2024年3月26日-28日,2024中國商用車論壇在湖北省十堰市舉辦。本屆論壇由中國汽車工業協會主辦,以“新步伐•新成效•新提高,助力商用車產業高質量發展”爲主題,基於行業高質量發展要求、國家“雙碳”目標實現、汽車產業轉型和創新需要,以創新促改革、促轉型、促發展,助力商用車產業高質量發展。其中,在3月28日下午舉辦的“主題論壇六:新產品、新技術助力商用車供應鏈創新發展”上,廣西玉柴機器股份有限公司研發總院副院長盛利發表精彩演講。以下內容爲現場發言實錄:

尊敬的羅祕書長,各位領導,各位同仁下午好。剛剛殷院長講到商用車有四大痛點,其中兩大痛點,我想我這個報告裏面可能會有一些解決方案,所以也希望跟大家一起進行探討和分享。

我的報告一共是三個方面,

第一,商用車動力的挑戰。

第二,從法規,政策,包括新能源的挑戰和衝擊,其實也帶來一些機遇。

第三,總結。

從國家的雙碳戰略來講,商用車降碳非常重要,因爲整個商用車不論是排放還是能耗是佔到汽車行業非常大的佔比,商用車必須完成綠色轉型,全世界中歐美日都在這方面進行持續的發力和競爭。

另外,降污降碳,這個是我們國家目前一個重點目標,如何把有害排放降下來,同時實現油耗的降低,是我們當前的一個重要的任務,也是國家的一個重要的方向。

第三,油耗法規的升級和客戶的實際需求。

另外,排放法規的要求。美國一直是走在前面的,特別是加州地區,美國下一個階段的排放法規,氮氧化物降低90%,PM降低50%,二氧化碳降低7%,但是它對氨和PN沒有特殊的一些要求,跟美國的地理環境和使用習慣可能有一些要求。

另外,歐七標準這一塊,基本上形成一個定論,今天上午的李剛博士也通報了一下,目前來看主要幾個變化點。第一個就是增加氨氣排放限制,原來的PPM改爲質量的控制。第二個是PM粒徑從23加嚴到10納米,這樣對於排放來講是一個很大的挑戰。第三個RDE裏面加了CF的因子。第四個,對於短行程增加了新的預算限值。

中國的排放法規,就是在歐六之前,都是參考歐洲和美國來制定,到了國七的法規,中國也是從中國的實際情況做了一些專題的研究,基本上中國國七的排放限值基本上確定了。目標就是氮氧下降值比歐洲更嚴格,下降74%,同時增加了氧化二氮的限制,因爲氧化二氮和二氧化碳,還有甲烷是比較嚴重的溫室氣體。同時,粒徑也是跟歐洲一樣,從23納米下降到10納米的一個水平,大家可以看得到,把非甲烷的限值,原來國六的時候是統一的,國七的時候單獨加了一個,所以說整個排放的難度相對更大。

再看一下能源發展方向,因爲我們是用能源的這麼一個裝置,包括商用車,最終我們商用車的發展還是要看我們能源的結構怎麼變化。根據黃院士2023年內燃機學會的一個報告來看,首先第一就是會實現電力的零碳化,主要是通過風電,光電,再加上水電和核作爲補充來實現。電力實現零碳化之後,因爲風光電有波峯波谷問題,這樣一部分進行儲能之外,大部分我們可以轉化成爲綠氫,如果有綠氫結合二氧化碳生成綠醇,這樣合成燃料轉化成爲能源,這樣實現間歇式的能源最後轉變可持續能源,可分佈式應用的能源,從而高碳變成低碳,最後助力能源行業進行脫碳。

從綠電轉變成爲低碳燃料之後,特別是醇,在製備過程中,實際上它是吸收二氧化碳的,使用的時候排放二氧化碳,所以最後實際上雖然甲醇分子式有碳,但是產業鏈來講率零碳的,零碳的電力和燃料,最終在需求側使用有三個方向,第一個電力直接用電動車進行使用,充電。第二個就是,電質燃料有兩個應用方向,一個是燃料電池,一個是低碳內燃機。燃料電池有好幾種,現在目前最普遍就是氫燃料電池,實際上甲醇也是可以做燃料電池的。對於我們內燃機來講,這個有一個重大的機遇,也就是低碳燃料的發動機開發,因爲大家知道現在以柴油機爲主,商用車,後續的話,今年已經是以天然氣爲主,就是牽引車目前天然氣的銷售佔比達到了60%,就是最近幾個月。

所以這樣就帶來一系列的,包括剛剛因爲排放的法規,油耗法規,包括要脫碳的政策方向,帶來幾個方面的技術挑戰。首先第一個,國七的法規要求,這樣對於排氣溫度的控制和SCR低溫轉化效率提出一個比較大的挑戰。大家可以看到就是,我們做了一個摸底,如果還是按照國六的技術NOx是非常高的,但是加上我們一系列的,包括熱管理,包括緊耦合的雙級的SCR技術,我們可以基本上做到跟歐七的限制接近,或者是還低一些。

第二個就是PN的挑戰,以前按照23納米來看,粒子數很少,如果10納米來算大大超過限值要求,同時PN粒徑生存有很多影響,特別跟尿素噴射,因爲尿素要霧化,帶來低粒徑的粒子,所以看到尿素的噴射影響非常大。

第三個就是氧化二氮的挑戰,因爲溫室效應比較明顯,所以國七法規加了N2O的限值要求,這樣對於目前的SCR的塗層技術也要進行全新升級才能進行控制。

針對法規的挑戰,目前整個行業都是採用緊耦合的SCR技術加上熱管理的方式,從目前來看國六升級到國七,目前技術方案應該來講還是比較成熟,並且成本增幅不是很大。但是這個方案要根據不同的應用場景進行設定,因爲不同應景常用溫度控制,噴射量的控制完全不一樣的。所以我們之前做了一個,包括和VECC一起合作做了一些技術研究,我們一共做了五條技術路線,通過五條技術路線的對比,從五個方面,污染的潛力,氮氧減排的潛力,PN的控制能力,耐久和成本來講,方案4是方案5目前是能夠滿足法規要求,但是到底選哪一個,這個實際上根據不同場景,不同應用來進行選擇。

另外,我們針對雙碳的目標,並且針對預防嚴格的油耗,我們進行了低碳,綠色,燃料方面的一個轉型升級。目前已經開發的低碳發動機有氫內燃機,有氨氣內燃機,有甲醇內燃機,還有醇氫,還有柴油和甲醇雙噴的技術,包括點燃式和壓燃式的各種發動機。另外國內的同行業在做這方面的一些嘗試,今天上午一汽的同事也是展示了他們氫內燃機的研發成果。從整個行業來看,目前整個內燃機行業,短期還是以提高發動機熱效率+混動的技術來滿足雙碳的要求。中期就是以各種低碳燃料爲主,長期就是以碳中和碳燃料或零碳燃料爲主,包括剛纔說的甲醇,氫。

這個是我們玉柴針對技術路線,我們所制定的一個路標。我們可以看一下,具體提高我們柴油機的技術,實際上這個技術行業內也是形成共識的,也就是說目前從我們當前的產品來看,我們已經批產的可以做到50%的有效熱效率,然後通過技術的迭代,最終我們可以做到53%的一個有效熱效率。

第二個針對法規要求,我們認爲在某些細分場景,提高發動機本身熱效率不足以滿足要求,比如說紅色的,主要是針對專用的作業場景,低速,低溫的,這個場景是不足以滿足油耗的。針對這個要求我們怎麼辦,我們做了一些油耗摸底,前面那幾個通過發動機的升級,整車的滾組和效率的提升,基本上可以滿足降的要求。但是後面幾個紅框是不滿足,針對幾個不滿足的場景,我們目前開發了一系列的混動的方案,從摸底來看,把混動方案疊加之後,綠色的這條我們就可以看到,從紅色的,10%的降幅+混動,可以達到20%到40%的降幅不等,這幾個場景可以達到法規的要求。

同時,油耗的降低,因爲熱效率提升帶來的就是油耗的一個降低,整個無論是剛纔說的五個場景還是別的應用領域,里程越短,車速越低,帶來降幅越高,長途牽引加上混動之後,也有一些效果。

另外針對天然氣發動機,我們目前也有一個總的技術目標和方案,當前的產品已經達到41%的熱效率,這個目前是行業最高的,我們中期會加上低壓EGR技術,加上低摩擦技術達到43%,我們後期開展棚頂形燃燒室技術,可以達到45%。

這個是我們目前針對降碳目標,我們所採用的一些技術的組合,包括我們自主的控制器。

這個是採用天然氣之後,各個細分場景二氧化碳排放的預測,大家可以看一下,採用天然氣之後,實際上雖然沒有零碳的燃料那麼明顯,但是對於柴油來講,它的天然氣的降二氧化碳效果還是不錯的。

另外,如果產業有綠氫,綠氨和綠醇效果比較,未來幾年綠氨綠醇的產量會持續的提升。

但是,現在目前雖然零碳,特別是綠氫,綠氨比較看好,但是實際上當前產業的成熟度還是不足的,目前我們對技術成熟度,我們定義有分九級,我們認爲真正具備商業化的能力要達到八級左右,實際上目前技術成熟度,包括博世,包括國內的廠家目前實際上還不能提供完全商業化的產品,所以這一塊我們積極跟高校,跟行業的龍頭企業進行合作和開發。

這個是我們目前玉柴開發一款16L柔性燃料平臺,這個平臺通過更換燃料系統和缸蓋,實現不同燃料的運用和組合,基本框架是一樣的,這樣可以實現燃料的快速切換和應用。同時,還集成了自主的控制系統。

最後總結,在國家的“碳達峯”和“碳中和”指引下,應該講傳統內燃機還是有比較大的潛力,能爲減污降碳做一些貢獻,特別是低碳燃料的運用。所以就是減污降碳短期來講提升熱效率,混動技術組合爲主。長期我們還是要發展零碳低碳的燃料,來實現爲整個雙碳的戰略提供一個產品和技術。

感謝大家。

(注:本文根據現場速記整理,未經演講嘉賓審閱)

責任編輯:梁斌 SF055

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