突破柴油机热效率瓶颈 潍柴如何做到令世界同行仰望?
中国客车网 2020-09-16 23:43:28

  全球首款突破50%热效率的柴油机在潍柴诞生了!

  2020年9月16日,山东济南,潍柴动力董事长兼CEO谭旭光自豪地宣布:潍柴推出全球首款达到50.26%热效率的柴油机并实现商业化应用。潍柴再一次让世界刮目相看!中国内燃机行业再一次让世界同行仰望!

  突破50%热效率柴油机问世,是内燃机发展史上的一次革命性突破。热效率到底是什么?提高发动机热效率有多难?潍柴又是如何攻克节能减排世界级难题,打造这款革命性的产品呢?本文将尝试进行解读。

  超50%发动机热效率意味着什么?

  传统汽车发动机工作原理可以简单概括为:通过化学燃料燃烧,产生高温、高压推动活塞往复运动,带动曲轴旋转做功。目前业内主流发动机只有一半不到的燃料能真正转化为机械能并被利用,这个转化的比值就是发动机热效率。

  从概念上讲,发动机热效率是指发动机内汽油燃烧产生的总热能转化成动能的转化率,用以评定发动机作为热机的经济性。热效率越高,燃油消耗越少,因此,提高发动机热效率是节能减排的重要手段,也是热力发动机技术精进的主要方向之一。

  从发展角度看,柴油机的发展史就是热效率不断提升的历史。1897年,德国工程师鲁道夫·迪塞尔首创压缩点火式内燃机,世界上第一台柴油机成功面世。历经百年的改造升级与新技术应用,直到20世纪90年代初,柴油机热效率才从26%提升到46%。

  受制于创新能力、研发周期、研发投入的限制,加之排放法规的日益严苛,热效率提升遇到很大瓶颈。每0.1%的提升,都是柴油机发展的巨大进步。中国工程院院士苏万华表示:“热效率提高这件事情本身难度非常大。热效率和排放往往是一对矛盾,在满足国六排放标准法规的前提下提高热效率,实际上是对内燃机综合技术的全面提升。”

  毫不夸张地说:潍柴突破柴油机50%热效率,其意义不亚于人类史上首次百米跑进10秒。行业专家指出:热效率提升至50%,柴油消耗将降低8%,二氧化碳排放减少8%,按照目前国内重型柴油机市场保有量700万台估算,如果全部替换为50%热效率的柴油机,每年可节约燃油3332万吨,减少二氧化碳排放10495万吨,这将为解决能源短缺和全球气候变暖问题做出巨大贡献。

  五大专有技术攻克了哪些世界级难题?

  2017年12月18日,潍柴首次提出了到2020年柴油机热效率要突破50%的战略目标,潍柴科研团队以“不争第一就是在混”的激情文化,对柴油机热效率进行专项攻关,开创协同燃烧、协调设计、排气能量分配、分区润滑、智能控制五大关键技术,解决了高效燃烧、低传热、高可靠性、低摩擦损耗、低污染物排放、智能控制等一系列世界级难题,使柴油机本体热效率达到50.26%。

  从工作原理上讲,协同燃烧技术:通过气道、喷油、燃烧室型线等系统更加巧妙的设计,使发动机燃烧室内速度场、浓度场等物理场之间的关系更加和谐,燃烧速度提升30%。

  协调设计技术:发动机本体对最高燃烧压力的承受能力极大的限制了燃烧的改善。为了适应最高燃烧压力,需要有选择的弱化部分零件,从而使整体结构得到强化。系统的高报价承受能力提升大约60%。

  排气能量分配技术:伴随着燃烧的改善,污染物排放控制的难度大幅增加,恰当的排气系统设计可以在适应废气再循环需求的同时,保证涡轮机提升效率的需求,满足柴油机排放法规的同时使热效率提升1%。

  分区润滑技术:根据系统各摩擦副的不同特征,分区域有针对性地采用了不同的减摩技术,使整体摩擦降低20%。

  WISE控制技术:利用自主ECU的优势,创造性地开发出一系列更加精准控制的预测模型,使柴油机工作的每一部分区域均能够更加高效。

  发布会上,权威内燃机检测认证机构中国汽车技术研究中心有限公司和德国TÜV南德意志集团同时将热效率达到50.26%的认证证书颁发给潍柴。德国TÜV大中华区交通服务部总监Dirk Hinzpeter说:“我们将热效率突破50%的检测报告颁发给潍柴,这是我们颁发的全球内燃机行业热效率最高的一份报告。”

  坚持科技创新的潍柴底气何在?

  每一次新跨越都离不开核心技术的驱动,而每一项核心技术的诞生的都是全体潍柴人奋斗的结晶。

  “人才是最大的资本而不是成本”。作为潍柴掌门人,谭旭光多次强调人才对于科技创新的重要性。他在研发投入上从不眨眼,更是视人才为企业的生命。

  连续15年,潍柴大规模引进优秀毕业生和全球中高端人才,引进了200余名博士、300余名全球高端人才,聚集了3000多名研究生,打造了一支规模庞大的科技人才队伍,培养了一批具有“钉钉子”精神的科研人才队伍,一步一个脚印,向着关键核心技术发起挑战。

  潍柴心无旁骛攻主业,不断加大研发投入,发动机业务连续10年累计研发投入300亿元,研发费占销售收入比例达到6%,占期间费用比例达到48%。科研人才队伍更是发扬“疯子精神”,废寝忘食搞科研攻关,每天深夜潍柴的研发大楼依旧灯火通明。经过5年技术攻关,最终以突破50%热效率的成果,奠定了潍柴在世界内燃机领域的引领地位,用实力擦亮了中国内燃机制造的世界名片。

  50%热效率,这是一个必将载入世界动力发展史册的数字。“让世界同行仰望中国内燃机行业”,这是潍柴振兴中国装备制造业的初心使命。

  面对全球的赞誉,谭旭光说:“今天的科技创新成果不仅是属于潍柴人的,更是属于中国内燃机行业的。潍柴将继续在全球合作伙伴的支持下,向着柴油机55%热效率的目标不断迈进!”

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