我國發(fā)動機再制造現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢研究

唐琦軍，任　凱，謝秋元，李袁慶，劉祖平，邵麗果，陳　杰

我國發(fā)動機再制造現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢研究

唐琦軍1，任凱1，謝秋元2，李袁慶2，劉祖平3，邵麗果3，陳杰4

(1.湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院，湖南 長沙 410128；2.湖南法澤爾動力再制造有限公司，湖南 長沙 410323；3.湖南中大機械制造有限責(zé)任公司，湖南 長沙 410323；4.長沙奧斯凱汽車零部件有限公司，湖南 長沙 410323)

近年來，隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大，雖然發(fā)動機行業(yè)得到了迅猛發(fā)展，但是對發(fā)動機再制造關(guān)鍵技術(shù)、生產(chǎn)設(shè)備及其產(chǎn)業(yè)化的研究還存在明顯的不足。對我國發(fā)動機再制造行業(yè)現(xiàn)狀進行了調(diào)研，分析了發(fā)動機再制造對經(jīng)濟和環(huán)境的影響，探討了發(fā)動機再制造的關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢。研究表明發(fā)動機再制造在節(jié)能、減排、成本等方面具有顯著優(yōu)勢，我國應(yīng)該大力發(fā)展發(fā)動機再制造產(chǎn)業(yè)。

發(fā)動機；再制造；關(guān)鍵技術(shù)；發(fā)展趨勢

1　發(fā)動機再制造概述

發(fā)動機再制造是以廢舊發(fā)動機為加工對象，對主要零部件進行檢測、清洗、表面強化修復(fù)與機加工，按照再制造標(biāo)準(zhǔn)進行一系列工藝處理，將其加工成符合新品性能要求的發(fā)動機的過程[1-2]。通過再制造，可將發(fā)動機的一部分零部件修復(fù)后再使用，如曲軸、活塞、缸體、缸蓋、氣門等高附加值的零部件。不宜修復(fù)再使用的另一部分零部件則不屬于再制造的對象，如缸墊和活塞環(huán)等易損件、機油濾芯等保養(yǎng)件、涉及安全的配件等。

近年來，隨著我國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大，發(fā)動機行業(yè)也得到了迅猛發(fā)展[3]，但是發(fā)動機再制造技術(shù)相比于歐美工業(yè)強國仍然存在一定的差距。當(dāng)前我國發(fā)動機再制造一般是以報廢發(fā)動機為加工對象。由于報廢發(fā)動機一般破損嚴(yán)重、耗損較大，因此往往會導(dǎo)致再制造的技術(shù)難度加大、成品率降低、溫室氣體排放量升高等問題[4-5]。張匯等[6]開展了基于碳減排的汽車發(fā)動機再制造最佳時間點研究，指出發(fā)動機需要將被動再制造轉(zhuǎn)變?yōu)橹鲃釉僦圃臁Ｔ僦圃飚a(chǎn)業(yè)形成了全新的“資源—產(chǎn)品—廢舊產(chǎn)品—再制造產(chǎn)品”的循環(huán)經(jīng)濟模式，是發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟最有力的證明。這種充分利用資源的產(chǎn)業(yè)模式具有顯著的經(jīng)濟效益、環(huán)境效益和社會效益，對于發(fā)動機再制造業(yè)來說是非常好的補充，能夠強鏈、補鏈，助力產(chǎn)業(yè)綠色化轉(zhuǎn)型[7]。

2　我國發(fā)動機再制造的現(xiàn)狀

在歐美發(fā)達(dá)國家，經(jīng)過長期發(fā)展，再制造發(fā)動機已經(jīng)成為汽車發(fā)動機制造公司售后服務(wù)體系不可缺少的重要組成部分[8-9]。大眾、福特等很多世界著名的大型汽車制造企業(yè)都有屬于自己的發(fā)動機再制造下屬企業(yè)。

相比于發(fā)達(dá)國家，我國的發(fā)動機再制造起步較晚，且規(guī)模較小。1999年6月，徐濱士院士在西安召開的“先進制造技術(shù)國際會議”上作了《表面工程與再制造技術(shù)》的特邀報告，在我國率先提出“再制造”的概念[10]。多年來國內(nèi)發(fā)動機再制造市場始終處于小規(guī)模、低層次的發(fā)展?fàn)顟B(tài)。近年來，隨著我國在全球減排中的角色越來越重要以及發(fā)動機保有量的增加，發(fā)動機再制造得到了政府、企業(yè)、科研院校的重視，正在蓬勃發(fā)展。近年來我國發(fā)動機再制造的相關(guān)法律法規(guī)情況見表1。國內(nèi)規(guī)模較大的發(fā)動機再制造企業(yè)有中國重汽集團濟南復(fù)強動力公司、湖南法澤爾動力再制造有限公司等，國內(nèi)主要發(fā)動機再制造企業(yè)見表2。中國重汽集團濟南復(fù)強動力公司作為汽車零部件再制造標(biāo)準(zhǔn)編制單位，一直以來非常重視再制造技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)研究和推廣應(yīng)用工作，積極參與國家和地方再制造標(biāo)準(zhǔn)編制工作。在發(fā)動機再制造關(guān)鍵技術(shù)方面，該公司參與制定了《再制造發(fā)動機技術(shù)要求—曲軸》、《再制造發(fā)動機技術(shù)要求—機體》兩項山東省地方標(biāo)準(zhǔn)[11]。湖南法澤爾動力再制造有限公司圍繞《中國制造2025》戰(zhàn)略部署，針對當(dāng)前國內(nèi)再制造產(chǎn)業(yè)工藝流程綠色化覆蓋度不高、上下游協(xié)作不充分等現(xiàn)狀，致力于中型及重型卡車、客車、工程機械的發(fā)動機綠色再制造關(guān)鍵技術(shù)的研究及管理模式的探索工作。總體來講，我國再制造發(fā)動機總量還不多，再制造的產(chǎn)品也較單一，目前只是以國產(chǎn)發(fā)動機再制造為主，專門開展發(fā)動機再制造業(yè)務(wù)的企業(yè)偏少。

表1　我國發(fā)動機再制造的相關(guān)法律法規(guī)

表2 我國主要的發(fā)動機再制造企業(yè)及規(guī)模[12,13,14]

3　發(fā)動機再制造對經(jīng)濟、環(huán)境的影響

發(fā)展發(fā)動機再制造業(yè)，不僅增加了就業(yè)機會，也為經(jīng)濟發(fā)展注入了活力。2010年，我國再制造業(yè)產(chǎn)值不到25億元；2017年，我國汽車零部件再制造試點企業(yè)和示范基地相關(guān)企業(yè)的產(chǎn)值已超過40億元，其中發(fā)動機再制造業(yè)產(chǎn)值超過14億元[10]；2015年，國內(nèi)再制造發(fā)動機的產(chǎn)量約為15萬臺[15]。對于可修復(fù)的發(fā)動機零部件，再制造是最好的處理方式。通過不斷提升發(fā)動機再制造的技術(shù)水平，可以將更多的已損壞零部件納入可修復(fù)行列，以充分挖掘可修復(fù)零部件中的材料、能源和加工附加值等資源，使再制造的產(chǎn)品性能達(dá)到甚至超過新品、符合再銷售的條件、價格遠(yuǎn)低于新品。以湖南法澤爾動力再制造有限公司某款再制造發(fā)動機為例，發(fā)動機生產(chǎn)周期對比如圖1所示，發(fā)動機生產(chǎn)成本對比見表3。與生產(chǎn)新發(fā)動機相比，再制造發(fā)動機能夠縮短產(chǎn)品的生產(chǎn)周期，并降低產(chǎn)品的生產(chǎn)成本。

圖1　發(fā)動機生產(chǎn)周期對比

表3　發(fā)動機生產(chǎn)成本對比

發(fā)動機再制造有利于節(jié)約資源、降低污染物的排放，有力地支持了環(huán)境友好型社會的建設(shè)。中國汽車工業(yè)協(xié)會汽車零部件再制造分會數(shù)據(jù)顯示：在發(fā)動機再制造的修復(fù)零部件過程中，原零部件約85%～95%的材料得到了重復(fù)利用，節(jié)約了85%的開采原生礦所需能源。徐濱士等[18]研究表明，以再制造方式實現(xiàn)發(fā)動機整機的循環(huán)利用，節(jié)能效益和環(huán)境保護效益最佳；由表4可知，以再制造方式實現(xiàn)1萬臺廢舊發(fā)動機的循環(huán)利用，可節(jié)電1.45×108kWh，減少CO2排放600 t，可見發(fā)動機綠色再制造是節(jié)能減排的重要方法之一。卡特彼勒公司開展再制造業(yè)務(wù)，通過不斷發(fā)展全球逆向物流體系，實現(xiàn)實時舊件信息全球共享，通過互聯(lián)網(wǎng)及大數(shù)據(jù)等智能手段實現(xiàn)綠色供應(yīng)[19]。

表4　發(fā)動機再制造節(jié)能情況

4　發(fā)動機再制造的關(guān)鍵技術(shù)

目前國內(nèi)發(fā)動機再制造技術(shù)主要分為以下四類。

(1)再制造拆卸技術(shù)。劉子武等[20]指出拆卸回收設(shè)計己成為現(xiàn)代設(shè)計領(lǐng)域的研究熱點之一。在政府的大力支持和引導(dǎo)下，越來越多的企業(yè)進入發(fā)動機再制造領(lǐng)域，使拆卸的專業(yè)化、機械化水平以及管理的現(xiàn)代化水平逐年得到提高。

(2)再制造清洗技術(shù)。目前已得到應(yīng)用的再制造清洗技術(shù)主要有流液清洗、超聲波清洗、噴丸清洗、干冰清洗、激光清洗等，各種清洗技術(shù)的原理、優(yōu)勢、劣勢見表5[21-22]。

(3)再制造修復(fù)技術(shù)。針對不同發(fā)動機零件及其不同損壞類型選擇合理的修復(fù)方法，能夠提升再制造產(chǎn)品的性能、質(zhì)量，避免再制造產(chǎn)品在使用過程中出現(xiàn)效率下降、在加工過程中的成本不降反升等現(xiàn)象[23]。主要的修復(fù)技術(shù)有鍍鐵技術(shù)、激光熔覆技術(shù)、新型冷焊技術(shù)、熱噴涂技術(shù)、電刷鍍技術(shù)等[24-26]。

(4)再制造檢測技術(shù)。在發(fā)動機零部件的檢測技術(shù)方面，國內(nèi)開展了無損檢測技術(shù)的相關(guān)研究，通過采用科學(xué)的檢測方法和使用先進的檢測工具，可提升檢測精度，并能有效避免在檢測過程中對零部件造成二次損傷。目前，湖南法澤爾動力再制造有限公司使用超聲波探傷儀、磁粉探傷儀、油泵油嘴校驗機、高精度E0級平板、三坐標(biāo)儀等先進檢測工具，基本實現(xiàn)了對發(fā)動機零部件的無損檢測。

表5　發(fā)動機再制造清洗技術(shù)

5　發(fā)動機再制造的發(fā)展趨勢

5.1　我國發(fā)展發(fā)動機再制造的必要性

習(xí)近平主席在第75 屆聯(lián)合國大會上提出了中國2030年前CO2排放達(dá)峰和2060年前實現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。盡早達(dá)到CO2排放達(dá)峰，有利于在2060年前實現(xiàn)碳中和，為全球氣候的改善貢獻中國力量[27]。通過促進發(fā)動機再制造的健康發(fā)展，能夠增加資源的利用率，減少資源的消耗，助推湖南“三高四新”戰(zhàn)略的落實，有利于盡早實現(xiàn)“碳中和”目標(biāo)。

5.2　發(fā)動機再制造的發(fā)展趨勢和建議

我國發(fā)動機再制造領(lǐng)域已經(jīng)具備先進的再制造技術(shù)，相關(guān)機構(gòu)也在大力推動循環(huán)經(jīng)濟和努力完成“碳達(dá)峰”、“碳中和”目標(biāo)。根據(jù)發(fā)動機再制造的發(fā)展趨勢，提出以下建議。

(1)制定、規(guī)范發(fā)動機綠色再制造的國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。在今后的發(fā)動機再制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展中，要充分結(jié)合我國國情制定科學(xué)的再制造標(biāo)準(zhǔn)框架體系，并不斷完善國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，規(guī)范發(fā)動機再制造的工藝、流程[28]。

(2)大力宣傳發(fā)動機再制造相關(guān)領(lǐng)域的政策、法規(guī)以及發(fā)動機再制造產(chǎn)品的質(zhì)量情況。當(dāng)前民眾對于發(fā)動機再制造領(lǐng)域了解少，無法辨別發(fā)動機再制造產(chǎn)品和非法翻修產(chǎn)品的區(qū)別，對發(fā)動機再制造產(chǎn)品出現(xiàn)認(rèn)知偏差。加大宣傳力度，提高國民認(rèn)知度，有利于發(fā)動機再制造的發(fā)展。

(3)建立并完善相關(guān)法律法規(guī)及配套政策體系。目前我國缺乏良好的市場保護機制與質(zhì)量監(jiān)督管理體系。為規(guī)范發(fā)動機再制造產(chǎn)業(yè)，提升再制造零部件質(zhì)量，應(yīng)當(dāng)通過出臺相應(yīng)法律法規(guī)和配套政策，確立“制造商責(zé)任制”和產(chǎn)品認(rèn)證體系，制定相應(yīng)的獎懲制度，建立規(guī)范合理的產(chǎn)業(yè)化體系。

(4)合理引進發(fā)達(dá)國家的成功經(jīng)驗。歐美發(fā)達(dá)國家發(fā)動機再制造行業(yè)起步早，規(guī)模大，許多汽車、工程機械制造商都建有自己的發(fā)動機再制造中心，一些成功的經(jīng)驗值得借鑒。

(5)做好政府的引導(dǎo)工作。在審核發(fā)動機再制造企業(yè)入行資質(zhì)時，應(yīng)當(dāng)取消不合理的壁壘，鼓勵企業(yè)參與發(fā)動機再制造相關(guān)工作。可以采用“碳稅”、“政府補貼”等政策扶持的方式，鼓勵和引導(dǎo)企業(yè)從事發(fā)動機再制造相關(guān)工作，促進企業(yè)向低碳化轉(zhuǎn)型。

(6)推動“以舊換再”政策的落地。通過不斷提升發(fā)動機再制造產(chǎn)品的質(zhì)量、降低產(chǎn)品價格以及增加產(chǎn)品的市場認(rèn)可度來推動“以舊換再”政策的落地。按照結(jié)構(gòu)功能以及使用場景將發(fā)動機分類歸檔，可以通過分類實施“以舊換再”政策來實現(xiàn)發(fā)動機的主動再制造。

6　結(jié)論

發(fā)動機綠色再制造能夠提高發(fā)動機回收利用效率，實現(xiàn)節(jié)能減排和良好的經(jīng)濟效益，促進產(chǎn)業(yè)綠色化轉(zhuǎn)型。近年來，隨著相關(guān)政策的陸續(xù)發(fā)布以及越來越多企業(yè)進入發(fā)動機再制造領(lǐng)域，我國發(fā)動機綠色再制造生態(tài)體系和關(guān)鍵技術(shù)逐步走向成熟，將為中國2060年前實現(xiàn)“碳中和”、湖南大力發(fā)展“三高四新”戰(zhàn)略提供動力。

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Research on the status quo and development trend of engine remanufacturing in China

TANG Qijun1，REN Kai1，XIE Qiuyuan2，LI Yuanqing2，LIU Zuping3，SHAO Liguo3，CHEN Jie4

(1.College of Mechanical and Electrical Engineering, Hunan Agricultural University, Changsha, Hunan 410128, China; 2. Hunan FZR Power Remanufacturing Co., Ltd., Changsha, Hunan 410323, China; 3. Hunan Zhongda Machinery Manufacturing Co. , Ltd., Changsha, Hunan 410323, China; 4. Changsha Aosky Auto Parts Co., Ltd., Changsha, Hunan 410323, China)

In recent years, China’s automobile industry has grown and develop rapidly, as well as the engine industry. However, there are still obvious deficiencies in the research on key technologies of engine remanufacturing, production equipment, and industrialization. In this paper, the status quo of the engine remanufacturing industryis investigated. The impact of engine remanufacturing oneconomicandenvironment is analyzed. The key technologies and development trends in the engine remanufacturing field are discussed. The results show that engine remanufacturing has significant advantages in energy saving, emission reduction, and cost. We should vigorously develop the engine remanufacturing industry.

engine; remanufacture; key technology; development trend

F426

A

2096–8736(2021)06–0035–05

唐琦軍（1985—），男，湖南永州人，博士，副教授，主要研究方向為內(nèi)燃機性能優(yōu)化和農(nóng)機動力匹配。

責(zé)任編輯：張亦弛

英文編輯：吳志立