文|姚春德
編輯|張凌霄
編者按
在國內(nèi)新能源汽車產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了最近幾年的高速發(fā)展，“禁燃”呼聲不斷。還沒有厘清有多少消費者真正愿意為電動車買單時，傳統(tǒng)車企已經(jīng)不愿在燃油車上多花一分錢：揮刀砍向了新一代內(nèi)燃機的研發(fā)。
新能源車企的大佬“想不明白這是多懷舊才會買油車”。傳統(tǒng)車企掌門人公開呼吁“將停售燃油車提上日程”。與此同時，內(nèi)燃機被比作“功能機”、“諾基亞”等代表過時與落后的標簽：“殺死”燃油車，ALL in 電動化，似乎正演變?yōu)橐粓觥罢握_”。
誠然，新能源汽車滲透率的不斷提高，與傳統(tǒng)燃油車形成了此消彼長的態(tài)勢。但不容忽視的是，在龐大的保有量面前，燃油車仍是大部分車企的利潤來源。尤其是在關鍵原材料價格高企，新能源汽車補貼進入倒計時的當下，中國市場真的做好“禁燃”的準備了嗎？
車市物語特邀天津大學教授，博士生導師姚春德執(zhí)筆，以40年內(nèi)燃機領域從業(yè)者的視角出發(fā)，梳理電動車與燃油車的過去、現(xiàn)在與未來。他認為，燃油車在可預見的未來不會消亡，電動化反而賦予了內(nèi)燃機新的生命力。何時敲響燃油車的喪鐘，應該由市場的選擇來決定。
今年1-10月份以來，電動車和插電混動等一眾標上新能源稱號的車輛快速發(fā)展。有數(shù)據(jù)顯示，國內(nèi)乘用車市場的新能源滲透率已經(jīng)超過20%。新能源汽車“來勢洶洶”，有越來越多的車企站出來表態(tài)：要在某某年停售燃油車，先是比亞迪，后有長安和奇瑞，最近看到東風風行也喊出了口號...一時間讓人感到燃油車發(fā)動機似乎已經(jīng)到了窮途末路。
作為一個在內(nèi)燃機領域研究了40年的人，本人對此現(xiàn)象感到既可笑又可悲。在全球汽車市場，燃油車依然占據(jù)主導地位，擁有龐大的用戶基數(shù)。且電動車本身仍然有瓶頸沒有克服，想全面取代燃油車尚無可期之日，短期內(nèi)就更談不上了。以下就燃油發(fā)動機的發(fā)展談談我自己的看法。
燃油車的出現(xiàn)和發(fā)展是市場的選擇
如今全球汽車保有量超過12億輛，國內(nèi)機動車保有量超3億輛，主要就是燃油車。燃油車能擁有如此巨大的保有量并非偶然，而是用戶與市場選擇的結果。燃油車問世以后，因其動力性強，熱效率高，很快便在市場上脫穎而出，擊敗了當時與其同在的畜力車、鉛酸電動車，成為動力領域的一枝獨秀。
當然，燃油車也存在一定的不足，首先是燃料的可持續(xù)性。汽油和柴油都是來自石油，而對于我國能源資源“缺油、少氣、相對富煤”的情況而言，石油從1993年就需要進口了。近幾年我國的石油進口量占需求量70%，對進口石油如此高的依賴必然對能源安全帶來很大的壓力。
二是燃油發(fā)動機的尾氣排放。燃油車通過將燃料燃燒，釋放其中的化學能轉變?yōu)闊崮?，然后將該熱能轉變?yōu)闄C械能，通過曲柄連桿機構輸出。燃油都是多碳烴類組成，一般汽油4-8個碳和氫原子組成，柴油則為10-22碳和氫原子組成。烴類燃料燃燒后的尾氣會有一定未完全燒盡的成分如一氧化碳（CO）和未燃碳氫（HC）排出。另外。燃油燃燒需要空氣助燃，而空氣是由氧氣和氮氣組成。氧氣是參與燃燒的，氮氣雖不參與燃燒但會在高溫下和氧氣通過化學反應生產(chǎn)氮氧化物（即NOx）。CO、HC、NOx就是汽油機常說的有害氣體，柴油機的尾氣中除以上成分外，還會含有細小的顆粒物（PM）。排氣中含有有害成分也構成燃油發(fā)動機重要不足。
為了實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，尋求燃油的替代物以及將尾氣中有害物質(zhì)降至最低以至于到零排放，便成為今天燃油車面臨的挑戰(zhàn)。于是，我們看到，燃油車一直在不斷改進中。
事實上，燃油車自問世以來，各種技術就不斷涌現(xiàn)。比如內(nèi)燃機的各種智能控制技術，如可變氣門機構，可最大程度滿足燃油發(fā)動機的進氣要求，可變壓縮比技術、可變排量的機油泵技術、智能電子水泵技術等等。燃油噴射模式也從早先的化油器，發(fā)展到電噴，從燃油的氣口噴射到缸內(nèi)直噴，從自然吸氣發(fā)展到增壓，甚至多級增壓等等。點火系統(tǒng)從觸電式改為全電子控制；免維修的液壓式氣門間隙調(diào)整機構；整車上的自動巡航系統(tǒng)等等。
經(jīng)過各種先進技術的加持，發(fā)動機的熱效率達到相當高的水平。汽油機目前熱效率已經(jīng)接近45%，柴油機則超過52%。內(nèi)燃機的排氣系統(tǒng)加裝像三效催化轉化器以及顆粒過濾器這類的裝置，柴油機加裝氧化催化轉化器、選擇性還原裝置和顆粒過濾器，已經(jīng)使排出的尾氣基本上無味、無害。
可以說，內(nèi)燃機已經(jīng)和電子系統(tǒng)高度集成，成為集新技術、新結構、新材料和新工藝的高技術產(chǎn)品。它的智能化水平越來越高，操作起來也越來越簡單。
相比電動車，燃油車有技術上的優(yōu)勢
正是因為百多年的技術進步，燃油車得到大眾的一致歡迎，使其具有的優(yōu)點主要體現(xiàn)在如下方面：一是使用便利。起動快，動力強勁。上得了高原，去得了高寒，一年四季不受環(huán)境條件約束。二是安全。不會出現(xiàn)莫名其妙的自燃。即使因某種原因出現(xiàn)自燃，不但易逃逸事故現(xiàn)場，滅火起來也容易和快捷。畢竟，電動車時不時爆出的自燃也是讓使用者冒出一身冷汗；三是燃料加注快捷和方便。加注站遍布全國，加注時間短，一般十來分鐘就完事。
相比起來，純電動車就不具備這些特點。特別是到冬季寒冷天，電池性能下降，行駛里程縮短不說，無論是充電還是換電都帶來極大的不便；四是燃油車的動力強勁。與電動車不同，燃油車只要有油，其動力性一直不會變化，一直會提供所需要的持續(xù)不斷的動力輸出。而電動車只有滿電時才會提供很好的動力輸出，一旦電量剩余不多，則立刻減低性能，給用戶使用中帶來很大的心理壓力。
電動車之所以能取得極大的發(fā)展，在于古迪納夫發(fā)明了鋰離子電池，使電動車從原先的鉛酸電瓶車一躍而成為今天乘用車動力。即便如此，電池的安全性和行駛里程依然達不到用戶期望的水平，電動車要全面取代燃油車尚無可期之日。
客觀地說，目前電動車和插混等列入國家新能源車范疇，享受國家補貼、購置稅減免、限購地區(qū)的牌照登記豁免，生產(chǎn)企業(yè)享有雙積分等優(yōu)惠政策扶持，因此，電動車還不能說是真正市場化的產(chǎn)品。更不用說，目前新能源車只是在乘用車領域得到的快速發(fā)展，像跑長途的商用車、野外工作工程機械、農(nóng)業(yè)機械、發(fā)電機組、船舶動力，燃油車的地位還是難以撼動的。因此，只要持續(xù)不斷地技術進步，不斷完善性能的燃油車是有其得以長期存在的社會基礎。
混動是最佳的匹配形式
電動車今年的快速滲透是符合國家的能源政策。我國因為自身的石油資源不敷自用，過高的石油進口產(chǎn)生的高對外依存度，給能源安全帶來較大的壓力。電動車的快速發(fā)展，對于減少燃油消耗的確發(fā)揮重要作用。
統(tǒng)計數(shù)據(jù)表明，我國的汽車保有量逐年增加，但是每年的汽油消耗非但不增反而減少，已經(jīng)爬過了最高點。這里除了有先進的技術加持的作用，電動車的貢獻也顯而易見。燃油車的技術發(fā)展正在和每年增加的保有量賽跑。這些年不僅發(fā)動機技術逐步從引進，進到吸收消化，再到創(chuàng)新發(fā)展，零部件產(chǎn)業(yè)也是同步在不斷進步?？梢哉f，我國的燃油發(fā)動機技術已經(jīng)基本進入自主發(fā)展的階段。因此，燃油車的發(fā)展是具有很好前景。
此外，燃油車之所以受到全球青睞，其主要的原因還在于液體燃料的突出優(yōu)點。液體燃料一是能量密度高，二是輸運方便，三是資源豐富。雖然我國的石油資源不充足，但從全球來看，石油資源還是比較豐富的，新的油田資源不斷地發(fā)現(xiàn)，尚難以判斷石油資源何時會枯竭。盡管石油的價格不時地波動，但是我們知道，石油價格的波動是與國際政治密切影響的，并非完全是資源的因素。
液體燃料享有以上優(yōu)勢，因此發(fā)展非石油液體燃料也已經(jīng)成為國際熱點。我國政府積極開展甲醇燃料就是一個充分的證明。國際上積極推動可再生能源的電制燃料（e-Fuel），其實也是甲醇類似的產(chǎn)品。采用風、光等可再生能源產(chǎn)生的電力，用來電解水制氫，然后和二氧化碳（CO2）合成制造甲醇，目前已經(jīng)是成熟的技術。我國在甲醇燃料發(fā)動機領域已經(jīng)耕耘多年，不僅在乘用車，在商用車、船舶等領域都取得很大的進展。由此可見，隨著新燃料的技術上發(fā)展和進步，燃油車也可能是電制燃料車的發(fā)展前景是無比廣闊的。
從技術層面看，燃油車和電動車都有各自的優(yōu)缺點，前者是起動快、高速時動力澎湃，但是低速能耗高、難以回收散失的能量，構成了燃油車的短板；后者的結構簡單、低速動力大、能量回收方便、更易網(wǎng)絡化，但其安全性、受環(huán)境因素影響構成了短板。兩種結合則形成了優(yōu)勢互補。
近年來，混合動力和插電混動得到極快的發(fā)展。今年的新能源車快速增長，其中很大部分在于插電混動汽車打開了銷量。插電混不僅改變了原先在混動上由國外完全壟斷的技術之外，還自創(chuàng)了國產(chǎn)混動車的模式。我國車企的技術人員開辟了插電混多模式，形成了百花齊放的大好局面。插電混不僅充分吸收了混動的優(yōu)點，而且電池的自持行駛里程長，又沒有純電動車的里程和充電憂慮。因為有燃油車加持，動力性、充電、能量回收都得到保障，做到了車輛的燃料利用效率最大化。因此，燃油車和電動車的結合將會是未來車輛的發(fā)展重要模式。
總結
綜上所述，現(xiàn)在車企都在講停售燃油車，停止研發(fā)燃油車技術，可實際上，他們所說的停止研發(fā)只是單純用燃油的燃油車，廠家的產(chǎn)品依然大量應用燃油車，比如在各種混動和插電混中的燃油動力。
技術發(fā)展無止境，出行方式也在變化。20年前，有多少人會想到汽車是我們的重要出行工具。今天的汽車，無論是電動車也好，混動車也好，抑或燃油車，都在人們的出行中發(fā)揮重要作用。
燃油車也在進步和發(fā)展，即便是混動車型中的燃油車也在變化，比如一些車企的混動專用內(nèi)燃機，就在技術應用上采用的新的思路。將內(nèi)燃機的附件如水泵、空壓機、發(fā)電機等由原先的曲軸驅動改為電驅動，充分利用電池儲備量大的優(yōu)勢，燃油噴射由缸內(nèi)直噴改為氣口噴射，增壓改回自然吸氣?？瓷先ナ前l(fā)動機自身結構得到簡化，應用技術上有些倒退，但是由于電池和電機的加持，整車動力性得到保障，燃料經(jīng)濟性得到充分發(fā)揮，市場化得到更多的用戶支持。
有鑒于此，純?nèi)加偷娜加蛙囄磥磉€會有哪些變化，隨著技術進步無法做出準確判斷。但是有一點是肯定的，在可預見范圍內(nèi)，燃油車不會消亡，燃油車還將存在很長的歷史時期。內(nèi)燃機作為一種能量轉換的結構形態(tài)是會保持下去的，當然，今后是否還稱為“燃油車”或是“燃什么燃料的車”就無從知曉了。