内燃机节能减排技术发展战略_207页_21mb

中国内燃机节能减排技术发展战略总结

核心内容

本次“中国工程科技论坛——内燃机节能减排技术发展战略”于2013年9月27日在天津举行，由中国工程院主办，天津大学、中国内燃机工业协会和学会等单位联合承办。论坛围绕内燃机节能减排、热效率提升、技术创新、绿色制造和替代燃料应用等主题展开，旨在推动我国内燃机产业向高能效、低排放、绿色制造和可持续发展的方向迈进。

主要观点

1. 内燃机的重要性
   内燃机是国民经济建设和国防安全中的关键动力装备，是能源消耗和排放的主要来源，对保障国家能源安全、保护生态环境和应对气候变化具有重要意义。

2. 节能减排的紧迫性
   我国内燃机产品的综合能效水平与国际先进水平存在差距，平均油耗和排放高于国外，亟需通过技术创新、政策引导和产业协同来提升能效，减少排放。

3. 替代燃料的潜力与应用
   替代燃料（如天然气、生物柴油、甲醇）在降低排放、提高能源安全方面具有重要作用。然而，我国在替代燃料内燃机技术方面仍处于起步阶段，需要加强研发与推广。

4. 绿色制造与再制造
   内燃机制造过程中能耗高、污染严重，需推进绿色制造技术，如薄壁铸造、精密加工、自动化等。再制造技术也需加强，以提升资源利用率和产品寿命。

5. 政策与法规的推动作用
   国家出台多项政策法规，如《关于加强内燃机工业节能减排的意见》和《大气污染防治行动计划》，为内燃机节能减排提供了政策支持和标准引导。

关键信息

一、我国内燃机工业现状

• 2012年内燃机工业总产值达3700亿元，产品产量为7700万台，社会保有量为3亿台。
• 我国是世界最大的内燃机制造和消费国，乘用车、商用车、工程机械、农业机械等占内燃机总量的90%。
• 企业自主创新能力不足，核心技术依赖进口，关键零部件发展滞后。

二、内燃机节能减排的现状

• 2012年，我国消耗商品燃油2.7亿t，占全国石油消费总量的59.27%。
• 机动车排放污染占城市非供暖季大气污染的50%以上，其中氮氧化物和颗粒物排放占90%以上。
• 机动车排放标准中，达到国Ⅳ及以上标准的仅占5.7%，黄标车仍占16.4%。

三、内燃机节能减排的问题

1. 综合能效水平较低
   我国内燃机综合能效与国际先进水平相差10%~20%，排放水平相差两个等级。

2. 先进产品比例低
   低油耗、低排放的内燃机产品仅占市场保有量的3%~5%，高耗能落后产品仍占较大比例。

3. 替代燃料应用滞后
   替代燃料内燃机产品和应用仍处于起步阶段，仅在天然气和甲醇方面有少量试点。

4. 绿色制造基础薄弱
   我国内燃机制造过程中能耗是工业发达国家的2倍，铸造环节废气是工业发达国家的3~5倍。

5. 政策法规体系不完善
   内燃机节能减排标准体系尚不健全，制造企业准入条件和淘汰制度尚未完善。

6. 核心技术研发能力不足
   企业缺乏核心技术研发能力，依赖合资和外包设计，自主创新能力较弱。

四、内燃机热效率潜力及提高途径

• 热效率提升目标
  在不改变内燃机结构的前提下，目标是将有效热效率突破60%。

• 提高热效率的技术路径

  • 高密度-低温燃烧技术（如高喷射压力、多次喷油控制）。
  • 增压、EGR、可变压缩比、可变气门技术等。
  • 基于燃料特性的燃烧技术（如RCCI、PPC、HPCC）。
  • 余热能回收技术（如有机朗肯循环、热电温差发电）。

• 热效率与排放的平衡
  高热效率通常伴随着高排放，需通过先进燃烧技术、智能控制和排放后处理技术实现热效率与排放的优化平衡。

五、发展建议

1. 加强技术创新与研发
   推动内燃机核心技术、关键零部件和高效燃烧技术的自主开发，提高热效率和降低排放。

2. 推动替代燃料应用
   加快天然气、生物柴油、甲醇等替代燃料的推广，提高燃料供应系统的可靠性和耐腐蚀性。

3. 完善政策法规体系
   制定《内燃机产业准入管理条例》，建立严格的排放标准和节能法规，推动政策与产业协同发展。

4. 推进绿色制造与再制造
   推广绿色制造工艺，如薄壁铸造、热处理、表面加工等；完善再制造体系，支持旧件回收与再制造。

5. 加强产学研合作
   建立多层面协同创新机制，推动基础研究、先进技术研究和产品开发的结合，形成以市场为导向的技术创新体系。

6. 提升制造精度与智能化水平
   推进“2μm工程”，提高发动机制造精度，实现高精度、高效率、低成本的制造体系。

发展趋势与重点工程

1. 主要发展方向

• 先进燃烧技术：包括高混合率燃烧、低温燃烧、RCCI、PPC等。
• 智能控制技术：实现全可变燃烧边界、燃料适应性和多能量系统管理。
• 材料与制造技术：发展低散热、低摩擦、轻量化材料，提高制造工艺与装备水平。
• 余热能回收技术：如废气涡轮增压、有机朗肯循环、热电温差发电等。
• 燃料多元化与清洁化：推动替代燃料内燃机研发，优化燃料特性，实现高效清洁燃烧。

2. 重点工程

1. 压燃式内燃机高压燃油喷射系统示范工程
   目标是到2015年，车用柴油机全部应用高压燃油喷射系统，燃油消耗率降低5%~8%。

2. 点燃式内燃机缸内直喷燃油系统示范工程
   目标是到2015年，30%~40%新生产的车用汽油机应用缸内直喷系统，燃油消耗率降低8%~10%。

3. 内燃机高效增压系统应用示范工程
   目标是到2015年，多缸柴油机增压普及率超过90%，高效增压技术在柴油机和汽油机中广泛应用。

4. 节能节材型小缸径多缸柴油机应用示范工程
   目标是到2015年，20%以上新生产的多功能型乘用车使用小缸径多缸柴油机，替代高耗能大缸径单缸柴油机。

5. 替代燃料内燃机应用示范工程
   目标是到2015年，通过推广应用天然气和生物柴油内燃机，实现替代商品燃油1000万t；通过推广甲醇燃料内燃机，实现替代商品燃油500万t。

6. 船舶柴油机能量综合利用示范工程
   目标是到2015年，实现单船综合能效比2010年提高5%。

结语

内燃机节能减排技术的发展是实现我国能源安全、环境保护和产业升级的关键环节。未来应加强核心技术研发，完善政策法规体系，推动绿色制造与再制造，提升制造精度与智能化水平，同时加快替代燃料的推广与应用，以实现内燃机行业的可持续发展。