内燃机及污染防治技术，该向何处去？

最近很多汽车行业的人或者创业者都感到焦虑。在国六标准推广实施的关键时刻，疫情突然袭击了汽车行业。无论是传统燃油车还是新能源车，销量都大幅下滑，来自终端的压力势必传导到上游零部件企业，机动车尾气处理和后处理企业也未能幸免。

9月10日，第十一届大城市机动车污染防治技术研讨会在上海安亭召开。本次会议的主题是“诚信创新，精准减排”。300多位业内专家学者和商界人士出席。中国工程院院士、上海交通大学副校长黄镇发表了重要讲话。大会开幕式由中国环保产业协会机动车防治委员会秘书长方茂东主持。在为期两天的会议中，与会嘉宾就内燃机及污染防治技术进行了交流，专家们的发言揭示了内燃机及污染防治技术的发展趋势。

■内燃机面临的问题和挑战

中国工程院院士、上海交通大学副校长黄镇。

针对行业焦虑，黄镇院士深入分析了内燃机面临的问题和挑战。

最近，一些欧洲国家颁布了严格限制内燃机驾驶的法律法规。黄镇认为，在欧洲，人们对内燃机对气候变化的影响的关注似乎已经成为一种诉求，而不是一场科学讨论。在这种形势的影响下，《经济学人》曾经报道过，内燃机曾经辉煌过，但这台改变世界的机器的末日即将到来。然而，其他专家并不这么认为。他们认为，到2050年，60%的轻型汽车仍将“拥有”内燃机。

专家的说法各有道理。在这个过程中，北欧的禁令和专家的论证可能会被媒体过度放大。内燃机本身是无害的，危害来自内燃机的有害排放和温室气体排放。

“在去年9月的一份国际知名期刊上，共有来自美国、日本、欧洲等国家和地区的37位学者联合发表了一篇文章。我也是作者之一，具体说一下中国和世界内燃机的环保、能耗和未来的二氧化碳排放。这篇文章在国际上引起了很大反响。”黄镇院士说。

在过去的四十年中，由于发动机或内燃机的燃烧和后处理技术的迅速发展，有害物质的排放可以降低到原来的千分之一左右。目前排气管的碳氢化合物排放低于发动机进气口周围空气的碳氢化合物浓度，即尾气后处理和燃烧技术可以使发动机排放更清洁，成为负排放汽车。

大家对雾霾印象很深。颗粒物是造成雾霾的罪魁祸首之一。现在先进的发动机尾气排放颗粒物已经达到了每公里5毫克的标准。但是每辆车的轮胎和刹车的磨损也会产生非常小的颗粒物，每公里50毫克左右。两相比较，尾气排放远低于轮胎或刹车磨损产生的颗粒物。

从全球温室气体排放量来看，交通领域的排放量约占总量的10%。如果所有车辆都换成电动车，只能抹掉10%。但是，实现这个目标有一个重要的前提。电力全部来自非化石能源，目前很难实现。

欧洲环保标准不仅对碳氢化合物和一氧化碳(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？一个人每公里会排放24 ~ 30毫克二氧化碳。可见，未来汽车排放的二氧化碳会更低。

《巴黎协定》有着深远的影响……ct在欧洲的技术发展和商业模式上，中国在巴黎协定上也有承诺。为了实现这一承诺，它提出了降低汽车油耗的要求，这也给内燃机带来了挑战。中短期内要不断提高内燃机热效率，低碳化是内燃机存在的必要条件。从中长期来看，碳中和、零碳化是未来内燃机的必由之路。

从70年代末到80年代初，发动机的热效率并不高，汽油机不到30%，柴油机超过30%。现在最高效率可以超过50%，未来会达到54%。热效率的提高来自于技术进步，从进气道喷射到缸内直喷，再到稀燃EGR技术，压缩比从7% ~ 8%提高到16%。

中国在提高内燃机热效率方面也取得了可喜的进展。近日，某发动机正式研发成功，热效率达到50.2%，这也是国内首款热效率超过50%的柴油机。

对于内燃机的未来发展，上海交通大学实验室提出了一个新概念——智能燃油发动机。发动机可以在缸内和进气道喷射两种燃料，通过两种燃料实时控制燃烧过程，从而设计燃料过程和燃烧过程。汽油机在不同转速、不同负荷下使用不同的燃料比，使整个发动机的放热形式和发动机负荷得到优化。从市区工况来看，最大油耗可近30%，平均油耗可达22%。这是一台全新的发动机。

当汽车行驶时，它会排放二氧化碳。如果二氧化碳在用作燃料之前被吸收，就会形成碳中和的循环。不管车怎么开，整个大气中的二氧化碳都不会增加。利用可再生能源、风能、太阳能产生氢气，利用氢气捕集二氧化碳制成燃料，从而实现碳中和。

目前光伏发电的国际价格约为每千瓦时1.35美分，约合0.1元人民币。下一个目标是一美分。西北地区弃风弃光造成的电力资源浪费在30% ~ 40%左右，光伏发电可以制氢。美国、欧洲、德国、沙特阿拉伯、日本等。都在发展清洁燃料研究的新概念，中国也提出了液态阳光(清洁甲醇)的概念。

从未来的发展趋势来看，内燃机仍然具有强大的生命力。全球几大汽车公司向市场推出的混合动力汽车、PHEV和增程式电动汽车都需要使用内燃机。燃油车和电动车不是零和游戏，各有优势和分工。两者的融合势在必行。

■氢内燃机是发展方向之一。

燃料中的有害物质在燃烧过程中释放出来。如果燃料是清洁的，碳氢化合物、一氧化碳和二氧化碳等有害物质就不会释放出来。20年前，宝马试图在发动机中直接燃烧氢气。然而，这项研究后来被停止了。技术上，可以说这条路很难走。

在本次研讨会上，联合汽车电子股份有限公司高级系统开发专家苏建业博士做了题为“氢燃料内燃机燃烧与排放特性的试验研究”的演讲，一下子引起了与会者的兴趣。那一年，宝马学习失败，联合电子是如何重振雄风的？

苏建业似乎知道大家的顾虑。首先，他回顾了氢燃料内燃机技术的发展和变化。与此同时，技术进步让氢燃料内燃机重回视野。

与20年前相比，氢燃料内燃机在现有技术方面取得了显著进步。700bar高压储氢技术已在燃料电池中量产，解决了氢内燃机汽车载气能力低的问题。二十年前，宝马采用了……rt喷射燃烧，现在已经发展到缸内直喷，缸内直喷氢喷射系统量产可行；增压技术的进步满足了氢燃料内燃机的动力需求，从之前的30kw/l提升了一倍多，达到80kw/l；氢燃料内燃机的缸内净化技术促进了近零排放目标的实现。“更重要的是，加氢基础设施的建设越来越广泛，为氢内燃机的使用搭建了平台。作为一种能源，氢气的价格预计将进一步下降，用户可以负担得起。”苏建业说。

这些技术进步取得了哪些成果？据介绍，目前2.0L涡轮增压直喷氢内燃机的功率和扭矩与2.0L涡轮增压直喷汽油机相当。

从氢燃料的理化性质来看，氢气的自燃温度比汽油高200 ~ 300℃，但点火能量只有汽油的十分之一，特别适合火花点火燃烧。氢气的可燃范围比柴油汽油更广，非常容易着火，这就注定了氢气可以实现稀薄燃烧，甚至是超薄燃烧。氢气也有缺点，就是混合物的热值比较低，所以对增压技术的要求比较高。

联合电子的氢燃料内燃机的测试发动机是2.0L，涡轮增压，几何压缩比为9.8的直喷汽油机，进排气VVT，两个涡轮截面可变的涡轮增压器，ECU也进行了调整。

试验样机的排放结果也令人满意。没有二氧化碳和颗粒物排放，测试中有碳氢化合物和CO，但量很少，约4.6PPM，“这是没有后处理的结果。”苏建业说。毕竟发动机需要机油来润滑，一部分机油会漏进气缸，从而产生碳氢化合物和CO。

氢燃料内燃机最大的挑战是NOx，因为输入空气中既有氧又有氮。只要温度高，氧气和氮气就会结合产生化学反应，最后的结果也是10PPM以下。

氢燃料内燃机的短板是提升动力不足。缸内直喷达到80Kw/L后，提升困难，热效率低于传统车。虽然氢燃料内燃机还有很多缺点，但是尾气排放是传统汽车无法比拟的。

■治理尾气超标，监管是关键。

生态环境部机动车排放监测中心副主任尹航。

液态阳光和氢燃料内燃机还很遥远，机动车尾气的处理不能等到这些技术量产。加强监管和治疗成为必然趋势。生态环境部机动车排放监测中心副主任尹航发表了《中国机动车排放监管政策法规解读及未来监管趋势》的演讲。

经过一段时间的治理，全国空气质量达标的城市比例逐年增加。2019年，337个城市中，157个城市空气质量达标，占比46.6%。与2018年相比，PM10和SO2浓度下降，臭氧浓度上升，其他持平。总的来看，PM2.5防控形势依然严峻，同时臭氧污染日益突出。

从不同污染物来看，重型卡车是移动源NOx控制的重点。重型卡车数量约占机动车总数的2.04%，但氮氧化物排放量占机动车总数的61.84%，占移动源总数的34.56%。小型客车是移动源VOCs控制的重点，小型客车数量约占机动车总数的67.08%，VOCs排放量占机动车总数的62.36%，占移动排放源总数的51.18%。

生态环境部建立了“天下人驾”一体化监管体系，未来将加强在用车监管执法。全国31个省、自治区、直辖市都开展了机动车定期检验，全国98.1%的车主……p已定期检查；还将加强道路巡查，加强入户监督抽检，提高监督抽检频次。2019年，各地共检查车辆3.7亿辆，发现超标车辆1138.32万辆。

有关部门在原有工作的基础上，积极推进车队结构清洁化，加快老旧车辆淘汰，使我国车队结构发生明显变化。满足燃料标准是污染控制的重要环节。2019年以来，实施“三油一体化”，推出清洁油品，严厉打击生产、销售、储存、使用不合格油品行为。2019年5月，生态环境部会同市场监督管理局、部、商务部，在京津冀及其周边“2+26”城市，以及秦皇岛、承德、张家口等31个城市、258个县开展清洁油品强化行动。地方政府被要求取缔905家，新发现黑加油站561家。

在监督执法过程中，发现了各种超标问题。以硫含量为例，平均超标25倍，其中超标100倍以上的占55%，最高超标902倍。监管执法力度的加强，使得正规渠道的汽柴油销量大幅增长。2019年5-8月平均增速11.3%，石家庄、邢台、张家口、邯郸、开封、菏泽平均增速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”一体化监控体系，对高排放车辆实施全天候、全方位实时监控，通过大数据分析追溯汽车生产企业、发动机生产企业和后处理装置生产企业，实现联合惩戒，建立严惩体系。

编辑:黄霞最近，很多汽车行业的人或企业家感到焦虑。在国六标准推广实施的关键时刻，疫情突然袭击了汽车行业。无论是传统燃油车还是新能源车，销量都大幅下滑，来自终端的压力势必传导到上游零部件企业，机动车尾气处理和后处理企业也未能幸免。

9月10日，第十一届大城市机动车污染防治技术研讨会在上海安亭召开。本次会议的主题是“诚信创新，精准减排”。300多位业内专家学者和商界人士出席。中国工程院院士、上海交通大学副校长黄镇发表了重要讲话。大会开幕式由中国环保产业协会机动车防治委员会秘书长方茂东主持。在为期两天的会议中，与会嘉宾就内燃机及污染防治技术进行了交流，专家们的发言揭示了内燃机及污染防治技术的发展趋势。

■内燃机面临的问题和挑战

中国工程院院士、上海交通大学副校长黄镇。

针对行业焦虑，黄镇院士深入分析了内燃机面临的问题和挑战。

最近，一些欧洲国家颁布了严格限制内燃机驾驶的法律法规。黄镇认为，在欧洲，人们对内燃机对气候变化的影响的关注似乎已经成为一种诉求，而不是一场科学讨论。在这种形势的影响下，《经济学人》曾经报道过，内燃机曾经辉煌过，但这台改变世界的机器的末日即将到来。然而，其他专家并不这么认为。他们认为，到2050年，60%的轻型汽车仍将“拥有”内燃机。

专家的说法各有道理。在这个过程中，北欧的禁令和专家的论证可能会被媒体过度放大。内燃机本身是无害的，危害来自于……内燃机的有害排放和温室气体排放。

“在去年9月的一份国际知名期刊上，共有来自美国、日本、欧洲等国家和地区的37位学者联合发表了一篇文章。我也是作者之一，具体说一下中国和世界内燃机的环保、能耗和未来的二氧化碳排放。这篇文章在国际上引起了很大反响。”黄镇院士说。

在过去的四十年中，由于发动机或内燃机的燃烧和后处理技术的迅速发展，有害物质的排放可以降低到原来的千分之一左右。目前排气管的碳氢化合物排放低于发动机进气口周围空气的碳氢化合物浓度，即尾气后处理和燃烧技术可以使发动机排放更清洁，成为负排放汽车。

大家对雾霾印象很深。颗粒物是造成雾霾的罪魁祸首之一。现在先进的发动机尾气排放颗粒物已经达到了每公里5毫克的标准。但是每辆车的轮胎和刹车的磨损也会产生非常小的颗粒物，每公里50毫克左右。两相比较，尾气排放远低于轮胎或刹车磨损产生的颗粒物。

从全球温室气体排放量来看，交通领域的排放量约占总量的10%。如果所有车辆都换成电动车，只能抹掉10%。但是，实现这个目标有一个重要的前提。电力全部来自非化石能源，目前很难实现。

欧洲环保标准不仅对碳氢化合物和一氧化碳(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？一个人每公里会排放24 ~ 30毫克二氧化碳。可见，未来汽车排放的二氧化碳会更低。

《巴黎协定》对欧洲的技术发展和商业模式影响深远，中国在《巴黎协定》中也有承诺。为了实现这一承诺，它提出了降低汽车油耗的要求，这也给内燃机带来了挑战。中短期内要不断提高内燃机热效率，低碳化是内燃机存在的必要条件。从中长期来看，碳中和、零碳化是未来内燃机的必由之路。

从70年代末到80年代初，发动机的热效率并不高，汽油机不到30%，柴油机超过30%。现在最高效率可以超过50%，未来会达到54%。热效率的提高来自于技术进步，从进气道喷射到缸内直喷，再到稀燃EGR技术，压缩比从7% ~ 8%提高到16%。

中国在提高内燃机热效率方面也取得了可喜的进展。近日，某发动机正式研发成功，热效率达到50.2%，这也是国内首款热效率超过50%的柴油机。

对于内燃机的未来发展，上海交通大学实验室提出了一个新概念——智能燃油发动机。发动机可以在缸内和进气道喷射两种燃料，通过两种燃料实时控制燃烧过程，从而设计燃料过程和燃烧过程。汽油机在不同转速、不同负荷下使用不同的燃料比，使整个发动机的放热形式和发动机负荷得到优化。从市区工况来看，最大油耗可近30%，平均油耗可达22%。这是一台全新的发动机。

当汽车行驶时，它会排放二氧化碳。如果二氧化碳在用作燃料之前被吸收，就会形成碳中和的循环。不管车怎么开，整个大气中的二氧化碳都不会增加。利用可再生能源、风能、太阳能产生氢气，利用氢气捕集二氧化碳制成燃料，从而实现碳中和。

目前，国际光伏发电价格……大约是每度电1.35美分，也就是0.1元人民币。下一个目标是一美分。西北地区弃风弃光造成的电力资源浪费在30% ~ 40%左右，光伏发电可以制氢。美国、欧洲、德国、沙特阿拉伯、日本等。都在发展清洁燃料研究的新概念，中国也提出了液态阳光(清洁甲醇)的概念。

从未来的发展趋势来看，内燃机仍然具有强大的生命力。全球几大汽车公司向市场推出的混合动力汽车、PHEV和增程式电动汽车都需要使用内燃机。燃油车和电动车不是零和游戏，各有优势和分工。两者的融合势在必行。

■氢内燃机是发展方向之一。

燃料中的有害物质在燃烧过程中释放出来。如果燃料是清洁的，碳氢化合物、一氧化碳和二氧化碳等有害物质就不会释放出来。20年前，宝马试图在发动机中直接燃烧氢气。然而，这项研究后来被停止了。技术上，可以说这条路很难走。

在本次研讨会上，联合汽车电子股份有限公司高级系统开发专家苏建业博士做了题为“氢燃料内燃机燃烧与排放特性的试验研究”的演讲，一下子引起了与会者的兴趣。那一年，宝马学习失败，联合电子是如何重振雄风的？

苏建业似乎知道大家的顾虑。首先，他回顾了氢燃料内燃机技术的发展和变化。同时，技术进步让氢燃料内燃机重回视野。

与20年前相比，氢燃料内燃机在现有技术方面取得了显著进步。700bar高压储氢技术已在燃料电池中量产，解决了氢内燃机汽车载气能力低的问题。20年前宝马采用的是进气道喷射燃烧的方式，现在已经发展到缸内直喷，缸内直喷氢喷射系统量产可行；增压技术的进步满足了氢燃料内燃机的动力需求，从之前的30kw/l提升了一倍多，达到80kw/l；氢燃料内燃机的缸内净化技术促进了近零排放目标的实现。“更重要的是，加氢基础设施的建设越来越广泛，为氢内燃机的使用搭建了平台。作为一种能源，氢气的价格预计将进一步下降，用户可以负担得起。”苏建业说。

这些技术进步取得了哪些成果？据介绍，目前2.0L涡轮增压直喷氢内燃机的功率和扭矩与2.0L涡轮增压直喷汽油机相当。

从氢燃料的理化性质来看，氢气的自燃温度比汽油高200 ~ 300℃，但点火能量只有汽油的十分之一，特别适合火花点火燃烧。氢气的可燃范围比柴油汽油更广，非常容易着火，这就注定了氢气可以实现稀薄燃烧，甚至是超薄燃烧。氢气也有缺点，就是混合物的热值比较低，所以对增压技术的要求比较高。

联合电子的氢燃料内燃机的测试发动机是2.0L，涡轮增压，几何压缩比为9.8的直喷汽油机，进排气VVT，两个涡轮截面可变的涡轮增压器，ECU也进行了调整。

试验样机的排放结果也令人满意。没有二氧化碳和颗粒物排放，测试中有碳氢化合物和CO，但量很少，约4.6PPM，“这是没有后处理的结果。”苏建业说。毕竟发动机需要机油来润滑，一部分机油会漏进气缸，从而产生碳氢化合物和CO。

氢燃料内燃机最大的挑战是NOx，因为输入空气中既有氧又有氮。只要温度高，氧气和氮气就会结合产生化学反应，最后的结果也是10PPM以下。

氢燃料内燃机的短板是提升动力不足。缸内直喷达到80Kw/L后，提升困难，热效率低于传统车。虽然氢燃料内燃机还有很多缺点，但是尾气排放是传统汽车无法比拟的。

■治理尾气超标，监管是关键。

生态环境部机动车排放监测中心副主任尹航。

液态阳光和氢燃料内燃机还很遥远，机动车尾气的处理不能等到这些技术量产。加强监管和治疗成为必然趋势。生态环境部机动车排放监测中心副主任尹航发表了《中国机动车排放监管政策法规解读及未来监管趋势》的演讲。

经过一段时间的治理，全国空气质量达标的城市比例逐年增加。2019年，337个城市中，157个城市空气质量达标，占比46.6%。与2018年相比，PM10和SO2浓度下降，臭氧浓度上升，其他持平。总的来看，PM2.5防控形势依然严峻，同时臭氧污染日益突出。

从不同污染物来看，重型卡车是移动源NOx控制的重点。重型卡车数量约占机动车总数的2.04%，但氮氧化物排放量占机动车总数的61.84%，占移动源总数的34.56%。小型客车是移动源VOCs控制的重点，小型客车数量约占机动车总数的67.08%，VOCs排放量占机动车总数的62.36%，占移动排放源总数的51.18%。

生态环境部建立了“天下人驾”一体化监管体系，未来将加强在用车监管执法。全国31个省、自治区、直辖市都开展了机动车定期检验，全国98.1%的车主……p已定期检查；还将加强道路巡查，加强入户监督抽检，提高监督抽检频次。2019年，各地共检查车辆3.7亿辆，发现超标车辆1138.32万辆。

有关部门在原有工作的基础上，积极推进车队结构清洁化，加快老旧车辆淘汰，使我国车队结构发生明显变化。满足燃料标准是污染控制的重要环节。2019年以来，实施“三油一体化”，推出清洁油品，严厉打击生产、销售、储存、使用不合格油品行为。2019年5月，生态环境部会同市场监督管理局、部、商务部，在京津冀及其周边“2+26”城市，以及秦皇岛、承德、张家口等31个城市、258个县开展清洁油品强化行动。地方政府被要求取缔905家，新发现黑加油站561家。

在监督执法过程中，发现了各种超标问题。以硫含量为例，平均超标25倍，其中超标100倍以上的占55%，最高超标902倍。监管执法力度的加强，使得正规渠道的汽柴油销量大幅增长。2019年5-8月平均增速11.3%，石家庄、邢台、张家口、邯郸、开封、菏泽平均增速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”一体化监控体系，对高排放车辆实施全天候、全方位实时监控，通过大数据分析追溯汽车生产企业、发动机生产企业和后处理装置生产企业，实现联合惩戒，建立严惩体系。

编辑:黄霞

标签：发现宝马世纪

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