“雙碳”目標促內燃機行業轉型升級 氫內燃機悄然升溫

中國提出的“雙碳”目標正在深刻影響著內燃機行業的發展與變革。車用內燃機作為我國碳排放“大戶”以及交通運輸的主要動力，是推動產業落實“雙碳”目標的有力抓手。

長期來看，電動化是汽車行業實現“雙碳”目標的主要手段，但中短期內，提高車輛燃油經濟性仍是降低汽車碳排放的重要方式。

當前，內燃機企業正積極尋求創新發展與轉型升級之路，來應對新舊動能轉換的壓力與挑戰，助力能源交通領域“雙碳”目標的實現。

排放升級 發動機行業迎大考

伴隨著國六排放標準的實施，國內發動機行業迎來了一次大考。

相比國五排放標準，國六標準對機動車污染物排放限值提出了更為嚴格的要求。為此，大部分發動機企業均加快了技術探索的步伐，并在研發上重點布局、投入重金，以期在激烈的競爭中占有一席之地。

排放標準升級對尾氣后處理系統的技術要求也隨之提升。據記者了解，不同企業在后處理技術路線選擇方面各有側重。

據玉柴相關負責人介紹，玉柴發動機主要采用EGR+DOC+DPF+SCR+ASC排放控制技術路線，將后處理與發動機的控制策略及協同功能集成到ECU進行控制，確保后處理系統高動態、高效的轉化效率。國六發動機通過采用新一代超高壓共軌燃油系統、高壓冷卻EGR系統、閉式曲軸箱通風系統等機內凈化措施，控制柴油機原機排放。

濰柴主要采取ECR+HiSCR和ECGR+DOC+DPF+SCR技術路線。其中，HiSCR使用乙醇作為還原劑，利用氧氣提高氮氧化物的轉化率、水蒸氣促進低溫時的反應速率原理，降低污染物排放;EGR+DOC+DPF+SCR的技術路線則在輕型機領域廣泛應用。

一汽解放發動機事業部首創國內自主集成共軌+自主氣驅后處理系統的“黃金組合”。集成共軌部分通過將高壓油泵、壓力傳感器和自主研發ECU集成到閉環系統中，將噴射壓力的產生和噴射過程完全分開，實現對公共供油管內油壓的精確控制，可大幅減小柴油機供油壓力隨發動機轉速的變化。其自主研發的氣驅動尿素噴射系統也填補了中國在該領域的技術空白，具有系統集成度高、結構簡單、故障率低等優點。

“無論是一汽解放發動機事業部、濰柴還是玉柴，作為內燃機行業的龍頭企業，它們有責任在困難時期挺身而出，攻克技術難關。”天津大學教授姚春德表示，“回顧歷次排放標準升級的進程，我們都是在借鑒和學習國外的先進經驗和技術。如今，中國內燃機行業已經到了注重原始創新的新階段。本土企業需要潛下心來搞研發，做好充足的技術儲備，深刻洞悉市場，把握未來的發展方向，為產業發展提供助力。”

氫內燃機悄然升溫

在降低內燃機排放的探索上，“發動機+氫能”的組合，或將成為今后機動車零排放解決方案的重要補充。

據外媒報道，目前康明斯已開啟氫燃料內燃機的測試計劃。此前，康明斯副總裁、發動機事業部總工程師白納川(Jonathan White)曾表示，作為動力電池及可再生天然氣動力鏈的補充，氫燃料內燃機項目將為運輸行業實現可持續發展提供更多的潛在技術選擇。麥肯錫咨詢公司負責人也指出，氫內燃機或可拯救傳統燃油汽車，通過改裝傳統內燃機，使其燃燒氫氣，是實現內燃機減少排放并持續生存的一個技術選項。

據了解，目前歐洲正在大力發展氫能動力產業。除了氫燃料電池外，歐洲幾乎所有主流商用車企業都已開啟氫內燃機的可行性研究，并成立了氫氣發動機聯盟。

我國的氫內燃機研發也在緊鑼密鼓地進行中。在乘用車領域，一汽集團首臺氫能發動機順利點火，并有望配裝在紅旗轎車上。一汽創新技術研究院院長李紅建表示，氫能發動機和氫燃料電池是一汽集團氫能戰略的兩大重要組成部分。

在商用車領域，基于漢馬動力13L天然氣發動機研發的AVL氫氣發動機已經進入研究階段。吉利商用車首席科學家劉漢如表示，氫氣發動機是“雙碳”目標下重型商用車的重要解決方案之一，并具有零排放的潛力。考慮到可靠性、成本、經濟性等因素，氫氣發動機是一個非常有吸引力的技術路線，而且氫氣發動機可充分利用現有內燃機產業基礎。

8月，工信部在對十三屆全國人大四次會議第5736號建議的答復中表示，下一步將積極配合相關部門制定氫能發展戰略，研究推動將氫氣內燃機納入其中予以支持;同時將根據氫氣發動機技術進步和應用推廣情況，進一步評估現行標準體系的適應性和差異性，提前布局相關標準預研，適時推動急需標準制定，有力支撐氫氣汽車科學合理發展。

“由此看來，氫內燃機已得到政府相關部門的高度關注。”北京理工大學教授孫柏剛告訴記者，氫氣是優異的內燃機替代燃料。從內燃機分類來看，雖然氫內燃機是一個全新機型，但關鍵零部件和生產制造系統卻能夠與傳統內燃機完全通用，并且同樣可以實現“零碳排放”。

動力技術向多元化發展

當下，面對多元動力共舞之下的汽車市場，我國內燃機行業從未停止創新探索的腳步。

對于未來內燃機行業的發展前景，姚春德表示，“傳統內燃機已有一百多年的發展歷史，目前來看，它依然有潛力可挖，新技術、新結構、新材料都在賦予內燃機新的使命。我相信，傳統內燃機會煥發出新的生機。”

“在未來相當長的時期內，內燃機仍將占據主導地位。”中國內燃機工業協會秘書長邢敏表示，當前和未來內燃機燃料的供應和保障是充足的，化石燃料、生物燃料都可作為內燃機的燃料來源，因此，內燃機依然擁有廣闊的市場空間。

“‘雙碳’背景下，動力、能源多元化是大勢所趨。”中國內燃機學會秘書長李樹起表示，從國家能源安全角度來看，燃料單一化會存在很大風險，容易造成我國石油對外依存度攀升。因此，未來的動力形式和能源形式應該百花齊放，動力多元化和燃料多元化一定是內燃機行業發展的重要方向。

記者了解到，目前頭部發動機企業已將目光投向混動、甲醇、氨、氫能等領域，開始走動力多元化發展路線。以濰柴動力為例，除深耕傳統發動機板塊之外，還全面布局燃料電池等領域，目前已建成兩萬套級產能的燃料電池發動機及電堆生產線。

對此，重慶長安汽車股份有限公司研究總院總經理詹樟松指出，能源結構轉型是實現汽車低碳的關鍵，供給側零碳化與需求側高效化、電氣化、智慧化轉型已成為行業共識。

在動力多元化應用方面，中國內燃機學會副秘書長魏安力表示，未來，汽車動力系統將從內燃機的“獨唱”變為內燃機和電機的“二重唱”。內燃機可以做驅動動力，也可以做混合動力系統的基礎動力，還可以做電動汽車的增程發電動力。不同的動力形式，均可為節能減排作出貢獻。

從汽車產業發展角度來看，能源轉型以及智能革命為內燃機產業的創新發展注入新動能。因此，我們可以預見，未來一場場技術風暴還將在行業內不斷上演。在新與舊的沖擊和碰撞中，為傳統內燃機產業的發展帶來新概念和新模式。而新技術、新材料的加速應用，將進一步助推我國內燃機行業轉型升級。

(趙玲玲)