上淮动力韩玉志：高性能车用天然气发动机，现时的清洁低碳动力

第19届亚太汽车工程年会&2017中国汽车工程学会年会暨展览会（APAC 19 & 2017 SAECCE）于10月24-26日举办,本次论坛以“未来汽车与交通变革”为主题，携手行业领导、学会领导、院士、汽车及相关行业权威专家在内逾3000余位国内外业界嘉宾共同探讨汽车产业车厂与零部件协同创新和技术发展路径。以下是上淮动力董事长韩玉志教授在会议上的演讲实录：

韩玉志：大家可能比较累了，有电有油，现在我给另辟路径讲气。今天这个会场有很多学术泰斗，丁院士还有很多我认识的专家，我也发现很多人可能也不一定能够马上进入这个状态，我讲的是现实的清洁低碳。

我改变一下PPT的秩序，先讲一讲燃烧化学101，这个是碳氢化合物，加上氧气生成二氧化碳，再加上水放热。M和N的不同组合就是不同的碳氢化合物，如果N等于1，M等于4它就是甲烷，就是天然气的主要成分95%以上。如果N等于8，M等于18它就是辛烷，是汽油的代表性成分。你把这个公式一算然后就发现，这个热值如果我相同热量的两种不同燃料，在热效率一样的情况下你一算就发现在理论上相同发热量下燃用天然气就比燃用汽油产生的CO2减少了20.6%，这是化学101。

今天早上很多领导院士都在讲我们怎么办？问题可能不是这么简单，如果这么简单的话大家就不会这么。

回到我今天的开场白，我今天的题目“高性能天然气发动是现实的清洁低碳的汽车动力”，这个不是我讲的，我讲的大家不相信，国家讲的，2017年6月23号发改委等13个部委发布了《加快推进天然气利用的意见》，天然气是优质高效绿色清洁的低碳能源，和今天这个题目是抠题的。第二是我国稳定推进能源消费革命，构建清洁低碳、安全高效的现代能源体系的必由之路。第三是有效治理大气污染，积极应对气侯变化等生态环境问题的现实选择。三个关键词，低碳能源，必由之路，现实选择，要把天然气培养成为一个主体能源，这个东西要培养我就不敢说。

我们就有一个国家目标，根据国家不同的政策上，因为国家政策也比较乱，实际上如果根据结论以新能源的发展战略或者根据发改委不同的目标，我看了看大概2030年国家目标要年产280—300万辆，那个时候保有量要1400万辆，我们现在是多少呢？2016年大概是500多万辆，这几个数据实际上并不一定有内在的联系，因为他不太重视这些数据，反正你就想国家是有目标的，需要把它理顺一下。

这是国家目标，天然气作为车用燃料的基本点有什么基本特点？我们搞科学的，第一它是清洁燃烧，刚才我讲了有害排放低，特别是没有颗粒物，我们每家都有天然气在城市里头，那个火焰是蓝色火焰，蓝色火焰就是指没有颗粒物，第二它二氧化碳排放低，较汽油降低25%，刚才的20.6%是指一个理论的分析，这个是有数据分析的。刚才化学101已经告诉你是20%左右，还要考虑别的效率问题等等。

利用燃料特点可以设计更好的发动机，辛烷值高，可以采用较高的压缩比。气态燃料，不存在蒸发过程，容易形成均匀混合气。燃料速率较低，需要高能点火，并重新优化点火正时，凹轮型线和配气相位。

缸内平均温度较高，需要重新优化冷却系统。没有燃油辅助润滑，需要重新优化摩擦副材料、设计。天然气专用的发动机电控管理系统等等方面。

主要解决什么技术问题？这是我们这个公司通过实践总结的一些问题，首先要解决天然气动力性下降的问题，要采取涡轮增压、提高动力性，要根据天然气的燃料的特性进行匹配，天然气的温度要控制，燃烧温度、排气温度、热负荷要进行优化设计，抗爆特性要利用，增加压缩比，这些技术问题都要考虑才能设计一个好的。这就是我们定义的什么叫高效能天然气发动机，是指小的。首先，我们这个发动机油一个特点，它是废气涡轮增加的，天然气的MPI和汽油的MPI是全部卡在发动机上的，而不是现在有些改装是用那个塑料管引进去。同时这两个燃料是靠一个控制器在控制，单一ECU控制，这样有效保证OBD，否则OBD也过不去。压缩比我们增压的压缩比是12，另外我们装了一个15L的小油箱，就是跛行回家，这样一个功能在法规上是视为单一燃料的，所以这是一些主要的特点。

增加器的匹配。我们有一个技术叫AVT，就是非对称的气门机构，这是一个发明专利，通过这个发明专利，我们把增压的和非增压的低速扭矩大幅度的提高。这是一个增压的发动机，通过这个技术大家可以看到低速扭矩提高，这都是和汽油机比，这也是1.5的自然吸气，但是没有什么成本，搞的还是比较巧妙。这也是我们的博士生做的，对于整个发动机进行多循环甚至是多缸的计算流体分析，分析喷嘴的位置，对这个混合器进行影响。还有压缩比的优化，我们实际上从10一直优化到14，不只是计算，还做了试验，后来我们发现跟这个汽油的情况差不多，它对经济性的变化影响比较大，对于满负荷的扭矩影响并不是很大。

另外一个很重要的事情就是热负荷，这个天然气是很怪的，它这个燃烧速率比较低，虽然排温比气要低，但是整个发动机的状态要热，以前有一种说法就是燃烧的问题，这上面有一个温度，所以天然气一定要克服热的问题，但是后来我发现另外一个问题，为什么它会热，这个挺有意思的。我刚才讲到二氧化碳少了20%几，也就是我缸内的气体少了20%几，那个热容一算，热容减少，热容小了以后温度会高，所以天然气的发动机当量燃烧一摸是很热的，所以要增加冷却增加润滑。另外一个就是天然气发动机的一个问题，就是磨损，气门磨损，这是一个致命问题。我们通过不但是材料上，我们在结构设计上对它进行调整，使得400小时跑下来以后我的气门间是减少全部小于进排气小于0.05mm，使得发动机的耐久水平不低于汽油机。

这个图是我们的曲线图，第一代的产品热效率是在带背压的情况下达到37%。

下面是讲二氧化碳，这个是我们现在实际上用这个车取得了试验数据，这个车也上市了，这个车实测的二氧化碳是131.4克，大概这个车是1.37吨重，国家的第四阶段油耗2020年对它的二氧化碳对应是126.1，这是原汽油机的二氧化碳，也就是我们通过这样一个车达到了两个目的，第一从原汽油的二氧化碳下降27.4%，第二就是这么一个措施，这个实际上我们做的并不是很好，它已经接近了2020年的二氧化碳限制。所以这就是二氧化碳，这个燃料耗力同时是大幅度下降的，所以这就是解决二氧化碳的问题。二氧化碳有了以后对于我个人来讲是省钱了，但是对于企业意味着什么？意味着可废值，这个企业我们给他做了一个分析，如果部分的车变成燃用低二氧化碳的天然气车会是什么情况，你的可废值，我们做了一个计算。2014年销售是27.5万辆，他的可废值平均是7.05L/100Km，我们给他做了一个曲线，这个万有曲线一个是1.2T一个是1.5L的天然发动机进行的计算，这个计算的值都是达到第四阶段的油耗，天然气的当量汽油，重要的是看这个表，如果我们告诉他中间这两款车卖4.1万台，你的卡废值将会总7.05变到6.68，达到2016年国家给这个企业的一个配额值，这个没太多的成本，车还是那个车，发动机改一改。进一步更夸张讲，如果这两款发动机卖7.56万台，你的可废值会变成6.38/百公里，下降9.5%，就达到了这个企业2017年的今年的值。所以我为什么讲天然气是一个好东西？大家可以看这是一些数据。

这是最新的奥迪的实践，这是我的朋友刚刚从德国给我寄过来的2017年的国际的汽车的学术上的一个会议，是最新的奥迪2.0g—tron的一个天然气的发动机，它用的是2.0增压的CNG发动机，NEDC的气耗是3.8kg，就是5.3升百公里，这一折算是95克百公里的二氧化碳，也就是达到了我们国家2025年的目标，2025年我印象是95克，没有用电，当然也不用汽油，它加气里程是500公里，而且我认为是一个真正的CNG值，这个底盘后面放了四个气瓶，总溶剂是132升，充一次气能够跑500公里，这个材料是增强碳纤维，这个比钢瓶轻了60公斤。所以这个是叫做CFC，叫GRP，我不懂材料，讲的重点就是奥迪在这样一个车上实现了一款真正的天然气车，充一次气500公里，95克，它的发动机是一个什么技术呢？我再强调一下，这是它的发动机，很多跟我们一样，除了是直喷气以外，它是125KW 270Nm，比汽油低一点，汽油是14KW，压缩比12.6，我们是12，它最高热效率是40%，我们是37%，它是奥迪嘛，我们差一点。它是一个电控减压器，它的喷射压力是5—10公斤，我是8公斤，它对法的结构处理跟我是一样，它可能侵犯了我的专利。所以这个东西，这样一个发动机，这是最新的。

“油、生、电”多元的汽车能源。刚才讲了这么久大家已经有一个概念，就是烧天然气比烧汽油二氧化碳低25%，做的差一点就是20%，做好一点就是会达到28%，而这个来的很便宜，你有发动机公司，你有发动机的设备，做的好一点变速箱都可以用。我们有没有气呢？有气，中国已探明的各种天然气的资源总量包括常规天然气，包括页岩气、包括我们的可燃冰，这些主要成分都是CH4，大概是1280亿吨油当量，我们交通去年干掉多少了油当量呢？就是5.3，也就是你拿1280除以5，百分之百替代，你要用替代多少年？200多年吧。假设说只一替代50%，那就是500年，你说不行，我只替代25%，就是1000年。1000年，我觉得这个就不用谈了，有人讲内燃机2030年就没了，那我们那边讲1000年这边讲10几年，所以我觉得这个天然气它是上帝或者自然给了我们一个最好的一次的碳气能源，我们要好好利用它。

我们有很好的技术路线，天然气就是，所以我认为未来中国地大物博，在西部、东部经济发展和能源的供给差异很大，所以未来中国一定是油、气、电或者是油、电、气，我们搞学术的讲就是右、气、电，给领导讲就是油、电、气的多元的能源结构，谢谢大家。

注：本文根据现场速记整理，未经嘉宾审核。