潍柴勇闯科技“无人区”内燃机热效率再破极限_零部件_资讯中心

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2022年11月22日

潍柴勇闯科技“无人区”内燃机热效率再破极限

本文来源：今日商用车作者：吴凡

今日商用车

德莱塞说：生命不是要超越别人，而是要超越自己。

2022年11月20日，潍柴在不可能的起点上，又一次超越了自己：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。柴油机热效率刷新此前潍柴保持的51.09%纪录；天然气发动机热效率首次超越柴油机，成为了热效率最高的热力机械。

热效率突破上演“帽子戏法”

全球内燃机行业见证了热效率不断向上突破的极限演出——谁能断言，内燃机在突破50%热效率后，不会有新的奇迹出现；谁又能说，气体机热效率难与柴油机匹敌？潍柴用沉甸甸的科研成果更新了这两个问题的答案。

长期以来，实现柴油机50%热效率是一个难以企及的目标。资料显示在2020年前，全球柴油机的热效率平均水平还是46%。不完全燃烧热损失、冷却损失、排气损失、泵气损失、机械损失……每一项都在拖“热效率”的后腿。柴油机诞生后的125年来，许多科学家穷其一生，寻找突破热效率的“密码”，但迟迟未能得其门而入。

直至2020年9月，全球首款热效率50.23%的商业化柴油机在潍柴发布。50%的“魔咒”一经破除，便一发不可收，热效率突破上演了“帽子戏法”：2021年1月，潍柴刷新自己创下的世界纪录，将全球柴油机本体热效率首次提高至51.09%；2022年11月20日，再次提升至52.28%。

行业周知，柴油机只是提升1%的热效率，已属系统性的重大技术突破。热效率越高，意味着发动机的材质、工艺等必须达到更高的要求。有研究者指出，想要提高发动机的热效率，核心就是减少冷却损耗，途径包括提高发动机材料的耐热极限，而目前可供选择的高标准材料极其有限，且成本昂贵。

作为全球内燃机行业的巨擘，潍柴咬定青山不放松。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，增压器运行效率提升5%；空气隔热技术，缸内传热降低15%；高效流通技术，有效降低进、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，以每个0.01%的艰难推进，潍柴终于率先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。

短短3年时间里，潍柴竟然将柴油机热效率向上足足提高了2.05%。此前，业内人士评价：柴油机达到50%热效率，就像是人类史上首次百米跑进10秒；突破51%热效率，无异于人类百米赛跑打破最高极限。现在，柴油机的热效率纪录迎来了52.28%的高位。通过这一遥遥领先的创新成果，极大提升了我国在全球内燃机行业的话语权，以科技推动经济和社会的高效优质发展。

天然气发动机“折桂”热效率崭露中国创新力量

有人说，潍柴这是打通了内燃机热效率技术的“任督二脉”，让传统能源动力在面临新能源动力的重大挑战时，展露出蓬勃的生机和强大的实力，充分证明了柴油机性能突破的潜力！

不只是柴油机，在天然气发动机领域，潍柴在凭借首款本体热效率54.16%商业化天然气发动机，改写了“天然气发动机热效率不及柴油机”的认知。

在全球大功率天然气发动机市场，潍柴独占70%的市场份额，产销量稳居世界第一。具压倒性优势的行业地位，并没有让它固步自封，而是处处以行业领导者的责任意识，励力推动自主创新、正向开发。

自2008年，潍柴布局天然气缸内直喷技术；到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。在过去的十年间，潍柴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，持续攻关高效高压直喷天然气发动机关键技术，并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%。此时，天然气发动机行业的热效率水平为42%。

2022年潍柴研发团队成功将高效增压、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。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。累计申报专利165项，授权专利135项。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，远超国外企业47.6%的最高水平。这一成果不仅是天然气发动机技术领域的历史性重大突破，更是对全球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，成为了热效率最高的热力机械。