自主创新完全能打破技术怪圈

　　如何走出用能源换取环保的技术怪圈？这是一个长期存在的难题。

　　就拿汽车产业的节能和环保这对基本矛盾来说，人们一开始倾向于环保，因此给汽车装上催化净化器，使发动机排气系统排出的尾气中CO、HC、NOX下降了，都变成CO2和H2O，空气虽净化了，但又多消耗了发动机的功率，多耗了油，同时CO2也随之增加，逐渐导致了温室效应和气候变化。这时人们又觉得只考虑环保还不行，还必须要同时考虑节能，所以用能源换取环保的办法，只是一种暂时的、顾此失彼的权宜之计。

　　为了减少汽油车对环境的污染，人们想了许多办法，如丰田的双动力车、纯电动汽车以及各种清洁燃料车等等。特别是我国近年来一窝蜂的上马纯电动汽车，曾被人们认为是无污染的环保型新能源汽车，国家相关部门为了鼓励人们购买这种纯电动汽车还实施每购一辆车国家补贴12万元的政策。

　　从形式上看，这种纯电动汽车没有尾气排放，的确能保持城市的环境净化。但仔细分析，这些纯电动汽车所充的电源，主要还是来自郊区和农村的火力发电厂。如果将电能的输送、电池充电、电能的转化和电池的老化等等所损失的电能，再加上各充电站的建立所消耗的能源加在一起，将会大量超过燃油汽车所消耗的能源。实际上，纯电动汽车是一种向农村转移污染的高碳排放汽车，并且还带来了铅电池的重金属污染，所以发展纯电动汽车，又是一个用能源换取环保的典型例子。

　　要建立起节能与环保之间对立统一关系的良性循环，必须用两条腿走路的方法。所谓用两条腿走路的改革方法：一种是我国现在使用的欧洲标准或国家标准要自身改革，把用能源换取环保的标准，改变成既净化又节能的标准，如果这种改变有困难或需要很长的时间，也可以再次引进其他国家较先进的尾气净化标准来取而代之，这样就能较快抑制目前汽车发动机高碳排放的弊端；另一种是自主研发既节能又净化的新产品，建立起我国汽车尾气节能净化的国家标准。

　　要实现上面两种变革的任何一种，必须要克服许多尖端技术困难，要走大力度快速研制开发出我国自己的尾气净化检测标准的路子。

　　目前我国实行的欧洲标准是执行美国上世纪八十年代以前的标准，它们对化油器车是合适的，对电喷车就不合适了。经过多年的努力，目前美国环保局执行的标准就是美国1995年以后的标准，这个标准对电喷车是合适的。现在早已不生产化油器车，只生产电喷车，所以我国现在引用的欧洲标准或国家标准早就该改革了。因此，可以引用美国环保局目前推广的机动车尾气城市测试标准（FTP-75)，或相关的美国加州标准，取代目前我国使用的欧洲标准或国家标准，这样可以较快地抑制碳排放的增加，减少温室效应的危害。

　　相比于引进国外标准，走自力更生，奋发图强，快速研制开发出我国自己的尾气净化检测标准才是解决问题的根本之道。要做到这一点，有一定难度，必须解决两个问题，一个是尖端技术问题，还有一个是头脑里的思想意识问题。首先要相信，不是样样都需要从外国引进，也不是我们只能搞“中国制造”，搞不了“中国创造”；一定要相信和大力支持我国自己培养的科学家和相关企业，能够创造出外国企业没有的先进技术，能做出“中国创造”的既节能、又净化的优秀产品。

　　在此前提下，要实现既节能、又净化的优秀产品，技术创新显得尤为重要。在这方面，稀薄燃烧或高空燃比的贫燃技术，在许多年前就已经展开，现在很值得继续研发和推广。

　　能源极度匮乏的岛国和汽车大国——日本，他们把节能和净化的空燃比通过多种分层燃烧的技术，使经过火花塞附近的较浓混合气体，形成燃烧火焰的引燃，可以使其余部分的稀薄混合气体也能正常燃烧，从而达到使用平均混合比很稀的混合气体的目的，得到了相应的成果。通过各种分层燃烧的方式，如在气缸前附加的预燃室或湍流发生室，能使空燃比从14.7提高到18，有的甚至可到22、24，个别能达到26。虽然，此技术相距应用还有很长一段时间，但节能减排的方向是对的，其他国家也都在向这个方向努力。

　　只不过，日本汽车行业实现高空燃比分层燃烧的技术，至少存在两大缺点：第一，发动机的功率空燃比仍然是12，未能提高，原因是发动机的背压始终大于1个大气压，所以在需要高功率运转时，如爬坡、加速等，仍然需要在富油状态下才能完成，这时燃油多烧了，CO2排量增加了，CO、HC、NOX也随之增加了；第二，要实现分层燃烧，需要两个燃烧室，发动机的结构全变了，需要重新研制，费时费钱。

　　我国自主研发的、创新型的二次补气真空法，是使发动机气缸排气门周边的压力真空化，使发动机气缸排气门外原来大于1个大气压的排气环境，改变成低于1个大气压的真空排气环境，这将会使发动机气缸内部正常运转的额定压力大幅下降，达到降压和节能减排的实际效果。同时，这项技术为稀薄燃烧提供了其他任何方法所无法取代的优势，它的技术潜能与发动机的改进研发组合在一起，最终的节油率将达到60%-70%。

　　如果使用我国自主研发的二次补气装置，上述两项缺点将不存在，原来的发动机照样使用，在发动机排气门后面直接装上结构简单的二次补气装置以后，能使发动机的背压立即变成低于1个大气压，这将自动提升了最大功率下的空燃比，而净化尾气的空燃比也不受14.7的限制。如果设计和标定的好，发动机的功率空燃比、尾气中污染气体排量最低的净化空燃比和经济空燃比三者有希望趋于一致。当然，这需要投入资金以后，从大量的研发和标定结果获得。

　　这种想法早在2005年就提出，如果二次补气装置与发动机及电喷系统能一起标定时，就目前的水平，空燃比可达到18左右。进一步改进后，空燃比还有提高的余地，真正达到低碳排放和净化环境的双重效果，能实现节能与环保的对立关系转变为对立统一关系的良性循环，符合党中央提出的人类社会生态环境可持续发展的战略决策，符合当前我国经济转型升级的国家政策。

　　（作者为中国航天科技集团公司中国航天空气动力技术研究院研究员，硕士研究生导师。）