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苏万华院士:内燃机与电机、电池结合的混合动力才是未来

2019-05-10 10:13 性质:转载 作者:苏万华/赵福全 来源:机工教育
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嘉宾苏万华清华大学赵福全舍弃内燃机是根本上的误判internal-combustion-engine-exploded-view2010 年美国能源部授权美国汽车理事会...

嘉宾

中国工程院院士、天津大学

苏万华

主持人

清华大学

汽车产业与技术战略研究院院长

赵福全

舍弃内燃机是根本上的误判

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随着节能环保的要求越来越严,汽车正朝着电动化方向发展,新能源汽车在国家层面受到的关注度越来越高。同时,有报道称一些国家已经直接或间接地提出了内燃机汽车的禁售时间表,似乎社会舆论在唱衰内燃机。

2010 年美国能源部授权美国汽车理事会 USCAR 召开了一次高水平的学术会议,这次学术会议有两个重要结论:

第一,在相当长的时间内,内燃机仍将在移动式动力装置中占有支配地位。

第二,内燃机的热效率可以不受卡诺循环的限制,短期内可以达到 60%,中长期有可能接近 85%。

这是基于全世界基础研究结果得出来的判断,对内燃机的发展前景有很好的期望。

在中国火电占比仍在 70% 以上时,以发展新能源汽车为由唱衰内燃机不科学,也危险。舍弃内燃机是根本上的误判。中国发动机技术早已今非昔比,不像想象得那样落后。莫让中国内燃机产业留下历史遗憾。

内燃机处于近零排放的水平

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2015 年我国汽车平均二氧化碳排放量约为 170 克/百公里,按照发改委相关文件要求,到 2020 年汽车平均二氧化碳排放量要降低到 115 克/百公里。相当于每年要降低 11 克/百公里,即下降 3%。

三十年来,内燃机排放水平从低排放到超低排放、再到超超低排放,现在处于近零排放的水平。过去三十年,全世界汽车的颗粒物和氮氧化物等有害排放物已经降低了 99%,现在的排放水平仅相当于三十年前的 1%。

经过近三十年的发展,内燃机颗粒物和氮氧化物等有害排放物已经降低了 99%,已经处于近零排放的水平。下阶段内燃机减排的最大挑战是汽车瞬态过程的排放。

内燃机热效率有望突破60%

提高内燃机热效率是全世界内燃机产业从业者当前的首要任务。现在比较现实的目标是把汽油机热效率提高到 45%-50%,把柴油机热效率提高到 50%-55%,甚至往 60% 的方向发展。

内燃机的热效率60%量产主要的难点是内燃机需要小型和强化,其中强化问题挑战更大。由于内燃机的热效率与负荷成正比,负荷越高,热效率越高,最大爆发压力也越大。

目前国际上量产机型的最大爆发压力约为 380 帕,而当热效率超过 60% 的时候,最大爆发压力可以达到 450 帕,这就对内燃机机体的结构、强度设计提出了更高的要求。

按照十佳发动机评选的结果来看,国内量产汽车发动机的热效率已经做到超过 40%,最高可达到 40.5%。现在基准质量乘用车的百公里油耗已经可以做到接近 5 升,甚至少于 5 升。

未来内燃机热效率有望突破 60%,2030 年,使热效率达到 60% 的技术就会提上日程。

2020年混动技术会大行其道

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混合动力方案可以让发动机在更佳的工况范围内长时间工作,而在其他如启动和低负荷等高油耗的工况时,则使用电池和电机,从而达到节油的目的。

例如启动或城市中堵车的时候,可以让电池和电机工作来弥补发动机的不足,这只需要使用很小的电池即可实现。之所以强调小电池,是因为目前电池在能量密度和成本方面还存在瓶颈。

混合动力技术潜力巨大,但需要有效平衡技术进步和成本降低。如果成本没有竞争力,就会出现很大的问题,毕竟消费者会用自己的钱来「投票」。

混合动力技术的发展要建立在内燃机和电动技术两方面共同进步的基础之上。随着技术的进步,成本也会逐步降低,比如可以用节能效果近似的新技术方案来代替过去的技术方案,这样就能节约成本。

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