“内燃机及污染防治技术，该向何处去？”

最近，汽车行业的许多人和公司的家属们感到比较不安。 在国六标准宣传实施的紧要关头，疫情突然冲击汽车产业，无论是之前流传的燃油汽车还是新能源汽车，销量都大幅下降，终端带来的压力必然会传递到上游零部件公司，汽车尾气治理和后解决公司也无法幸免。

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9月10日，第11届大城市机动车污染防治技术研讨会在上海安亭召开。 这次会议的主题是“守正创新、精准减排”，来自领域的300多位专家、学者和公司人士参加，中国工程院院士、上海交通大学副校长黄震遐发表重要演讲，大会开幕式由中国环保产业协会汽车防治委员会秘书长方茂东主持。 在为期两天的会议上，与会嘉宾就内燃机和污染防治技术展开了交流，专家们的演讲揭示了内燃机和污染防治技术的快速发展趋势。

内燃机面临的问题和课题

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中国工程院院士、上海交通大学副校长黄震遐

与 领域的焦虑相比，黄震遐院士深入分析了内燃机面临的问题和挑战。

最近，欧洲一些国家出台了严格限制内燃机汽车行驶的法规，黄震遐认为，欧洲关注内燃机对气候变化影响的担忧似乎已成为政治需要而不是科学讨论。 受这种形势的影响，《经济学家》报道说内燃机曾经辉煌过，这样改变世界的机器的结局渐渐到来。 但是，另一位专家并不这样认为。 到2050年，60%的小型汽车认为将“拥有”内燃机。

专家们的争论各有理由，在这个过程中，北欧的禁令和专家的争论有可能被媒体过度扩大。 内燃机本身没有危害，会危害内燃机的有害排放、温室气体排放。

“在去年9月的国际知名期刊上，美国、日本、欧洲等国家和地区共计37名学者联名发表了复印件。 我也是作者之一，专门谈论内燃机对我国和世界的环境保护、能源消耗以及未来二氧化碳排放的影响。 这个复制品在国际上引起了很大的反响。 ”黄震遐院士说。

在过去的40年里，由于发动机或内燃机燃烧和后解决技术的高速发展，有害物质的排放量可以降低到千分之一左右。 目前，排气管的烃排放量低于发动机吸气口周围空气体的烃浓度。 即，通过排气后解决、燃烧技术可以使发动机排放量比较干净，成为负排量汽车。

(/h ) )关于雾霾，每个人都印象非常深刻。 泊位是造成雾霾的首要原因。 目前，先进发动机废气排放的泊位达到了每公里5毫克的标准。 但是，每辆汽车的轮胎和制动器一旦磨损，也会产生非常小的泊位，每公里约为50毫克。 比较而言，废气的排放量远远低于轮胎和制动器磨损产生的颗粒物。

从全球变暖气体排放量来看，交通行业的排放量约占整体的10%，即使将所有交通工具的所有变更为电动汽车，也只能消除10%的所有。 但是，实现这样的目标有重要的前提条件，所有电力都来自非化石能源，现在很困难。

欧洲的环境标准不仅对烃、一氧化碳( co )提出了严格的要求。 到2030年，欧盟新车碳排放标准将降至59克。 这是什么概念？ 一个人跑步每公里排出24~30毫克的二氧化碳。 可以看到未来汽车排放的二氧化碳会更低。

《巴黎协定》对欧洲技术的迅速发展和商业模式产生了巨大的影响，我国在《巴黎协定》中也做出了承诺，为了实现这一承诺，对降低汽车燃油经济性提出了要求，这也带来了内燃机的挑战，短期内， 其中长久以来，碳中和和零碳化是内燃机未来的必由之路。

20世纪70年代末期至80年代初，发动机热效率不高，汽油机低于30%，柴油机超过30%，目前最高效率超过50%，未来将达到54%。 热效率的提高源于技术的进步，从气道喷射迅速发展到缸内直喷再到稀薄燃烧egr技术，压缩比从7%~8%提高到16%。

我国在提高内燃机热效率方面也取得了可喜的进步，最近某发动机正式开发成功，热效率达50.2%，也是国内第一台超过50%的柴油机热效率发动机。

为了内燃机未来的快速发展，上海交大的实验室提出了一个全新的概念——智能燃料发动机。 发动机可以向缸内和气道喷射两种燃料，通过两种燃料实时控制燃烧过程，进行燃料过程和燃烧过程的设计。 根据汽油机转速、负荷情况使用不同的燃油比例，优化发动机整体散热形态、发动机负荷，从城市情况看，最高可达近30%的油耗、平均油耗22%，这是一种全新的发动机。

汽车在行驶中排放二氧化碳。 吸收二氧化碳后制造燃料的话，循环会重复，变成碳中性。 无论汽车怎么开，大气中的二氧化碳都不会增加。 利用可再生能源、风力、太阳能等发电制造氢气，利用氢气捕捉二氧化碳制造燃料，从而实现碳中和。

目前，国际太阳能发电价格约为每电1.35美分，约0.1元。 下一个目标是1美分，中国西北地区弃风弃光造成的电力资源浪费约30%~40%，太阳能发电可以制氢。 美国、欧洲、德国、沙特阿拉伯、日本等都在开展全新概念的清洁燃料研究，我国也提出了液态的日光(清洁甲醇)概念。

从未来的快速发展趋势看，内燃机还有很强的生命力，世界几大汽车公司向市场推出的混合动力汽车、phev、助力电动汽车需要采用内燃机。 燃油和电动汽车不是零和游戏，用途各有长处，也有分工，两者的融合是不可缺少的。

■氢内燃机是迅速的发展方向之一

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燃料中的有害物质在燃烧中释放，如果燃料干净，则不会释放烃、co、二氧化碳等有害物质。 20年前，宝马汽车曾试图使氢气在发动机内直接燃烧。 但是，该研究此后被中止，可以说在技术上，这条路也存在很大的困难。

在这次研讨会上，汽车电子有限企业高级系统开发专家苏建业博士的演讲主题是“氢燃料内燃机燃烧和排放特征的试验研究”，这一下子展现了参与者的乐趣。 当时宝马汽车失败进行研究，联合电子如何再现辉煌？

苏建业似乎知道大家的关注点，首先回顾了氢燃料内燃机技术的迅速发展变化，然后技术的进步使氢燃料内燃机再次回到了视野中。

与 年前相比，氢燃料内燃机在可用的技术方面取得了很大的进步。 700bar高压储氢技术已经在燃料电池上批量生产，解决了氢内燃机车辆载气量低的问题。 20年前，宝马使用气道喷射燃烧的做法，现在迅速发展缸内直喷，缸内直喷氢气喷射系统满足了可能量产的增压技术的进步，从以前的30kw/l提高到了80kw/l，翻了一倍多 “更重要的是，氢化基础设施的建设扩大，形成了采用氢内燃机的平台。 氢气作为能源，价格有望进一步下降，供客户使用。 ”苏建业说。

这些技术进步取得了什么样的成果？ 据报道，目前的2.0l、涡轮增压、缸内直喷水素燃料内燃机的输出功率、转矩与2.0l增压直喷汽油机同等。

由于氢燃料的物理化学性质，氢的自燃温度比汽油高200~300℃，但点火能量为汽油的十分之一，特别适合火花点火的燃烧方法。 氢气的可燃范围比柴油汽油大，非常容易着火。 这注定了氢气会实现稀薄燃烧，实现超稀薄燃烧。 氢气也有不足之处。 混合体的热值很低。 这是因为对增压技术的要求很高。

联合电子的氢燃料内燃机试验发动机为2.0l，涡轮增压、缸内直喷汽油发动机，几何压缩比为9.8，吸气和排气使用vvt，可变涡轮截面涡轮增压器也有2个，在ecu侧也进行了调整

样机排放结果也良好，无二氧化碳和颗粒状物质排放，测试中有烃和co，但数量极少，约为4.6ppm。 “这是没有善后的结果。 ”苏建业说。 结果发动机需要用油润滑，有些油会泄漏到气缸内，产生烃和co。

氢燃料内燃机的最大挑战是nox。 由于输入的空气体中同时有氧和氮，因此高温时氧和氮结合发生化学反应，从最后的结果来看也在10ppm以下。

氢燃料内燃机的短板上升功率不足，缸内直喷达到80kw/l后，不太容易上升，热效率也比以前传来的汽车低一些。 氢燃料内燃机还有很多不足之处，但废气排放是以前流传下来的汽车无法比拟的。

■排气超标对策为监督管理

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生态环境部汽车污染监测中心副主任尹航

液体太阳能、氢气燃料内燃机是一个遥远的事件，汽车尾气治理不能等这些技术量产后再进行治理，加强监管已成为必然趋势。 生态部汽车污染防治监测中心副主任尹航就“中国汽车排放监管政策法规的解读和未来监管趋势”进行了演讲。

经过一段时间的管理，我国空燃气质量达标城市的比例逐年提高，2019年的337个城市中，157个城市空燃气质量达标的占46.6%。 与去年相比，pm10和二氧化硫浓度下降，臭氧浓度上升，其他持平。 总体上，pm2.5防治形势依然严峻，臭氧污染日益突出。

从污染物来看，重型卡车是移动源nox控制的关键，重型卡车保有量约占汽车保有量的2.04%，但nox排放量占汽车排放总量的61.84%，占移动源排放总量的34.56%。 小型客车是移动源vocs控制的要点，小型客车保有量约占汽车总量的67.08%，vocs排放量占汽车总量的62.36%，移动源总量的51.18%。

生态环境部已经建立了“天地车人”一体化的监管体系，今后的业务将加大车监管执法力度。 在全国31个省、自治区、直辖市开展了汽车定期检查工作，全国汽车保有量的98.1%已经进行了定期检查。 另外，加强道路检查，加强入户监督抽查，提高监督抽查的频率。 2019年，各地共计检查了3亿7000万辆，发现了1138万32000辆超标车辆。

在原有业务的基础上，有关部门积极推进队伍结构的清洁化，加快了旧车辆的报废，使我国队伍结构发生了明显的变化。 燃料达标是污染排放治理的重要环节，从2019年开始实施“三油并轨”，严厉打击洁净油的产销储存和不合格油的采用行为。 2019年5月，生态环境部与市场监督管理局、公安部、商务部合作，要求京津冀及周边“2+26”城市和秦皇岛、承德、张家口共31个城市、258个县区开展清洁的各地政府取缔905个，新发现561个黑加油站。

在监督执法过程中，发现了各种超标问题，以含硫量为例，平均超过25倍，其中55%超过100倍，最高超过902倍。 通过加大监管力度，正规渠道柴油销量大幅增长，2019年5~8月，平均增长率为11.3%，石家庄、邢台、张家口、邯郸、开封、菏泽6个城市平均增长率为33.2%。

下一步，生态环境部将继续严格执行国六标准，完善“天地车人”一体化监测体系，对高排放车辆实施24小时各方面的实时监测，通过大数据监测，对汽车生产公司、发动机制造公司、后

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