传统燃油车将死？为何车企还那么热衷推小排量发动机？
泻药 2017年对于我这个内燃机从业者来说是不平凡的一年，这一年我被告知的最多的消息就是“内燃机要完了”，对于我这个大学七年都在研究如何让内燃机燃烧效率更高，排放更好，工作后更是从事传统内燃机行业的人来说，无异于告诉我“你要失业了”。 你说我听到这样的消息心慌不慌！ 然而现在让我们冷静冷静，梳理一下现在内燃机面临的严峻态势。 诚如姚工在他的专栏里写道“这对于内燃机来说，是最好的时代，也是最坏的时代”。 我们正在见证的，可能是最好的发动机时代 确实，现在对于内燃机来说既是挑战，也是机遇。 挑战 内燃机车退市 今年很多欧洲很多国家都公布了禁售内燃机车的时间表：德国宣布在2030年禁售内燃机车；英国宣布在2040年禁售内燃机车；甚至在不久前，连工信部也传言要设立中国内燃机车退出时间表；消息真真假假，但是向来没有辨别消息真假的吃瓜群众早就认为：干净节能的电动车真的要取代内燃机车了。 双积分政策 9月份，政府网站公布了新能源双积分政策文件，这个政策必将对中国新能源车产业实现由大变强能起到有效的推动作用。由于政府对于新能源车型的补贴会逐渐减少，而纯电动的成本，价格太高，用户购买的意愿就会大大降低，导致汽车厂生产纯电动的动力也会降低。但是有了“双积分政策”之后，汽车厂就必须生产纯电动以获得传统内燃机车生产售卖权。简而言之，双积分政策的目的就是在国内外企业推新能源力度不够的前提下，强制推动企业转型新能源，实现逐步停止销售传统内燃车的目的。 当然，双积分政策对于传统内燃机车也能够起到促进转型升级的作用。 严峻的排放和油耗法规 2020年严苛的油耗法规要求企业年平均油耗控制在百公里5L以下，同时世界第一严格的国6排放法规也在2020年前后实施，这对于内燃机来说简直是暴击，目前国内自主水平发动机要同时达到这两项法规要求确实很难，或者说几乎不可能。 严格的排放法规只会让未来的汽车越来越复杂，成本也越来越高。除了运用多种技术使发动机原排更加干净，也还要背上庞大臃肿的尾气后处理设备，而这些设备都价格不菲，颇有一种作茧自缚的感觉。 写到这儿连我自己都觉得内燃机时日不多了，然而事实上：尽管混合动力或者纯电动来势汹汹，其实他们似乎还没有准备好。 电池与续航里程焦虑 电池问题现阶段是制约电动车发展的重要因素，电池能量密度远低于液体燃料，导致其续航里程短。汽油柴油的能量密度一般是40MJ/kg左右，而锂电池的能量密度只有个位数。从这个角度讲，电池想要追上汽油柴油真的是太难了，充满电不太可能跑得到一箱油能行驶的距离。电池技术在百多年前汽车刚发明的时候就有100多公里续航水平，科学技术发展到现在也不过是300多公里，我很怀疑电池技术能不能突破。 同时，充电速度慢也是问题。内燃机车加满油只要几分钟，而对于电动车，得需要几个小时。而快充技术虽然能够满足短时间充电的需求，但是充电电流很大，对硬件的要求也很高。 再来到充电桩这种基础设施上，电动汽车如果想大规模的应用，最重要的是充电桩要像加油站一样普及开来。而充电桩这种基础设施的建设没有几十年是无法成规模的，在人烟稀少的偏远地区更是如此，从这点来说，充电桩设施建设比电池本身更拖电动车普及的后腿。 最后一个问题，无论是电动车还是内燃机车，都是要消费者掏钱的。之前归功于政府的补贴力度，电动车销量才能上涨，但是现在补贴开始慢慢退坡，电动车没有那么实惠了，如果没有了免费的牌照，同样出行限号，你还会考虑电动车吗？ 高盛之前做的一个市场调查显示，电动车的价格和里程是制约消费者购买电动车辆达主要因素。 因此在我看来，如果说传统燃油车将死是确定的，那么具体的时间还远没来到，可能我们这一代人也未必能够看到。2016年，新能源车目前还只能占到全国汽车产销量的1%，对于一个千万级别的市场来说，这一点销量几乎可以忽略。2017年上半年，全国混合动力(HEV)的销量为7.5万辆，纯电动(EV)的销量为7.2万辆，而插电式混合动力的销量为2.2万辆，新能源车目前还远没有达到能够影响内燃机车销量的分量。 未来漫长的几十年内燃机车和新能源车都会是以共存的姿态出现，电池技术，内燃机技术都在发展，并不存在谁会短时间取代谁的现象。在这个漫长的阶段，电池与燃油车各自发挥自己的特长，为人类的出行做出贡献。 内燃机的自我救赎 前有严格的法规约束，后有新能源的追赶，外面的世界吵得沸沸扬扬“内燃机要结束了”，但其实车企从没放弃对先进内燃机技术的追求。最近一两年车企的一系列动作让我看到了，内燃机其实也在自我救赎。 在德国亚琛大学的一份研究报告中提到，在当下的内燃机技术中，对于乘用车汽油机，主流用到的提高能效手段是： 1；减少摩擦(Friction reduction) 2; 可变气门正时(VVL/CVVL) 3; 灭缸技术 (Cylinder deactivation) 4; 米勒循环(Miller cycle) 5; 外部EGR(Cooled external EGR) 6; 可变压缩比(Variable compression ratio ) 还有来自中汽研的调查报告，也提到了一些主流的技术手段： 像可变气门，EGR这种技术手段都是比较常见的，目前在柴油机上用的比较多，汽油机慢慢也会有用到；可变压缩比技术难度比较大，目前只有日产在尝试；米勒循环这种日系用的比较多；而减少摩擦损失功，灭缸这种，其实都可以通过小型化带来。 关于未来的发动机是什么样子，看上去每一家车企对于此都有不同的看法：比如丰田的路数是主打热效率，坚持自吸，丰田已经将发动机的热效率提高到了50%；比如马自达，一直死磕压缩比，在阿特金森循环上下文章，他们的创驰蓝天发动机压缩比越来越高，并且还要将量产清洁高效的HCCI发动机；日产，他们祖上传下来的可变压缩比技术也是他们应对未来不确定性的法宝；大众以及通用等，走的是另外一条路，在碳排放交易税的驱动下，他们的发动机越做越小，他们走的是小型化的道路。 对于未来的汽车发动机形态，来自一份高盛的报告也指出，汽车在动力总成方面会向高强度的涡轮增压发动机，直接喷射方向靠拢。在中国，我们还是受到欧美的影响多一些，因此我们的技术路线跟欧美其实是一致的，这也就是为什么我们热衷于小排量发动机（详情见我之前的文章：2020年之后的发动机是什么样子？ ）。 所以现在我们看到市场上小排量发动机配备的车型越来越多，比如前阵子通用推出的别克阅朗、GL6，以及即将上市的雪佛兰科沃兹上搭载的就是1.0T以及1.3T的发动机。小型化可以有效降低摩擦损失，以通用的1.0T Ecotec为例，由四缸机缩减为三缸机后，活塞环与缸壁的接触面积就大大减少了，以及少了一个气缸，随之减少的摩擦副也很多，还有一套曲柄连杆机构，这些都是导致1.0T发动机能效提升较大的重要因素。 当然一个巴掌拍不响，1.0T系列能效提高也不全是内燃机技术的功劳，这还需要结合整车技术升级才能发挥功效，比如这几款车配备的变速箱，智能热管理或者启停等等，其中启停对于油耗的降低作用也很明显，特别是频繁启动或者走走停停的工况，在阅朗/GL6/科沃兹上启停能帮助降低油耗3%。 综合来看，小型化之前通用1.0T以及1.3T的发动机是1.4L和1.5L的排量；小型化之后，发动机要节能10%左右；与此同时，升功率也得到了很大的提高，1.0T与1.3T能够输出92KW以及120KW的功率，较之前版本发动机，提高了20%以上。 此外，小型化的一个潜在好处是，由于排量的减小，在输出同样的功率下，能够比大排量发动机更处于较大负荷，而大负荷意味着较高的热效率。 总之，尽管新能源来势汹汹，但是内燃机也越来越高效节能。 最后 就像沃尔沃宣布到2019年停售传统内燃机车，专注混合动力和纯电动，但是他没有告诉你每一台车还是会装内燃机，只配备48V也是混合动力；大众宣布投资500亿欧元来发展纯电动汽车，但同时也强调对内燃机技术投入从来没有放松过。 电气化是趋势，但是内燃机技术还有很大的潜力，经过技术升级的内燃机会越来越高效节能。