推动颠覆性技术创新 内燃机开始迈向超级智能

　

　　内燃机作为国民经济重要的基础产业，支撑并确保了我国经济增长各个领域对动力的需求。12月16日，在2021中国内燃机产业未来发展论坛上，中国内燃机工业协会会长、一汽解放汽车有限公司总经理助理兼发动机事业部党委书记、总经理钱恒荣表示，当前，在碳达峰、碳中和目标下，我国内燃机产业链既面临来自新产业、新技术的挑战，同时也迎来新的发展机遇。

　　新一轮科技革命和产业变革正在孕育兴起，全球向低碳与碳中和目标推进，内燃机技术面临重大变革。但是，节能、降耗、低碳是内燃机发展的永恒主题，即使有些技术如“梦幻般”存在，未来依然有很大提升空间，

　　天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室教授谢辉表示，我国人工智能、5G、数字孪生、微电子等技术的快速发展，正在推动内燃机拥有高级智能，并开始迈向超级智能。

 

　　内燃机是国民经济和国防建设的“动力心脏”，同时也是“双碳”目标实现的“主力军”。在全面深化改革、经济稳中求进、调结构转方式促进升级大环境下，我国内燃机行业进入平稳调整期，整体发展没有大起大落，多年稳居国际首位。天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室主任尧命发认为，内燃机在未来几十年仍将在移动式动力装置中占有支配地位，面对越来越频繁的“禁燃”杂音和2020年突发的新冠肺炎疫情，我国内燃机产值依旧活跃。

　　2021年前10个月，我国内燃机市场呈现“前高后低”走势，营业收入和利润“双创”新高，非道路发动机市场好于道路发动机市场，出口市场好于国内市场。但是，在我国国民经济处于转型阶段，很多制约内燃机行业发展的配套政策、社会化保障体系以及结构性矛盾尚未得到解决。尧命发分析，我国内燃机工业存在的主要差距：一是产品创新性有待进一步提高，企业核心技术储备需要进一步增强；二是发展不平衡、不充分矛盾突出，整机企业自主研发能力强于关键零部件企业；三是国际化产业布局和自主品牌国际化不足，特殊需求、个别领域高端产品依靠进口。

　　“我国内燃机发展总体目标分三步走：2025年补齐产业短板，实现产业链关键技术安全可控；2030年产业链自主协调发展，建成内燃机强国；2035年建立创新驱动产业生态，全产业链创新引领融合发展。”尧命发表示。

　　目前，我国内燃机发展重点任务：一是实施内燃机动力创新工程，二是构建关键零部件体系，三是开发新一代柴油机，四是开发新一代汽油机动力系统，五是推动低碳与碳中和燃料应用，六是推动内燃机数字化与智能化，七是推动内燃机再制造。

 

　　自2010年起，全世界目光都集中在提高热效率和降低二氧化碳排放上。尧命发认为，全球降碳趋势不可逆转，降低二氧化碳排放是产业发展的首要课题。自2021年初以来，欧洲长时间海上风速“远低于正常值”，可再生风电“不给力”导致“能源危机”：天然气价格平均上涨5倍、石油价格突破每桶80美元、煤炭价格从年初每吨67美元上涨至每吨268.5美元。

　　我国以煤炭为主的基本国情，电力以煤电为主在短期内难以改变，电网平均二氧化碳排放明显偏高，内燃机节能对能源动力降低碳排放将发挥重要作用。尧命发表示，我国内燃机保有量逐年增加，但是我国内燃机二氧化碳排放远低于其他行业，预计碳中和燃料2035年前后批量应用，高效内燃机在实现碳中和过程中继续发挥重要作用。

　　中国工程院院士、中国科学院生态环境研究中心研究员贺泓认为，我国内燃机降碳减污发展方向：短期目标是提高内燃机热效率，实现二氧化碳与污染物协同减排；中期目标是发展碳中性燃料合成技术、碳中性燃料—燃油掺烧技术；长期目标是碳中性、零碳燃料直接燃烧技术以及重整制氢燃料电池技术。

　　实际上，自有害排放法规执行以来，我国内燃机有害排放降低了100—1000倍，特别是随着燃烧技术和后处理催化技术进步，未来还将降低90%，实现“近零”排放。

 

　　燃料革命是内燃机实现碳中和的根本途径，内燃机技术革命首先从燃料革命开始。尧命发指出，内燃机不是产生碳排放的原因，而是由于内燃机燃用了化石燃料。由于可再生燃料内燃机汽车碳排放比来源于风电的电动车的碳排放还低，可再生燃料应用将使内燃机在未来能源动力系统中发挥越来越重要的作用。“内燃机已经经历了几次燃料革命，新的燃料革命推动内燃机技术革命正在拉开序幕。”尧命发强调。

　　中国内燃机工业协会副会长、潍柴控股集团有限公司副总经理佟德辉介绍，我国内燃机减碳技术主要包括热效率提升、动力总成优化、低碳燃料以及低碳制造。一是通过优化燃烧、减少损失、后处理优化和余热回收等技术提高热效率，降低内燃机碳排放。二是通过集成化、电气化、智能化和轻量化等技术手段，降低内燃机在实际运行过程中的碳排放。“内燃机减碳技术以及发展趋势就是低碳燃料。”佟德辉一语中的。

　　事实上，内燃机产业发展技术需求可以概括为：节能技术是长期的技术需求、“近零”排放是市场的准入条件、数字化与信息化是保障、零碳燃烧是实现零碳排放的基础、混合动力是主要应用方式。

　　随着电池、电机技术的进步，电池与电机将会成为内燃机动力系统部件，动力系统构型实现多元化，机电混合动力将是内燃机动力主要应用方式。“内燃动力是电气化、数字化、智能化程度极高的机电系统，近20年来智能化进程不断加快。”谢辉表示。

　　谢辉认为，我国通过组织多学科交叉和跨界融合协同创新，促进全要素链、全产业链、全价值链与人工智能、大数据、云计算、5G通信和数字孪生等通用技术深度融合，推动颠覆性技术创新，实现内燃机动力系统研发、设计、制造、运行、运维的数字化与智能化，实现从“制造”向“智造”转型。（孟凡君）