“雙碳”目標促內燃機行業(yè)轉型升級 氫內燃機悄然升溫

中國提出的“雙碳”目標正在深刻影響著內燃機行業(yè)的發(fā)展與變革。車用內燃機作為我國碳排放“大戶”以及交通運輸的主要動力，是推動產業(yè)落實“雙碳”目標的有力抓手。

長期來看，電動化是汽車行業(yè)實現“雙碳”目標的主要手段，但中短期內，提高車輛燃油經濟性仍是降低汽車碳排放的重要方式。

當前，內燃機企業(yè)正積極尋求創(chuàng)新發(fā)展與轉型升級之路，來應對新舊動能轉換的壓力與挑戰(zhàn)，助力能源交通領域“雙碳”目標的實現。

排放升級 發(fā)動機行業(yè)迎大考

伴隨著國六排放標準的實施，國內發(fā)動機行業(yè)迎來了一次大考。

相比國五排放標準，國六標準對機動車污染物排放限值提出了更為嚴格的要求。為此，大部分發(fā)動機企業(yè)均加快了技術探索的步伐，并在研發(fā)上重點布局、投入重金，以期在激烈的競爭中占有一席之地。

排放標準升級對尾氣后處理系統的技術要求也隨之提升。據記者了解，不同企業(yè)在后處理技術路線選擇方面各有側重。

據玉柴相關負責人介紹，玉柴發(fā)動機主要采用EGR+DOC+DPF+SCR+ASC排放控制技術路線，將后處理與發(fā)動機的控制策略及協同功能集成到ECU進行控制，確保后處理系統高動態(tài)、高效的轉化效率。國六發(fā)動機通過采用新一代超高壓共軌燃油系統、高壓冷卻EGR系統、閉式曲軸箱通風系統等機內凈化措施，控制柴油機原機排放。

濰柴主要采取ECR+HiSCR和ECGR+DOC+DPF+SCR技術路線。其中，HiSCR使用乙醇作為還原劑，利用氧氣提高氮氧化物的轉化率、水蒸氣促進低溫時的反應速率原理，降低污染物排放;EGR+DOC+DPF+SCR的技術路線則在輕型機領域廣泛應用。

一汽解放發(fā)動機事業(yè)部首創(chuàng)國內自主集成共軌+自主氣驅后處理系統的“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)系統中，將噴射壓力的產生和噴射過程完全分開，實現對公共供油管內油壓的精確控制，可大幅減小柴油機供油壓力隨發(fā)動機轉速的變化。其自主研發(fā)的氣驅動尿素噴射系統也填補了中國在該領域的技術空白，具有系統集成度高、結構簡單、故障率低等優(yōu)點。

“無論是一汽解放發(fā)動機事業(yè)部、濰柴還是玉柴，作為內燃機行業(yè)的龍頭企業(yè)，它們有責任在困難時期挺身而出，攻克技術難關。”天津大學教授姚春德表示，“回顧歷次排放標準升級的進程，我們都是在借鑒和學習國外的先進經驗和技術。如今，中國內燃機行業(yè)已經到了注重原始創(chuàng)新的新階段。本土企業(yè)需要潛下心來搞研發(fā)，做好充足的技術儲備，深刻洞悉市場，把握未來的發(fā)展方向，為產業(yè)發(fā)展提供助力。”

氫內燃機悄然升溫

在降低內燃機排放的探索上，“發(fā)動機+氫能”的組合，或將成為今后機動車零排放解決方案的重要補充。

據外媒報道，目前康明斯已開啟氫燃料內燃機的測試計劃。此前，康明斯副總裁、發(fā)動機事業(yè)部總工程師白納川(Jonathan White)曾表示，作為動力電池及可再生天然氣動力鏈的補充，氫燃料內燃機項目將為運輸行業(yè)實現可持續(xù)發(fā)展提供更多的潛在技術選擇。麥肯錫咨詢公司負責人也指出，氫內燃機或可拯救傳統燃油汽車，通過改裝傳統內燃機，使其燃燒氫氣，是實現內燃機減少排放并持續(xù)生存的一個技術選項。

據了解，目前歐洲正在大力發(fā)展氫能動力產業(yè)。除了氫燃料電池外，歐洲幾乎所有主流商用車企業(yè)都已開啟氫內燃機的可行性研究，并成立了氫氣發(fā)動機聯盟。

我國的氫內燃機研發(fā)也在緊鑼密鼓地進行中。在乘用車領域，一汽集團首臺氫能發(fā)動機順利點火，并有望配裝在紅旗轎車上。一汽創(chuàng)新技術研究院院長李紅建表示，氫能發(fā)動機和氫燃料電池是一汽集團氫能戰(zhàn)略的兩大重要組成部分。

在商用車領域，基于漢馬動力13L天然氣發(fā)動機研發(fā)的AVL氫氣發(fā)動機已經進入研究階段。吉利商用車首席科學家劉漢如表示，氫氣發(fā)動機是“雙碳”目標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、經濟性等因素，氫氣發(fā)動機是一個非常有吸引力的技術路線，而且氫氣發(fā)動機可充分利用現有內燃機產業(yè)基礎。

8月，工信部在對十三屆全國人大四次會議第5736號建議的答復中表示，下一步將積極配合相關部門制定氫能發(fā)展戰(zhàn)略，研究推動將氫氣內燃機納入其中予以支持;同時將根據氫氣發(fā)動機技術進步和應用推廣情況，進一步評估現行標準體系的適應性和差異性，提前布局相關標準預研，適時推動急需標準制定，有力支撐氫氣汽車科學合理發(fā)展。

“由此看來，氫內燃機已得到政府相關部門的高度關注。”北京理工大學教授孫柏剛告訴記者，氫氣是優(yōu)異的內燃機替代燃料。從內燃機分類來看，雖然氫內燃機是一個全新機型，但關鍵零部件和生產制造系統卻能夠與傳統內燃機完全通用，并且同樣可以實現“零碳排放”。

動力技術向多元化發(fā)展

當下，面對多元動力共舞之下的汽車市場，我國內燃機行業(yè)從未停止創(chuàng)新探索的腳步。

對于未來內燃機行業(yè)的發(fā)展前景，姚春德表示，“傳統內燃機已有一百多年的發(fā)展歷史，目前來看，它依然有潛力可挖，新技術、新結構、新材料都在賦予內燃機新的使命。我相信，傳統內燃機會煥發(fā)出新的生機。”

“在未來相當長的時期內，內燃機仍將占據主導地位。”中國內燃機工業(yè)協會秘書長邢敏表示，當前和未來內燃機燃料的供應和保障是充足的，化石燃料、生物燃料都可作為內燃機的燃料來源，因此，內燃機依然擁有廣闊的市場空間。

“‘雙碳’背景下，動力、能源多元化是大勢所趨。”中國內燃機學會秘書長李樹起表示，從國家能源安全角度來看，燃料單一化會存在很大風險，容易造成我國石油對外依存度攀升。因此，未來的動力形式和能源形式應該百花齊放，動力多元化和燃料多元化一定是內燃機行業(yè)發(fā)展的重要方向。

記者了解到，目前頭部發(fā)動機企業(yè)已將目光投向混動、甲醇、氨、氫能等領域，開始走動力多元化發(fā)展路線。以濰柴動力為例，除深耕傳統發(fā)動機板塊之外，還全面布局燃料電池等領域，目前已建成兩萬套級產能的燃料電池發(fā)動機及電堆生產線。

對此，重慶長安汽車股份有限公司研究總院總經理詹樟松指出，能源結構轉型是實現汽車低碳的關鍵，供給側零碳化與需求側高效化、電氣化、智慧化轉型已成為行業(yè)共識。

在動力多元化應用方面，中國內燃機學會副秘書長魏安力表示，未來，汽車動力系統將從內燃機的“獨唱”變?yōu)閮热紮C和電機的“二重唱”。內燃機可以做驅動動力，也可以做混合動力系統的基礎動力，還可以做電動汽車的增程發(fā)電動力。不同的動力形式，均可為節(jié)能減排作出貢獻。

從汽車產業(yè)發(fā)展角度來看，能源轉型以及智能革命為內燃機產業(yè)的創(chuàng)新發(fā)展注入新動能。因此，我們可以預見，未來一場場技術風暴還將在行業(yè)內不斷上演。在新與舊的沖擊和碰撞中，為傳統內燃機產業(yè)的發(fā)展帶來新概念和新模式。而新技術、新材料的加速應用，將進一步助推我國內燃機行業(yè)轉型升級。

(趙玲玲)