小型内燃机与车辆技术

内燃机及污染防治技术,该向何处去? 

来源:小型内燃机与车辆技术 【在线投稿】 栏目:综合新闻 时间:2021-07-07
近期,汽车界很多人士或者企业家们,感到比较焦虑,国六标准推广实施的紧要关头,疫情突然冲击汽车产业,无论是传统燃油汽车还是新能源汽车,销量都大幅度下降,来自终端的压力必然传导至上游零部件企业,机动车尾气治理及后处理企业也不能幸免。
9月10日,第11届大城市机动车污染防治技术研讨会在上海安亭召开,本次会议主题是“守正创新,精准减排”,来自行业的300多位专家、学者及企业人士参加,中国工程院院士、上海交通大学副校长黄震发表了重要演讲,大会开幕式由中国环境保护产业协会机动车防治委员会秘书长方茂东主持。在两天的会议中,与会嘉宾纷纷就内燃机及污染防治技术展开交流,专家们的演讲更是揭示了内燃机及污染防治技术的发展趋势。
内燃机面临的问题与挑战
针对行业焦虑,黄震院士深度剖析了内燃机面临的问题与挑战。
最近,欧洲部分国家出台了严格限制内燃机汽车行驶的法规,黄震认为,在欧洲,人们关注内燃机对气候变化影响的担忧似乎成为了政治诉求,而不是科学讨论。在这种形势的影响下,《经济学家》曾报道:内燃机曾经辉煌,但这种改变世界的机器结局渐至。然而,另一些专家并不这么认为,他们认为到2050年,60%的轻型车仍将“拥有”内燃机。
专家们的争论都各有理由,在这个过程中,北欧的禁令及专家的争论可能被媒体过度放大。内燃机本身没有危害,危害来自于内燃机的有害排放,以及温室气体排放。
“去年9月一份国际著名期刊上,美国、日本、欧洲等国家及地区共37位学者联名发表了文章,我也是作者之一,专门谈到内燃机对我国和全球的环境保护、能源消耗以及对未来二氧化碳排放的影响。这篇文章在国际上引起了很大的反响。”黄震院士说。
过去四十年,由于发动机或内燃机燃烧及后处理技术的快速发展,有害物质排放可以降到原来的千分之一左右。目前排气管的碳氢排放量低于发动机进气口周围空气的碳氢浓度,即通过尾气后处理、燃烧技术可以让发动机排放比较干净,成为负排放汽车。
对于雾霾,大家印象都很深刻,颗粒物是造成雾霾的主要元凶之一,现在先进的发动机尾气排放颗粒物已达到每公里5毫克的标准,但是,每辆汽车的轮胎、制动器磨损,也会产生非常小的颗粒物,大约每公里50毫克。两相比较,尾气排放远远低于轮胎或者制动器磨损产生的颗粒物。
从全球温室气体排放来看,交通领域的排放量约占总量的10%,如果将所有的交通工具全部改为电动汽车,也只能把10%全部抹去,但是,达成这样的目标有一个重要的前提条件,所有的电力来自非化石能源,在目前难做到。
欧洲的环保标准不仅对碳氢、一氧化碳(CO)提出严格要求。至2030年,欧盟新车碳排放标准将降低到59克。这是什么概念?一个人跑步每公里会排出24~30毫克的二氧化碳。可见,未来汽车排出的二氧化碳将会更低。
《巴黎协议》对欧洲的技术发展及商业模式产生深远影响,我国在《巴黎协议》中也有承诺,为了实现这个承诺,对汽车油耗降低提出了要求,这也带来了内燃机的挑战,从中短期来看,我们必须不断提高内燃机的热效率,低碳化是内燃机存在的必要条件;从中长期来看,碳中性和零碳化是内燃机未来的必由之路。
20个世纪70年代末期到80年代初,发动机热效率并不高,汽油机不到30%,柴油机超过30%,现在最高效率可以超过50%,未来将达到54%。热效率提升来源于技术进步,从气道喷射发展到缸内直喷,再到稀薄燃烧EGR技术,压缩比从7%~8%,提高到16%。
我国在内燃机热效率提升上也取得了可喜进步,最近有一台发动机正式研发成功,热效率达到50.2%,也是国内首台超过50%的柴油机热效率发动机。
为了内燃机未来的发展,上海交大的实验室提出了全新概念——智能燃料发动机。发动机在缸内和气道可以喷两种燃料,通过两种燃料实时调控燃烧的过程,进行燃料的过程和燃烧过程的设计。汽油机不同转速、不同负荷情况下采用不同的燃料比例,使整个发动机的放热形态、发动机的负荷达到最优,从城市工况来看,最高可以省油近30%,平均节油达到22%,这是全新的发动机。

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