嘉賓

中國工程院院士、天津大學

蘇萬華

主持人

清華大學

汽車產業與技術戰略研究院院長

趙福全

捨棄內燃機是根本上的誤判

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隨著節能環保的要求越來越嚴，汽車正朝著電動化方向發展，新能源汽車在國家層面受到的關注度越來越高。同時，有報道稱一些國家已經直接或間接地提出了內燃機汽車的禁售時間表，似乎社會輿論在唱衰內燃機。

2010 年美國能源部授權美國汽車理事會 USCAR 召開了一次高水平的學術會議，這次學術會議有兩個重要結論：

第一，在相當長的時間內，內燃機仍將在移動式動力裝置中佔有支配地位。

第二，內燃機的熱效率可以不受卡諾循環的限制，短期內可以達到 60%，中長期有可能接近 85%。

這是基於全世界基礎研究結果得出來的判斷，對內燃機的發展前景有很好的期望。

在中國火電佔比仍在 70% 以上時，以發展新能源汽車為由唱衰內燃機不科學，也危險。捨棄內燃機是根本上的誤判。中國發動機技術早已今非昔比，不像想象得那樣落後。莫讓中國內燃機產業留下歷史遺憾。

內燃機處於近零排放的水平

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2015 年我國汽車平均二氧化碳排放量約為 170 克/百公里，按照發改委相關文件要求，到 2020 年汽車平均二氧化碳排放量要降低到 115 克/百公里。相當於每年要降低 11 克/百公里，即下降 3%。

三十年來，內燃機排放水平從低排放到超低排放、再到超超低排放，現在處於近零排放的水平。過去三十年，全世界汽車的顆粒物和氮氧化物等有害排放物已經降低了 99%，現在的排放水平僅相當於三十年前的 1%。

經過近三十年的發展，內燃機顆粒物和氮氧化物等有害排放物已經降低了 99%，已經處於近零排放的水平。下階段內燃機減排的最大挑戰是汽車瞬態過程的排放。

內燃機熱效率有望突破60%

提高內燃機熱效率是全世界內燃機產業從業者當前的首要任務。現在比較現實的目標是把汽油機熱效率提高到 45%-50%，把柴油機熱效率提高到 50%-55%，甚至往 60% 的方向發展。

內燃機的熱效率60%量產主要的難點是內燃機需要小型和強化，其中強化問題挑戰更大。由於內燃機的熱效率與負荷成正比，負荷越高，熱效率越高，最大爆發壓力也越大。

目前國際上量產機型的最大爆發壓力約為 380 帕，而當熱效率超過 60% 的時候，最大爆發壓力可以達到 450 帕，這就對內燃機機體的結構、強度設計提出了更高的要求。

按照十佳發動機評選的結果來看，國內量產汽車發動機的熱效率已經做到超過 40%，最高可達到 40.5%。現在基準質量乘用車的百公里油耗已經可以做到接近 5 升，甚至少於 5 升。

未來內燃機熱效率有望突破 60%，2030 年，使熱效率達到 60% 的技術就會提上日程。

2020年混動技術會大行其道

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混合動力方案可以讓發動機在更佳的工況範圍內長時間工作，而在其他如啟動和低負荷等高油耗的工況時，則使用電池和電機，從而達到節油的目的。

例如啟動或城市中堵車的時候，可以讓電池和電機工作來彌補發動機的不足，這隻需要使用很小的電池即可實現。之所以強調小電池，是因為目前電池在能量密度和成本方面還存在瓶頸。

混合動力技術潛力巨大，但需要有效平衡技術進步和成本降低。如果成本沒有競爭力，就會出現很大的問題，畢竟消費者會用自己的錢來「投票」。

混合動力技術的發展要建立在內燃機和電動技術兩方面共同進步的基礎之上。隨著技術的進步，成本也會逐步降低，比如可以用節能效果近似的新技術方案來代替過去的技術方案，這樣就能節約成本。

目前混合動力發動機技術的發展有兩個途徑：

一是小型強化內燃機加簡單的混合動力系統，可以較低成本達到較好的節能效果。

二是全力以赴把內燃機本身做得極致，如採用長衝程、稀燃、均質壓燃等技術，使內燃機性能處於最佳狀態。

一些日本車企更偏向第二條路徑，比較典型的如馬自達推出的新款發動機。這些高效發動機也可以與電池、電機組合，從而作為混合動力發動機工作，這樣可能節油效果更佳。

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2020 年以後混合動力發動機的應用比例一定會快速增加。混合動力技術可以很容易地改變發動機的動態特性和負荷特性，從而有利於節能減排。

在 2020 年目標為百公里 5 升的第四階段油耗法規下，大部分車型通過發動機自身改進是可以滿足要求的。

但在 2020 年之後，汽車油耗目標降到百公里 4 升甚至更低的時候，混合動力技術就會大行其道，也就是說，法規要求將倒逼技術進步和轉換。

2020 年後，混動技術會大行其道。混動不是一成不變，內燃機在不斷進步，電氣部分也在進步。但目前，改進發動機的成本要低於混動技術，因為電池和電機成本很高。

要從全生命週期考慮低碳化

低碳與低油耗相關，但又不完全相同。一般來說，只要有碳基能源消耗，就會產生碳排放。

因此，汽車行業一直有這樣一種聲音，就是覺得內燃機汽車並不一定高碳，因為可以持續提升效率；而純電動車也不一定低碳，因為儘管電動車在使用過程中比內燃機汽車更低碳，但是從整個生命週期的角度來評估，是否低碳還取決於電能的來源，而中國以煤電為主，電能來源本身並不低碳。

現行法規確實沒有從全生命週期來考慮低碳化，這是個大問題。新加坡對特斯拉車主進行了罰款，不是因為特斯拉的電動車在道路上行駛時產生了碳排放，而是因為電能是二次能源，在發電過程中會產生二氧化碳排放，特斯拉汽車消耗的電量對應於發電過程中的二氧化碳排放量，超出了新加坡的法規限值，所以認定特斯拉的電動車碳排放超標。我認為這種做法非常科學。

衡量一種能源或者動力轉化方式是否先進，無論名字是新能源還是舊能源，標準都應該包含全生命週期的二氧化碳排放量，應該以此作為重要指標之一來進行考量。

就汽車的二氧化碳排放而言，正如美國阿貢實驗室於本世紀初提出來的那樣，不僅要看燃料全生命週期的二氧化碳排放，還要看包括整車、零部件在內的整個汽車的生產環節，這是一個從採礦、冶煉、運輸、製造，一直到報廢、回收的完整的生命週期。

現行法規沒有從全生命週期來考慮低碳化，這是個大問題。電池的生產製造、報廢處理等過程都產生有害物質，應計算在內。不全面、不科學的法規給內燃機發展製造了障礙。

有人認為開電動車比燃油車便宜，這也並不客觀。雖然用戶感覺自己花費減少了，但現在電動車充電大多是用民用電，民用電的價格是國家補貼後的價格，這其中有國家補貼在裡面，如果與燃油車的使用費用直接對比，兩者不在同一個層面上，很難得出正確的判斷。

當然，比使用費用更重要的還是碳排放，這關乎全人類的生存環境。只有分析計算全生命週期的二氧化碳排放，才是科學合理的。

電動汽車的汙染和排放問題

例如動力電池技術，當前還存在很多問題。電池的生產製造、報廢處理等過程都產生有害物質，同時也都產生碳排放，法規應該將這部分排放也計算在內。

英國工程院院士高騰·卡嘉迪（Gautam Kalghatgi）連續發表了多篇文章談到這個問題，他曾經說過，過分地使用電池會產生很多問題，其中非常重要的一點就是會造成全社會的金屬中毒，即金屬毒性問題。

現在有一些研究結果表明，綜合對比汽車內燃機使用過程中的碳排放與電動車所耗電能在發電過程中的碳排放，兩者的數值其實差別不大。如果考察整個汽車從生產到使用的全過程，把所有的零部件直至材料都考慮在內，內燃機汽車在碳排放方面可能還要比電動汽車佔優。

我們應該建立全生命週期分析問題的觀念，有的人認為電動車是零排放，甚至相關法規也規定，插電式混合動力汽車在前 50 公里以純電模式行駛期間可以不計算能耗，這些其實都是不科學的。

電動汽車行駛過程中是要消耗電能的。無論是純電動汽車還是插電式混合動力汽車的純電驅動階段，雖然沒有油耗，但是一定有電耗，即能耗。

內燃機是國家支柱產業

內燃機領域的科技人員始終在不斷耕耘，持續挖掘這項具有一百多年曆史的傳統技術的潛力。

表面上看，內燃機技術的原理沒有變化，但細節上已經發生了翻天覆地的變化。

內燃機在不斷進步，也在不斷受到挑戰，但一直沒有被取代，這正是它的生命力所在。將來人工智能等新技術應用在內燃機控制上，還會有新的發展空間。

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要讓青年人懂得什麼是事物內在的發展規律，什麼是事物之間的聯繫。在風能發電、太陽能發電等可再生能源還不足以形成新的能源系統的時候，在中國火電佔比仍在 70% 以上的時候，此時以發展新能源汽車為由唱衰內燃機是不科學的，也是危險的。

目前內燃機動力系統承擔著全國公路貨運量的 77%、客運量的 80%～90%；承擔著幾乎全部的基礎建設和工程建設；此外，還承擔著農業機械、國防、海洋運輸和內河運輸等任務。

這麼重要的大產業切不可出現誤判，盲目提出限制內燃機產業發展，是不現實的。

盲目唱衰內燃機會造成人才斷層

內燃機行業的同仁們普遍對所謂「各國淘汰內燃機」的說法非常不理解，但是我們並沒有為此感到焦慮。

因為內燃機的發展前景非常好，相關人才的工資待遇也很高，目前仍然處於人才短缺的狀態，像濰柴等很多企業都招聘不到足夠的內燃機博士和碩士畢業生。從行業內部來說，內燃機的形勢可謂一片大好。所以，有人提出停售內燃機汽車的時間表，大家聽到之後，都感覺不可思議。

在這種大環境下，年輕人選擇專業時就會受到影響，因為擔心未來的職業生涯。前幾天《中國汽車報》記者採訪了同濟大學的李理光教授，他就表示，這種情況會導致內燃機人才出現青黃不接，十年之後如果沒有足夠的人才，即使內燃機技術本身再有潛力，沒有人去研發也會導致技術出現停滯。

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那些唱衰內燃機的不和諧聲音，對青年學生的影響最大。現在內燃機學科，無論是本科招生，還是碩士招生，都受到非常大的影響。去年我們天津大學原本已經報名內燃機方向的碩士生中，後來有 40% 的學生都改了方向。

因為學生們擔心，如果真的像輿論說的那樣，內燃機是一個行將退出歷史舞臺的專業，那他們未來該怎麼辦，畢業之後還能不能找到工作？他們從趨利避害的角度選擇了更改自己的專業。

為什麼最開始提出「彎道超車」，後來改為「變道超車」？就是想把內燃機捨棄掉，變成電動車或者其他類型的汽車。提出捨棄內燃機將是根本上的誤判，一些領導不瞭解內燃機技術，更沒有充分認識到內燃機產業的重要性。

內燃機的發展前景非常好，相關人才的工資待遇也很高，目前仍然處於人才短缺的狀態，那些唱衰內燃機的不和諧聲音，對青年學生的影響最大。

純電動汽車是發展方向

但不是適用所有場景

事物的發展最終還是取決於客觀條件。記得中央電視臺的財經評論員說過一句話，「電動汽車不一定是新能源最終的表現形式。」我認為這句話很科學。

任何事物的發展如果不符合客觀規律，最後都會適得其反。實際上，今天並不是人類第一次討論發展電動汽車的問題，一百多年前，就已經有電動汽車了。

今天電池和電機都有了大幅進步，這是否意味著我們更有理由相信電動汽車的時代正在到來？

電池確實有很大的進步，但是目前最核心的技術指標還沒有完全突破，我指的主要是電池的能量密度指標。十年前，碳氫燃料的能量密度大約是電池的 44 倍。

經過十年來所謂突飛猛進的發展，電池的單體能量密度從 150Wh/kg 增加到大約 300Wh/kg，實際上目前國內大部分電池企業還做不到 300Wh/kg 的水平，這種進步相當於從 1% 變成 2%，與碳氫燃料對比，電池的能量密度還是非常低的。

電動汽車還有一個優勢，就是可以把「排放」轉移。發電過程中產生的排放可以在發電企業進行集中處理，而不像燃油車那樣直接排放在城市中，這樣可以部分緩解城市內的汙染問題。

是的，電動汽車可以把排放轉移到城市外面去。但是，電動汽車也有很多缺點現在還不能克服。例如電池既「怕冷」又「怕熱」，適合電動汽車工作的環境溫度是 15-35 度，在太冷或太熱的區域使用都會有問題。

如果在哈爾濱用電動汽車，雖然它能夠降低排放，但是天氣一冷就用不了了，因為電池受溫度影響太大。

另外，電動車適合在有限的區域內行駛，比如作為大城市的物流車、出租車等效果都會不錯，有良好的應用前景。但是想去自駕遊，續駛里程就成了大問題。十九大談到，要「不斷滿足人民日益增長的美好生活需要」。

老百姓買車的目的是什麼？如果只是為了上下班，特別是在大城市，完全可以用地鐵、公交再加上共享單車的出行方式。買車很大程度上是為了提升生活質量，每到節假日，祖國大地到處都是乘車出行旅遊的人，這時候你還敢開電動車出去嗎？

內燃機長時間還將支配移動動力

電動汽車應該發展，因為那代表著產業的未來，而且我們希望電動汽車全生命週期的碳排放能夠降到很低，但是這個目標短期內還達不到。

同時我們也不能放棄內燃機行業，因為這是當下的生存之本。如果生存問題都解決不了，又靠什麼來支撐到未來呢？更何況內燃機技術還有很大的潛力可挖。

現在不應該是洩氣的時候，而應該是鼓勁的時候。在相當長的時間內，內燃機仍將在移動式動力裝置中佔有支配地位。

2020 年以後，混合動力技術會有很大發展。混合動力技術不是一成不變的，內燃機部分在不斷進步，電氣部分也在不斷進步。面向將來日趨嚴苛的油耗法規，混合動力技術一定會大量應用。

同時，隨著材料、摩擦潤滑等技術的進步，加上新的結構設計，到 2030 年左右，使內燃機熱效率達到 60% 的技術就會被提上日程，而且這個目標完全有可能實現。

發動機和純電動彼此之間既有競爭，更有合作，混合動力就是兩者合作的產物。無論是插電式混合動力，還是增程式電動車，也無論是輕混技術，還是中混、重混技術，都是發動機和電池、電機的有效組合。只有有效發揮兩者的優點，才能讓汽車動力總成的效率大幅提升。

Mercedes Benz V12 Engine

部分資料來源：厚勢（ID：iHoushi）

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關鍵字: 新能源汽車 設計