www.ca88.com > 科学技术 > 天津大学4项成果获国家科技(science and technology)奖

原标题:天津大学4项成果获国家科技(science and technology)奖

浏览次数:81 时间:2019-10-21

给内燃机一副好“咽喉” ——记天津大学王天友科研团队

   聚焦国家战略需求 坚持自主创新之路

图片 1

    天津大学4项成果获国家科技奖

■本报记者 温才妃

  图片 2

站在人民大会堂,接受党和国家领导人接见的那一刻,天津大学机械学院院长王天友的内心是兴奋、激动的。1月8日,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奖二等奖。二十年磨一剑的他们终于迎来了“一次更加完美的总结”。

  (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。

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”的方面创新性地取得重大突破。

  图片 3

就像做饭烧煤气一样,需要原料与氧气混合才能燃烧。如何在狭小的发动机缸内空间,控制进气量以及进气方式,达到烧更少的油发挥同样的动力,同时保证有害物质的排放量降到最低,这是一道多年难以攻克的行业难题。

  (国家技术发明二等奖获得者王天友教授)

“气道就像是人的进气器官咽喉,发动机的呼吸道也即内燃机的咽喉。我们把‘咽喉’设计好,就可以控制进气量与进气方式。”王天友解释道。

  自主创新让内燃机高效燃烧更清洁

为了研究内燃机气流的测试、评价、设计工作,王天友团队20年如一日地奋斗在科研一线。已经不知道有多少个长假,他们关在房间里搞开发,困了就睡一会儿,不困就接着干。

  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。

“有一次早上出来买早点,我看见退休教师在打太极拳,也很羡慕这样的生活。”但转头,他又与团队成员、合作伙伴一同在大车间里通宵攻关。

  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。

科研难以突破时,他也会沮丧,尤其是有一回连续攻关两昼夜却毫无进展,合作伙伴在离开时发来一条安慰的短信,让他辛酸之余也感动流泪。

  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。

在他们的攻坚克难之下,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。

  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。

不仅如此,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。

  图片 4

如今,一说到内燃机气流技术,业内人士马上会联想到王天友团队。这是一个有着老中青三代的获奖团队,高校研究人员与企业开发人员并存。“依托内燃机燃烧学国家重点实验室,我们当中的一些人一辈子从事内燃机研究,有着很好的平台、年龄结构与传承。”王天友说。

  (国家科技进步二等奖获得者尧命发教授)

他向《中国科学报》记者介绍,“老”指的是他的博导、天津大学教授刘书亮,如今81岁高龄的刘老是项目的开创者;“中”指的是王天友这代四五十岁的中坚力量;“青”是团队中的“80后”“70后”,年纪最小的获奖者是1987年生人。

    打破国外技术依赖 重型柴油机也能“超低排放”

与他们合作开发的广西玉柴机器股份有限公司,从上世纪60年代起就与之有着良好的合作关系。“我曾经于2005年至2007年在那里做企业博士后,此次获奖的企业青年科技工作者相当于是我的徒弟,和我们一起做开发、设计。”王天友自豪地说。此后至2016年,他是该企业的外聘专家,从基础研究到应用研究,校企互相支持。

  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。

如今,他们的技术已经在100多家汽车企业得到广泛应用,其技术机理被福特、克莱斯勒、沃尔沃、美国阿贡国家实验室等多家国际机构采用。有意思的是,王天友的学生在外企实习、工作,同行总会借机“刺探”团队的最新科研进展。

  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。

“此次获奖感觉到身上的担子更重了。我们团队要继续发挥服务社会、服务企业的作用,争取在更多领域做出高水平的科研,也许兴奋没几天也就不兴奋了。”王天友幽默地说道。

  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%。

《中国科学报》 (2018-01-16 第8版 科创)

  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。

相关专题:2017年度国家科学技术奖励大会

  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。

本文由www.ca88.com发布于科学技术,转载请注明出处:天津大学4项成果获国家科技(science and technology)奖

关键词: www.ca88.com

上一篇:科学技术颁发加强速释阿片类疼痛药物的连带风

下一篇:没有了