额定30千瓦、峰值50千瓦、42%的热效率……各项数据单拿出来都算不上“惊人”的一台微型增程器,为何成了新能源市场里的“香饽饽”?在位于南开区的天津内燃机研究所(以下简称研究所),记者找到了答案。
攻克“小而强” 定义增程新标准
“我们研发的初衷很明确,就是要做出一款‘刚好够用’的专用增程器,解决传统发动机在新能源增程场景下的‘性能过剩’难题。”天津内燃机研究所动力工程研究中心副主任王昊鹏是这款微型增程器项目的负责人。他解释道,对大多数增程式电动车而言,车辆70%以上的行驶里程和90%以上的运行时间都处于纯电运行工况,传统技术路线为应对复杂路况而设计的更多功率冗余,在这里反而成了成本、空间和能耗的负担。
瞄准这一痛点,研究所动力工程研究中心于2024年底正式立项,选择了技术难度大但潜力更优的微型两缸技术路线。“国际上并非没有先例,但像某豪华品牌早期搭载的直列两缸机,就因振动和成本问题未能成功。我们必须同时攻克高性能、低成本和小体积这三道关卡。”王昊鹏说。
实现42%高热效率,同时将成本控制在市场可接受范围内,是团队面临的最大挑战,而他们的秘诀在于做“聪明的减法”。“最初的方案因为成本过高在第一轮内部评审中被否决了。”王昊鹏坦言。团队随即转向深度优化,一项关键创新是将发动机的凸轮轴数量从常见的四根精简至一根,并大幅减少了相关零件数量。这种“极简设计”不仅降低了制造成本和故障率,还通过专利布局构建了技术壁垒。
最终定型的微型增程器,具备额定30千瓦、峰值50千瓦的功率输出能力,最高热效率达到42%。产品尚未正式面世,市场的嗅觉已然敏锐。目前,已有7家国内乘用车和商用车企业表达了明确的合作意向,其中天津一家头部主机厂已率先签署了样机共建协议,共同推进实车匹配测试。
“这说明市场确实存在一个巨大的空白。”王昊鹏分析,尤其在城市物流轻卡等商用场景,对成本极度敏感,传统充电模式受限,一款专用、高效、可靠的小型增程器正是刚需。
在商业模式上,这款增程器采用研究所完全自研、拥有自主知识产权的模式。“企业可以根据需要购买非排他的使用权,我们则能更灵活地为不同客户进行定制化调整,这大大加速了科技成果转化的效率。”王昊鹏介绍,研究所实行市场化运行,研发经费直接来自企业合同,这迫使团队从第一天起就必须紧盯需求、严控成本,每一个创新环节都与客户痛点紧密对齐,通过技术优化和成本精细化管控,最终打磨出的不仅是技术领先,更是商业上立即可用的产品。
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天津智造 迈向动力多元化
如果说微型增程器是研究所刺向前沿的一柄“尖刀”,那么其深厚的行业服务根基与全面的技术体系,则是挥动这柄尖刀的“强壮臂膀”。作为原机械工业部直属的内燃动力三大重点院所之一,研究所是目前唯一保留独立第三方服务性质的科研机构,这重身份赋予了它独特的行业视角与公信力。
“我们的立所之本是‘技术服务’,核心是为整个轻型动力行业提供从设计、研发到检测认证的全流程解决方案。”天津内燃机研究所党委副书记、副所长王振对研究所的定位非常清晰。尤其在摩托车领域,研究所的技术服务国内市场占有率接近40%,牵头制定了最新的国家标准,其检测检验体系被公认为国内顶尖。“我们是行业规则的参与制定者和技术守门人。”王振说。
“十四五”期间,研究所紧紧围绕国家“双碳”战略,将技术服务的重心导向绿色低碳。在天然气发动机领域,研究所为安徽全柴动力开发的2.8升天然气发动机,通过了中汽研(中国汽车技术研究中心)的严格认证,成为国内同排量段中气耗最低的标杆产品,赢得了市场高度认可。在氢能赛道上,研究所担当中国内燃机学会氢内燃机技术创新联盟的副理事长单位,并成功开发了具有自主知识产权的3.5升氢气发动机原型机。与此同时,甲醇高效燃烧等关键技术预研也已取得阶段性成果。
“我们与一汽、广汽、上汽通用五菱等主流乘用车企,以及玉柴、全柴、江淮等商用车动力巨头都建立了长期紧密的合作关系。”王振表示,“‘十四五’的目标不仅超额完成,更是实现了‘质的有效提升’——我们从提供局部服务,越来越多地转向提供完整的动力系统解决方案,甚至输出像微型增程器这样的核心部件。”
面向“十五五”,研究所的路径更加清晰。“未来的核心战略是‘能源与动力多元化’。”王振表示,研究所将在巩固传统动力技术优势的基础上,大力向纯氢、纯甲醇等零碳发动机领域纵深投入。“我们已经启动了针对低空飞行器等新型平台的航空活塞发动机和高效增程动力的技术攻关。未来我们提供的‘心脏’,可能驱动的不只是汽车和船舶,还有翱翔的飞行器。”王振说,这既是研究所面向新质生产力转型的关键一跃,也是践行科研“国家队”使命,为国家战略新兴产业提供核心动力支撑的必然选择。
深厚底蕴离不开一方沃土的滋养。研究所的发展,与天津市的工业根基和高校资源紧密相连。“天津是近代工业的摇篮,更是我们研究所扎根成长的家园。”王振表示,“面向‘十五五’,我们将持续加大在津的研发与产业投入,推动更多‘天津智造’的动力科技成果在这里诞生、转化和应用,会聚更多高端人才,为中国式现代化天津篇章贡献我们强劲、可靠、创新的‘动力之源’。”
