中國提出的“雙碳”目標(biāo)正在深刻影響著內(nèi)燃機(jī)行業(yè)的發(fā)展與變革。車用內(nèi)燃機(jī)作為我國碳排放“大戶”以及交通運(yùn)輸?shù)闹饕獎(jiǎng)恿Γ峭苿?dòng)產(chǎn)業(yè)落實(shí)“雙碳”目標(biāo)的有力抓手。

長期來看，電動(dòng)化是汽車行業(yè)實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的主要手段，但中短期內(nèi)，提高車輛燃油經(jīng)濟(jì)性仍是降低汽車碳排放的重要方式。

當(dāng)前，內(nèi)燃機(jī)企業(yè)正積極尋求創(chuàng)新發(fā)展與轉(zhuǎn)型升級(jí)之路，來應(yīng)對(duì)新舊動(dòng)能轉(zhuǎn)換的壓力與挑戰(zhàn)，助力能源交通領(lǐng)域“雙碳”目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

排放升級(jí) 發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)迎大考

伴隨著國六排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施，國內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)迎來了一次大考。

相比國五排放標(biāo)準(zhǔn)，國六標(biāo)準(zhǔn)對(duì)機(jī)動(dòng)車污染物排放限值提出了更為嚴(yán)格的要求。為此，大部分發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)均加快了技術(shù)探索的步伐，并在研發(fā)上重點(diǎn)布局、投入重金，以期在激烈的競(jìng)爭中占有一席之地。

排放標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)對(duì)尾氣后處理系統(tǒng)的技術(shù)要求也隨之提升。據(jù)記者了解，不同企業(yè)在后處理技術(shù)路線選擇方面各有側(cè)重。

據(jù)玉柴相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，玉柴發(fā)動(dòng)機(jī)主要采用EGR+DOC+DPF+SCR+ASC排放控制技術(shù)路線，將后處理與發(fā)動(dòng)機(jī)的控制策略及協(xié)同功能集成到ECU進(jìn)行控制，確保后處理系統(tǒng)高動(dòng)態(tài)、高效的轉(zhuǎn)化效率。國六發(fā)動(dòng)機(jī)通過采用新一代超高壓共軌燃油系統(tǒng)、高壓冷卻EGR系統(tǒng)、閉式曲軸箱通風(fēng)系統(tǒng)等機(jī)內(nèi)凈化措施，控制柴油機(jī)原機(jī)排放。

濰柴主要采取ECR+HiSCR和ECGR+DOC+DPF+SCR技術(shù)路線。其中，HiSCR使用乙醇作為還原劑，利用氧氣提高氮氧化物的轉(zhuǎn)化率、水蒸氣促進(jìn)低溫時(shí)的反應(yīng)速率原理，降低污染物排放;EGR+DOC+DPF+SCR的技術(shù)路線則在輕型機(jī)領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。

一汽解放發(fā)動(dòng)機(jī)事業(yè)部首創(chuàng)國內(nèi)自主集成共軌+自主氣驅(qū)后處理系統(tǒng)的“黃金組合”。集成共軌部分通過將高壓油泵、壓力傳感器和自主研發(fā)ECU集成到閉環(huán)系統(tǒng)中，將噴射壓力的產(chǎn)生和噴射過程完全分開，實(shí)現(xiàn)對(duì)公共供油管內(nèi)油壓的精確控制，可大幅減小柴油機(jī)供油壓力隨發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化。其自主研發(fā)的氣驅(qū)動(dòng)尿素噴射系統(tǒng)也填補(bǔ)了中國在該領(lǐng)域的技術(shù)空白，具有系統(tǒng)集成度高、結(jié)構(gòu)簡單、故障率低等優(yōu)點(diǎn)。

“無論是一汽解放發(fā)動(dòng)機(jī)事業(yè)部、濰柴還是玉柴，作為內(nèi)燃機(jī)行業(yè)的龍頭企業(yè)，它們有責(zé)任在困難時(shí)期挺身而出，攻克技術(shù)難關(guān)。”天津大學(xué)教授姚春德表示，“回顧歷次排放標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)的進(jìn)程，我們都是在借鑒和學(xué)習(xí)國外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)。如今，中國內(nèi)燃機(jī)行業(yè)已經(jīng)到了注重原始創(chuàng)新的新階段。本土企業(yè)需要潛下心來搞研發(fā)，做好充足的技術(shù)儲(chǔ)備，深刻洞悉市場(chǎng)，把握未來的發(fā)展方向，為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供助力。”

氫內(nèi)燃機(jī)悄然升溫

在降低內(nèi)燃機(jī)排放的探索上，“發(fā)動(dòng)機(jī)+氫能”的組合，或?qū)⒊蔀榻窈髾C(jī)動(dòng)車零排放解決方案的重要補(bǔ)充。

據(jù)外媒報(bào)道，目前康明斯已開啟氫燃料內(nèi)燃機(jī)的測(cè)試計(jì)劃。此前，康明斯副總裁、發(fā)動(dòng)機(jī)事業(yè)部總工程師白納川(Jonathan White)曾表示，作為動(dòng)力電池及可再生天然氣動(dòng)力鏈的補(bǔ)充，氫燃料內(nèi)燃機(jī)項(xiàng)目將為運(yùn)輸行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供更多的潛在技術(shù)選擇。麥肯錫咨詢公司負(fù)責(zé)人也指出，氫內(nèi)燃機(jī)或可拯救傳統(tǒng)燃油汽車，通過改裝傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)，使其燃燒氫氣，是實(shí)現(xiàn)內(nèi)燃機(jī)減少排放并持續(xù)生存的一個(gè)技術(shù)選項(xiàng)。

據(jù)了解，目前歐洲正在大力發(fā)展氫能動(dòng)力產(chǎn)業(yè)。除了氫燃料電池外，歐洲幾乎所有主流商用車企業(yè)都已開啟氫內(nèi)燃機(jī)的可行性研究，并成立了氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)盟。

我國的氫內(nèi)燃機(jī)研發(fā)也在緊鑼密鼓地進(jìn)行中。在乘用車領(lǐng)域，一汽集團(tuán)首臺(tái)氫能發(fā)動(dòng)機(jī)順利點(diǎn)火，并有望配裝在紅旗轎車上。一汽創(chuàng)新技術(shù)研究院院長李紅建表示，氫能發(fā)動(dòng)機(jī)和氫燃料電池是一汽集團(tuán)氫能戰(zhàn)略的兩大重要組成部分。

在商用車領(lǐng)域，基于漢馬動(dòng)力13L天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)的AVL氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)進(jìn)入研究階段。吉利商用車首席科學(xué)家劉漢如表示，氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)是“雙碳”目標(biāo)下重型商用車的重要解決方案之一，并具有零排放的潛力。考慮到可靠性、成本、經(jīng)濟(jì)性等因素，氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)非常有吸引力的技術(shù)路線，而且氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)可充分利用現(xiàn)有內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)。

8月，工信部在對(duì)十三屆全國人大四次會(huì)議第5736號(hào)建議的答復(fù)中表示，下一步將積極配合相關(guān)部門制定氫能發(fā)展戰(zhàn)略，研究推動(dòng)將氫氣內(nèi)燃機(jī)納入其中予以支持;同時(shí)將根據(jù)氫氣發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)進(jìn)步和應(yīng)用推廣情況，進(jìn)一步評(píng)估現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)體系的適應(yīng)性和差異性，提前布局相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)預(yù)研，適時(shí)推動(dòng)急需標(biāo)準(zhǔn)制定，有力支撐氫氣汽車科學(xué)合理發(fā)展。

“由此看來，氫內(nèi)燃機(jī)已得到政府相關(guān)部門的高度關(guān)注。”北京理工大學(xué)教授孫柏剛告訴記者，氫氣是優(yōu)異的內(nèi)燃機(jī)替代燃料。從內(nèi)燃機(jī)分類來看，雖然氫內(nèi)燃機(jī)是一個(gè)全新機(jī)型，但關(guān)鍵零部件和生產(chǎn)制造系統(tǒng)卻能夠與傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)完全通用，并且同樣可以實(shí)現(xiàn)“零碳排放”。

動(dòng)力技術(shù)向多元化發(fā)展

當(dāng)下，面對(duì)多元?jiǎng)恿参柚碌钠囀袌?chǎng)，我國內(nèi)燃機(jī)行業(yè)從未停止創(chuàng)新探索的腳步。

對(duì)于未來內(nèi)燃機(jī)行業(yè)的發(fā)展前景，姚春德表示，“傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)已有一百多年的發(fā)展歷史，目前來看，它依然有潛力可挖，新技術(shù)、新結(jié)構(gòu)、新材料都在賦予內(nèi)燃機(jī)新的使命。我相信，傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)會(huì)煥發(fā)出新的生機(jī)。”

“在未來相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)，內(nèi)燃機(jī)仍將占據(jù)主導(dǎo)地位。”中國內(nèi)燃機(jī)工業(yè)協(xié)會(huì)秘書長邢敏表示，當(dāng)前和未來內(nèi)燃機(jī)燃料的供應(yīng)和保障是充足的，化石燃料、生物燃料都可作為內(nèi)燃機(jī)的燃料來源，因此，內(nèi)燃機(jī)依然擁有廣闊的市場(chǎng)空間。

“‘雙碳’背景下，動(dòng)力、能源多元化是大勢(shì)所趨。”中國內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)秘書長李樹起表示，從國家能源安全角度來看，燃料單一化會(huì)存在很大風(fēng)險(xiǎn)，容易造成我國石油對(duì)外依存度攀升。因此，未來的動(dòng)力形式和能源形式應(yīng)該百花齊放，動(dòng)力多元化和燃料多元化一定是內(nèi)燃機(jī)行業(yè)發(fā)展的重要方向。

記者了解到，目前頭部發(fā)動(dòng)機(jī)企業(yè)已將目光投向混動(dòng)、甲醇、氨、氫能等領(lǐng)域，開始走動(dòng)力多元化發(fā)展路線。以濰柴動(dòng)力為例，除深耕傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)板塊之外，還全面布局燃料電池等領(lǐng)域，目前已建成兩萬套級(jí)產(chǎn)能的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)及電堆生產(chǎn)線。

對(duì)此，重慶長安汽車股份有限公司研究總院總經(jīng)理詹樟松指出，能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型是實(shí)現(xiàn)汽車低碳的關(guān)鍵，供給側(cè)零碳化與需求側(cè)高效化、電氣化、智慧化轉(zhuǎn)型已成為行業(yè)共識(shí)。

在動(dòng)力多元化應(yīng)用方面，中國內(nèi)燃機(jī)學(xué)會(huì)副秘書長魏安力表示，未來，汽車動(dòng)力系統(tǒng)將從內(nèi)燃機(jī)的“獨(dú)唱”變?yōu)閮?nèi)燃機(jī)和電機(jī)的“二重唱”。內(nèi)燃機(jī)可以做驅(qū)動(dòng)動(dòng)力，也可以做混合動(dòng)力系統(tǒng)的基礎(chǔ)動(dòng)力，還可以做電動(dòng)汽車的增程發(fā)電動(dòng)力。不同的動(dòng)力形式，均可為節(jié)能減排作出貢獻(xiàn)。

從汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度來看，能源轉(zhuǎn)型以及智能革命為內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展注入新動(dòng)能。因此，我們可以預(yù)見，未來一場(chǎng)場(chǎng)技術(shù)風(fēng)暴還將在行業(yè)內(nèi)不斷上演。在新與舊的沖擊和碰撞中，為傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展帶來新概念和新模式。而新技術(shù)、新材料的加速應(yīng)用，將進(jìn)一步助推我國內(nèi)燃機(jī)行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)。

(趙玲玲)