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一百多年前,当富有开创精神的工程师鲁道夫迪塞尔发明压燃式柴油内燃机的时候,当时柴油机的热效率是24%~26%,这已经是当时热效率最高的动力机械,远超蒸汽机和奥托循环的内燃机。然而,一百多年后的今天,不断创新的潍柴工程师发布了热效率高达53.09%的柴油机技术,两倍于当年的水准。“神女应无恙,当惊世界殊”,柴油机的发明者要是知道潍柴的成就,也会感到不可思议和非常欣慰。
潍柴刷新百年柴油机极限
4月20日,2024世界内燃机大会在天津召开。本次大会隆重发布由潍柴动力研发的全球首款本体热效率53.09%柴油机。这是内燃机行业的最新技术成果,也标志着中国内燃机行业又一次领先全球科技,带领中国高端装备制造业超越世界一流。
会上,中国科学技术协会主席万钢,中国工程院院士、天津大学校长金东寒,中国内燃机学会副理事长、内燃机与动力系统全国重点实验室主任、潍柴动力董事长谭旭光,国际内燃机学会(CIMAC)主席Rick Boom共同为53.09%热效率柴油机揭幕。这代表着国内外权威机构对潍柴动力的高度认可和嘉许。
柴油机本体热效率指的是不依靠余热回收装置,将柴油燃烧的化学能转化成有效输出动能的比例。显而易见,柴油机本体热效率越高,发动机的经济性越好,油耗、二氧化碳排放量也会降低。柴油机的热效率水平是衡量一个国家柴油机技术综合实力的核心指标,热效率提升是柴油机诞生一百多年来全世界柴油机企业矢志不渝的目标。在热效率指标方面,潍柴动力遥遥领先于国内外柴油机同行。这也是潍柴动力第四次创造世界纪录。
回首过往的岁月,我国的柴油机技术走过“仿制——引进许可证生产——合资合作——自主研发”的道路。国内柴油机从落后到齐头并进,从并驾齐驱到遥遥领先,潍柴动力给国内同行以榜样,更是树立了中国人不比发达国家差的信念,涨了民族志气和自信心。给其他行业也有相当大的鼓励,榜样的力量是无穷的,潍柴动力鼓励国人不断向前,超越自我。
潍柴53%热效率的意义深远
“山登绝顶我为峰”,上过学的人都知道,从60分提升到70分容易,但是从98分提升到99分不容易。因为已经逼近了极限值,每提升0.01%都要付出更多的努力。从能源安全的角度来讲,我国原油对于进口的依存度已经超过了70%。因此,作为石油消耗的重要领域,柴油机的节能是利国利民的重大利好,再怎么强调也不为过。按照目前我国柴油机保有量测算,与 45%~46% 热效率水平相比,53% 热效率柴油机经济性提升 14% 左右,每年可节约燃油 3100 万吨,减少碳排放 9700 万吨。
对于终端用户来说,省到就是赚到。我国客货运输行业大量用到搭载柴油机动力的卡客车,节省的燃料费用可以传导到消费和生产的各个环节,为社会各个领域都降低了成本。除交通运输领域外,高热效率技术同样可以赋能船舶、农业装备、工程机械、发电机组、国防装备等领域。可谓是造福深远。
绿色、可靠、智能、高效是全球内燃机行业科技创新的共同追求。随着高热效率机型的推广应用,潍柴动力将持续引领行业绿色低碳发展,深刻影响我国多能源结构战略调整,是装备制造业以科技创新催生新质生产力的典型代表。
宝剑锋从磨砺出 梅花香自苦寒来
“工欲善其事必先利其器”,对于潍柴来说,不断取得热效率的突破,是来自于潍柴动力多年高投入和矢志不渝的追求。
自2015年起,潍柴动力成立由上百名青年博士、千名工程师组成的高热效率发动机科研攻关团队,依托内燃机与动力系统全国重点实验室,在国家重点研发计划支持下,链合国内外最强大脑和产学研合作伙伴,围绕着高效燃烧、低阻力和低损耗等开展技术攻关,在不带任何余热回收装置的前提下,实现柴油机本体热效率不断提升。2020年9月16日,潍柴动力发布了全球首款本体热效率50.23%柴油机;2022年1月8日,再次将热效率提升到51.09%;2022年11月20日,又一次提升到52.28%,第三次突破极限,引领全球内燃机行业技术升级。
柴油机热效率的持续提升,是一项极其复杂的系统工程。潍柴动力基于B701正向研发流程,从内燃机底层架构到细节零部件,再到核心系统,开展了全方位的技术创新。在52%热效率柴油机基础上,围绕燃烧、空气、燃油、摩擦等四大系统,实现了基础研究和原创开发的重大突破,创新性开发了四大关键核心技术——高膨胀燃烧技术,燃烧效率提升3.5%,热效率提升0.3个百分点;混流增压技术,压端效率达86.7%,涡端效率达83%,热效率提升0.25个百分点;高效燃油喷射技术,采用WISE自主ECU,大流量、无泄漏喷油器及低功耗燃油泵,热效率提升0.2个百分点;低阻减摩技术,采用低流量曲轴等关键零部件,热效率提升0.15个百分点,四大技术再次将柴油机本体热效率提高1个百分点,全球首次突破53%大关,相当于人类百米赛跑进了9秒以内。研发过程中,获授权发明专利176项、实用新型专利68项。
十年来,潍柴动力的科研团队大胆挑战极限、潜心攻关创新,以每个0.01%的累加艰难前行,四年实现了柴油机热效率的四大跨越,树立了全球柴油机热效率的新标杆。万钢在讲话中高度肯定潍柴动力这一柴油机本体热效率研发成果,并在现场一起见证又一个新世界纪录的诞生。德国TüV南德意志集团北亚区首席执行官范华德通过视频的方式向潍柴动力表示祝贺。他说,放眼全球舞台,这一结果也是遥遥领先,不仅是潍柴科研实力的体现,同时也显示出潍柴在内燃机行业的技术实力。业内非常期待这项技术成果能够为中国“双碳”目标及绿色发展加码,也能为全球行业可持续发展和节能减排作出贡献。
谭旭光说,潍柴动力连续四次突破柴油机热效率世界纪录,得益于潍柴工程师的近4000个日日夜夜的集智攻关,得益于与全球顶尖院校、科研院所的开放合作,得益于与全球产业链供应链的协同创新。这项成果属于潍柴,可以造福国内外的柴油机用户。
潍柴动力的一步步,促成了人类的一大步。“百尺竿头更进一步”,潍柴人的目标是星辰大海。我们期待着潍柴继续第五次乃至第N次突破热效率的极限!潍柴动力将不断造福人类!
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