如今在汽車行業(yè)內，一方面，“唱衰”傳統(tǒng)內燃機聲音不絕于耳；另一方面，發(fā)展新能源動力“高歌繞梁”。在“雙碳”戰(zhàn)略目標和用戶實際需求的雙重作用下，車用內燃機有哪些“適者生存”法則？新能源動力又該如何沖破“藩籬”實現(xiàn)新的市場突破？
3月29日，由《汽車與運動》雜志社主辦、上海交通大學汽車工程研究院協(xié)辦、江蘇沃開汽車技術有限公司支持的2023第七屆中國汽車動力技術大會（以下簡稱“大會”）在北京召開。本屆大會以“發(fā)動機的生存法則＆新能源汽車‘內卷’下的思變”為主題，直指當前大部分車企所面臨的困境、挑戰(zhàn)與機遇。大會日程為上、下午兩場，分別由上海交通大學汽車工程研究院院長許敏和副院長殷承良主持，包括8場企業(yè)技術報告及兩個圓桌討論。上汽、比亞迪、長安、廣汽傳祺、上汽名爵、吉利、AITO問界汽車、一汽集團、一汽-大眾、長城、豐田技研、北汽、上汽通用凱迪拉克、極氪汽車、極狐汽車、零跑等20余家車企及10余家零部件企業(yè)的嘉賓參加大會。
　高熱效、低排放　助力內燃機“續(xù)命”
在碳中和愿景下，汽車產業(yè)鏈上下游企業(yè)正在加快“減碳”進程。這一趨勢也深刻影響著內燃機的轉型升級，綠色低碳成為行業(yè)發(fā)展的主旋律。行業(yè)普遍認為，在實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標的道路上，中短期來看，提高燃油經濟性依然是降低汽車碳排放的重要途徑。會上，比亞迪、長安、廣汽、上汽等企業(yè)的技術專家，指明了高效能、低排放發(fā)動機的廣闊市場前景。
“很多人說發(fā)動機研發(fā)已經到‘底’了，可以維持今后的市場需求，但對于我們發(fā)動機人而言，把熱效率做到最高、動力性做到最好仍是不懈的追求。”許敏指出，目前來看，混合動力、發(fā)動機電動化以及新型燃料的替代，都是發(fā)動機行業(yè)基于生存角度的求新、求變。
“在未來相當長一段時間內，內燃機不僅會存在，還將肩負著踐行國家‘雙碳’戰(zhàn)略目標的使命。因此，我們必須在內燃機高效低排方面持續(xù)努力，提高發(fā)動機熱效率、降低燃油消耗，依然是發(fā)動機在節(jié)能汽車中必須要做的核心課題。”廣汽研究院動力總成技術研發(fā)中心副主任祁宏鐘認為，在實現(xiàn)“雙碳”戰(zhàn)略目標的背景下，作為交通領域節(jié)能減排的重要組成部分，在相當長的時間內，內燃機依然會發(fā)揮重要作用，高效燃燒技術必然是內燃機長期生存發(fā)展的核心技術要點。
一直以來，熱效率水平被視為衡量內燃機技術綜合實力的標志之一。近年來，各大動力總成供應商不斷挑戰(zhàn)熱效率極限，致力于提供更高動力性、更優(yōu)經濟性的動力系統(tǒng)。但從終端市場來看，熱效率突破每一小步所付出的代價，與其所帶來的回報是否成正比的問題，也引發(fā)了行業(yè)的思考。對此，祁宏鐘表示，不斷提高發(fā)動機熱效率是行業(yè)發(fā)展的需求，但成本也是關鍵的因素；如果熱效率提升到50％以上，付出的成本太高，站在整車的維度考量，未來應從系統(tǒng)層面而不是單純依靠發(fā)動機熱效率提升來實現(xiàn)節(jié)能減排。
事實上，內燃機技術創(chuàng)新與突破也是汽車行業(yè)高質量發(fā)展的客觀需求。《中國汽車報》社總編輯桂俊松表示，今年全國兩會期間，習近平總書記強調，加快實現(xiàn)高水平科技自立自強，是推動高質量發(fā)展的必由之路。汽車業(yè)是先進制造業(yè)的代表性產業(yè)，大會的舉辦就是為了推動中國汽車動力技術走向高質量發(fā)展。
混動上量　打開發(fā)展“另一扇窗”
在汽車內燃機節(jié)能減排的命題下，越來越多的企業(yè)積極尋求多元化動力轉型。近年來，在市場需求和政策效應的助推下，“可油可電”的混動車型成為自主品牌車企向上突破的重要抓手，發(fā)展前景被廣泛看好。2020年以來，以比亞迪、長城、長安、奇瑞、吉利、廣汽為代表的諸多企業(yè)紛紛推出混動技術和產品方案。
順應技術發(fā)展的趨勢，發(fā)動機行業(yè)打響了混動技術“升級戰(zhàn)”。不少與會人士提出，動力總成的電動化是乘用車減碳的主要路徑，而基于能源結構和實際需求，混動依然是目前政策、市場、技術都支持的發(fā)展路線。
“內燃機會長期存在，高性能發(fā)動機仍有很大的市場需求，其支撐之一就是混動路線的發(fā)展。”上汽集團創(chuàng)新研究開發(fā)總院總監(jiān)徐政介紹稱，從去年的數(shù)據(jù)來看，混動汽車的銷量增幅已遠遠超過純電動汽車的增幅。長期來看，燃油車份額會減少，但并不是全部被純電動汽車所取代，反而是處于中間地帶的混動產品將占很大份額。從市場端的角度來看，在國內一些區(qū)域市場，電動汽車的需求不大、充電設施也不完備；從全球來看，我們不少出口目的市場對純電動汽車沒有興趣，但存在對混動車型的需求。
“從今年一季度對車企的走訪中，我們深切地感受到行業(yè)技術創(chuàng)新的急迫性，今后還將有更多的混動新車型上市。”《汽車與運動》雜志社總編輯楊建軍透露，尤其是之前沒有推出相關產品的車企，今年陸續(xù)會推出混動車型，而已經推出產品的車企將對原有系統(tǒng)進行升級，比如長城汽車剛剛發(fā)布的電混四驅系統(tǒng)、東風汽車最近推出熱效率超過45％的發(fā)動機，都是近期業(yè)內話題度非常高的新產品。
弗迪動力發(fā)動機研發(fā)總監(jiān)張楠表示，相比純電動汽車，混動汽車不存在里程焦慮的問題，但又能提供類似的駕駛感受，從油耗、動力、排放、續(xù)駛等角度來講，集燃油車與純電動汽車的優(yōu)點于一身。“混動汽車的市場前景非常好，我們對混動技術路線也很有信心。目前，比亞迪純電動和混動車型銷量幾乎是平分秋色的狀態(tài)，甚至后者可能還略勝一籌。”他說。
“目前，企業(yè)的總體開發(fā)思路是面向混動專用發(fā)動機需求進行設計，包括燃燒系統(tǒng)、摩擦設計、進排氣系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、點火系統(tǒng)、后處理系統(tǒng)和啟停策略等方面。”長安汽車下一代混合動力開發(fā)項目經理王顯剛表示，公司在開發(fā)新一代混動專用發(fā)動機之前，從熱效率、燃燒損失、傳熱損失、摩擦損失等多個維度，結合混動專用發(fā)動機特征，對提高熱效率以及技術路線可能帶來的潛在問題進行了充分論證。
碳中性燃料在業(yè)內“新芽初生”
從產業(yè)變革的趨勢上看，汽車新能源化不可逆。在我國汽車行業(yè)內，氫內燃機及燃料電池、甲醇發(fā)動機、氨發(fā)動機等多元能源動力并存的發(fā)展格局正在構建中。
張楠介紹稱，在“雙碳”戰(zhàn)略目標背景下，比亞迪同時也在研究包括氫、甲醇、氨等新型燃料的汽車動力解決方案。徐政也指出，從減碳的角度來看，內燃機并不是產生碳的根本原因，使用的燃料才是，因此，使用碳中性燃料完全符合“雙碳”的戰(zhàn)略目標。碳中性燃料的“口子”打開了，對全球汽車動力系統(tǒng)發(fā)展都將產生較大的影響。
“燃料的碳中性和能源的多元化是未來發(fā)動機發(fā)展的必然方向。我們認為，不同燃料在內燃機上如何真正實現(xiàn)低碳甚至零碳，其核心還是要聚焦在高效燃燒上。因此，如何在發(fā)展清潔能源的同時，使其在內燃機中高效燃燒，是我們實現(xiàn)‘雙碳’目標的重要技術要求。”祁宏鐘表示，碳中性燃料的開發(fā)是系統(tǒng)性工程，需要持續(xù)投入，也需要構建產業(yè)發(fā)展的生態(tài)。據(jù)悉，在碳中性燃料的應用方面，廣汽進行著長期持續(xù)的投入，對氫內燃機、氫燃料電池及氨發(fā)動機等都做了相應的開發(fā)探索工作。
對此，許敏也表達了一致的看法。他強調，真正做到碳中和，一定要關注的就是燃料。與此同時，不同燃料對發(fā)動機燃燒系統(tǒng)帶來的新需求也應引起行業(yè)的重視，企業(yè)要開發(fā)適合不同燃料的全新燃燒系統(tǒng)，讓效率、性能、排放等指標在新的燃料體系里面發(fā)揮到極致，這就帶來新的開發(fā)需求和開發(fā)理念，也是工程師可以發(fā)揮力量的又一重要領域。
　　練好技術創(chuàng)新“加減法”平衡術
無論動力形式如何變化，從市場的角度而言，高性價比才是終端用戶的真實需求。因此，如何在滿足法規(guī)標準與用戶需求的前提下，尋找技術創(chuàng)新與成本優(yōu)化之間的平衡點，是整個汽車行業(yè)的重要議題。
大會上，技術創(chuàng)新的必要性得到了行業(yè)人士的一致認可。泛亞汽車技術中心電動車項目總工程師李博指出，多年的從業(yè)經歷表明，顛覆性的創(chuàng)新非常難，這不是一個人或一家公司就能實現(xiàn)的。“微創(chuàng)新是可以真正落地的創(chuàng)新，它體現(xiàn)在每一個生產環(huán)節(jié)的優(yōu)化，從設計研發(fā)速度的加快，到電機效率的每一點提升都是微創(chuàng)新的一部分。這不是有沒有必要做的問題，是一定要去做的事情。當然，我們電驅動效率的每一點進步都是要付出代價的，耗費了很多資源才能把性能推到更好的級別。”他說道。
賽力斯汽車科技中心動力設計院總監(jiān)曹強表示，創(chuàng)新是驅動企業(yè)持續(xù)往前走最基本的條件，也是抵御未來市場風險的有力武器。但從目前整個行業(yè)的情況來看，還沒有可以顛覆動力系統(tǒng)的技術和產品出現(xiàn)。因此，耗費巨大精力提升1～2％的效率，對于電驅動而言已實屬難得。此外，電驅動的效率提升，不能狹義地說最高效率，更應該看重使用過程中的綜合效率，綜合效率提升1％，整體能耗就降低1.5％左右。所以，即使會耗費很多時間和代價，但也是有正向收益的。
對于降本的路徑，各企業(yè)都有著自己的理解。深藍汽車動力開發(fā)部副總經理杜長虹表示，技術的創(chuàng)新是永無止境的，但要基于目前行業(yè)現(xiàn)狀以及每款車型定位，選擇最適宜、最具性價比的方案。
極狐汽車電驅系統(tǒng)部部長蘇偉表示，創(chuàng)新肯定是要堅持的，提升產品效率是車企和電驅動行業(yè)必須要面對的。而提升效率的同時如何控制成本，這需要進行深度集成，對系統(tǒng)和整車匹配做適應性選擇，將不同技術應用到不同的車型上，極狐汽車的做法是做平臺化，至于平臺化能拓展到什么程度，還要依靠銷量預期和市場需求。
從產業(yè)鏈角度而言，無論是技術創(chuàng)新還是確保供應鏈及成本可控的需要，國內車企對于零部件自主替代的訴求越來越強烈，對供應鏈的綜合協(xié)調開發(fā)能力也提出更高要求。在成本管控方面，徐政分享了上汽在可變氣門升程（VVL）技術上與自主供應商聯(lián)合開發(fā)，打破外資企業(yè)壟斷，進一步降低成本的成功案例。他指出，扶持自主零部件供應商，與它們共同發(fā)展，能形成更好的良性循環(huán)。同時，發(fā)動機降本也要看整車的成本邊界拓展。發(fā)動機作為系統(tǒng)的一部分，合理降本不僅要靠本身技術的提升，更重要的是整個系統(tǒng)甚至整車的協(xié)同優(yōu)化，要從整個系統(tǒng)、整車的角度尋找最佳方案。