面向低碳和碳中和的車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的趨勢(shì)
第一,提高熱效率是內(nèi)然動(dòng)力系統(tǒng)長(zhǎng)期的技術(shù)需求,當(dāng)然這個(gè)要保證發(fā)動(dòng)機(jī)的效率,包括整車(chē)效率,無(wú)論是采用什么能源,都是長(zhǎng)期的技術(shù)需求。
第二,在使用過(guò)程中,我們必須減少或者進(jìn)一步降低內(nèi)燃機(jī)的排放,也就是說(shuō)零環(huán)境影響的排放控制是內(nèi)燃機(jī)生存的基礎(chǔ)。因?yàn)楸仨氁獫M足發(fā)動(dòng)機(jī)的要求,滿足環(huán)境的要求。
第三,混合動(dòng)力將會(huì)是車(chē)用內(nèi)燃機(jī)的系統(tǒng)應(yīng)用的主要方式。純內(nèi)燃機(jī)的汽車(chē)將會(huì)逐步退出歷史舞臺(tái),內(nèi)燃機(jī)一定要加電?,F(xiàn)在國(guó)際上最新的報(bào)道也認(rèn)為,內(nèi)燃機(jī)與電系統(tǒng)的結(jié)合,整體熱效率提高的潛力可以超過(guò)65%。
第四,碳中和燃料是內(nèi)燃機(jī)實(shí)現(xiàn)凈零排放的根本。
這張圖是從國(guó)家統(tǒng)計(jì)局查到的,在交通運(yùn)輸領(lǐng)域近二十年,柴油、汽油和天然氣的消耗情況折算的二氧化碳排放。我國(guó)汽車(chē)保有量在逐步增長(zhǎng),電動(dòng)車(chē)也在增長(zhǎng),但是比例還是比較小。由于技術(shù)的進(jìn)步,所以我國(guó)在2015年的時(shí)候,交通領(lǐng)域的碳排放變得減緩的趨勢(shì),到了2018、2019年,成品油的消耗是在逐步降低,這里把天然氣也算上了,因?yàn)橛械目ㄜ?chē)用天然氣。節(jié)能還是我國(guó)最近實(shí)現(xiàn)交通運(yùn)輸或者汽車(chē)降碳的一個(gè)最現(xiàn)實(shí)、最重要的途徑。我們也知道,在國(guó)內(nèi)外,發(fā)動(dòng)機(jī)的高效率技術(shù)這幾年發(fā)展也很快,我昨天跟一些不搞發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的人聊天,他都有一個(gè)感受,他說(shuō)我國(guó)汽車(chē)技術(shù)的進(jìn)步就是動(dòng)力總成,發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)進(jìn)步很大。我說(shuō)本世紀(jì)初,一汽提出二十年的進(jìn)步,我說(shuō)這就是二十年。2000年到現(xiàn)在,發(fā)動(dòng)機(jī)基本可以實(shí)現(xiàn)自主開(kāi)發(fā),所以進(jìn)步還是很大的。
這里面有一些國(guó)際上最先進(jìn)的技術(shù),包括超稀薄燃燒,實(shí)際上汽油壓燃效率也可以達(dá)到45%,但它有一個(gè)最大的優(yōu)點(diǎn),把負(fù)荷提上去了,滿足更大的動(dòng)力需求。
同樣,商用車(chē)像美國(guó)超級(jí)卡車(chē)計(jì)劃可以達(dá)到55%的熱效率,我國(guó)濰柴去年宣布的50%的熱效率,所以我們?cè)跓嵝始夹g(shù)方面,國(guó)內(nèi)也取得了很大的進(jìn)步,包括去年很多乘用車(chē)企業(yè)分別宣布了41%、42%的熱效率,未來(lái)可能還會(huì)有45%的熱效率的公布。
發(fā)動(dòng)機(jī)面臨另外一個(gè)問(wèn)題是汽車(chē)排放向近零排放的發(fā)展。目前我們說(shuō)國(guó)六很?chē)?yán),在2020年6月份美國(guó)加州通過(guò)了一個(gè)法規(guī),在現(xiàn)有排放的基礎(chǔ)上達(dá)到90%。如果到了這個(gè)排放水平,實(shí)際上基本不會(huì)超過(guò)5個(gè)PPM,達(dá)到零環(huán)境影響,對(duì)環(huán)境沒(méi)有負(fù)面作用了。乘用車(chē)也是一樣的,歐洲在討論歐7的問(wèn)題,我國(guó)也在討論國(guó)七的問(wèn)題。當(dāng)然這里我們會(huì)涉及到相關(guān)的后處理技術(shù),比如說(shuō)對(duì)于后處理系統(tǒng)可能越來(lái)越復(fù)雜,重型車(chē)采用兩級(jí)的SCR系統(tǒng),汽油機(jī)也會(huì)采用防氨泄露。
另外在發(fā)動(dòng)機(jī)里面,最重要的是RDE,就是實(shí)際的駕駛工況的控制技術(shù)。實(shí)際上現(xiàn)在商用車(chē)在很多時(shí)候,道路行駛的排放遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于法規(guī)規(guī)定的排放,這是面臨的問(wèn)題。另外對(duì)于乘用車(chē)的油耗,實(shí)際道路的油耗往往比工況高20%-30%,如何縮小差距很重要。
第三,混動(dòng)化是車(chē)用內(nèi)燃動(dòng)力的方向?;靹?dòng)化是內(nèi)燃機(jī)未來(lái)內(nèi)然動(dòng)力應(yīng)用的方向,比如說(shuō)以重載載貨物流的插電式混動(dòng)系統(tǒng),它的系統(tǒng)效率提高了30%。還有像18噸的混動(dòng)客車(chē),能效改善18%,另外還有康明斯,皮卡和物流車(chē)可以實(shí)現(xiàn)65.2%的接入效率。
我們也在開(kāi)展混動(dòng)客車(chē)的研究,比如重型牽引貨車(chē)的混動(dòng)系統(tǒng),目前的狀態(tài)是實(shí)現(xiàn)47噸百公里油耗小于29L,還有物流車(chē),ECVT功率分流式混合動(dòng)力系統(tǒng),節(jié)油率可以達(dá)到25%,所以有很大的潛力。當(dāng)然這里的技術(shù)包括混動(dòng)系統(tǒng)專(zhuān)用發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù),系統(tǒng)構(gòu)型與機(jī)電協(xié)同匹配等等。
最終實(shí)現(xiàn)碳中和只有依賴(lài)于生物質(zhì)和碳中和燃料,當(dāng)然低碳燃料也是降低碳排放的途徑。另外可再生燃料部分摻混。從燃料的角度來(lái)講是實(shí)現(xiàn)碳排放的最重要的。
燃料儲(chǔ)能是通過(guò)燃料的方式把它轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定的電。氫發(fā)動(dòng)機(jī)將來(lái)也是一個(gè)很好的混合動(dòng)力系統(tǒng)方案。比如說(shuō)傳統(tǒng)動(dòng)力,像博世達(dá)到39%的熱效率。實(shí)際上這個(gè)效率已經(jīng)很接近燃料電池的效率,所以氫發(fā)動(dòng)機(jī)還是有很大的空間。所以我想這個(gè)是未來(lái)的四大技術(shù)方向。
第一,高效內(nèi)燃機(jī)仍然要發(fā)揮很重要的作用。
第二,提高效率,減少石化能源的使用并降低碳排放是推動(dòng)交通運(yùn)輸能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的動(dòng)力之一。
第三,要滿足近零排放法規(guī)。
第四,混合動(dòng)力是我們內(nèi)燃機(jī)的發(fā)展方向。
第五,拓展生物質(zhì)燃料、碳中和燃料,是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和的必然途徑。
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