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天津大学4项成果获国家科技奖
文章来源: 发布日期: 2018-01-08 浏览次数: 744

聚焦国家战略需求 坚持自主创新之路

    天津大学4项成果获国家科技奖

  

  天津大学网讯(记者 赵习钧 摄影 刘涛)2018年1月8日,在北京人民大会堂召开的2017年国家科学技术奖励大会传来消息,天津大学4项成果获国家科技奖。其中,天津大学作为第一完成单位完成的“内燃机气流快速检测与评价技术及应用”成果获得国家技术发明二等奖,“新一代超低排放重型商用柴油机关键技术开发及产业化”成果获国家科技进步二等奖。由天津大学参与完成的“煤制油品/烯烃大型现代煤化工成套技术开发及应用”成果获得国家科技进步一等奖,“高性能锂离子电池用石墨和石墨烯材料”成果获得国家技术发明二等奖。

  

  (国家技术发明二等奖获得者王天友教授)

  自主创新让内燃机高效燃烧更清洁

  内燃机广泛应用于交通运输、工程机械、农业机械等诸多领域,在国民经济和国防建设中具有不可替代的地位。内燃机的广泛应用也带来了化石能源大量消耗、机动车尾气污染等问题。

  内燃机节能减排关乎国家安全和人民安康。研发出燃烧效率高、实现清洁燃烧的内燃机成为天津大学机械学院王天友教授团队的攻关目标。在863计划、国家自然科学基金级百余项校企合作项目支持下,王天友等人历经十余年,攻克了气流评价技术、气流设计技术、气流一致性控制技术三大难题,开辟了气流主导的内燃机高效清洁燃烧新型技术路径,获得国家技术发明二等奖。

  燃烧系统是内燃机的心脏,油气充分高效燃烧是节能减排的关键。长期以来,欧美研究者主要关注“油”,采用喷油主导的燃烧技术路径。而王天友团队则在“气”的方面创新性地开拓新路径,取得重大突破。该技术揭示了内燃机缸内气流运动的基本规律,形成了面向燃烧过程的气流评价技术,为气流主导的燃烧系统开发奠定了理论基础。该技术还提出了构建内燃机高温、高压环境下高碳燃料燃烧机理的解耦方法,研发出高滚流快速燃烧系统和高、中、低涡流燃烧系统,形成了气流主导的燃烧系统正向开发技术。其技术机理被福特、克莱斯勒、沃尔沃、美国Argonne国家实验室等多家国际机构采用。王天友团队还发明了缸盖模拟识别、定位、气门升程控制等多种系统,提出了变压差气流测试方法,其测试效率相比欧美传统定压差方法提高了5倍以上。

  该项目授权发明专利20项、软件著作权6项;发表SCI检索论文74篇;主持制定行业标准1项;成果分别通过教育部和中国机械工业联合会组织的同行专家鉴定,认为该项技术“达到国际领先水平”。目前,该技术成果已经整体应用于潍柴、上汽等100多家汽车、发动机企业,其中玉柴有YC6L等7个系列内燃机产品应用,近三年产量31.8万台,创造直接经济效益2.07亿元。

  

  (国家科技进步二等奖获得者尧命发教授)

    打破国外技术依赖 重型柴油机也能“超低排放”

  重型柴油机广泛应用于载重汽车、大型客车及工程机械等,在国民经济和社会生活中发挥着重要作用。重型柴油机是我国石油消耗大户,据统计,只占汽车总量13.9%的重型商用车消耗了汽车用石油总量的49.2%。如何在保障重型柴油机使用高可靠性的同时,实现超低排放和低油耗成了摆在天津大学尧命发教授团队面前的一道难题。

  为解决这一难题,尧命发教授团队在国家973、863和省部级项目支持下,围绕超低排放重型柴油机的关键技术开展研究,攻克了燃烧技术、尾气后处理技术、整机结构工艺和系统集成等技术难题,形成了新一代超低排放重型柴油机技术体系,获得国家科技进步二等奖。

  该技术采用新型带废气再循环(EGR)空气系统,选择性采用中等强度EGR,利用空气稀释与EGR稀释优化柴油机性能和排放,采用低温燃烧与传统扩散燃烧结合的混合燃烧方式,实现全工况范围的高效和低排放,柴油机最低油耗均小于190g/kWh,最高有效热效率达到44.7%,解决了低排放与燃油经济性的矛盾,原始排放满足国4、国5和欧Ⅵ排放控制需要。该技术发明了环境友好型新的催化剂及制备方法,提出燃烧系统与后处理系统耦合控制策略,即通过对空气系统和缸内燃烧耦合控制使排气温度处在后处理高效温度窗口,提高后处理效率,使NOx综合转化效率达到92%,满足欧Ⅵ法规的要求。在颗粒后处理方案中,提出采用被动再生结合低温主动再生的颗粒过滤器(DPF)再生策略,开发了独特的分级控制低温主动再生控制策略。发明了重型柴油机新结构,采用了新的材料和新工艺,提升了发动机结构强度。气缸体、气缸盖使用蠕墨铸铁材料RUT340,气缸体抗拉强度提高了36%,部分壁厚从原来最小的5mm减小到了3.5mm,降低了机体重量。采用项目提出的新工艺及轻量化技术,整机质量较国际同类产品低7.1%~20.5%。

  该技术应用于玉柴重型柴油机平台,开发了有自主知识产权的多款满足国4、国5和欧VI重型柴油机,并实现产业化。该技术的应用使我国重型柴油机实现了从国3到欧Ⅵ标准的跨越,研制出的YCL-60欧Ⅵ标准柴油机,通过欧盟E-mark认证,是国内唯一应用的自主品牌欧Ⅵ柴油机产品,应用于北京公交车市场,在与国外公司竞标中获得了2/3的份额。近三年,为企业新增销售额104.6亿元,新增利润17.5亿元。该技术授权美国专利1项,国家发明专利17项,实用新型专利11项,制订国家标准1部,发表论文30篇。该技术促进了我国柴油机工业的科技进步,提升了我国先进柴油机自主研发能力和技术竞争力。

  此外,由天津大学化工学院教授杨全红作为第二完成人参与完成的“高性能锂离子电池用石墨和石墨烯材料”成果获得国家技术发明二等奖。由神华集团有限责任公司牵头,中国石化工程建设有限公司、天津大学等多家单位共同参与完成的“煤制油品/烯烃大型现代煤化工成套技术开发及应用”项目攻克了一系列世界性技术难题,整体技术达到国际领先水平,项目成果获得国家科技进步一等奖。

公 告
内燃机颠覆性技术国际高端论坛开通在 08.18
内燃机颠覆性技术国际高端论坛会议日 08.18
关于召开内燃机颠覆性技术国际高端论 08.17
2018内燃机暑期国际课堂详细日程 07.13
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实验室学术委员会会议通知 01.27
学术报告预告 01.12