在目前石油資源日益減少、我國(guó)石油進(jìn)口依賴度不斷攀升的大背景下，國(guó)六提前來(lái)襲，汽車工業(yè)的節(jié)能減排迫在眉睫。汽車電氣化、發(fā)動(dòng)機(jī)小型化、材料輕量化正逐漸成為主流解決方案，以期望可以成功闖過(guò)2020年平均燃油消耗限值大關(guān)。

但伴隨著新技術(shù)的推進(jìn)，則是一系列待突破的技術(shù)瓶頸以及傳統(tǒng)技術(shù)加速轉(zhuǎn)型等巨大挑戰(zhàn)。到2025年，那些被稱成“夕陽(yáng)產(chǎn)業(yè)”的傳統(tǒng)汽車制造業(yè)將何去何從？成為整個(gè)行業(yè)亟待深思的重要議題。對(duì)此，在以“應(yīng)對(duì)挑戰(zhàn)、創(chuàng)新破局”為主題的2019（第七屆）汽車與環(huán)境創(chuàng)新論壇上，行業(yè)眾多權(quán)威嘉賓進(jìn)行諸多探討和交流。

碳排放壓力之下，內(nèi)燃機(jī)還可以行駛多久？

“環(huán)境問(wèn)題，這在整個(gè)世界范圍之內(nèi)都是大眾關(guān)注的焦點(diǎn)，也是內(nèi)燃機(jī)面臨的最大的挑戰(zhàn)之一”，中國(guó)一汽研發(fā)總院首席專家李金成說(shuō)到。

無(wú)論我們承認(rèn)與否，機(jī)動(dòng)車污染都是造成空氣污染的主要貢獻(xiàn)者。隨著全球機(jī)動(dòng)車保有量的逐年攀升，降低碳排放成為了全球汽車產(chǎn)業(yè)的重要課題之一。

與此同時(shí)，汽車對(duì)石油資源需求和石油資源短缺的矛盾也日益突出，各國(guó)控油計(jì)劃正加快推進(jìn)。從我國(guó)自身來(lái)講，我國(guó)石油對(duì)外依存度持續(xù)上升，出于能源安全考慮，汽車全面新能源化已成為未來(lái)汽車發(fā)展的重要趨勢(shì)。其中，海南省清潔能源汽車發(fā)展規(guī)劃中提到，到2030年將全面禁售燃油車，成為我國(guó)首個(gè)明確發(fā)布這一時(shí)間表的省份。

由此，引來(lái)行業(yè)內(nèi)外人一片恐慌——內(nèi)燃機(jī)還可以行駛多久？

中國(guó)一汽研發(fā)總院首席專家李金成

“在油耗排放法規(guī)、能源安全多重的壓力大，大家都在確立電動(dòng)化的戰(zhàn)略方向，但是電動(dòng)化有時(shí)候會(huì)被誤讀，電動(dòng)化不意味著純電化”，李金成表示，“而另一個(gè)被誤讀的則是目前討論最多的內(nèi)燃機(jī)禁售時(shí)間表，其實(shí)禁售的是傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)，根本不是禁止所有內(nèi)燃機(jī)。”

在他看來(lái)，若從滿足碳排放的角度來(lái)看，僅僅用油耗來(lái)評(píng)價(jià)并不是最佳方案，而應(yīng)考慮從油井到車輪全生命周期的二氧化碳排放才是最為合理的。同等的，純電動(dòng)車全生命周期中的二氧化碳排放也并非可以做到真正的零排放。

但他也指出，電動(dòng)化從來(lái)不是內(nèi)燃機(jī)的敵人，而是合作伙伴關(guān)系。未來(lái)內(nèi)燃機(jī)的研發(fā)思路，除了持續(xù)提升內(nèi)燃機(jī)燃燒效率外，借助混合動(dòng)力等新技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)更優(yōu)的油耗、排放表現(xiàn)也將是重要的發(fā)展方向。

天津大學(xué)教授姚春德

同時(shí)，他還提出了碳中性燃料發(fā)動(dòng)機(jī)的可能性。而關(guān)于這點(diǎn)，天津大學(xué)教授姚春德進(jìn)行了補(bǔ)充，他認(rèn)為，“動(dòng)力的多元化和能源的多元化將是我國(guó)未來(lái)發(fā)展的必要選擇，這其中甲醇作為對(duì)環(huán)境友好、易運(yùn)輸?shù)娜剂希m合內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力的使用特點(diǎn)，在國(guó)家相關(guān)政策的引導(dǎo)下，未來(lái)或?qū)⒊蔀槭吞娲茉催x擇之一”。

除了提出內(nèi)燃機(jī)本身節(jié)能減排解決方案外，如何利用內(nèi)燃機(jī)所匹配變速箱進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)油耗優(yōu)化，也是目前眾多傳統(tǒng)變速箱技術(shù)研究人員的重要課題之一。

上汽技術(shù)中心變速箱部總監(jiān)方偉榮

“純電動(dòng)占主流市場(chǎng)還需要15-20年以上的時(shí)間，混動(dòng)必定將有比較長(zhǎng)的生命周期”，上汽技術(shù)中心變速箱部總監(jiān)方偉榮表示，“而目前，單就手動(dòng)變速箱來(lái)講，使用可以支持高級(jí)啟停的E Clutch技術(shù)，可以結(jié)合擋位傳感器和發(fā)動(dòng)機(jī)的配合，對(duì)油耗有格外貢獻(xiàn)，同時(shí)加上輕量化和高熱效，即使不上混動(dòng)電機(jī)，變速箱做得好的話，也還是會(huì)獲得3%-5%的油耗優(yōu)化空間。此外，目前愛(ài)信等主流外資變速箱供應(yīng)商所研發(fā)的新款8速自動(dòng)變速箱，在成本大幅降低的同時(shí)，油耗也得到了進(jìn)一步優(yōu)化”。

此外，通過(guò)整車熱管理技術(shù)來(lái)降低內(nèi)燃機(jī)汽車的油耗，也將成為未來(lái)一大發(fā)展方向。

上海交通大學(xué)王丹東博士

據(jù)上海交通大學(xué)王丹東博士(導(dǎo)師：陳江平教授)介紹，“不管對(duì)燃油汽車還是新能源汽車，熱管理系統(tǒng)的節(jié)能高效、對(duì)環(huán)境友好將是未來(lái)技術(shù)發(fā)展的重要方向。”而隨著汽車電氣化進(jìn)程不斷推進(jìn)，混合動(dòng)力系統(tǒng)下的發(fā)動(dòng)機(jī)將更有可能在更穩(wěn)定的負(fù)荷與轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，穩(wěn)定的工況，將更適用于ORC的余熱回收技術(shù)，從而借助ORC系統(tǒng)產(chǎn)生更高的發(fā)電效率，以增加純電模式下的行駛里程，實(shí)現(xiàn)更低油耗以及排放的均衡。

但不可否認(rèn)的是，以石油作為能源的內(nèi)燃機(jī)技術(shù)終將退出歷史舞臺(tái)，未來(lái)或?qū)⒃诤荛L(zhǎng)一段時(shí)間內(nèi)以其他碳中性燃料發(fā)動(dòng)機(jī)，或是混合動(dòng)力形式而存在。傳統(tǒng)汽車動(dòng)力系統(tǒng)相關(guān)制造業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)已是必然趨勢(shì)。不過(guò)同樣面臨節(jié)能減排重壓、新能源汽車加速逼近，仍有部分傳統(tǒng)汽車制造業(yè)領(lǐng)域存在長(zhǎng)足的發(fā)展空間，例如車用鋼材。

輕量化成大勢(shì)所趨，鋼仍將是主要汽車用材

所謂汽車輕量化，是指在保證汽車安全等各項(xiàng)重要指標(biāo)都滿足國(guó)家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)要求的情況下，為了增加能源的利用效率，使其更加節(jié)能、安全，通過(guò)采用各種先進(jìn)的技術(shù)或特殊材料盡可能地減輕汽車質(zhì)量的過(guò)程。

近年來(lái)，隨著歐洲WLTC（全球統(tǒng)一輕型車輛測(cè)試循環(huán)測(cè)試標(biāo)準(zhǔn)）、我國(guó)雙積分政策以及國(guó)六標(biāo)準(zhǔn)的相繼落地，節(jié)能減排壓力倍增。而在諸多基恩能減排路徑中，除了動(dòng)力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型升級(jí)外，汽車輕量化是其中最容易實(shí)現(xiàn)且潛力相對(duì)較大的方式。

吉利汽車研究院有限公司NVH 首席工程師顧鵬云

“根據(jù)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，如果車重能夠降低10%，我們的百公里油耗可以降低0.7-0.8L，零到百公里加速速度時(shí)間可以降低0.5秒，能耗也可以降低10%的動(dòng)能，輪胎壽命也能夠增加，同時(shí)減少排放7%，剎車距離可以降低3米左右，另外我們降低了很多車身的重量以后，我們會(huì)發(fā)覺(jué)可以調(diào)整車的質(zhì)心，降低車的重心，而改善車輛的操穩(wěn)性。”吉利汽車研究院有限公司NVH 首席工程師顧鵬云介紹到。另一方面，對(duì)于新能源汽車來(lái)說(shuō)，“每減重100公斤，續(xù)航里程也可以增加15-20公里”。

那么，一般是如何進(jìn)行汽車輕量化？首先想到的會(huì)是使用重量輕、強(qiáng)度高的新材料，如鋁合金、鎂合金、碳纖維和工程塑料等。這其中因?yàn)殇X的可回收率較高，且重量只有鐵的1/3，成為了目前使用最多的輕量化材料之一。早在1990年，本田就推出了世界上最早量產(chǎn)使用全鋁車身的NSX車型，隨后在捷豹I-PACE、路虎覽勝、特斯拉Model S上也相繼使用了全鋁車身。

但顧鵬云也指出，綜合情況下，輕質(zhì)材料相對(duì)原有鋼部件來(lái)說(shuō)，成本增幅在100%-200%。同時(shí)，隨著使用過(guò)程中受材料的特性變化，輕質(zhì)材料在不同部位是否可以滿足相應(yīng)的沖壓、拉伸等強(qiáng)度要求，都會(huì)成為問(wèn)題。

“合適的材料通過(guò)合適的技術(shù)用在合適的位置上這是我們基本的理念，同時(shí)要意識(shí)到輕量化既是目的也是手段，最關(guān)鍵的一點(diǎn)是輕量化需要和各個(gè)性能之間達(dá)成平衡”，顧鵬云表示。

河鋼集團(tuán)鋼研總院首席工程師熊自柳

對(duì)此，河鋼集團(tuán)鋼研總院首席工程師熊自柳也表示，關(guān)于汽車輕量化的用材原則，并不是單純考慮材料本身重量，“未來(lái)汽車用材還是向多材料混合方向發(fā)展，汽車用鋼仍然是主要的用材”。

他認(rèn)為，與車用能源相同，車用材料的碳排放也需要考慮原材料生產(chǎn)、運(yùn)輸、零件及整車制造、車輛消費(fèi)階段，以及車輛報(bào)廢和回收循環(huán)等全生命周期階段，把碳排放概念延伸到全產(chǎn)業(yè)鏈才是我們應(yīng)該重點(diǎn)關(guān)注的問(wèn)題。就目前已知的研究結(jié)果來(lái)看，鋼的全生命周期的碳排放比鋁、鎂合金、碳纖維低的多。

因此，通過(guò)不同材料的混合搭配，充分發(fā)揮鋼在強(qiáng)度以及價(jià)格方面的優(yōu)勢(shì)，又兼顧了減重提升性能的方式，是目前汽車輕量化的最佳解決方案。而隨著技術(shù)的不斷精進(jìn)，高強(qiáng)度鋼技術(shù)已經(jīng)經(jīng)過(guò)兩次革新，第三代高強(qiáng)度鋼彌補(bǔ)了第一代產(chǎn)品的塑積、第二代產(chǎn)品的成本等多方面不足，形成了目前吸能性強(qiáng)、塑性適中、冶金性穩(wěn)定，是目前車身用材中大量使用的材料。

而對(duì)于汽車用鋼的未來(lái)發(fā)展方向，熊自柳則表示將更多致力于研發(fā)新鋼種、AHSS鋼(先進(jìn)高強(qiáng)度鋼）應(yīng)用技術(shù)以及多材料復(fù)合應(yīng)用技術(shù)，從而在節(jié)能減排重壓之下獲得更加長(zhǎng)足的發(fā)展。