高效发动机依旧大有可为

5月29日上午，在第五届车用动力系统国际论坛的分会场，来自产学研等领域的专家、学者、行业人士共同热议碳中性燃料及高效发动机的发展前景。近年来，电动化在汽车行业的快速发展，不可避免地影响了内燃机在汽车领域的占比。不过，实现低碳、零碳发展要依靠多元化技术路线已在汽车业界达成共识，这亦让高效发动机有了更广阔的发展空间。

据中国内燃机工业协会秘书长贾滨介绍，2024年国内内燃机行业总体产量超过8000万台，总功率超29亿千瓦。今年1~4月，国内内燃机行业产量更是有了10%以上的增幅，总产值约6000亿元。除汽车领域外，内燃机在以工程、农机、传播、发电为代表的非道路领域依旧是主要动力形式。

国七标准将于明年末完成制修订工作

国七排放标准的制定工作一直备受行业关注。在本次会议上，北京理工大学教授葛蕴珊系统性介绍了国七排放标准的制定情况。国七排放标准的制定总体思路是构建机动车污染物和温室气体协同控制标准体系，他表示，国七排放标准的制修订工作将在2026年12月完成。

针对轻型车而言，将继续加严对VOCs排放的控制，使整体排放强度下降50%以上；建立协同管控机制，并基于远程联网技术及传感器技术应用，实现OBD的智慧化监管。此外，将在单车达标监管模式基础上，逐步引入车队平均排放监控，构建起“车型+车队”的互补长效减排机制。

葛蕴珊介绍说，国七排放标准将强化真实环境下的排放管理，明确测试边界和扩展条件及管控项目，提升车辆在实际行驶中的排放控制技术和策略。国七排放标准与既有排放标准最大的不同，是提出了非尾气细颗粒物及动力电池耐久性要求。目前，国七排放标准项目组正在对制动颗粒排放、轮胎磨损细颗粒物的测试方法进行评估，并研讨新能源汽车动力电池耐久性要求。

葛蕴珊指出，车企和供应链企业应注意汽油车型普遍存在的氨排放问题。数据显示，国六标准汽油车在WLTC工况下，氨排放为0~8mg/km，RDE氨排放为0~7.5mg/km，部分HEV车型在亏电状态下，存在较高的氨排放问题。温室气体排放除CO2外，甲烷和N2O排放也将成为控制对象，对低碳、零碳燃料的应用有了新的排放要求。

多维度提升高效发动机性能

在实现“双碳”目标的过程中，发动机势必要向更为高效、节能、环保的角度发展。会议上，多位学者、行业专家亦提出了针对提升发动机热效率、降低燃料消耗量的前瞻性研究成果。

当前，行业内对发动机热效率的“竞赛”渐成趋势。不过，同济大学汽车学院教授韩志玉对这一现象表达了不同观点。他认为，发动机热效率固然重要，但不是体现发动机先进性的惟一技术指标。整车燃油经济性不仅受发动机热效率影响，还关乎车重、风阻、动力系统总效率和排放标准等诸多因素。他指出，由于量产发动机受到成本、耐久性、排放合规等方面的限制，其实际运行中的热效率低于开发阶段的产品样机。一些企业以产品样机热效率或实验室新技术探索数据进行夸大宣传，这一现象不利于行业良性发展，并将误导消费者。

在不断提升发动机热效率的过程中，爆震、NVH性能等方面的问题是工程技术人员始终要面对的。韩志玉分享了他在解决发动机爆震及提升燃油经济性方面的研究，通过采用基于火花塞光纤传感器的发动机爆震检测实验平台，韩志玉及其团队精准的找到了进气道喷射发动机和直喷发动机的爆震区域与特征。他提出，通过了采用靶向喷雾（TFI）抑制爆震的新概念，通过在点火前向容易发生爆震的燃烧室区域定向喷射少量燃油（或水等液体），有针对性地降低改区域局部混合气的温度和化学活性，从而抑制自燃进程发展。

来自理想汽车增程系统部的高级总监张贵强分享了增程系统NVH性能的开发理念与实践。增程式电动车近段时间在市场上持续火热，它与传统内燃机动力汽车相比，在NVH方面拥有诸多新挑战，包括但不限于驻车充电工况噪声、启停过程的冲击及无发动机掩蔽声的问题（油箱晃动噪声）等。

张贵强认为，开发理念不是打补丁，当确立整车NHV目标后，需要分解到不同的子系统进行逐步攻克。他举例称，增程系统的NVH表现与多方面因素有关，例如缸体和曲轴选型，不同缸体形式在增程系统中的NVH表现有很大区别。此外，缸体重量亦会影响到增程系统NVH表现。

此外，在解决油箱噪声问题方面，理想汽车创新性采用了光学摄影，通过制作透明油箱观察燃料运动特征，同时进行油箱仿真计算，并结合台架试验，用以验证产品研发是否达到了设计需求。

Lambda或许有更多可能

在目前的高效发动机设计中，全工况Lambda=1似乎已成为工程技术人员改善发动机排放、提升发动机效能的共识。在会议现场，来自上汽大众和奇瑞汽车的工程师均提及了相关内容。大众第五代EA888发动机、奇瑞鲲鹏混合动力发动机均采用了全工况Lambda=1的设计。

不过，丰田汽车的前瞻性技术研究也提出了不同方案。丰田汽车环境能源技术战略部部长殷蕾介绍了超稀燃发动机原型开发的概要，这是提升发动机热效率，降低发动机污染物排放的全新方案。通过将Lambda值控制在2.5，并采用两孔中置直喷喷油器进行微量燃料助燃，可大幅降低发动机NOX排放量，可不加装后处理装置，热效率接近50%。丰田汽车的前瞻性研究，为继续研发高效发动机提供了全新思路。

中压喷射氢内燃机降碳效果显著

降低二氧化碳排放是道路交通领域的努力方向。目前，汽车业界拥有多种替代燃料，以降低车辆二氧化碳排放。费尼亚德尔福标定经理魏少华认为，要实现近零排放，氢气内燃机的技术路径更为可行。

目前，费尼亚德尔福产品聚焦于汽、柴油喷射与控制系统，同时积极布局未来燃料（如甲醇、乙醇、天然气、氢气）的零部件和控制系统开发。在氢气内燃机领域，魏少华认为，它作为近零二氧化碳排放方案，兼具内燃机燃料加注快、耐受性高及可复用成熟产业链的优势。费尼亚德尔福重点发展中压氢气喷射技术并为此开发了专用控制器。

魏少华介绍称，费尼亚德尔福自2021年起持续投入氢气内燃机研发，覆盖轻型车、非道路机械（如铲车、挖掘机、发电机）及重型车领域。代表性项目包括：2024年量产的首个低压喷射氢内燃机非道路机械项目，目前正积极推进轻型车中压氢气喷射项目，并参与勒芒氢内燃机赛车项目。

在2021年启动的轻型车中压氢气喷射演示项目中，费尼亚德尔福定位于打造功率扭矩媲美柴油机，同时实现近零排放的氢气发动机。先后测试14台发动机，进行4代发动机迭代，在排放方面，实车碳氢（HC）和氮氧化物（NOx）排放降至个位数水平，实现了远低于欧Ⅶ标准的表现。此外，在费尼亚德尔福的中压氢气内燃机项目中，成功将二氧化碳排放控制在约1克/公里。

重视内燃机在低空经济中的发展潜力

当前，低空经济是国家战略新兴产业，正成为重要增长引擎，其核心在于飞行器及其动力系统。我国自2021年正式提出低空经济概念，涵盖航空、旅游、物流、应急等多领域。为促进发展，我国政府划定了低空空域（如W区、G区），并成立低空司加强管理，政策支持力度空前。

清华大学教授帅石金的讲演中提及，低空经济市场需求旺盛，主要包括城市空中出行、物流运输、低空旅游、农林植保、巡检监视等六大方向，由飞行器研发、基础设施、软件信息等六大支撑服务赋能。其中，电动垂直起降飞行器（eVTOL）凭借无需跑道、灵活起降的优势，被视为未来城市及非城市场景（生产作业、公共服务、消费）的关键载体。市场规模预计将从当前数千亿快速增长至万亿级，深圳等地已成为发展前沿。

帅石金认为，在低空经济的绿色低碳动力方面，纯电动虽是eVTOL当前首选，但受限于电池能量密度，存在重量占比高、续航短的瓶颈，严重影响载重和航程。这为混合动力系统创造了机遇。混合动力系统通过发动机发电（串联构型），为分布式电推进系统提供能源，优势在于以下几方面：一是，飞行工况相对稳定（尤其悬停高功率需求），利于发电单元高效运行；二是，显著提升航程和载重能力，满足长距离需求；三是，轻量化和性价比潜力。因此，混合动力系统，尤其是串联式构型被视为突破电动续航限制的关键路径。长远来看，在固定翼通航及长距离飞行领域，活塞式发动机（小型）和涡轮发动机（大型）凭借其成熟性和效率，仍将扮演重要角色。国内的发动机企业凭借政策推动和市场潜力，有望在低空绿色动力领域实现“换道发展”。

此外，本次会议上，中国一汽研发总院科技创新管理部部长曲函师介绍了一汽红旗高端V型系列增压直喷发动机的研发历程。目前，一汽红旗所配装的V型发动机在性能指标上已达国际先进水平，在某些技术指标上亦超越了国际同类产品。

V型发动机一直被视为是车用发动机中开发难度高、技术水平要求严格的一类产品，多被豪华、旗舰类车型采用。作为本次会议的主持人，上海交通大学汽车工程研究院院长许敏表示，在中国汽车逐步走向全球市场的过程中，针对发动机和动力系统的开发一定要具有全球化视野，特别是国内车企和发动机企业应注重高功率、大排量发动机的研发工作，这是中国汽车“出海”之路上，务必要补足的一课。