在目前石油資源日益減少、我國石油進口依賴度不斷攀升的大背景下，國六提前來襲，汽車工業的節能(neng)減排(pai)迫(po)在眉(mei)睫。汽車(che)電氣化、發動機小型化、材料輕量化正逐漸成為(wei)主(zhu)流(liu)解決方案，以(yi)期望(wang)可以(yi)成功(gong)闖過2020年平(ping)均燃油消耗限值(zhi)大關。

但(dan)伴(ban)隨著(zhu)新(xin)技術(shu)的推進(jin)，則是一系列待(dai)突破(po)的技術(shu)瓶頸以及傳統技術(shu)加速(su)轉型(xing)等巨大挑(tiao)戰(zhan)。到2025年，那些(xie)被稱成“夕陽產業(ye)(ye)(ye)”的傳統汽車制造業(ye)(ye)(ye)將何去何從？成為(wei)(wei)整個行(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)亟待(dai)深思的重要(yao)議題。對此，在以“應(ying)對挑(tiao)戰(zhan)、創(chuang)(chuang)新(xin)破(po)局”為(wei)(wei)主(zhu)題的2019（第七屆）汽車與環境創(chuang)(chuang)新(xin)論壇上，行(xing)(xing)業(ye)(ye)(ye)眾多權(quan)威嘉(jia)賓進(jin)行(xing)(xing)諸多探討(tao)和(he)交流。

碳排放壓力之下，內燃機還可以行駛多久？

“環(huan)境問(wen)題，這在整(zheng)個世界范圍(wei)之內都是(shi)大(da)眾(zhong)關注的焦(jiao)點，也是(shi)內燃機面臨的最大(da)的挑(tiao)戰(zhan)之一(yi)”，中(zhong)國一(yi)汽研發總院首席專家(jia)李(li)金成說(shuo)到。

無論(lun)我們承認與否(fou)，機動車(che)(che)污染(ran)都是造成空氣污染(ran)的主要貢獻(xian)者。隨(sui)著全球(qiu)機動車(che)(che)保有量的逐年(nian)攀升，降低碳排放(fang)成為了全球(qiu)汽(qi)車(che)(che)產(chan)業(ye)的重要課題之一。

與(yu)此同時，汽車(che)對(dui)石油(you)資源(yuan)需求和石油(you)資源(yuan)短缺(que)的(de)矛盾也日益(yi)突出(chu)，各國(guo)(guo)控(kong)油(you)計劃(hua)正加快推進(jin)。從我國(guo)(guo)自身來講(jiang)，我國(guo)(guo)石油(you)對(dui)外依存度持續上升，出(chu)于能源(yuan)安全考慮，汽車(che)全面新能源(yuan)化已(yi)成為未來汽車(che)發(fa)展(zhan)的(de)重要趨勢。其中，海南(nan)省清(qing)潔能源(yuan)汽車(che)發(fa)展(zhan)規劃(hua)中提到，到2030年將全面禁(jin)售燃油(you)車(che)，成為我國(guo)(guo)首個明確發(fa)布這一時間表的(de)省份。

由此，引來行(xing)業內(nei)外人一片恐慌(huang)——內(nei)燃機(ji)還可以行(xing)駛多久(jiu)？

中國一汽研發總院首席專家李金成

“在(zai)油耗排(pai)放(fang)法(fa)規、能源安全多重(zhong)的(de)(de)壓(ya)力大，大家都在(zai)確立電(dian)動(dong)化(hua)的(de)(de)戰略方向，但是電(dian)動(dong)化(hua)有時候會被(bei)誤(wu)讀，電(dian)動(dong)化(hua)不(bu)意味著純電(dian)化(hua)”，李金成表示，“而另一個(ge)被(bei)誤(wu)讀的(de)(de)則(ze)是目前討論最多的(de)(de)內(nei)燃(ran)機(ji)禁(jin)售(shou)時間表，其(qi)實禁(jin)售(shou)的(de)(de)是傳統內(nei)燃(ran)機(ji)，根本不(bu)是禁(jin)止所有內(nei)燃(ran)機(ji)。”

在他看(kan)來，若從(cong)滿足碳排(pai)放(fang)的(de)角(jiao)度來看(kan)，僅僅用油耗來評價(jia)并(bing)(bing)不(bu)是最佳方案，而應考慮從(cong)油井到車輪全(quan)生命(ming)周期的(de)二氧化(hua)碳排(pai)放(fang)才是最為合理(li)的(de)。同等的(de)，純(chun)電動車全(quan)生命(ming)周期中的(de)二氧化(hua)碳排(pai)放(fang)也(ye)并(bing)(bing)非可以做到真正的(de)零排(pai)放(fang)。

但他也指出，電動化從(cong)來不是(shi)內燃(ran)機(ji)的敵(di)人，而是(shi)合作伙伴關系。未來內燃(ran)機(ji)的研發(fa)思路，除了持續(xu)提升內燃(ran)機(ji)燃(ran)燒效率外，借助混合動力等新(xin)技術來實現(xian)更優(you)的油耗、排放表現(xian)也將是(shi)重(zhong)要的發(fa)展方向(xiang)。

天津大學教授姚春德

同時，他(ta)還提出(chu)了(le)碳中性(xing)燃料發動機的(de)可(ke)能性(xing)。而關于這點，天津大學教(jiao)授(shou)姚春德(de)進(jin)行(xing)了(le)補(bu)充(chong)，他(ta)認為，“動力的(de)多(duo)元化(hua)和(he)能源的(de)多(duo)元化(hua)將是我國(guo)未來發展的(de)必要(yao)選擇(ze)，這其中甲醇作為對環境友好、易運輸的(de)燃料，適合內燃機動力的(de)使用特(te)點，在(zai)國(guo)家相關政策的(de)引導下，未來或將成(cheng)為石油替代(dai)能源選擇(ze)之一”。

除了(le)提出內燃機本身節能減排解(jie)決方案外，如何利用內燃機所匹配變速箱進一(yi)步實現油耗優化，也是目(mu)前(qian)眾多傳統變速箱技術研(yan)究人員的重要課題之一(yi)。

上汽技術中心變速箱部總監方偉榮

“純電動(dong)(dong)占(zhan)主(zhu)流(liu)市場還(huan)需要(yao)15-20年以(yi)上(shang)的(de)時間(jian)(jian)，混動(dong)(dong)必(bi)定將有(you)比較(jiao)長(chang)的(de)生命周期(qi)”，上(shang)汽(qi)技術中心變速(su)箱部總監方偉(wei)榮表示，“而目(mu)前(qian)，單就手動(dong)(dong)變速(su)箱來講，使(shi)用可以(yi)支持高級啟停的(de)E Clutch技術，可以(yi)結合擋(dang)位傳感器和發動(dong)(dong)機的(de)配合，對(dui)油耗(hao)有(you)格(ge)外貢獻，同時加上(shang)輕量(liang)化(hua)和高熱效，即使(shi)不(bu)上(shang)混動(dong)(dong)電機，變速(su)箱做得好的(de)話，也還(huan)是會(hui)獲得3%-5%的(de)油耗(hao)優化(hua)空(kong)間(jian)(jian)。此外，目(mu)前(qian)愛信等主(zhu)流(liu)外資變速(su)箱供(gong)應商(shang)所研發的(de)新款8速(su)自(zi)動(dong)(dong)變速(su)箱，在成(cheng)本大幅降低的(de)同時，油耗(hao)也得到了進一步優化(hua)”。

此外，通過(guo)整車熱(re)管理(li)技術來(lai)降低內燃機汽車的油耗，也將成為未來(lai)一大發展方向。

上海交通大學王丹東博士

據上海交通(tong)大學王(wang)丹東博士(導(dao)師：陳江平教(jiao)授)介紹，“不(bu)管(guan)(guan)對(dui)燃油(you)汽車還是新(xin)能(neng)源汽車，熱管(guan)(guan)理系(xi)(xi)統(tong)的(de)(de)節(jie)能(neng)高效、對(dui)環境(jing)友好將(jiang)是未來技(ji)術發(fa)展(zhan)的(de)(de)重(zhong)要方向。”而隨著汽車電氣化進(jin)程不(bu)斷推進(jin)，混合動力系(xi)(xi)統(tong)下(xia)(xia)的(de)(de)發(fa)動機將(jiang)更(geng)有可能(neng)在(zai)更(geng)穩定的(de)(de)負荷與(yu)轉速(su)下(xia)(xia)運行(xing)，穩定的(de)(de)工況，將(jiang)更(geng)適用于ORC的(de)(de)余熱回收技(ji)術，從而借助(zhu)ORC系(xi)(xi)統(tong)產生更(geng)高的(de)(de)發(fa)電效率，以增加(jia)純電模(mo)式下(xia)(xia)的(de)(de)行(xing)駛里程，實(shi)現更(geng)低油(you)耗以及排放的(de)(de)均衡。

但不可否(fou)認的(de)是(shi)，以(yi)(yi)石油作為能源(yuan)的(de)內燃(ran)機技術終(zhong)將(jiang)退出歷史舞臺，未來或(huo)將(jiang)在很長(chang)一段時間內以(yi)(yi)其他碳中性(xing)燃(ran)料發(fa)動(dong)機，或(huo)是(shi)混合動(dong)力形式而存在。傳統汽車動(dong)力系(xi)統相關制造業轉(zhuan)型升級已是(shi)必然趨勢。不過(guo)同樣面臨節能減排重壓、新能源(yuan)汽車加速(su)逼近，仍(reng)有部分傳統汽車制造業領域(yu)存在長(chang)足的(de)發(fa)展空間，例(li)如車用鋼(gang)材。

輕量化成大勢所趨，鋼仍將是主要汽車用材

所謂汽車(che)輕量(liang)化(hua)，是指(zhi)在保證汽車(che)安全等(deng)各項重要指(zhi)標(biao)都滿足(zu)國家和行業標(biao)準(zhun)要求的(de)(de)情況(kuang)下，為了增加(jia)能(neng)源的(de)(de)利用效率(lv)，使其更加(jia)節能(neng)、安全，通過(guo)采用各種(zhong)先(xian)進的(de)(de)技術或特殊材料(liao)盡可能(neng)地(di)減輕汽車(che)質(zhi)量(liang)的(de)(de)過(guo)程。

近(jin)年來，隨(sui)著歐(ou)洲(zhou)WLTC（全球統(tong)一(yi)輕型(xing)(xing)車輛測試循(xun)環測試標準）、我國雙積(ji)分政策(ce)以及(ji)國六標準的(de)(de)相(xiang)繼落地，節能(neng)減(jian)排壓(ya)力(li)倍增。而(er)在諸多基恩能(neng)減(jian)排路(lu)徑中，除了動(dong)力(li)系(xi)統(tong)的(de)(de)轉型(xing)(xing)升(sheng)級外，汽車輕量化是其中最容易實(shi)現(xian)且潛力(li)相(xiang)對較大的(de)(de)方(fang)式。

吉利汽車研究院有限公司NVH 首席工程師顧鵬云

“根(gen)據(ju)統計數據(ju)，如果(guo)車(che)重(zhong)能夠(gou)(gou)降(jiang)(jiang)低10%，我們(men)的(de)(de)百(bai)公(gong)里(li)油耗(hao)可以(yi)(yi)(yi)降(jiang)(jiang)低0.7-0.8L，零到(dao)百(bai)公(gong)里(li)加速速度時(shi)間可以(yi)(yi)(yi)降(jiang)(jiang)低0.5秒，能耗(hao)也(ye)可以(yi)(yi)(yi)降(jiang)(jiang)低10%的(de)(de)動能，輪胎壽命(ming)也(ye)能夠(gou)(gou)增(zeng)加，同時(shi)減少(shao)排放(fang)7%，剎車(che)距離可以(yi)(yi)(yi)降(jiang)(jiang)低3米左右，另外我們(men)降(jiang)(jiang)低了很多車(che)身的(de)(de)重(zhong)量以(yi)(yi)(yi)后，我們(men)會發(fa)覺可以(yi)(yi)(yi)調(diao)整(zheng)車(che)的(de)(de)質心，降(jiang)(jiang)低車(che)的(de)(de)重(zhong)心，而改善車(che)輛的(de)(de)操穩性。”吉利汽(qi)車(che)研(yan)究院有限(xian)公(gong)司NVH 首席(xi)工程(cheng)師(shi)顧鵬云介紹到(dao)。另一(yi)方面，對于新能源(yuan)汽(qi)車(che)來說，“每減重(zhong)100公(gong)斤，續航里(li)程(cheng)也(ye)可以(yi)(yi)(yi)增(zeng)加15-20公(gong)里(li)”。

那(nei)么，一(yi)般是如(ru)何進行汽(qi)車輕(qing)量化？首先想到的(de)會是使用(yong)重(zhong)量輕(qing)、強度高的(de)新材料，如(ru)鋁合金(jin)、鎂合金(jin)、碳纖維(wei)和(he)工程塑料等。這其(qi)中因(yin)為鋁的(de)可回收率較高，且重(zhong)量只有鐵的(de)1/3，成為了目前(qian)使用(yong)最多(duo)的(de)輕(qing)量化材料之一(yi)。早(zao)(zao)在(zai)1990年，本田就推(tui)出(chu)了世界上(shang)最早(zao)(zao)量產使用(yong)全鋁車身的(de)NSX車型，隨后在(zai)捷豹I-PACE、路虎覽勝、特斯拉Model S上(shang)也相繼使用(yong)了全鋁車身。

但顧(gu)鵬云也指出，綜合情況(kuang)下，輕(qing)(qing)質材料(liao)相(xiang)對原有鋼部件來說(shuo)，成(cheng)本(ben)增(zeng)幅在100%-200%。同時，隨著使用過程中受材料(liao)的特性變化，輕(qing)(qing)質材料(liao)在不同部位是否可以滿足相(xiang)應的沖壓、拉伸等強度要求，都(dou)會成(cheng)為(wei)問題。

“合適的材料通過合適的技術用在合適的位置上這(zhe)是(shi)我們基本的理念，同時要(yao)意識到輕(qing)量化(hua)既是(shi)目的也是(shi)手段，最(zui)關鍵(jian)的一點是(shi)輕(qing)量化(hua)需要(yao)和(he)各個(ge)性能之間達成平衡(heng)”，顧鵬云表示(shi)。

河鋼集團鋼研總院首席工程師熊自柳

對此，河(he)鋼(gang)(gang)集團鋼(gang)(gang)研總院首席工(gong)程師熊(xiong)自柳也表示，關于汽(qi)(qi)車輕量化(hua)的(de)用(yong)材(cai)原則，并不是單純考慮材(cai)料本(ben)身重(zhong)量，“未來(lai)汽(qi)(qi)車用(yong)材(cai)還是向(xiang)多材(cai)料混合方(fang)向(xiang)發展，汽(qi)(qi)車用(yong)鋼(gang)(gang)仍(reng)然是主要的(de)用(yong)材(cai)”。

他認(ren)為，與(yu)車用能源相(xiang)同，車用材料的碳(tan)(tan)排(pai)放也(ye)需要考慮原材料生(sheng)產(chan)、運輸、零(ling)件(jian)及(ji)整(zheng)車制造、車輛消費階(jie)段(duan)，以及(ji)車輛報廢和(he)回收(shou)循環等全生(sheng)命(ming)周(zhou)(zhou)期階(jie)段(duan)，把碳(tan)(tan)排(pai)放概念延伸到全產(chan)業鏈(lian)才是我們應該(gai)重點關(guan)注(zhu)的問(wen)題。就目前(qian)已(yi)知的研究(jiu)結果來看，鋼的全生(sheng)命(ming)周(zhou)(zhou)期的碳(tan)(tan)排(pai)放比鋁、鎂合(he)金、碳(tan)(tan)纖維(wei)低的多。

因此，通(tong)過不(bu)同材料(liao)的(de)(de)(de)混合搭配，充分發揮(hui)鋼(gang)在強(qiang)(qiang)度以及(ji)價(jia)格(ge)方面的(de)(de)(de)優勢，又兼顧了(le)減重提升性(xing)能的(de)(de)(de)方式(shi)，是目(mu)前汽車輕量化的(de)(de)(de)最佳(jia)解決(jue)方案(an)。而隨著技術的(de)(de)(de)不(bu)斷精(jing)進，高強(qiang)(qiang)度鋼(gang)技術已經經過兩次革新，第三代高強(qiang)(qiang)度鋼(gang)彌補了(le)第一代產品的(de)(de)(de)塑(su)積、第二(er)代產品的(de)(de)(de)成本等(deng)多方面不(bu)足(zu)，形成了(le)目(mu)前吸能性(xing)強(qiang)(qiang)、塑(su)性(xing)適中、冶金性(xing)穩(wen)定，是目(mu)前車身用材中大量使用的(de)(de)(de)材料(liao)。

而對于汽車用(yong)(yong)鋼(gang)的未來發(fa)展方向，熊自柳則(ze)表示將更多致(zhi)力(li)于研發(fa)新鋼(gang)種、AHSS鋼(gang)(先進(jin)高強度鋼(gang)）應(ying)用(yong)(yong)技(ji)術以及多材料復合應(ying)用(yong)(yong)技(ji)術，從而在(zai)節能減排(pai)重(zhong)壓之下(xia)獲得更加長足的發(fa)展。