混动非过渡 长期有价值——帅石金谈混动发动机技术创新与碳中和实践

　　2026年4月，在2026智能电动汽车发展高层论坛上，清华大学车辆与运载学院、航空发动机研究院教授 帅石金出席论坛并发表主题演讲，以下为演讲全文。

　　尊敬的各位领导、各位专家、各位行业同仁们，大家好！

　　非常高兴受电动车百人会的邀请，第二次来做报告。我是学发动机的，一直梦寐以求能在电动车百人会里发声，感谢今天给了我这个机会。尤其高兴的是蔡蔚教授比我讲发动机还到位，他是还那么爱混合动力发动机，那么爱氢爱氨发动机，不可思议。当然你们也会看到我也爱电机，我和蔡蔚教授一直分别代表发动机与电机在“博斗”，但是在混合动力里面我们相互拥抱，相互欣赏，非常难得。

　　今天我讲讲混动发动机技术突破的问题，包括AI赋能我也做了一点思考。从三个方面讲。

　　第一个是时代之问：混合动力的长期主义价值。在座的我相信都会认可混合动力的长期主义价值，但是在纯电动那边可能会认为混动是过渡，我会带大家看看怎么理解混动的价值。第二我重点会讲“心脏再造”，混合动力发动机本身的极限突破，包括热效率极限怎么去看，还有没有提升空间，另外混动轻量化、低成本也是有很大发展空间的。最后呼应一下混动的智能化和碳中和技术，刚才蔡蔚老师已经给我科普了一下燃料碳中和发动机，我也谈谈我个人的想法。

　　这个图是2015年（十多年前）IEA（世界能源署）就做了乘用车动力电动化和多元化预测，现在你们看看这个预测没有过时，早就讲纯油车要掉下来，但是油电混动车（HEV）、插电混动车（PHEV）会有增量，会把纯燃油车掉下来一块市场补过来，当然纯电车也在增长，氢燃料电池车有不确定性，现在看来在中国推广有一定的难度，但是在全球可能还有机会，如果氢能在中国走通了，所以这个图我每次讲混动车都会拿出来，这个预测比某些专家的预测和某个单位的预测更准，今天我们经常回顾这个预测是非常有意义的，趋势非常清楚。混合动力包括油电和插电混动，它的综合收益高，把发动机和电机都用到了极致，能适应各种应用场景，呈现一个快速的发展态势。

　　这是我自己画的混动技术图，混合动力核心确实有两条路线，一个是我们讲的插电混动，中国叫新能源动力，一个是油电混动。今天我们再回到油电混动来回顾一下丰田、本田引领的混动技术，混合的是发动机和电机，发动机主导，电机助力把发动机用到极致，不管串联、并联、混联，丰田的功率分流混联构型当时是一座混动技术大山，似乎难以超越，但是现在被边缘化了，丰田仍在坚持。插电混动继续发挥发动机和电机各自的优势，但是同时把油箱和网电混合起来了，把网电用起来就可以解决能源安全问题，油电和插电混动技术有相通的地方，都有串联、并联、混联构型。油电混合动力的发动机一定是主角，一直是它来发电，电机是助力的。插电混动可油可电，但是电越来越主导，发动机变成一个“充电宝”了，起辅助作用，这是对混动技术的基本认识。

　　刚才徐向阳老师讲到各种构型，我就不详细讲了，中国混合动力构型也走过并联的，现在到了串并联的混联构型，我们的混联构型除了P1+P3、还有P2+P4，应该说我们的混动构型技术由跟跑到领跑是没有问题的，中国纯电没有什么原创创新，但混合动力构型包括专业发动机方面有原始创新的，这是一个非常明确的结论。

　　刚才也回应了油电混动（HEV）没想到今天在中国开始发力了，很奇怪怎么是这个时间点发力了。先看海外市场，国内很多企业产品海外市场已经超过50%以上，这个市场我们是不能忽略的。大家看看欧洲HEV增长率非常高，市场占有率35%，首次超过汽油车。美国也是，尽管HEV没有那么大的比例，但是增长率还是非常高的，东南亚HEV也快速增长。丰田大家看得到，产品的42%是HEV，利润非常高。我们中国HEV的发展背景：一个是PHEV确实量在上去，增长率非常高，一个是新能源车购置税去年减半了之后，油车的优势就慢慢出来了，再加上我们刚才讲的PHEV纯电的续航里程要超过100公里，PHEV成本要上去了，所以方方面面感觉HEV就在这个时候爆发了，而且从我们国家来讲，全球HEV万亿级的市场我们是不能丢的，我们既要纯电也要插电还要油电（HEV），要全覆盖，实现汽车大国到汽车强国，这些东西不能丢掉，这是有共识的，这是一个大的背景。

　　我也在考虑我们的HEV跟丰田、本田的还有差异吗？P1+P3构型跟本田差不多，丰田有自己独特的THS构型道路，但是中国HEV的小电池有新物种了，HEV电池也在创新，过去丰田和本田的HEV是1到2度电，现在中国的HEV往5度电走。我昨天正好跟北汽在交流，他们提供的素材，某SUV车速统计大部分车速在50公里/小时以内，而且发动机在最初的5公里里程之内是非常费能的，尤其在冬天的时候包括冷机的过程。我们发动机理想的油耗是210g/kWh，但是在刚起步的5公里之内油耗是240-350g/kWh，如果在这个时候我们有5度电，HEV就用电机驱动，能耗就小多了。这个大家看看就超越了当时本田、丰田HEV小电池1到2度电技术，所以这种创新认识是不可思议的，就是因为我们这些年有PHEV发展的认识，才有创新的往前走的新物种。中国电动车走的非常顺的，是主流我认为没有问题。但是从全球看，相比中国，美国的电价是中国的2倍多，德国将近高四五倍，日本也高近3倍，所以中国的这种电动化市场可能是全球独一无二的市场，电动化在全球其他地方没有想象的那么快，所以中国电动化特色体现的非常充分，全球就是两个市场，一个中国市场，一个海外市场，现在海外市场我们要开始爆发了，所以HEV又回到我们的关注点，我认为今天这个会场应该是有这个共识的。

　　当然，讲混动的长期主义，我列了一些汽车企业，不一定全，技术积淀的持续性构建起难以复制的技术护城河，我们一直在超越，长安也好、奇瑞等等都在这里发挥作用，当然还有国企我也不去一个个点名，也在这里发挥作用。产业的包容性，这里一线讲零排放，但是三四线城市更强调便捷性、经济性，这就给混合动力在中国也带来了机会，所以这种“油-机-电”协同的模式，也包含油箱，HEV核心还是把燃油和发动机、电机各自优势发挥出来了，让产业升级平稳过渡，循序渐进，是有价值的。能源转型适配性，“双碳”目标牵引，节能优先、低碳为核心成为我们当下低碳非常好的解决方案，当下节能、未来零碳，能源转型、产业持续发展的双向兼顾也做的非常好，既把传统的产业也保留下来了，又把我们的电驱产业扩张，是非常有价值的。总结起来，混合动力的长期主义本质是对现实主义的尊重，我们需要摒弃短期的功利主义的浮躁，立足长远价值沉淀，在时代变革中坚守务实路径，积累核心能力，最终实现可持续发展与价值跃升。混动技术不赌单一的能源路径，而是在能源多元化进程中，为全球不同气候、不同基础设施水平提供可持续的方案，彰显中国从跟随到领跑的一个战略技术，国家到这个时候绝对不会是有意把HEV卡掉，在混动里我们发挥我们的优势，这是我认为有价值的。

　　心脏再造，看看心脏是不是强大，还有没有发展空间，我们来探讨它极限的突破。关于混合动力专用发动机我也思考了很久，串联、并联、插电、油电等多种混动模式，实际上现在看来基本上就是两类，一类就是我们讲的油电混动，要把发动机充分用好的，随时都要发电，是主要驱动力，所以主要追求宽的高热效率，但是这种插电混动包括增程，以电为主，那么发动机是一个辅助动力，当然也追求高热效率，但是轻量化、低成本也是它的核心目标之一，我觉得这两类发动机定位是有差异的，这是一个基本的认识。

　　这个图是2018年美国一个专家画的混合发动机运行区域图，常规发动机肯定大部分都在低负荷、低转速的低效区运行，串并联甚至增程发动机的运行点工况都在往高效去集合，甚至并联也要聚集，这两类发动机运行区域有差异，一个高效区稍微宽一点，一个稍微窄一点，这是不同混动发动机的不同需求。

　　什么是混合动力专用发动机，过去在平原（低效率区）走，现在在高原（高效率区），，有了电机助力混动发动机很容易实现在高原运行，但是高原出高峰不容易的，发动机的最高热效率，丰田十多年前是41%，我们为什么现在能干到45%，还在探讨50%能不能实现。得益于电机助力，使得我们混动专用发动机可以牺牲动力性的要求，可以把很多高效的节能技术用到了极致，包括奇瑞的这种阿特金森循环技术，就是膨胀比大于压缩比，混动专用发动机感谢我们电机（蔡老师专长），我在这里也表示发动机需要拥抱电机，得益于电机助力才有内燃机高效率技术的发展。

　　发动机热效率极限在什么地方，我十多年前也提了这个公式，也是有依据的，有效热效率等于燃烧效率×循环热效率×机械效率，燃烧效率接近100%，排放中的HC和C可以忽略不计了，就是燃烧效率接近100%，机械效率90%左右，提高摩擦机械效果挺难的，有的拿掉附件损失的本体热效率是没有什么有意义的，热效率的概念我们要弄清楚，真正有油水捞的是循环热效率这块，提高压缩比可以提高热效率，但超过17-18，热效率提升余地不大，另外一个就是提高工质的绝热指数，稀一点绝热指数高一些，热效率也高，浓一点就降下来，压缩比不是越高越好，所以17-18就到顶了，这个压缩比下的热效率一算就60%左右，60%×100×90%=54%，非常清楚的路线，我就把这个说清楚，这就是热效率极限。很多人说要热效率可以到70-80%，这不可能，除非不用空气，用氩气，没问题，绝热指数提到1.67。汽油机当量比有效热效率45%左右，再稀一点可以接近50%。

　　稀燃是可以实现节能的，当时日本教授说的非常清楚，现实里已经做出50%的有效热效率，技术一定是稀燃，这个路径是在的。但是我们要不要走稀燃，这是我们现在行业要回答的问题，下一阶段要不要，我在探讨这个问题。总的来讲，混动发动机热效率提升一定是牺牲升功率的，把效率用到极限，我们的产品不要卷到46%，甚至小数点后百分比是没有意义的。如果是插电或增程混动，发动机不经常用，最求最高热效率可能没有那么大的效果，但是针对HEV确实你往上走一点是没有问题的，未来就是要不要实现稀燃的问题，就是要不要把绝热指数提升到接近1.4，现在1.3左右，这是我们要回答的问题，实际最大的挑战在什么地方？是后处理。氮氧化物在稀燃的时候是三效催化剂转化不了的，富氧，怎么办？要么喷氨，像柴油机一样，混合动力车带一个氨罐可能吗？不可能。只有回到上个世纪90年代用过的氮氧化物吸附技术（LNT），但是这种LNT技术会损失2%-5%效率，如果稀燃能提升10%的效率，用LNT后处理技术要打一个折扣，值不值得去做，这是企业去做的事情，包括我们最近也参加了比亚迪面向混合动力专用发动机的后处理技术国家攻关项目，我鼓励他们做这个LNT技术路线，应该拿出一个可行的方案。

　　讲完效率极限就清楚了，目前混动发动机热效率已经快到天花板了。轻量化我不去展开讲，这是企业一直在做的事，材料轻量化，结构集成化，部件轻量化，包括减少摩擦损失，轻量同步进行。还有我们经常讲的往复活塞二冲程发动机，转子发动机，自由活塞发动机，还有讲一冲程发动机的，其实不是，是一种二冲程发动机，这些有没有可能用在混合动力车上，我个人认为没有机会在车里，反而这些高功率比发动机在低空飞行器上应用有机会，道理很简单，车对重量不敏感，车重1-2%的滚动阻力就那么一点损失，重一点影响不大，主要是多占一点体积。但是轻量化可以做，小排量四冲程发动机可能用在小型混合动力车上，大排量可以大型混动车上，这是一个基本的定位。发动机结构上做减法，取消轮系，怠速低速度串并联换挡的简化，米勒发动机集成优化等都是低成本技术。

　　最后关于AI赋能，整个混动系统跟整车结合，提高效率、能量管理、运行健康，而且我们的企业都在积极推动这一块，把这个能源用到极致。这是研发端提高效能，运用端怎么随时随地用好。甚至我们也做了一些例子，比如如何识别油品的抗爆性，市场油品标号不变但实际抗爆性指标辛烷值（RON）是变化的，我们能不能从软件控制策略着手，让它智能适用92到94的抗爆性，优化利用两度抗爆性差异，不让它爆震，经济上是非常好的节能，我们在探索。

　　这是我们做了一些智能的算法，包括迁移学习，我们也培养学习解决这个油品自适应技术问题，甚至跟油品公司如中石化也在找一些合作点。智能化方面，我们行业先进动力系统组织有一个发展报告。这也是把道路的工况随时随地最优，反过来对发动机设计做了很好的探索，强化学习的一些策略做了一些优化。

　　最后未来混合动力专用发动机确实要结合碳中和的燃料，我认为乙醇是非常好的选择，现在汽油用量下来了，能不能用高比例乙醇汽油E-85，把乙醇汽油的标号提上去，混合动力的压缩比还可以往高走，甚至可以不用EGR，这里是有节能空间的，但是我更看好生物质的乙醇量够了之后，甚至巴西也在走这个路，至于氨在车上的应用我也不看好，那个不好弄，但是蔡老师感兴趣，这是内燃机行业的一个热点问题。氢的事我简单呼吁一下，我是中国内燃机学会氢发动氢联合体的理事长，氢发动机有可能跟氢燃料电池一起推动长途重卡应用，把那个氢发动机做好，我们正在布这个局。包括去年在天津中心进行氢发动机示范运行，广汽在氢发动机技术上做得比价扎实，但是氢动力成本是个问题，市场接不接受，整个一个体系可能面临问题，但氢发动机本身已经做的非常好。

　　最后，时代之问，要回答这个问题，我认为混动技术将发动机与电机，燃油和网电各自的优势发挥到极致，是最优解，不是过渡技术，尤其放到全球市场，不要只看中国市场，是长期主义。

　　心脏再造是高原出高峰，焕发新生，轻量化、低成本、简约就是美。

　　未来之路AI肯定会从设计到使用，全生命周期随时随地用，碳中和燃料要发动机成为永动机，但是不是卡诺循环的“永动机”，而是永远转下去的发动机。

　　谢谢大家！

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