發(fā)布時間:2018-12-14
“一些國內(nèi)院校的內(nèi)燃機專業(yè)已經(jīng)招不到新生了。”近年來,節(jié)能環(huán)保法規(guī)日趨嚴(yán)苛、新能源特別是純電動汽車增勢迅猛、各國宣稱打算禁售傳統(tǒng)燃油車……擁有100多年發(fā)展歷史的傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車正面臨前所未有的沖擊和挑戰(zhàn)。內(nèi)燃機汽車是否還會存在?在節(jié)能減排方面還有多少潛力?將如何發(fā)展下去?近期,一些政府相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)、行業(yè)頂級專家對此展開深入探討,明確了內(nèi)燃機在未來節(jié)能減排工作中的地位和作用,并指明了未來的進化方向。業(yè)內(nèi)主流觀點認(rèn)為,內(nèi)燃機作為目前和今后實現(xiàn)節(jié)能減排最具潛力、效果最為明顯的產(chǎn)品,在相當(dāng)長時期內(nèi)作為主流動力機械的地位不可動搖。
傳統(tǒng)內(nèi)燃機技術(shù)應(yīng)與電動化、智能化相融合
全國政協(xié)副主席、中國科協(xié)主席萬鋼
內(nèi)燃機是近代革命中最具核心價值、最有代表性的發(fā)明;內(nèi)燃機的應(yīng)用大大提升了生產(chǎn)效率,推動了工業(yè)社會快速發(fā)展。今天,在能源排放清潔化、動力系統(tǒng)電動化、產(chǎn)業(yè)發(fā)展智能化的大趨勢下,傳統(tǒng)內(nèi)燃機產(chǎn)業(yè)面臨前所未有的挑戰(zhàn)。
一、當(dāng)今世界正面臨生產(chǎn)和消費的深度變革。
汽車大規(guī)模普及應(yīng)用,在給人們生活帶來便利的同時,化石能源消耗所帶來的溫室氣體和有害污染物排放,也成為空氣污染的重要誘因,影響人類生存環(huán)境和身心健康。
近年來,中國石油對外依存度持續(xù)攀升,能源安全面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。中國政府積極推動節(jié)能減排,在制定嚴(yán)苛的排放標(biāo)準(zhǔn)同時,積極推動新能源汽車技術(shù)創(chuàng)新和大規(guī)模示范應(yīng)用。中國即將實施的國六排放標(biāo)準(zhǔn)將是全球最嚴(yán)厲的汽車排放控制法規(guī)。在汽車動力系統(tǒng)電動化、限制生產(chǎn)銷售傳統(tǒng)內(nèi)燃機汽車的國際大趨勢、大背景下,中國產(chǎn)能巨大的傳統(tǒng)燃料汽車產(chǎn)業(yè)以及與之配套的內(nèi)燃機產(chǎn)業(yè),面臨著應(yīng)對節(jié)能、減排雙重技術(shù)壓力以及產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型發(fā)展的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
二、堅定內(nèi)燃機產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新發(fā)展信心。
內(nèi)燃機發(fā)展已有一百多年,目前仍占據(jù)市場主流,這既是內(nèi)燃機技術(shù)不斷發(fā)展完善的結(jié)果,也是內(nèi)燃機滿足社會需要、實現(xiàn)自身價值的體現(xiàn)。當(dāng)前,內(nèi)燃機仍是汽車等各類機械的主動力并占據(jù)較大市場份額。內(nèi)燃機技術(shù)進步在實現(xiàn)交通領(lǐng)域節(jié)能減排、應(yīng)對氣候變化中,仍將發(fā)揮不可或缺的基礎(chǔ)性作用。在重型運輸動力、大型工業(yè)用固定動力、船用動力、工程機械、農(nóng)業(yè)機械、軍用車輛等應(yīng)用領(lǐng)域,內(nèi)燃機仍具有較為廣闊的市場需求和頑強的生命力。
內(nèi)燃機技術(shù)尚有較大提升潛力和發(fā)展空間。僅就中國而言,中國內(nèi)燃機產(chǎn)品綜合能效與國際先進水平仍有差距,在高強化整機技術(shù)、高性能關(guān)鍵零部件技術(shù)、先進燃燒技術(shù)、低磨擦技術(shù)、低功耗附件、輕量化、余熱能利用、先進后處理技術(shù)等領(lǐng)域,以及天然氣、醇類燃料等多能源高效利用方面,仍有進一步提升效率、降低排放的空間。從全球來看,內(nèi)燃機與新技術(shù)、新材料的嵌合、與電力驅(qū)動以及新能源等的適合、與智能化趨勢的融合,都有廣泛領(lǐng)域亟待創(chuàng)新攻堅。
三、創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展是傳統(tǒng)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級的必由之路。
如何實現(xiàn)傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級,是中國政府、行業(yè)、企業(yè)各界關(guān)注的重大問題,也是世界各國的共同關(guān)注點。新舊技術(shù)更替、新舊動能轉(zhuǎn)換,是技術(shù)和社會進步的必然過程。我們要堅持發(fā)展眼光和創(chuàng)新思維,研究制定燃料車輛動力技術(shù)及產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的長遠發(fā)展戰(zhàn)略,始終堅持創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展,著力推動產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級。要積極推動內(nèi)燃機與電驅(qū)動技術(shù)的融合發(fā)展,加大與新技術(shù)、新材料的嵌合力度,推動諸如稀薄燃燒、均質(zhì)壓燃、轉(zhuǎn)子發(fā)動機等新技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用,針對新的動力系統(tǒng)混合驅(qū)動需求,融合智能化技術(shù),助推內(nèi)燃機產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級,開創(chuàng)新的天地。
推進內(nèi)燃機產(chǎn)業(yè)發(fā)展應(yīng)有4個堅持
工信部裝備工業(yè)司副司長楊拴昌
中國內(nèi)燃機行業(yè)目前有3000余家整機、零部件生產(chǎn)企業(yè),全行業(yè)從業(yè)人員達到40萬人。2017年我國內(nèi)燃機行業(yè)總產(chǎn)值突破6500億元,累計銷量5600多萬臺,功率突破26.6億千瓦,產(chǎn)品進出口總額達244億美元,已連續(xù)9年成為世界內(nèi)燃機的第一生產(chǎn)大國和消費大國。當(dāng)前全球經(jīng)濟發(fā)展進入深度調(diào)整期,制造業(yè)成為全球競爭的焦點。建設(shè)現(xiàn)代化體系,必須把發(fā)展經(jīng)濟的著力點放在實體經(jīng)濟上,制造業(yè)是實體經(jīng)濟的主體,是技術(shù)創(chuàng)新的主戰(zhàn)場,是供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革的重要領(lǐng)域。內(nèi)燃機作為機械的主要動力,對推動實體經(jīng)濟的發(fā)展一直有著不可忽視的作用。
把推動內(nèi)燃機行業(yè)發(fā)展作為長期的戰(zhàn)略任務(wù),以問題為導(dǎo)向,分類分層指導(dǎo),持續(xù)推進4個堅持。一是堅持創(chuàng)新發(fā)展,創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力,是建設(shè)現(xiàn)代化經(jīng)濟體系的戰(zhàn)略支撐,要堅持把創(chuàng)新擺在內(nèi)燃機行業(yè)發(fā)展的首要位置。
二是堅持綠色發(fā)展,內(nèi)燃機排放二氧化碳占全國總量的10%,氮氧化物占全國總量的30%,所以減排任務(wù)艱巨,未來的汽車乃至機械動力應(yīng)采用何種路線,一直是一個焦點問題。但是內(nèi)燃機行業(yè)還是要堅持自己的路線。內(nèi)燃機仍然是傳統(tǒng)動力中的主動力。所以應(yīng)當(dāng)堅持綠色發(fā)展,圍繞著生產(chǎn)綠色化、產(chǎn)品綠色化,加強環(huán)保技術(shù)、工藝和裝備的推廣應(yīng)用,開展內(nèi)燃機再制造,發(fā)展新能源技術(shù),構(gòu)建綠色的生態(tài)體系。
三是堅持高質(zhì)量發(fā)展,內(nèi)燃機行業(yè)與國際先進水平存在一定差距,燃油消耗率相差10%,我們必須著眼解決深層次矛盾和問題,堅持質(zhì)量變革和效率變革,開發(fā)高端產(chǎn)品,促進內(nèi)燃機行業(yè)由高速度增長向高質(zhì)量發(fā)展轉(zhuǎn)變。
四是堅持融合發(fā)展,要順勢而為,借助新一輪科技革命的信息技術(shù)帶來的推進力量,努力推動互聯(lián)網(wǎng)大數(shù)據(jù)、人工智能和內(nèi)燃機的融合發(fā)展,為企業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新和研發(fā)提供技術(shù)支撐,以數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化為核心,以產(chǎn)品化、信息化進一步推動內(nèi)燃機產(chǎn)業(yè)升級發(fā)展。
建議設(shè)立針對高效內(nèi)燃機產(chǎn)品的激勵機制
原機械工業(yè)部部長何光遠
在未來相當(dāng)長的時期里,或者說在未來若干個技術(shù)發(fā)展周期里,內(nèi)燃機作為移動動力,仍將占有主要支配地位。這里主要有三個決定因素:一是現(xiàn)在內(nèi)燃機的綜合熱效率仍有很大的上升空間;二是搭載內(nèi)燃機裝備的特殊特定使用需求所致;三是當(dāng)前和未來內(nèi)燃機燃料的供應(yīng)和保障是充足的,油、氣、可燃冰、煤炭、生物質(zhì)等能源是內(nèi)燃機的能源之源。
二是從能源安全和排放控制兩個視角看內(nèi)燃機燃料多元化的發(fā)展趨勢。對內(nèi)燃機來說,其燃料結(jié)構(gòu)應(yīng)該是液體燃料和氣體燃料并存;化石能源與再生能源并存;碳基能源清潔利用這三個基本要素構(gòu)成。常規(guī)的液體燃料有汽油、柴油等,氣體燃料有天然氣,未來我們還可以期待可燃冰,但對中國而言,今天我們關(guān)注的是能源自給的安全問題,即在我國石油對外依存度居高不下的今天該選擇什么能源?用什么燃料?應(yīng)該是甲醇。甲醇原料來源廣泛,制備過程簡單,生產(chǎn)技術(shù)成熟,使用成本低廉。從減碳和使用低成本的角度,推廣甲醇燃料動力燃燒應(yīng)用是優(yōu)選。
三是科學(xué)優(yōu)化組合應(yīng)用成熟的內(nèi)燃機節(jié)能減排技術(shù)是產(chǎn)業(yè)面臨的真正挑戰(zhàn)。
現(xiàn)在廣為認(rèn)知和應(yīng)用的移動動力中,有高效內(nèi)燃機、混合動力、增程式電力驅(qū)動動力等。內(nèi)燃機首先面臨的是使用需求的挑戰(zhàn);其次是降低二氧化碳排放的挑戰(zhàn)(也可以說是法規(guī)的挑戰(zhàn));第三是與搭載整車協(xié)同應(yīng)用智能技術(shù)的挑戰(zhàn)。
對中國內(nèi)燃機工業(yè),在現(xiàn)在的技術(shù)周期內(nèi),我們的重點工作應(yīng)該是如何用好成熟的技術(shù),如何對成熟技術(shù)進行優(yōu)化組合以及落地應(yīng)用。解決好應(yīng)用問題,就是把成熟的技術(shù)用好的問題,用好了就是進步。從另一個角度,我認(rèn)為內(nèi)燃機還將面對傳統(tǒng)動力應(yīng)用清潔燃料、油電混合動力優(yōu)化應(yīng)用、動力總成智能化應(yīng)用、增程式電動車、內(nèi)燃機排放控制等一系列挑戰(zhàn)。
提高內(nèi)燃機的熱效率,降低燃油消耗,是穩(wěn)固和發(fā)展內(nèi)燃機產(chǎn)業(yè)地位的首要目標(biāo)。不進步,不變革,結(jié)果就是出局和被淘汰。其次是滿足排放法規(guī)的要求,內(nèi)燃機行業(yè)執(zhí)行排放法規(guī)不要討價還價,也不要猶猶豫豫,更不要拖拖拉拉,絕不要弄虛作假。第三是面對能源多元化的變革,要認(rèn)真開展內(nèi)燃機燃料多元化的基礎(chǔ)研究和工程化應(yīng)用。希望政府負責(zé)發(fā)展規(guī)劃、工業(yè)、科技和財政等主管部門,共同建立長效的降低內(nèi)燃機二氧化碳排放標(biāo)桿產(chǎn)品領(lǐng)跑激勵機制,鼓勵發(fā)展、制造、推廣、應(yīng)用高效內(nèi)燃機。
中國國六內(nèi)燃機水平已大幅縮小與國外差距
中國內(nèi)燃機工業(yè)協(xié)會會長晏平
內(nèi)燃機是目前和今后實現(xiàn)節(jié)能減排最具潛力、效果最為明顯的產(chǎn)品,預(yù)計未來在相當(dāng)一段時間內(nèi)其作為主導(dǎo)動力的地位仍不可改變。面對內(nèi)燃機工業(yè)發(fā)展的新形勢、新局面和新任務(wù),一是要把提高自主創(chuàng)新能力作為推進結(jié)構(gòu)調(diào)整和提高國家競爭力的中心環(huán)節(jié),作為國家戰(zhàn)略貫穿到行業(yè)發(fā)展的各個方面。當(dāng)前,內(nèi)燃機的創(chuàng)新重點是節(jié)能減排,發(fā)展動力多元化。為此,我們要更加注重結(jié)構(gòu)調(diào)整,注重發(fā)展質(zhì)量,推動內(nèi)燃機產(chǎn)業(yè)綠色低碳發(fā)展;更加注重系統(tǒng)優(yōu)化,積極構(gòu)建高端智能化系統(tǒng);更加注重市場規(guī)律,注重機制創(chuàng)新,積極變革產(chǎn)業(yè)供需模式;更加注重經(jīng)濟效益,提高制造產(chǎn)品的附加值,避免低層次產(chǎn)品惡性競爭的局面,促進市場公平競爭。
二是要把節(jié)約資源、節(jié)能減排、保護環(huán)境作為整個行業(yè)可持續(xù)發(fā)展的首要工作。經(jīng)過近百年的艱苦創(chuàng)業(yè)和努力奮斗,中國內(nèi)燃機工業(yè)已發(fā)展成為世界內(nèi)燃機制造大國,2017年中國內(nèi)燃機工業(yè)總產(chǎn)值突破6210億元,年產(chǎn)量突破8100萬臺,總功率突破26.6億千瓦的規(guī)模;中國機動車保有量已超過3億輛,大氣中有12%的二氧化碳來自汽車的尾氣排放(未考慮非公路車輛等內(nèi)燃機的排放),內(nèi)燃機行業(yè)的節(jié)能減排工作壓力重大。近幾年來,我國在車用內(nèi)燃機行業(yè)圍繞環(huán)保、節(jié)能、輕量化及引進新車型、新機型的國產(chǎn)化等方面,進行了全方位的研究與開發(fā),國五排放標(biāo)準(zhǔn)已在全國執(zhí)行,我國國六水平將大幅縮短與世界先進水平的差距,國六標(biāo)準(zhǔn)的實施時間也已公布,玉柴、濰柴、上柴、一汽錫柴、大柴等發(fā)動機生產(chǎn)企業(yè)均已開發(fā)了各自的國六機型,指標(biāo)都好于世界最先進的產(chǎn)品。我們投放了一大批的樣機在我國主要進行主機廠的實驗,它們的性能指標(biāo),特別是輕量化排放水平遠遠好于世界的水平,還有一個是具有后發(fā)優(yōu)勢,玉柴、濰柴、錫柴的新產(chǎn)品和國四、國五階段的水平已經(jīng)完全不一樣了。
實現(xiàn)傳統(tǒng)內(nèi)燃機全面進化應(yīng)具備3種能力
中國汽車工程學(xué)會理事長李駿
目前政府部門正在思考中國未來內(nèi)燃機還存在不存在?怎么存在?怎么發(fā)展下去?很多人認(rèn)為內(nèi)燃機已經(jīng)是過時的技術(shù),電驅(qū)動或者燃料電池是移動產(chǎn)業(yè)的未來。但我認(rèn)為,這些僅僅是一個補充而不會是替代。各大車企沒有一家放棄內(nèi)燃機的,未來也沒有任何一個客戶說我不要內(nèi)燃機了,沒有聽到這樣的聲音。預(yù)計到2030年,不要內(nèi)燃機的汽車有多少呢?世界上有20%的汽車完全不需要內(nèi)燃機,中國可能更多,達到35%。
目前國內(nèi)傳動系統(tǒng)、變速箱方面的技術(shù)水平不高,而內(nèi)燃機的成本提高太快,幾乎要達到技術(shù)經(jīng)濟成本的極限、變成壓倒駱駝的最后一根稻草,需要找到新的路徑,即探索基于點工況的內(nèi)燃機動力系統(tǒng),實現(xiàn)區(qū)域里高效,充分考慮到內(nèi)燃機是如何被使用的、其本身是否高效、傳動性如何。還有儲能系統(tǒng)是不是可以適當(dāng)用一些電磁?能源上是否能用一些電能?但過度依靠電磁很貴,發(fā)電有含碳量,但是使用成本比油便宜?;诖耍咝Т?lián)插電式動力系統(tǒng)是可以考慮的路線。
內(nèi)燃機未來發(fā)展的另一個重要趨勢就是智能化,其智能是基于環(huán)境感知的,以實現(xiàn)傳統(tǒng)內(nèi)燃機、混合動力、純電動車型能耗分別降低23%、28%、24%,內(nèi)燃機也可以實現(xiàn)百公里油耗接近4升,這個就是使用問題。
未來要想實現(xiàn)這樣的規(guī)劃我們必須建立能力,有3個最重要的能力,一是燃燒能力,二是機電混合電子控制能力,特別是基于真實道路的能力;三是預(yù)測節(jié)油道路、預(yù)測駕駛的能力。
到2040年傳統(tǒng)內(nèi)燃機主導(dǎo)地位仍不動搖
阿美石油公司首席科學(xué)家Prof. Gautam Kalghatgi
石油和交通息息相關(guān),現(xiàn)在95%的交通能源是來自石油,而60%的石油是用作交通燃料的。現(xiàn)在大部分的商業(yè)用車的燃料都是汽油。到2040年的交通仍然會由內(nèi)燃機主導(dǎo),大部分的預(yù)測都表明,即便到了2040年傳統(tǒng)內(nèi)燃機的主導(dǎo)地位不會動搖,而且80%-90%的交通能源仍然是來自于石油。
除了純電驅(qū)動,其他的電動化解決方案會和內(nèi)燃機相結(jié)合,而且他們的效率會更高,應(yīng)用范圍可能在未來會更廣泛。純電動汽車數(shù)量提升得如此之快是可持續(xù)的嗎?如果電動車全部使用電池,電池制造商壓力也比較大。
對于大部分商業(yè)運輸而言,全部電動化不太可能,例如一輛36噸重、續(xù)駛里程達500英里的貨車,如果實現(xiàn)純電動,電池需要達到1000千瓦時,車重會達到6.4噸,成本也會達到18萬美元,而這個充電時間約為12小時。
發(fā)電量的大幅提升、鈷的供應(yīng)量以及相對價格的增長、動力電池回收等問題目前尚未突顯,但隨著純電動汽車數(shù)量的不斷增長,問題會變得非常嚴(yán)重。未來車輛的動力方向主要趨向于混動,會有一部分由電池驅(qū)動的汽車,但不會代替內(nèi)燃機驅(qū)動的汽車。
如何迎來內(nèi)燃機新的春天
浙江吉利控股集團董事長李書福
移動能源的解決方案有各種途徑,大家要比賽,最后看市場選擇什么。現(xiàn)在畢竟大部分的汽車都是由石油驅(qū)動,純電動汽車剛剛起步,其發(fā)展需要漫長的過程,如果不研究內(nèi)燃機會落后,對中國的移動動力尤其是汽車而言就是舍近求遠,不接地氣了。
到今天為止電動汽車和傳統(tǒng)的內(nèi)燃機汽車競爭力無法相比,一般性能較好的內(nèi)燃機汽車5萬-6萬元就夠了,但是要造出一輛性能相當(dāng)?shù)碾妱悠嚳赡芤?0萬元。
石油價格在不斷波動,電動汽車應(yīng)用的比例越高石油就越便宜,而石油價格越便宜、用量也會增加。隨著內(nèi)燃機技術(shù)的不斷進步,效率的不斷提高,使用成本也會下降,內(nèi)燃機的競爭力會提升,所以內(nèi)燃機汽車和電動汽車是相互競爭、相互比賽的過程。
我們最近一直在研究甲醇,甲醇是含碳比較低的一種清潔能源,我們在這個領(lǐng)域有大量投入,我們在探索使用甲醇燃料的內(nèi)燃機,也會做甲醇燃料電池,但是甲醇燃料電池現(xiàn)在的效率也不是很高,成本也不低,耐久性和可靠性也都有問題。
內(nèi)燃機的熱效率不繼續(xù)提高,面臨的挑戰(zhàn)就更大,如果技術(shù)持續(xù)推進,柴油機能達到60%的效率會有很強的競爭力,到今天為止,純電動車型不可能在大卡車領(lǐng)域有應(yīng)用價值的。
新的電池技術(shù)包括固態(tài)電池等等,要真正實現(xiàn)商業(yè)價值,沒有十年時間是不可能的,所以內(nèi)燃機的效率如果能夠達到50%,內(nèi)燃機汽車的生命再延長50年都是可期待的,我們還要繼續(xù)在內(nèi)燃機的熱效率方面提高,結(jié)合比較成熟的電動化技術(shù),內(nèi)燃機新的春天就一定會到來。
(本文根據(jù)各演講人在2018世界內(nèi)燃機大會上的發(fā)言內(nèi)容節(jié)選、整理,按發(fā)言順序排列。)