內(nèi)燃機(jī)行業(yè)的“綠色革命”

本刊記者　韓 超　文/圖

內(nèi)燃機(jī)行業(yè)的“綠色革命”

本刊記者韓 超文/圖

9月21日，作為第15屆內(nèi)燃機(jī)展的同期活動(dòng)，以 “創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、節(jié)能減排、綠色制造”為主題的中國國際內(nèi)燃機(jī)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展論壇在北京新國展舉辦。會(huì)上，中國內(nèi)燃機(jī)工業(yè)協(xié)會(huì)常務(wù)副會(huì)長兼秘書長邢敏表示，從第1臺內(nèi)燃機(jī)誕生到現(xiàn)在經(jīng)歷了上百年的發(fā)展史，龐大的內(nèi)燃機(jī)行業(yè)幾乎消耗了全球2/3的石油資源，已經(jīng)嚴(yán)重制約了世界經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。為了全面落實(shí)我國節(jié)能減排的發(fā)展戰(zhàn)略，內(nèi)燃機(jī)行業(yè)急需掀起一場“綠色革命”，引領(lǐng)行業(yè)朝著更健康的方向發(fā)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(nèi)燃機(jī)節(jié)能減排任務(wù)艱巨

據(jù)邢敏介紹，目前內(nèi)燃機(jī)行業(yè)消耗了我國60%以上的石油資源，迫使我國在2015年對進(jìn)口原油的依賴程度已經(jīng)達(dá)到60%，而這一比例仍然在繼續(xù)上漲，2030年或?qū)⑼黄?0%。不僅僅是資源消耗帶來的壓力，在歐盟環(huán)保署統(tǒng)計(jì)的人類活動(dòng)導(dǎo)致溫室氣體CO2排放的數(shù)據(jù)中，交通運(yùn)輸已經(jīng)占到25%，成為主要貢獻(xiàn)者。因此，內(nèi)燃機(jī)節(jié)能減排對國家未來可持續(xù)發(fā)展具有非常重要的意義。

同時(shí)，在《中國內(nèi)燃機(jī)工業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》征求意見稿中也提到：內(nèi)燃機(jī)是目前和今后實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排最具潛力、效果最為明顯的產(chǎn)品，在相當(dāng)長一段時(shí)期作為主流的動(dòng)力機(jī)械的地位不可動(dòng)搖。實(shí)現(xiàn)我國2030年CO2排放達(dá)到峰值的總目標(biāo)，內(nèi)燃機(jī)工業(yè)節(jié)能減排任務(wù)艱巨，責(zé)任重大。該意見稿還指出，我國內(nèi)燃機(jī)行業(yè)要緊緊抓住當(dāng)前難得的發(fā)展機(jī)遇，推動(dòng)產(chǎn)業(yè)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品品質(zhì)的提升，促進(jìn)企業(yè)開拓國際市場，力爭2030年把我國建成內(nèi)燃機(jī)制造強(qiáng)國。未來要建立“領(lǐng)跑者”激勵(lì)機(jī)制，打造一批優(yōu)勢企業(yè)，帶動(dòng)行業(yè)提高創(chuàng)新能力，加快突破內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品節(jié)能減排的核心技術(shù)，強(qiáng)化內(nèi)燃機(jī)節(jié)能減排成熟技術(shù)的應(yīng)用，從而全方面提升行業(yè)的綜合競爭實(shí)力。

“目前來看，無論是能源和環(huán)境帶來的壓力，還是政策輿論的導(dǎo)向，內(nèi)燃機(jī)的清潔和減排已經(jīng)成為經(jīng)濟(jì)和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的重大需求。至于如何滿足這一需求，則需要整個(gè)行業(yè)提高自主創(chuàng)新能力，迅速把我國從內(nèi)燃機(jī)大國打造成為內(nèi)燃機(jī)強(qiáng)國?！毙厦舯硎?，國外專家認(rèn)為內(nèi)燃機(jī)的熱效率有可能提高至60%～70%，內(nèi)燃機(jī)仍有較大的提升空間，并且近年來興起的柴油機(jī)電控高壓共軌噴射技術(shù)、排放后處理技術(shù)以及新燃燒技術(shù)為柴油機(jī)技術(shù)升級提供了新思路，所以，內(nèi)燃機(jī)技術(shù)的發(fā)展前景還是非常廣闊的。

歐Ⅵ或成行業(yè)分水嶺

關(guān)于如何建立激勵(lì)機(jī)制，《中國內(nèi)燃機(jī)工業(yè)“十三五”發(fā)展規(guī)劃》征求意見稿明確提到，相關(guān)部門制定并出臺內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品和燃油消耗率公告制度，對內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)品提前達(dá)到油耗標(biāo)準(zhǔn)的階段目標(biāo)值和滿足排放法規(guī)要求的產(chǎn)品制造企業(yè)，通過減免稅政策和組織產(chǎn)品示范應(yīng)用工程，鼓勵(lì)企業(yè)生產(chǎn)制造高效環(huán)保內(nèi)燃機(jī)，引導(dǎo)配套企業(yè)采用高效環(huán)保產(chǎn)品。

而在機(jī)動(dòng)車排放法規(guī)方面，目前我國已有11省市率先執(zhí)行了國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)；2018年1月1日起，全國所有制造、進(jìn)口、銷售和注冊登記的機(jī)動(dòng)車都將滿足國Ⅴ標(biāo)準(zhǔn)。伴隨著國家對環(huán)保重視度的增加，以及每4～5年排放標(biāo)準(zhǔn)的升級速度來看，國Ⅵ排放標(biāo)準(zhǔn)即將在不遠(yuǎn)的將來出臺。

“相對于國Ⅴ，國Ⅵ排放標(biāo)準(zhǔn)更加嚴(yán)格，對內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的核心技術(shù)掌握程度、自主創(chuàng)新能力等要求更高，可能會(huì)成為行業(yè)的分水嶺。”這一觀點(diǎn)在本次會(huì)議上得帶了許多專家的認(rèn)可，他們都表示，排放法規(guī)的升級能夠倒逼內(nèi)燃機(jī)行業(yè)主動(dòng)淘汰落后產(chǎn)品，加快技術(shù)升級，有利于行業(yè)的整體產(chǎn)能控制和轉(zhuǎn)型升級。

雖然國Ⅵ排放標(biāo)準(zhǔn)尚未出臺，但一些領(lǐng)先的生產(chǎn)企業(yè)已經(jīng)研發(fā)出了符合歐Ⅵ排放標(biāo)準(zhǔn)的柴油機(jī)，并在本屆內(nèi)燃機(jī)展上亮相。濰柴動(dòng)力股份有限公司李勤博士告訴記者，傳統(tǒng)的歐Ⅵ柴油機(jī)采用的是EGR+DOC+DPF+SCR+ASC（氨泄漏催化器）的技術(shù)路線，其中全脈譜的高EGR率會(huì)導(dǎo)致柴油機(jī)全負(fù)荷狀態(tài)氧氣不足，燃燒不夠充分，需要更高的進(jìn)氣壓力來彌補(bǔ)。所以，發(fā)動(dòng)機(jī)需要重新設(shè)計(jì)，缸內(nèi)必須承受20 MPa以上的爆發(fā)壓力。同時(shí)，歐Ⅵ柴油機(jī)還有另外一條技術(shù)路線：以高效的SCR和主動(dòng)再生DPF取代EGR，“這條路線是濰柴研發(fā)的目標(biāo)，但時(shí)下還有很多難點(diǎn)需要解決，例如DPF主動(dòng)再生控制、熱管理系統(tǒng)的提升，等等。”

“玉柴歐Ⅵ柴油機(jī)同樣采用了EGR+SCR的技術(shù)路線，另外我們還與整車匹配進(jìn)行了PMES排放測試特性分析?！睆V西玉柴機(jī)器股份有限公司王輝博士認(rèn)為，內(nèi)燃機(jī)生產(chǎn)企業(yè)通過對內(nèi)燃機(jī)每個(gè)工況區(qū)的運(yùn)行特點(diǎn)和各種技術(shù)的工作效率綜合考慮，進(jìn)行目標(biāo)確定和精細(xì)標(biāo)定開發(fā)，對改善內(nèi)燃機(jī)油耗和排放十分關(guān)鍵。此外，玉柴還從整車運(yùn)行工況考慮歐Ⅵ柴油機(jī)的開發(fā)，他們認(rèn)為，將復(fù)雜的整車運(yùn)行工況融合到內(nèi)燃機(jī)開發(fā)的整個(gè)過程更加重要。

另外，菲亞特動(dòng)力科技中國研發(fā)總監(jiān)宋銅景還為大家介紹了HI-eSCR后處理系統(tǒng)，值得強(qiáng)調(diào)的是，這套技術(shù)僅依靠SCR就能滿足歐Ⅵ排放標(biāo)準(zhǔn)。“菲亞特對SCR系統(tǒng)優(yōu)化從20世紀(jì)90年代到如今，經(jīng)歷了20多年的發(fā)展，技術(shù)非常成熟。與EGR+SCR技術(shù)路線相較，HI-eSCR系統(tǒng)具有如下幾點(diǎn)優(yōu)勢，優(yōu)化燃燒來減少PM排放；DPF無需人工干預(yù)的被動(dòng)再生；油耗與國Ⅴ柴油機(jī)基本持平；不增加車輛熱負(fù)荷，無需添加冷卻系統(tǒng)；性能不依賴復(fù)雜的增壓器；氮氧化物轉(zhuǎn)化效率高達(dá)95%以上，等等?！彼毋~景如是說。

推進(jìn)綠色制造體系建設(shè)

從20世紀(jì)20年代起，內(nèi)燃機(jī)行業(yè)共經(jīng)歷了3場革命，一次是機(jī)械泵的出現(xiàn)很大程度上改進(jìn)了內(nèi)燃機(jī)的燃燒過程；一次是廢氣渦輪增壓器使內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性顯著提高；還有一次是21世紀(jì)石油危機(jī)出現(xiàn)后，內(nèi)燃機(jī)迎來智能化革命，使燃燒技術(shù)發(fā)生了質(zhì)的飛躍。邢敏認(rèn)為：“隨著資源消耗與環(huán)境的惡化，正在讓中國制造的代價(jià)越來越昂貴，中國制造必須尋找一條可持續(xù)發(fā)展的道路。因此，行業(yè)下一場革命將屬于‘綠色制造’?！?/p>

“綠色制造”顧名思義，它是一個(gè)綜合考慮環(huán)境影響和資源效益的現(xiàn)代化制造模式，其目標(biāo)是使產(chǎn)品從設(shè)計(jì)、制造、包裝、運(yùn)輸、使用到報(bào)廢處理的整個(gè)產(chǎn)品生命周期中，對環(huán)境的影響最小，資源利用率最高，并使企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益協(xié)調(diào)優(yōu)化。實(shí)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(shí)降低對環(huán)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(dòng)性和工作效率，以創(chuàng)造出最大的價(jià)值。

將“綠色制造”理念引入行業(yè)，有助于加速內(nèi)燃機(jī)輕量化、熱加工、機(jī)械加工、整機(jī)測試、再制造等方面的技術(shù)升級。對此，邢敏舉例解釋說，在內(nèi)燃機(jī)輕量化方面，美國、歐盟已經(jīng)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(nèi)生產(chǎn)企業(yè)需要迅速完善蠕墨鑄鐵等高性能材料的制造水平，并加強(qiáng)發(fā)動(dòng)機(jī)CAE技術(shù)體系建設(shè)；其次，國內(nèi)缸體生產(chǎn)企業(yè)鑄造過程中的余熱利用率不高，未來應(yīng)該發(fā)展高效換熱技術(shù)、拓展余熱應(yīng)用領(lǐng)域，如采暖、發(fā)電等，爭取將60%以上的熱能回收利用；曲軸等零部件機(jī)加工過程能耗高，缺乏零部件制造工藝能耗分析和優(yōu)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(yōu)化，實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)加工過程能耗與排放的分級優(yōu)化與控制等。

“總之，為了順應(yīng)環(huán)境友好型社會(huì)的倡導(dǎo)，整個(gè)行業(yè)應(yīng)加速實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)先進(jìn)制造，綜合考慮環(huán)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(chǎn)，實(shí)現(xiàn)綠色生產(chǎn)。”邢敏進(jìn)一步向記者表示，發(fā)展戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)必須掌握核心關(guān)鍵技術(shù)，而綠色、智能制造是發(fā)展戰(zhàn)略型新興產(chǎn)業(yè)的關(guān)鍵與核心。因此，走向綠色和智能制造，是中國制造業(yè)發(fā)展的必由之路。