多元化：中国汽车动力变革突围新路径

自确立汽车进入家庭的产业政策后，中国汽车产业实现快速发展。但在技术领域与国外水平始终存在较大差距，特别是汽车动力技术领域。上世纪90年代末，我国小型高速汽油机燃油系统多数还是化油器式，直至新世纪开始才进入燃料喷射电控时代；进气系统从自然吸气发展到如今的涡轮增压；涡轮增压从简单废气放气到可变截面涡轮增压，极大提升了发动机性能；发动机配气系统从固定式到可变定时，甚至是定时和升程全可变；发动机循环从固定的奥拓循环发展到奥拓与阿特金森结合或米勒多种循环；发动机燃油喷射压力从气口喷射4bar到如今缸内直喷350bar，甚至更高；发动机热效率与20年前相比，从不到30％，发展到如今超过40％，可谓是翻天覆地的改变。
　　从最初完全依靠引进，到后来自主设计结合国外技术咨询，再到如今全自主设计和开发，中国汽车动力技术实现长足进步，全面实现了与国外技术并跑。不仅如此，在插混领域，比亚迪以电为主、以发动机为辅的插混路线，不仅带火了中国市场，还成功带动国外同行在插混市场的研发，使其成为全球新能源汽车市场的一条重要技术路线。
　　上世纪末，为减少石油消耗以及排放，丰田汽车率先在全球市场推出混合动力系统，采用燃油发动机并通过动力分流系统，借助电动机配合，大幅降低燃油消耗。在国际市场上获得成功的同时，也通过专利设置等技术封锁，实现在混动市场长期“一家独大”的局面。
　　近几年，我国发展出符合国情的插电式混合动力，突破了丰田混动的技术封锁。虽然同样也是采用燃油发动机和电驱动相结合，但我国的混动系统采用混动专用发动机结合大电池、大电机的技术路线。借助我国完善的电力系统，以电驱为主，燃油为辅。其中，混动专用发动机是一大创新，该发动机将燃油发动机的水泵、空调、真空泵、发电机组，甚至机油泵一众附件，全部改用电驱，燃油发动机的功能变成单纯输出动力或发电，提高发动机热效率。插电混动开辟了新的动力技术路线，打破了丰田混动系统的技术封锁，实现了技术全自主。尤其是系统以电驱为主，城市工况下基本采用电驱，仅在高速行驶时才转为油电混合，减少发动机排放对城市环境的影响。不仅如此，我国科技人员还大力发展了增程式混动系统，减轻了公众对电驱车在冬季掉电造成的充电和里程焦虑，促进电驱车发展。
　　插电式混动和增程式动力系统，为我国汽车发展形成了自己的动力特色，也为其走向全球市场打下基础。创新是汽车发展的根本。扔掉拐杖，走自己的路，才会有光明前景。
　　为缓解能源过度依赖进口带来的压力，前不久颁布的《能源法》提出，为实现未来能源低碳化，应积极发展氨、氢、醇这类的低碳新燃料的应用。但氨燃料在常温常压下是气体，并且其着火温度高、火焰传播速度慢，在内燃机上实现应用尚有许多挑战。氢气具有很多优点，比如不含碳，质量热值高，燃烧速度快且清洁，是很有发展前景的新燃料。不但可在燃料电池上高效应用，也可直接在内燃机上作燃料。但其如果直接电解水制取需要约55kWh电获得一公斤氢，生产成本较高。此外，氢气密度太小，运输费用高。加之氢气易逃逸，一般材料难以满足要求。鉴于以上原因，氢气加注站建设要求相较于常规燃油加注站严格许多。如建设一座加氢站必须远离居住区，占地面积也要很大，建设成本更高。因此在没有解决“制、储、运、加”问题前，氢气的应用会受到很大限制。
　　当前，在汽车领域以乙醇、甲醇为代表的醇类燃料是颇具发展前景的新燃料。乙醇主要从生物制取，比如玉米和其他粮食类，受资源限制，目前只在安徽、河南、吉林、黑龙江及广西等地发展，总量不到200万吨，作为汽车燃料应用的范围也很有限。
　　相比之下，甲醇更方便应用。甲醇的生产原料十分广泛，煤炭、天然气和焦炉煤气、生物质及氢气与二氧化碳结合都产生甲醇。甲醇常温常压下是液体，储、运和加注与现有车用燃料无异，应用起来十分方便。2012年工信部启动包括山西、陕西、上海、贵州和甘肃在内的四省一市甲醇汽车试点，解决了甲醇在汽车应用上的问题，消除了消费者使用中的各种担忧。目前，由吉利汽车生产的甲醇汽车在国内已有数万辆，应用地区有西北、东北和华北地区，受到用户广泛欢迎。
　　随着低碳经济、汽车智能化的大力发展，汽车动力技术提升仍有很大空间。中国汽车人将立足于大力自主创新，积极发展更加符合国情要求的产品，推动中国汽车走向全球。
　　（作者系天津大学机械工程学院教授、博士生导师）