年7月30日晚，创业5年的新造车势力，理想汽车敲响了纳斯达克上市钟声。理想汽车目前唯一的产品，理想ONE采用插电式混合动力的技术方案，可解决电动汽车续航焦虑问题。伴随理想的上市，以及其他车企对插电式混合动力汽车的布局，让更多人意识到内燃机在未来仍具有价值，它将迎来第二春。

汽车内燃机也许永远不会消亡，并不会像一篇文章《内燃机之死(TheDeathoftheInternalCombustionEngine)》所说的那样，改变了世界的机器末日渐至。

其实关于汽车内燃机未来的发展趋势，在学术界早有研究。根据清华大学汽车产业与技术战略研究院赵福全、刘宗巍等研究者发表的一项研究成果《Challenges,PotentialandOpportunitiesforInternalCombustionEnginesinChina》，全球汽车产业正迈向“动力2.0时代”。汽车动力系统将由单一动力源变为多动力耦合系统，这意味着，未来内燃机在汽车中仍扮演着重要的角色，汽车发动机将会更高效、简单；朝着成本更低、燃料多元化的方向不断进化。

该项研究从人类工业文明的视角，讨论内燃机及整个汽车产业未来发展的路线图，从而为内燃机乃至整个汽车产业未来的可持续发展提供参考。从汽车发动机面临的挑战、发展潜力、优势以及未来的机遇，进行了深入分析与客观解读。以下是该研究的核心内容：

内燃机面临严峻挑战

当前，以内燃机为核心的传统汽车动力系统确实面临严峻挑战，主要包括三个方面。

一是日趋严格的油耗法规，乘用车的CAFC值（企业平均油耗）将从年的8.2升/百公里降至年的5.0升/百公里，年将进一步降至4升/百公里。

二是环保标准不断提高，国家不断加快汽车排放法规的升级，为了降低有害气体和颗粒物排放，今年已开始全面实施国六排放标准。以目前正在实施的第四阶段年5升/公里及国六排放法规为例，开发一款同时满足这两项法规要求的发动机摆在每一家传统车企面前。这就要求车企不断创新开发高效率汽车动力系统，仅靠内燃机自身优化提升恐怕难以达标。

最后，内燃机还将面临新技术的挑战。一方面，对传统内燃机汽车技术升级改造的空间有限，而且这也会让汽车成本大幅提升，不计成本地使用越来越复杂的内燃机不再是最佳选择。

另一方面，随着纯电动汽车、混合动力汽车等电动化技术难题不断突破，汽车行业能源革命的时机已经成熟，这将对内燃机的生存提出最为根本的挑战。综上所述，面对未来法规要求、能源转型、节能环保等多方面的发展要求，内燃机技术的发展潜力、进步速度以及经济有效性，将决定其与其他技术竞争时的生存空间。

内燃机的发展潜力

尽管面临严峻挑战，但内燃机的发展潜力也不容小觑，从以下四个方面展开分析。

首先，内燃机的热效率远未达到极限。丰田混合动力系统的发动机依靠阿特金森循环和独特的设计可以将热效率提高到41%；据报道，马自达创驰蓝天发动机的峰值热效率可达51%；目前量产柴油机峰值热效率最高已达50%，实验室柴油机峰值热效率可达55%以上。由此可见，发动机的热效率远未达到极限，在节能减排方面还有较大的提升空间。

第二，汽车发动机技术能够接近零排放。目前，汽车发动机在技术上已经可以实现颗粒物的近零排放，未来，通过内燃机技术的进一步优化、动力系统的电气化、更加先进的排放后处理技术，内燃机汽车有望实现零污染物排放。所以汽车发动机满足更严苛的排放标准是可行的，只是需要考虑技术成本。

第三，电动汽车碳排放量相比传统燃油汽车碳排放量没有优势。基于不同动力系统的全生命周期来测算，电动汽车并不一定比燃油汽车的碳排放量低，这主要取决于电能的来源。在使用阶段，电动汽车的碳排放为零，再考虑电力清洁性，在我国这样以煤电为主的国家，纯电动汽车每公里的碳排放比燃油汽车更多。

如下图的年中国市场不同类型汽车的等效碳排放量，可以发现强混合动力汽车的碳排放水平最低。此外，还应考虑车辆生产及报废回收阶段产生的碳排放，已有研究证明，在生产阶段的电动车碳排放显著高于汽油车。

第四，电气化革命。汽车动力系统的全面电气化，伴随而来的是发动机的角色也将发生变化，但它不是旁观者，而是重要的参与者。未来，发动机可与电池、电机、电控有效组合，仍承担部分动力驱动任务，参与到电气化的革命中来，从而获得更大的潜力。

比如，混合动力汽车技术路线，动力系统中耦合了发动机和电机两种动力源，可通过电机驱动来适应不同工况，而发动机始终工作在固定范围的高效率区域。随着未来动力系统的机电耦合程度更高，发动机将大大简化，成本将显著降低，从而补偿引入电池电机所带来的新增成本，这种“新”混动技术路线提出了一种全新的内燃机设计理念，是真正满足机电耦合需求开发的汽车发动机。

汽车发动机的优势和未来的机会

内燃机不仅潜力巨大，而且还有很多优势。

一方面，当前电动车面临的核心瓶颈是电池成本、续驶里程和电池特性不能适用于高寒等极端环境。在这种情况下，以混合动力为代表的技术可以充分挖掘内燃机的潜力，内燃机具有极强的适应性，可以有效控制成本，也容易解决里程焦虑问题；从而在满足严苛法规的同时，为消费者提供体验更好的汽车产品，在全生命周期内实现更加节能、减排、低碳的高性价比运行。可以预见，“动力2.0时代”既是各种动力技术相互竞争的时代，更是其相互融合、互为补充的新时代。

另外，内燃机经过百余年的发展，是汽车中最复杂的系统，拥有完整的产业链条、明确的分工关系、广大的用户基础、深厚的技术积累。坚实的产业基础决定了完全取代可靠性高、成本低的内燃机，代价是高昂的、过程是漫长的。

正是以上这些优势，也让内燃机迎来新的发展机会。

首先，电气化革命带来的机遇。前面已经说到，内燃机热效率还有提升空间，综合热效率还可以进一步提升20%以上。未来的内燃机将由“机械实现可变”转向“机电耦合实现可变”，将逐步摆脱多种机械可变的复杂技术。所以成本不升反降，也削弱了领先者的优势。伴随着汽车动力总成的全面电气化，内燃机将作为机电耦合系统中的重要组成部分。这也意味着内燃机的存在方式、性能需求和开发理念都将发生根本性的改变，未来的内燃机将向高效、定工况、简单、低成本的方向不断进化，并与高效的电机、变速器、电池等紧密结合，从而给整个产业带来全新的发展机遇。

基于以上对未来发展趋势的判断，作者也引用一些研究文献来证明该观点。一些研究预测插电式混合动力汽车（PHEV）的全球市场份额在年将达到40%，年将达到50-60%。

其次，燃料多元化。当前，汽车发动机的主要燃料是汽油和柴油，未来可通过对燃料进行有针对性的改质设计，将有更多不同种类的燃料，特别是碳中性燃料、低辛烷值燃料以及基于可再生能源制备的燃料，提供给内燃机使用，从而延长内燃机的寿命，并使其更加高效、绿色、清洁地服务人类。

最后，智能网联化的机遇。当前汽车正向低碳化、网联化和智能化方向不断升级，而智能网联技术的应用并不局限于整车层面。对于汽车动力系统而言，借助智能网联技术，可以面向节能、环保、低碳目标，实现更有效的优化控制。显然，这不仅有利于纯电动力系统的优化运行，搭载内燃机和电池电机单元的复杂机电耦合系统对此同样有紧迫需求。未来动力系统将通过网联实时获取车辆自身信息以及与车辆相关的交通环境信息，并基于对车辆内外部状态的感知和预测，实施高度智能化的精准控制，以最大限度地降低汽车能耗和排放。

汽车动力总成技术展望

当前，汽车产业正快速进入能源多元化时代。如下图所示，传统燃油汽车、混合动力汽车、插电式混动汽车、增程式电动汽车、纯电动汽车及燃料电池汽车等将长期并存，分别占有不同的市场份额，并随时间推移动态变化。不同动力形式各有优缺，法规将成为推动此消彼长的最关键因素。

比如，传统内燃机难以满足4升/公里的油耗标准，因此在年前后将逐渐退出市场，这也就是汽车“动力2.0时代”。当电池成本大幅下降、充电基础设施充分普及后，插电式混合动力汽车将逐步退出市场，标志着汽车行业已经迈向“动力3.0时代”。由此可见，单独使用内燃机驱动的车辆会越来越少，但内燃机并不会就此退出历史舞台，内燃机在汽车可持续发展的进程中已经并且还将继续发挥重要作用。

最后，该研究对国家政策制定和企业战略规划提出一些合理建议。在政策方面，国家和产业在大力推动新能源汽车快速发展的同时，也必须高度重视汽车内燃机的优化升级，出台限制内燃机发展的政策必须慎之又慎，应科学合理制定中长期的技术路线。若轻易舍弃产业基础雄厚的内燃机，不仅不会立竿见影地取得节油减排降碳的明显效果，还会对整个国民经济产生冲击，影响汽车以及众多相关产业的健康发展。

至于企业的技术路线，则应根据技术储备的不同、产品组合的不同、品牌价格承载力的不同以及发展时期的不同，做出最适合自身发展的正确选择。需要强调的是，对于各种动力技术的未来发展，企业从各自的情况及利益出发，可以有不同的认识和战略。

而产业的决策者和研究者理应站在国家和行业整体的高度，基于全生命周期的视角，从技术成熟度、成本、进步速度、攻关投入以及产业支撑、政策导向等多个维度，对汽车动力技术进行持续、系统、全面、客观的评估，以此来指导产业的健康可持续发展。

后记

笔者花费大量时间研读和记录下这篇文章的核心内容，是由于非常认同该研究中的很多观点，也引起了笔者的共鸣。笔者在年参加广汽丰田的一个比赛中，提出了一种新的混合动力解决方案，其核心就是为电气化而设计的新一代内燃机，只追求发动机在某一区间的热效率，从而将内燃机简化。另外，笔者目前的研究方向是挖掘智能网联与新能源汽车的交叉点，第一项研究成果便是借助车辆智能技术，以最大限度地降低混合动力汽车能耗和排放，实现对机电耦合系统的更高效控制。

参考文献：

[1]Zhao,F;Chen,K;Hao,H;Liu,Z.　　Challenges,PotentialandOpportunitiesforInternalCombustionEnginesinChina.Sustainability,12,.

[2]应理性评估内燃机的挑战、潜力与机遇,中国汽车报。