11月20日下午,潍柴发布全球首款本体热效率52.28%商业化柴油机和全球首款本体热效率54.16%商业化天然气发动机。经美国西南研究院查新检索证明,潍柴柴油机与天然气发动机本体热效率均为全球首次超过52%、54%。
内燃机可靠性国家重点实验室主任谭旭光表示,潍柴实现三年三大跨越,继2020年柴油机本体热效率突破50%,今年1月突破51%后,此次再突破52%大关,标志着潍柴在科技“无人区”取得了新的重大突破。
对于后来居上的本体热效率突破54%的天然气发动机,南德认证检测(中国)有限公司中国大区总经理邢瑞江接受《证券日报》记者正常采访时表示,“双碳”背景下,潍柴创造性地把高效增压、低阻力、低摩擦等柴油机高热效率关键共性技术,应用在天然气发动机上。经过检测,该款天然气发动机的本体热效率突破了54%,这在全球属于领先水平。
“热效率水平被视为一个国家柴油机技术总实力的标志,是全球柴油机行业125年来的共同追求。”谭旭光表示。
2020年9月,潍柴发布全球首款本体热效率50.23%的柴油机;2022年1月,潍柴再次将柴油机本体热效率提升到51.09%,持续引领全球内燃机行业。谭旭光说,“此次潍柴再把柴油机发动机本体热效率提高一个百分点,逐步扩大了对国际一流竞品的一马当先的优势,让中国柴油机行业再次创造了世界新的巅峰。”
采访中,潍柴动力000338)发动机研究院副院长窦站成博士向《证券日报》记者介绍,此次潍柴的科学技术工作人员,历时300多天的时间,在协同燃烧、协调设计、排气能量分配、分区润滑、智能控制技术等原有五大技术的基础上,运用全新的系统工程理念,开发了四大新技术——3D精准增压设计技术,让增压器运行效率提升5%;空气隔热技术,使缸内传热降低15%;高效流通技术,大大降低进、排气管路阻力,让发动机呼吸更顺畅;双主喷技术,提升燃油与空气混合,燃烧速度提升5%。通过一系列技术攻关,将柴油机本体热效率提升至52.28%的新高度,再次刷新全球纪录。其间,申报专利162项,授权专利124项。
据了解,发动机本体热效率是指不依靠余热回收装置,将柴油燃烧的能量转化成发动机有效输出功的比例。本体热效率越高,发动机的经济性越好。潍柴三年三大突破,不仅极大提升了我国在全球内燃机行业的话语权,也将带来非常大的经济效益与社会效益。
据介绍,与市场现有主流产品(平均46%热效率柴油机)相比,52.28%本体热效率技术的商业化应用,可实现油耗、二氧化碳排放分别降低12%。每年可为我国节油1900万吨、减少二氧化碳排放量6000万吨。在国家全面倡导绿色低碳高水平发展的大势下,该技术的自主突破,意义重大。
本次发布会上,最为亮眼的当属“后来居上”的本体热效率突破54%的天然气发动机。谭旭光表示,“这一成果是全球天然气发动机技术领域新的历史性重大突破,是对内燃机行业的一次革命性颠覆,天然气发动机热效率首次超越柴油机,成了热效率最高的热力机械。”
而这一“历史性重大突破”的背后,是潍柴历时10多年规划、5年技术攻关,以及全球供应链一起努力、自主正向开发的成果。
当前,能源变革正催生多元动力发展,天然气发动机在内燃机减排降碳中发挥着及其重要的作用。作为天然气发动机的领军企业,潍柴独占全球大功率天然气发动机70%的市场占有率,产销量稳居世界第一。
潍柴方面表示,早在2008年潍柴就已开始着手布局天然气缸内直喷技术。2012年成功开发出中国第一台大功率缸内高压直喷压燃式天然气发动机。为进一步实现天然气缸内直喷系统及核心零部件的自主可控,2018年以来,潍柴研发团队持续攻关高效高压直喷天然气发动机关键技术。在42%的行业水平上,实现天然气发动机本体热效率两次巨大飞跃——于2020年、2021年分别突破45%、50%。
潍柴动力未来技术研究院院长助理贾德民博士向《证券日报》记者介绍,2022年潍柴研发团队首创了双燃料融合喷射多点稀薄燃烧技术,实现燃料喷射的精准控制,燃烧速度提升100%;发明了以双台阶燃烧室系统为核心的双燃料融合喷射燃烧系统,提升发动机热效率的同时降低污染物排放。今年11月成功将天然气发动机本体热效率提升至54.16%,满足国六排放标准,并远超国外企业47.6%的顶配水平。期间累计申报专利165项,授权专利135项。
“相比普通天然气发动机,燃料费用节省20%以上,碳排放水平降低25%,全行业每年可减碳3000万吨。”贾德民说。
因此,潍柴在柴油机和天然气发动机热效率领域的重大突破,将对我国节能减排产生巨大的推动作用。如果全部切换,预计每年可为我国减少碳排放9000万吨。
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