內燃機行業的“綠色革命”

本刊記者　韓 超　文/圖

內燃機行業的“綠色革命”

本刊記者韓 超文/圖

9月21日，作為第15屆內燃機展的同期活動，以 “創新驅動、節能減排、綠色制造”為主題的中國國際內燃機工業可持續發展論壇在北京新國展舉辦。會上，中國內燃機工業協會常務副會長兼秘書長邢敏表示，從第1臺內燃機誕生到現在經歷了上百年的發展史，龐大的內燃機行業幾乎消耗了全球2/3的石油資源，已經嚴重制約了世界經濟可持續發展。為了全面落實我國節能減排的發展戰略，內燃機行業急需掀起一場“綠色革命”，引領行業朝著更健康的方向發展。

China International Internal Combustion Engine Industry Sustainable Development Forum Held in Beijing

China International Internal Combustion Engine Industry Sustainable Development Forum was held at China International Exhibition Center in Beijing on Sept. 21， 2016. Leaders， experts and representatives from governmental departments， European Association of Internal Combustion Engine Manufacturers and domestic engine R & D institutes， as well as engine manufactures，whole-vehicles production factories got together to discuss and exchange view of current situations and development trend of internal combustion engine industry both in China and abroad. to bring even high-quality oils and service.

內燃機節能減排任務艱巨

據邢敏介紹，目前內燃機行業消耗了我國60%以上的石油資源，迫使我國在2015年對進口原油的依賴程度已經達到60%，而這一比例仍然在繼續上漲，2030年或將突破80%。不僅僅是資源消耗帶來的壓力，在歐盟環保署統計的人類活動導致溫室氣體CO2排放的數據中，交通運輸已經占到25%，成為主要貢獻者。因此，內燃機節能減排對國家未來可持續發展具有非常重要的意義。

同時，在《中國內燃機工業“十三五”發展規劃》征求意見稿中也提到：內燃機是目前和今后實現節能減排最具潛力、效果最為明顯的產品，在相當長一段時期作為主流的動力機械的地位不可動搖。實現我國2030年CO2排放達到峰值的總目標，內燃機工業節能減排任務艱巨，責任重大。該意見稿還指出，我國內燃機行業要緊緊抓住當前難得的發展機遇，推動產業實現產品品質的提升，促進企業開拓國際市場，力爭2030年把我國建成內燃機制造強國。未來要建立“領跑者”激勵機制，打造一批優勢企業，帶動行業提高創新能力，加快突破內燃機產品節能減排的核心技術，強化內燃機節能減排成熟技術的應用，從而全方面提升行業的綜合競爭實力。

“目前來看，無論是能源和環境帶來的壓力，還是政策輿論的導向，內燃機的清潔和減排已經成為經濟和社會可持續發展的重大需求。至于如何滿足這一需求，則需要整個行業提高自主創新能力，迅速把我國從內燃機大國打造成為內燃機強國。”邢敏表示，國外專家認為內燃機的熱效率有可能提高至60%～70%，內燃機仍有較大的提升空間，并且近年來興起的柴油機電控高壓共軌噴射技術、排放后處理技術以及新燃燒技術為柴油機技術升級提供了新思路，所以，內燃機技術的發展前景還是非常廣闊的。

歐Ⅵ或成行業分水嶺

關于如何建立激勵機制，《中國內燃機工業“十三五”發展規劃》征求意見稿明確提到，相關部門制定并出臺內燃機產品和燃油消耗率公告制度，對內燃機產品提前達到油耗標準的階段目標值和滿足排放法規要求的產品制造企業，通過減免稅政策和組織產品示范應用工程，鼓勵企業生產制造高效環保內燃機，引導配套企業采用高效環保產品。

而在機動車排放法規方面，目前我國已有11省市率先執行了國Ⅴ標準；2018年1月1日起，全國所有制造、進口、銷售和注冊登記的機動車都將滿足國Ⅴ標準。伴隨著國家對環保重視度的增加，以及每4～5年排放標準的升級速度來看，國Ⅵ排放標準即將在不遠的將來出臺。

“相對于國Ⅴ，國Ⅵ排放標準更加嚴格，對內燃機生產企業的核心技術掌握程度、自主創新能力等要求更高，可能會成為行業的分水嶺。”這一觀點在本次會議上得帶了許多專家的認可，他們都表示，排放法規的升級能夠倒逼內燃機行業主動淘汰落后產品，加快技術升級，有利于行業的整體產能控制和轉型升級。

雖然國Ⅵ排放標準尚未出臺，但一些領先的生產企業已經研發出了符合歐Ⅵ排放標準的柴油機，并在本屆內燃機展上亮相。濰柴動力股份有限公司李勤博士告訴記者，傳統的歐Ⅵ柴油機采用的是EGR+DOC+DPF+SCR+ASC（氨泄漏催化器）的技術路線，其中全脈譜的高EGR率會導致柴油機全負荷狀態氧氣不足，燃燒不夠充分，需要更高的進氣壓力來彌補。所以，發動機需要重新設計，缸內必須承受20 MPa以上的爆發壓力。同時，歐Ⅵ柴油機還有另外一條技術路線：以高效的SCR和主動再生DPF取代EGR，“這條路線是濰柴研發的目標，但時下還有很多難點需要解決，例如DPF主動再生控制、熱管理系統的提升，等等。”

“玉柴歐Ⅵ柴油機同樣采用了EGR+SCR的技術路線，另外我們還與整車匹配進行了PMES排放測試特性分析。”廣西玉柴機器股份有限公司王輝博士認為，內燃機生產企業通過對內燃機每個工況區的運行特點和各種技術的工作效率綜合考慮，進行目標確定和精細標定開發，對改善內燃機油耗和排放十分關鍵。此外，玉柴還從整車運行工況考慮歐Ⅵ柴油機的開發，他們認為，將復雜的整車運行工況融合到內燃機開發的整個過程更加重要。

另外，菲亞特動力科技中國研發總監宋銅景還為大家介紹了HI-eSCR后處理系統，值得強調的是，這套技術僅依靠SCR就能滿足歐Ⅵ排放標準。“菲亞特對SCR系統優化從20世紀90年代到如今，經歷了20多年的發展，技術非常成熟。與EGR+SCR技術路線相較，HI-eSCR系統具有如下幾點優勢，優化燃燒來減少PM排放；DPF無需人工干預的被動再生；油耗與國Ⅴ柴油機基本持平；不增加車輛熱負荷，無需添加冷卻系統；性能不依賴復雜的增壓器；氮氧化物轉化效率高達95%以上，等等。”宋銅景如是說。

推進綠色制造體系建設

從20世紀20年代起，內燃機行業共經歷了3場革命，一次是機械泵的出現很大程度上改進了內燃機的燃燒過程；一次是廢氣渦輪增壓器使內燃機動力性、經濟性顯著提高；還有一次是21世紀石油危機出現后，內燃機迎來智能化革命，使燃燒技術發生了質的飛躍。邢敏認為：“隨著資源消耗與環境的惡化，正在讓中國制造的代價越來越昂貴，中國制造必須尋找一條可持續發展的道路。因此，行業下一場革命將屬于‘綠色制造’。”

“綠色制造”顧名思義，它是一個綜合考慮環境影響和資源效益的現代化制造模式，其目標是使產品從設計、制造、包裝、運輸、使用到報廢處理的整個產品生命周期中，對環境的影響最小，資源利用率最高，并使企業經濟效益和社會效益協調優化。實施綠色制造可最大限度地提高資源利用率，減少資源消耗，直接降低成本；同時降低對環境造成的污染，改善員工的健康狀況和提高員工的主觀能動性和工作效率，以創造出最大的價值。

將“綠色制造”理念引入行業，有助于加速內燃機輕量化、熱加工、機械加工、整機測試、再制造等方面的技術升級。對此，邢敏舉例解釋說，在內燃機輕量化方面，美國、歐盟已經大量使用蠕墨鑄鐵作為缸體缸蓋材料，而我國尚處于起步階段，國內生產企業需要迅速完善蠕墨鑄鐵等高性能材料的制造水平，并加強發動機CAE技術體系建設；其次，國內缸體生產企業鑄造過程中的余熱利用率不高，未來應該發展高效換熱技術、拓展余熱應用領域，如采暖、發電等，爭取將60%以上的熱能回收利用；曲軸等零部件機加工過程能耗高，缺乏零部件制造工藝能耗分析和優化控制，建議開展金屬材料去除能量分析、切削比能耗研究等分析優化，實現內燃機加工過程能耗與排放的分級優化與控制等。

“總之，為了順應環境友好型社會的倡導，整個行業應加速實現內燃機先進制造，綜合考慮環境影響和資源使用效率，全面提升清潔高效的加工工藝水平，推廣智能化生產，實現綠色生產。”邢敏進一步向記者表示，發展戰略型新興產業必須掌握核心關鍵技術，而綠色、智能制造是發展戰略型新興產業的關鍵與核心。因此，走向綠色和智能制造，是中國制造業發展的必由之路。