记者：杨纯
首席：苏万华
时间：2007年8月9日
地点：天津大学
■编者按
提高我国内燃机的燃料利用率，降低有害排放，开发符合我国资源和环境特色的石油替代燃料实现高效清洁燃烧，是节约石油资源、缓解能源压力、确保国家能源安全及保护环境的大事，是我国国民经济和社会发展的重大需求。
本项目7个课题围绕项目的核心学术思想“燃料化学特性与燃烧边界条件协同控制”开展了系统的研究，在基础理论研究方面取得了原创性研究成果，并添补了国内在燃料基础性数据上的空白，建立了燃料化学特性与燃料边界条件协同控制理论框架，丰富了内燃机燃烧理论，对我国开发新一代高效清洁内燃机具有重要的理论指导意义。同时在新技术原理创新和应用研究方面，取得了具有自主知识产权的创新性研究成果。
能源和环境问题是关乎国民经济和人民生活的两大问题。2006年我国石油进口依赖度已达47％，而我国内燃机的石油消费量约占石油总消费量的66%以上。持续快速增长的能源需求和能源的清洁高效利用，对能源科技发展提出重大挑战。
用什么方法可以缓解这些矛盾？记者近日采访了天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室前主任，中国内燃机学会副理事长苏万华教授，作为973项目首席科学家，他和西安交通大学刘志刚教授共同领导了2002—2006年度执行的“新一代内燃机燃烧理论和石油燃料替代途径的基础研究”项目，今年以他为首席科学家的973项目“新一代内燃机燃烧技术的基础研究”得到了科技部的继续支持。
记者：由于能源需求增长迅速，“新一代内燃机燃烧理论”课题在提出立项之初，是否正好与国家发展的需求相吻合？
苏万华：早在1999年，内燃机燃烧学国家重点实验室就把能源和环境作为研究工作的基本方向，提出“顶天立地”计划，所谓“顶天”是讲我们工作的水平和国际水平接轨，“立地”就是我们的研究立足于满足国家发展的需要。
石油供求关系的紧张和能源安全问题，是我们提出立项的第一个出发点。目前，内燃机仍然是热效率最高的动力机械，全世界内燃机的保有量已经超过十几个亿，应用非常广泛。因此内燃机的节能就显得非常重要。第二个出发点是环境问题，城市大气的主要污染源就来自内燃机。内燃机燃烧过程中产生的有害物质，在太阳光照射下会引起光化学反应，形成光化学烟雾，不仅会刺激人的眼睛和喉咙，还会阻碍植物生长。而且内燃机排出的微粒物（PM），一般小于1微米，吸入到人肺的底部，如苯并芘是致癌物质，会威胁人的健康。第三个出发点是考虑目前国际上，采用加装后处理器方式，降低内燃机有害排放物的实际情况，后处理器要加催化剂，催化剂又需要比较多的像铂、铑、钯等贵金属。贵金属也是世界上的紧缺资源，主要产地在南非。如果将来随着排放法规越来越严格，内燃机后处理器将使用越来越多的贵金属。立项之初，项目组就提出应该开发环境友好、资源节约、能源节约的内燃机，这是国家发展的战略需求。
记者：听说新一代内燃机课题项目的研究几乎和国际同步开展？
苏万华：上个世纪90年代中后期，我们就在这个领域得到国家自然基金的支持，当时启动了自然科学基金重点课题“车用内燃机新概念燃烧过程研究”。在这项研究成果的基础上，2001年4月，我们提出了进行“新一代内燃机燃烧理论”研究的建议，并向国家科技部提出了973项目申请。同年4月，美国能源部也给美国国会打了一个报告，那个报告上也用了“新一代内燃机燃烧理论”这样的提法，恰巧与我们的项目名称一致。我们是在2002年立项获得批准后，看到了他们在网上公布了的报告。他们在报告中指出开展“新一代内燃机燃烧理论研究是解决内燃机燃油的消耗问题和解决环境问题的重要途径”。美国能源机构表示，如果不积极开展这个问题的研究，就会失去美国汽车工业在国际领域的竞争力。这项研究后来在美国成为能源领域重点支持的研究工作，他们当时组织了有8所高校，5个国家实验室，3大汽车公司，3大柴油机公司参加的很大的研究梯队，队伍规模相当大。
记者：项目组在理论研究上取得了什么成果或重大突破？
苏万华：在973项目实施过程中，概括起来说是两个大的成绩，一个是通过近5年的基础研究，建立了新一代内燃机燃烧理论的基本框架，我们可以找到一个高热效率、低排放或零排放的燃烧区域，这是我们最大的发现。另外，项目组经过973项目的实施研究，还拿出比较典型的4个原理样机。有两个是汽油机，一个是柴油机，一个是乙醇发动机，都有很好的节能和降低污染物排放的效果。
通常汽油机在城市道路条件下，能量利用率特别低，比柴油机低30%。人们称为内燃机的能量利用率的极限问题。新一代内燃机燃烧理论的出发点和目标就是要突破内燃机能量利用率的极限。经过近5年的努力我们开发的两台汽油机原理样机把能量利用率提高了14％，同时大幅度降低了有害排放物，不加氮氧化物后处理器就可以达到“国Ⅳ”排放法规，是一个突破。第二个方面的目标是突破传统内燃机排放的极限。上世纪90年代中期人们在理论上已经证明，无论是汽油机还是柴油机，由于在缸内燃烧的时候，有一个温度非常高的燃烧区，可以达到2450摄氏度以上。高燃烧温度使参加燃烧的空气中的氧和氮结合，形成氮氧化合物。理论证明按照传统的燃烧方式存在一个难以克服的氮氧化物排放极限，现在我们通过理论研究发现一个零排放燃烧条件。在这个条件下内燃机燃烧过程可以不产生氮氧化物和碳烟。当然要实现这个目标还有许多理论的和技术的问题要解决。这是我们下一步研究工作要解决的问题。
在研究过程中，因为项目组不可能从工业界拿到现成的新设备。就自己动手开发。结果还取得了一些技术开发成果。比如一种具有独立知识产权的柴油机的电控共轨燃油系统，在汽油机方面，一个叫四气门联动的机构等。现在，项目组和一些企业加强了联系，希望能把一些新技术的元素、原理用于将来企业产品的开发上去。
记者：项目的实施对国内这一学科领域的发展有何影响？
苏万华：“新一代内燃机燃烧理论”研究，对学科的推动作用非常大。目前囊括清华大学、西安交通大学、上海交通大学和吉林大学等在内的多所高校已经把这项研究作为各个学校的主流研究工作。现在每年基本上都要开2次学术交流会。
973项目实施期间，开展并形成了一个以国家需求为目标、和国际研究主流工作接轨的研究团队，现在内燃机整个学科比较活跃，每年SAE（国际汽车工程师学会）国际学术交流会议，国内各高校一共要去10多个人。
立项之后工业界也非常关注这个事情，不仅促进了工业界对新一代内燃机理论的认识，也开阔了工业界自主开发能力的思路。过去工业界一直是处于“不断引进”的状态，国内新一代内燃机燃烧理论的研究，让企业界发现还有新的路子可以尝试。很多企业和我们建立合作关系，希望通过我们能够把新技术应用到产品开发当中去，真正做到可以大大提高自主开发能力。我们和企业建立了合作关系，搞国Ⅳ内燃机。
记者：天津大学内燃机燃烧学国家重点实验室2002—2006年执行的973项目，使我国第一次在国家组织下参加了世界新一轮燃油发动机技术的竞赛，作为新一轮973项目的首席科学家单位，今后将着重进行哪些瓶颈问题的研究？
苏万华：我国的973项目是以国家需求为目标的，项目组所开展的基础研究要以技术创新为驱动开展相关的基础研究。新一轮973在主要科学问题的设置方面、在核心学术思想的考虑方面，都是以技术创新为导向，针对上次研究成果继续发展中的瓶颈问题，比方围绕向工业转化的技术瓶颈来展开，我们将提出适用于各类汽车内燃机的节能和降低排放的新技术。
另外，项目组还特别重视原理样机的开发，因为原理样机实际上是理论创新的验证和实现。理论上有很好的理论创新，是不是可以实现，要通过原理样机的开发过程来验证。而且，原理样机与工业界的运用只隔“一步之遥”，只要在市场需求的驱动下，很容易就能实现。
目前，项目组已经和潍柴动力、奇瑞汽车、中国一汽等分别建立了合作关系，在下一个973项目我们要把新一代内燃机燃烧理论的理念和技术集成到下一代产品开发中，为2010年国Ⅳ内燃机的开发做贡献，摆脱过去跟踪国外技术的老路。项目组希望通过应用新一代的内燃机技术，尽量减少对后处理器贵金属的依赖，以降低成本，从而提升我国内燃机产品的竞争力。
