清华大学汽车工程系教授 帅石金
我报告的内容四部分，先介绍背景。我认为未来相当长的时间混合动力是汽车节能减排的主流技术，重点阐述乘用车满足未来油耗法规的技术路径，尝试从量的角度给大家一些概念。第二混合动力发动机油概念，作为发动机专业的人，什么是混合动力发动机，有什么特点，跟传统有没有差别。我一直做发动机节能减排的研究，尤其汽油机，汽油机作为乘用车主流动力，未来有没有空间，压燃还有很大的空间。最后是结论。
从全球汽车油耗法规来看，不管美国、欧洲、日本都是这么一个下降的趋势，现在欧洲最严到2020年95g/公里，我们中国到2020年117，离欧洲差距还有很大。欧洲技术走在比较前，你看主流的企业二氧化碳，油耗法规仍然离2020年，2025年有很大差距，所以他们也面临巨大的挑战。中国更加是这样，张高丽代表中国政府签署了降低二氧化碳排放的气候框架协议书，这是一个非常大的事，对我们各行各业，二氧化碳减排，汽车也是一大块面临巨大的压力，这个趋势是不可阻挡的，怎么满足这个法规。
当然，我们怎么满足这么严格的节能法规，有很多技术路线。我这里给的是2012年世界能源署做的预测，总体认为预测容易，预测准不容易，作为国际上权威机构预测还是有一定的认可度。在2020年我们发现轻型车，乘用车70%还是纯汽油驱动，几乎所有的一部分小比例可能有电动，绝大部分还是汽油机、柴油机。到2050年远点看，2030年问题也不大，有一个预测还是认为能够超过58%，是用发动机，电动车未来的燃料电池可能会有发展，但是相当比例还是一半以上是有发动机的，而且85%为混合动力，这是权威机构的预测，我的基本判断混合动力将成为主流，作为发动机研究者怎么在这个大背景下把发动机节能减排做到极致。
“中国制造2025”提出了技术路线，中国汽车来满足这个法规要求，第三阶段已经过了，我们是第四阶段5L/百公里，基于现有车和发动机优化是没有问题的，到第五阶段4.0结合2012年国际能源署做的量化，把所有技术节能，包括车，包括发动机的，也基本能够满足，但是没有混合动力基本不行。所以如果第六阶段，这是中国，可能是三升，也可能3.2升，趋势必然是这样的趋势，一定要有混合动力。从现在开始作为车企必须要满足这个要求，我们算了一下44%，那是42%可以满足。再加上混合动力22%的节能能够满足3.2L，第六阶段的法规。混合动力未来是主流的支持。
如果再看欧洲、美国，看他们的技术路线，总体来讲大家对混合动力路径是认可的，未来更远的燃料电池，电动车会有补充。它的趋势是混合度越来越高，插电式混合是未来的趋势，更大的节能必须深度混合了，这也反映出共识。
具体指标只列了技术，短期、中期、长期，发动机也在挑战60%、70%的效率，现在50%是没问题的，当然不容易。美国给出了2012-2015年，它是越高越高。汽油机、柴油机、混合动力总体来讲有很大的空间，来满足这个法规的要求，当然这个绿点落在这里是因为轻度，深度插电潜力会得到很好的发挥，这也是支撑混合动力是主流技术路线。我把美国他们满足2025年法规的一些技术，从发动机、传动、汽车、电气化附件的个优化，以及混合动力。我只列两个方面，一个是发动机节能的技术，降低摩擦、断缸等等的都是可选的为了满足法规的一些技术。
因为我们做技术人，尽量给一些量，看看他们做了分析，有一些计算，有一些测试数字的对比。有一些技术就是1%，2%，有一些技术从发动机直喷吸燃，压燃还有很大的潜力。混合动力从轻混到重混，量化数据降二氧化碳排放也是巨大的，百分之三四十的潜力，当然不存在节能概念。从这个角度来讲我认为混合动力节能潜力是巨大的，是未来节能减排主流技术，我认为中长期靠这个，从技术角度做分析是必须这样做。
混合动力是未来满足油耗排放法规的主流技术路线。
下面看看到底是什么是混合动力发动机，有什么特点，跟传统有没有差别。如果没有什么差别，或者没有什么余地了，甚至让发动机节能发挥不出来，这就说明没什么做头。
最近发表了一篇论文，尝试把世界各地关于混合动力发动机技术参数进行了分析总结，尝试给出满足混合动力的一些技术路线和技术特点，挖出来到底有什么潜力，如果大家感兴趣可以看。这主要是基于收集的数字做技术路线的分析。
混合动力发动机跟混合动力系统的构型相关的，混合动力构型确定发动机要求我们才能知道。一般根据是否插电，混合度，构型进行分类。总的来讲，我们根据它是否插电分为常规混合动力和插电混合动力，从混合度，有微混、中混、全混等等的概念。从传统内燃驱动到电动基本是这么一个情况。动电的需求，插电长短都有总结分类。
就是因为混合动力由于运行特性发生了变化，跟传统车不一样，所以造成对发动机要求也不一样。比如说发动机油怠速停机的问题，发动机不是按照部分混合运行。这给我们以混合动力发动机的技术，怎么来满足这种要求才是混合动力需要的发动机要求。
我们总体来讲，根据你的构型并联、混 连、串联。一类是插电增程，另外电混不插电，分类下来发现串联非插电的，并联插电非常插电，对发动机有些共性的要求，对油耗，轻量化等等有特殊要求。而对插电式增程是另外的要求，因为对发动机的要求不像其它的几种形式要求那么广，是在一些点，可能对轻量化要求更高。这是总结出来的发动机的要求的分类，我们大的分两类，常规和增程式的。
增程式混合动力发动机对节能要求稍微低一点，毕竟起作用时间不是长时间，是增程的时候才起作用。所以要求是对运行工况点和完成线完全不同的要求。
下面看看常规混合动力技术路线，我们做了一些案例，发动机产品做了分析，大概有两个技术路线。一个就是以日本主推为代表的自然吸气高膨胀比汽油机，另外一条增压直喷小排量汽油机，欧洲主导。这两个当然不能绝对说日本不做直喷，总的来讲日本主推面向中低端混合动力，而欧洲因为品牌度比较高，所以走了中高端的缸的直喷。两者都是低油耗，但是自然吸气低膨胀成本低，升功率低。增压直喷成本高，但是紧凑性好。所以看你考虑哪方面，是要成本还是紧凑性，但是都是节能的。
所以本田，丰田，非常节能，但是成本低，升功率低。而像宝马增压直喷结构紧凑。
FEV公司对混联、并联系统，九种发动机节能减排量化的分析，通过一些模拟的，得出的结论在满足整车动力性一致前提条件下，像高膨胀排量要高，不紧凑。满足动力性一致条件下，采用高膨胀比发动机和增压油耗差不多，但是对于高端的SUV重的车辆采用增压直喷，整车油耗要比其它的有优势。这对我们企业是有帮助的。
第二个案例丰田，因为它在混合动力走得比较前，做了很多发动机优化，取得了很好的节能效果。降低膨胀损失，冷却损失等等，燃烧的优化等等。未来还有潜力，目标是要冲到40以上，要在现有基础上加强吸燃，吸燃不是提高完全燃烧效率，是让热效率高，有百分之一二十的潜力。隔热它没有考虑，等等的。这个预测他们更乐观，45%，接近于柴油机现在最好的水平，它是点燃。所以做这些工作。
这是对常规混合动力，如果再看增程式混合动力发动机评价指标跟常规混合动力还不一样，有一个影响因素，但是它更看重成本，要小，更看重MVH，油耗反而是第二位。所以它的选择也是不一样，甚至可以考虑二冲程，甚至转子发动机，甚至自由活塞发动机。燃料电池那是更未来的，现在也有很多选项在这里做。
但是如果分析一下，会发现产品增程器还是四冲程汽油机，根据增程排量的要求，功率要求一般三四十不会超过，小一点可以用转子，用一二缸二冲或者四冲，再大一点两缸三缸，三缸节能减排方面做得也挺好。产品上仍然是小排量，小缸速可靠性好，成本低，能够满足排放法规。
混合动力发动机要说本质上还是老祖宗的东西，但是它让发动机又有了提升的更大的空间，尤其是节能，它由面工况向小区工况。尽管两个用法不一样，但是都在挑战发动机的极限，发动机未来热效率都会大幅度提升，就是得益于混合动力给了机会。
这也是丰田做的预测，现在40%，汽油机35%是非常高的传统效率，我们要向45，甚至挑战50。下面我讲的一种可能性，也是中长期的，就是让汽油机像柴油机的效率，同时排放大幅度降低，这是汽油压燃未来有可能是适合做混合动力发动机的一种尝试。
为什么做这个事？柴油机高效，但是排放不好，汽油机由于排放好，但是效率低。柴油机尝试解决排放问题，不牺牲经济性。汽油机尝试提高效率，但是不牺牲排放，未来我们想有没有汽柴油找到更适合压燃的燃料。直喷向柴油靠拢，吸燃向柴油靠拢，发动机柴油机老祖宗命运不好，那个时候没有汽油，现在把燃料跟发动机再进行最佳匹配，有可能使发动机再提升。这就是我们的一个看法。
我们探讨下一代高效内燃机，混合动力的高效内燃机就是这个概念。
我们认为燃料跟发动机匹配不良，高辛烷值汽油适合点燃方式，但不适合高效的压燃方式。柴油很好，但是不是一种清洁的压燃燃料。点燃市汽油机与压燃式柴油机能统一。
两种思路，一个基于现有汽柴油，尽可能提高汽油的比例，把柴油作为引燃。你可以再线混合，两个装燃料，这两个是可以达到柴油的效率，排放可以比柴油机低。第二个思路干脆不用混合燃料，找到最佳的低辛烷。石化听到低辛烷也非常高兴，大幅度减少了炼油工艺二氧化碳排放问题。
详细的过程我不讲，不断提高汽油的效率。燃料现阶段可以用汽柴油混，可以高辛烷值汽油做，挑战极限。同时低辛烷值让燃料跟发动机匹配更好。
一个高辛烷值，德尔福跟汽车厂家开发这种发动机，已经把最低油耗是213，是柴油机，不需要IOX和碳烟后处理装置可满足欧6。
另外低辛烷值，也可以让它节能减排，甚至节油效果26.4%。如果是低辛烷值单燃料，没有石化部门配合做不了这个事。最近我们跟石化部门有油品与清洁燃料分会就是干这个事。他说原来汽油怎么得到的，是二次加工，有低辛烷之石脑油不知道怎么用，原来是重整变成化工品，变成容器。如果这个便宜拿来烧多好，他们也高兴，要做大量工作。甚至石油公司也关心了，没有油了。
我们跟长城合作多缸机做以压燃。友好比柴油机低，颗粒物大幅度下降，唯一一氧化碳排放高，这不是问题。同时能够节能，让颗粒物，氮氧化物降低的真不多。
下面总结一下。混合动力是乘用车满足未来油耗和排放法规的主流技术。混合动力发动机是基于现有车用发动机，尤其汽油机技术进行极限优化。第三混合动力发动机对燃油消耗、紧凑型、NVH和成本等提出更高要求。第四GCI发动机油可能在燃料电池车上得到率先应用。
谢谢大家！
(根据现场速记整理，未经本人审阅)
