问题。”

  第一版的方案成功之后，催化器的贵金属使用量从原来的103克减少到了85克。但仇杰和小组成员对这个结果仍然不太满意，又开始尝试新的催化器配方。“后来，我们采用‘铂钯铑’方案，贵金属使用量减少到了56克。”仇杰说，在采用NSE Major系列发动机的车辆上，通过催化器配方的调整，实现单车累计降本2000元以上，NF1系列单车累计降本400元以上。同时，我们为后续排放技术迭代提供了高性价比技术储备。

  对于仇杰和团队来说，新的配方不仅要满足国内严苛的排放标准。如今，上汽中国品牌汽车已经在全球70多个国家和地区出售。上汽生产的汽车快速驶向海外的同时，也给仇杰和他的团队带来了挑战。“对我们团队来说，降本是第一件事，第二件事就是要满足海外不同市场的不同排放要求。”仇杰说，“不同的海外市场的法规差异很大。有的市场排放要求高，有的市场排放要求没那么高。我们不可能用排放要求高的市场标准去制造出口到排放要求低的市场的车，这样成本就高了。所以在设计上，我们对贵金属配方采用了分割式设计。”

  据了解，一部分国家的排放测试波动比较大，随机性比较高。所以团队对这些市场采用的方案也会更加严格。“我们会在国家标准基础上打对折，也就是做到工程目标的排放是原来当地标准的50%以内。”

  一共试了多少套配方？仇杰已经数不清了。“顺着三元催化器这一个项目，我们现在又在研究新的项目了，不过还在保密阶段。”仇杰说，“做了那么多年的技术创新，现在更多的是享受过程。结果虽然重要，但结果就是一瞬间的事。因为明天还得继续新的工作，继续在创新的路上走下去。”

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