内燃机行业的“绿色革命”

本刊记者　韩 超　文/图

内燃机行业的“绿色革命”

本刊记者韩 超文/图

9月21日，作为第15届内燃机展的同期活动，以 “创新驱动、节能减排、绿色制造”为主题的中国国际内燃机工业可持续发展论坛在北京新国展举办。会上，中国内燃机工业协会常务副会长兼秘书长邢敏表示，从第1台内燃机诞生到现在经历了上百年的发展史，庞大的内燃机行业几乎消耗了全球2/3的石油资源，已经严重制约了世界经济可持续发展。为了全面落实我国节能减排的发展战略，内燃机行业急需掀起一场“绿色革命”，引领行业朝着更健康的方向发展。

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.

内燃机节能减排任务艰巨

据邢敏介绍，目前内燃机行业消耗了我国60%以上的石油资源，迫使我国在2015年对进口原油的依赖程度已经达到60%，而这一比例仍然在继续上涨，2030年或将突破80%。不仅仅是资源消耗带来的压力，在欧盟环保署统计的人类活动导致温室气体CO2排放的数据中，交通运输已经占到25%，成为主要贡献者。因此，内燃机节能减排对国家未来可持续发展具有非常重要的意义。

同时，在《中国内燃机工业“十三五”发展规划》征求意见稿中也提到：内燃机是目前和今后实现节能减排最具潜力、效果最为明显的产品，在相当长一段时期作为主流的动力机械的地位不可动摇。实现我国2030年CO2排放达到峰值的总目标，内燃机工业节能减排任务艰巨，责任重大。该意见稿还指出，我国内燃机行业要紧紧抓住当前难得的发展机遇，推动产业实现产品品质的提升，促进企业开拓国际市场，力争2030年把我国建成内燃机制造强国。未来要建立“领跑者”激励机制，打造一批优势企业，带动行业提高创新能力，加快突破内燃机产品节能减排的核心技术，强化内燃机节能减排成熟技术的应用，从而全方面提升行业的综合竞争实力。

“目前来看，无论是能源和环境带来的压力，还是政策舆论的导向，内燃机的清洁和减排已经成为经济和社会可持续发展的重大需求。至于如何满足这一需求，则需要整个行业提高自主创新能力，迅速把我国从内燃机大国打造成为内燃机强国。”邢敏表示，国外专家认为内燃机的热效率有可能提高至60%～70%，内燃机仍有较大的提升空间，并且近年来兴起的柴油机电控高压共轨喷射技术、排放后处理技术以及新燃烧技术为柴油机技术升级提供了新思路，所以，内燃机技术的发展前景还是非常广阔的。

欧Ⅵ或成行业分水岭

关于如何建立激励机制，《中国内燃机工业“十三五”发展规划》征求意见稿明确提到，相关部门制定并出台内燃机产品和燃油消耗率公告制度，对内燃机产品提前达到油耗标准的阶段目标值和满足排放法规要求的产品制造企业，通过减免税政策和组织产品示范应用工程，鼓励企业生产制造高效环保内燃机，引导配套企业采用高效环保产品。

而在机动车排放法规方面，目前我国已有11省市率先执行了国Ⅴ标准；2018年1月1日起，全国所有制造、进口、销售和注册登记的机动车都将满足国Ⅴ标准。伴随着国家对环保重视度的增加，以及每4～5年排放标准的升级速度来看，国Ⅵ排放标准即将在不远的将来出台。

“相对于国Ⅴ，国Ⅵ排放标准更加严格，对内燃机生产企业的核心技术掌握程度、自主创新能力等要求更高，可能会成为行业的分水岭。”这一观点在本次会议上得带了许多专家的认可，他们都表示，排放法规的升级能够倒逼内燃机行业主动淘汰落后产品，加快技术升级，有利于行业的整体产能控制和转型升级。

虽然国Ⅵ排放标准尚未出台，但一些领先的生产企业已经研发出了符合欧Ⅵ排放标准的柴油机，并在本届内燃机展上亮相。潍柴动力股份有限公司李勤博士告诉记者，传统的欧Ⅵ柴油机采用的是EGR+DOC+DPF+SCR+ASC（氨泄漏催化器）的技术路线，其中全脉谱的高EGR率会导致柴油机全负荷状态氧气不足，燃烧不够充分，需要更高的进气压力来弥补。所以，发动机需要重新设计，缸内必须承受20 MPa以上的爆发压力。同时，欧Ⅵ柴油机还有另外一条技术路线：以高效的SCR和主动再生DPF取代EGR，“这条路线是潍柴研发的目标，但时下还有很多难点需要解决，例如DPF主动再生控制、热管理系统的提升，等等。”

“玉柴欧Ⅵ柴油机同样采用了EGR+SCR的技术路线，另外我们还与整车匹配进行了PMES排放测试特性分析。”广西玉柴机器股份有限公司王辉博士认为，内燃机生产企业通过对内燃机每个工况区的运行特点和各种技术的工作效率综合考虑，进行目标确定和精细标定开发，对改善内燃机油耗和排放十分关键。此外，玉柴还从整车运行工况考虑欧Ⅵ柴油机的开发，他们认为，将复杂的整车运行工况融合到内燃机开发的整个过程更加重要。

另外，菲亚特动力科技中国研发总监宋铜景还为大家介绍了HI-eSCR后处理系统，值得强调的是，这套技术仅依靠SCR就能满足欧Ⅵ排放标准。“菲亚特对SCR系统优化从20世纪90年代到如今，经历了20多年的发展，技术非常成熟。与EGR+SCR技术路线相较，HI-eSCR系统具有如下几点优势，优化燃烧来减少PM排放；DPF无需人工干预的被动再生；油耗与国Ⅴ柴油机基本持平；不增加车辆热负荷，无需添加冷却系统；性能不依赖复杂的增压器；氮氧化物转化效率高达95%以上，等等。”宋铜景如是说。

推进绿色制造体系建设

从20世纪20年代起，内燃机行业共经历了3场革命，一次是机械泵的出现很大程度上改进了内燃机的燃烧过程；一次是废气涡轮增压器使内燃机动力性、经济性显著提高；还有一次是21世纪石油危机出现后，内燃机迎来智能化革命，使燃烧技术发生了质的飞跃。邢敏认为：“随着资源消耗与环境的恶化，正在让中国制造的代价越来越昂贵，中国制造必须寻找一条可持续发展的道路。因此，行业下一场革命将属于‘绿色制造’。”

“绿色制造”顾名思义，它是一个综合考虑环境影响和资源效益的现代化制造模式，其目标是使产品从设计、制造、包装、运输、使用到报废处理的整个产品生命周期中，对环境的影响最小，资源利用率最高，并使企业经济效益和社会效益协调优化。实施绿色制造可最大限度地提高资源利用率，减少资源消耗，直接降低成本；同时降低对环境造成的污染，改善员工的健康状况和提高员工的主观能动性和工作效率，以创造出最大的价值。

将“绿色制造”理念引入行业，有助于加速内燃机轻量化、热加工、机械加工、整机测试、再制造等方面的技术升级。对此，邢敏举例解释说，在内燃机轻量化方面，美国、欧盟已经大量使用蠕墨铸铁作为缸体缸盖材料，而我国尚处于起步阶段，国内生产企业需要迅速完善蠕墨铸铁等高性能材料的制造水平，并加强发动机CAE技术体系建设；其次，国内缸体生产企业铸造过程中的余热利用率不高，未来应该发展高效换热技术、拓展余热应用领域，如采暖、发电等，争取将60%以上的热能回收利用；曲轴等零部件机加工过程能耗高，缺乏零部件制造工艺能耗分析和优化控制，建议开展金属材料去除能量分析、切削比能耗研究等分析优化，实现内燃机加工过程能耗与排放的分级优化与控制等。

“总之，为了顺应环境友好型社会的倡导，整个行业应加速实现内燃机先进制造，综合考虑环境影响和资源使用效率，全面提升清洁高效的加工工艺水平，推广智能化生产，实现绿色生产。”邢敏进一步向记者表示，发展战略型新兴产业必须掌握核心关键技术，而绿色、智能制造是发展战略型新兴产业的关键与核心。因此，走向绿色和智能制造，是中国制造业发展的必由之路。