全球首款!50%!这个世界百年难题 他们突破了!

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  九月中旬,潍柴控股集团有限公司正式发布了全球首款突破50%热效率的商业化柴油机。从世界第一台柴油机诞生到现在的100多年,柴油机的热效率才刚刚提升到46%。有业内人士形容,如果提升至50%,就“犹如人类史上首次百米跑跑进10秒”。然而,中国企业终于领先突破了。

  01

  热效率突破50%,还可商业化落地

  国产柴油发动机站上世界巅峰!

  发动机热效率,又称发动机有效效率。简单地说,发动机就是将热能转化成动能的机械,热效率是衡量内燃机燃油利用效率的标准,热效率越高,燃油消耗越少,节能减排的效果就越显著。

全球首款突破50%热效率的商业化柴油机

潍柴控股集团有限公司董事长谭旭光

  以目前46%的行业平均热效率水平估算,热效率提升至50%,燃油消耗将降低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,每年大概可节约燃油3332万吨,减少二氧化碳排放1亿零495万吨。

博世集团董事会主席沃尔克马尔邓纳尔

奥地利李斯特有限公司董事长首席执行官赫尔穆特李斯特

  柴油机热效率提升到46%之后,每提升0.1%,都需要付出巨大的努力,热效率的提升一直是世界公认的行业技术难题,但潍柴的这款商业化柴油机热效率达到了50.26%。

潍柴动力股份有限公司发动机研究院常务副院长郭圣刚

  这款柴油发动机的科研团队负责人李志杰告诉记者,三年前,公司要求他们将柴油发动机热效率提升到50%以上,他当时觉得这是一个不可能完成的任务。

潍柴动力股份有限公司发动机研究院副院长李志杰

  在过去很长时间,我国的发动机研制,在核心零部件和关键技术上一直难以突破,常年处于国际产业链条中追随、跟跑的地位。

  要使柴油发动机热效率超过50%,意味着需要解决柴油发动机高效燃烧、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。在没有技术帮助的前提下,李志杰和团队的小伙伴们,走上了一条自主创新研发的道路,团队率先突破的是协同燃烧技术。

潍柴动力股份有限公司发动机研究院气道设计工程师吕顺

  科研人员介绍,他们发动机的活塞从速度0开始,1秒钟就可以达到每秒5000米的速度,因此连接活塞的连杆在发动机燃烧室高温高压下运动,会因为受到高压气体的冲击,产生比较大的变形。在这种情形下,他们研发了第二大核心技术:协调设计技术,最大限度地降低了摩擦损失,提高了热效率,保障了安全可靠性。

潍柴动力股份有限公司发动机研究院高级工程师马庆镇

  随后,科研人员为了降低摩擦,在润滑技术上也取得了突破,热效率至少提高0.5%,甚至一个小小的零部件,也通过改造表面的网纹设计,减少摩擦阻力,对热效率的贡献在0.25%。

缸套内部的网纹结构

  顺着这种思路,李志杰所在团队又相继攻克了排气能量分配技术和智能控制技术。就这样,一个接一个突破,经过上千种方案的探索分析试验,不断地尝试和改进,以热效率每提高0.1为一个节点,一点点叠加累积,艰难推进。经过3年的研制,最终在2020年9月16日,正式推出全球首款热效率突破50%的商业化柴油发动机。

全球首款热效率突破50%的商业化柴油发动机

  9月25日,潍柴动力的专业测试人员,借助一辆载重49吨的卡车,进行了实际运行测试。

实际运行测试现场

潍柴动力股份有限公司发动机研究院三高试验队整车性能开发工程师朱江苏

测试司机

  随着这种50%热效率柴油发动机,即将大规模投放市场,潍柴集团掌门人谭旭光又有了新的目标和愿望。

潍柴控股集团有限公司董事长谭旭光

  02

  从柴油发动机到氢燃料电池

  中国“动力”上演“速度与激情”!

  为了提升发动机的性能,潍柴集团发动机业务部门连续10年,累计投入了300亿元的研发费用,研发费占公司销售收入的比例达到6%。氢燃料电池汽车被称为“终极环保车”,氢能动力正在迎来发展的机遇期,潍柴也早早布局了氢能动力。

氢燃料电池公交车

  今年6月份,潍坊的大街小巷多了100多辆氢燃料电池公交车,这些新能源公交车,不仅加快了潍坊创建氢能源示范城市的步伐,更标志着潍柴在氢燃料电池商业化运营方面迈出了关键一步。

公交司机

  氢通常的单质形态是氢气,无色无味,是一种极易燃烧的气体。这款氢燃料电池公交车不仅消耗的氢气少,没有二氧化碳排放,排放出来的水也很纯净,氢燃料电池更像是一个发电机,将氢气和氧气的化学能,直接转换成电能。

氢燃料电池公交车排放出的纯净水

  安装在这些公交车上的氢燃料电池,使用寿命这项指标,就是边研制边测试,一步步做出来的。

潍柴动力股份有限公司新能源研究院副院长潘凤文

  为了验证在低温条件下,氢燃料电池的稳定性、可靠性,研发团队在零下35摄氏度的极寒条件下,启动了氢燃料电池的低温试验。

潍柴动力股份有限公司新能源研究院氢能业务经理高级工程师郗富强

  从全球各大市场以及国家能源战略发展目标来看,氢能源电池已被公认是未来重型商用车新能源化的终极目标。在氢燃料电池这条新赛道上,潍柴也不愿意落在人后。目前这种氢燃料电池,运用范围正在逐步推广,扩大。

潍柴动力股份有限公司新能源研究院院长陈文淼

(文章来源:央视财经)


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