在電氣化的大趨勢下,車輛工程學生選擇內燃機作為今後科研方向有前途嗎?


謝邀。
我猜想題主說的電氣化是車輛的動力系統電氣化,那我就按這個思路說說想法吧。
前幾天有個問題,是關於混動和純電動到底哪個才是未來趨勢的,到現在其實也並不明朗。按兩個可能性討論一下。
如果混動最終成為大趨勢,那麼汽車行業需要的是內燃機、電力電子、控制系統等幾個方面的人才。混動系統中的內燃機,由於與傳統車的內燃機承擔的角色不完全一樣,採用不同的循環、不同的控制方式,因此也仍然需要研發人員的投入。因此學校的研究生、博士生在這方面也是有文章可寫、有題目可以研究的。
如果純電動成為大趨勢。那麼從目前的狀態向純電動過渡的這幾十年,內燃機和混動仍燃將並行存在和發展。雖然總有人說內燃機出現這麼久,該改進的早都改進完了。實際上技術的進步從未停止,比如啟停、停缸這些技術都是這幾年才大規模應用的。還有一點不可忽略的是,各國的排放法規都在推動內燃機的不斷優化,這也是越來越多的車型使用混動技術的原因之一。要研發這些技術,自然就需要大量的科研和研發投入。

所以, 我覺得這個問題的嚴重性,還不至於影響到一個研究生或者博士生的前途。


以下是我對這個問題的看法。

1.
內燃機將繼續在汽車上擔當重任。

  • 就乘用車動力系統而言,相較於電池,內燃機仍是並將長時間是成本更低、可靠性更高的動力源。
    • ?內燃機在混合動力系統中是重要的組成部分。混合動力汽車中,內燃機正承擔著重要的角色。新型的、適合混合動力系統的發動機(如本田等開發的阿特金森循環發動機)代表了混合動力系統中發動機的未來發展趨勢。
    • ?生物替代燃料、天然氣燃料等等新型清潔燃料賦予了發動機更多的可能性。
  • 就商用車動力系統而言,內燃機將長期作為主要的動力源存在。
    • ?取代商用車發動機的地位?也許要靠燃料電池動力系統了……

2. 內燃機仍有相當廣闊的科研前景待深入發掘。

  • 燃燒、流動機理複雜艱深。
    • ?到今天也沒有人能夠說得明白髮動機里到底發生了什麼。
  • 先進燃燒的發動機開發是前沿熱點。
    • ?壓燃式發動機會是發動機的未來。合適的燃料(或flexible的燃料)+高壓縮比+缸壓閉環控制+EGR(必不可少)+先進的噴射控制,將可以實現高效清潔的燃燒。近十年來,類HCCI的先進燃燒模式PCCI LTC RCCI等等分別從不同的角度入手在一定的負荷範圍內實現了穩定的高效清潔燃燒。
  • 新型混合動力系統的開發。其中複雜的動力系統控制問題、發動機的技術升級與匹配、機電耦合中的動態問題等等,既是熱點也是難點。
    • 開個腦洞,先進燃燒發動機也許會成為混合動力所需要的發動機。先進燃燒遇到的問題在於中高負荷受限以及起動,對於混合動力來說,這些完全可以交給電動機。

3.
發動機領域研究生的科研方向的選擇

  • 有坑可填,有水可灌。
    • ?工程上要面對一個極為複雜的多輸入多輸出的非線性控制系統。機、電、熱皆有涉及,機械設計到編程都是需要的技能,從低頻的能量管理到高頻的循環內燃燒控制都是需要可以深入研究的問題。
    • ?學術上如2.中列舉的內容,有很多學術點值得發掘。
    • 這是個值得熱愛的領域,有句玩笑是這樣的,與ENGINE打好交道,才是真正的Engineer。

  • 研究生活與電動化大趨勢的關係。
    • 一個博士研究生的課題持續時間是3~5年,我並不認為一個博士的研究會對大趨勢帶來多麼巨大的改變,也不認為大趨勢會影響到一個博士生的發展。

  • 研究生活與行業前景的關係。
    • 國內前途不佳,發動機製造一直以來就是軟肋所在,決心投入行業學以致用恐怕非一人之功,需要一代人的投入與大量資源的匹配。
    • 儘管如此,我並不認為博士的個人發展會與自己的研究牢牢捆綁在一起。一個合格的發動機出身的博士,應該已經具備了解決很多課題之外問題的能力了,也足以面對更多的可能性與更大的挑戰。

LZ你可以看看從渦輪增壓發明到現在普及用了多久的時間,即使是目前較為先進的HCCI均質壓燃也是很早之前前就有的概念(具體年代可查),但從材料和工藝,成本上都難以普及,除非是技術愛好者或者從業人員,很少有人聽過吧。

可見發動機技術的進步是個很漫長的過程,從概念的提出到運用到市場周期太長。所以很多廠家對發動機的態度就是:基本都是在原有基礎上不斷改進,這個過程中誕生很多新技術,機型,在改進中創新。

至於科研機構、高校,如果決定要進入這行,就選擇國內頂尖的高校,如天大,北理也不錯。

國內專註發動機的外企有AVL,進入中國時間很早,可網上自行搜索。

另外至於電動車(包括純電動和混動)和內燃機車的問題,目前我的看法是電動車只是汽車市場的一個補充,在短時間內起碼你的職業生涯結束前,是不會影響到你的。

內燃機在很多方面都有應用,高效穩定,除了汽車,還有我國南極的發電機組,船舶主機,醫院、重點單位的緊急電源供電,等等等等。

目前來說,在能源、動力工程方面,無論是光伏發電,還是電動機問題,還是只能作為一個補充的角色,要進步的地方還很多。如太陽能電池板的壽命問題、製造過程中的污染問題。

至於大家所擔心的電動車會不會取代傳統內燃機車的問題,可以這麼說:在電池革命到來之前,還是主要依靠傳統發動機來提供動力。

那麼這就涉及到化學電池的問題了,個人不太懂,但可以參考 @周機智的意見,電池技術發展緩慢。但目前電動車市場如此火爆,車企紛紛宣布進軍電動車市場,勢必會加速此行業的發展,但錢進去了或許很難有突破,因為其中涉及到很多基礎學科問題的解決。

此外,電池依然有污染,也是眾所周知的,我國目前電力來源依然是火電。廢舊車用電池如何處理的問題如同汽車尾氣一樣,都亟需考慮。可以參考法國eco2charge公司所做的,用回收的車用電池來做能量儲備單元,削峰填谷(跑題了。。。。)。電力從發出到充到電池裡,加上電池的各類損耗和污染,與傳統內燃機車相比,是個需要權衡的問題。

最後,發動機產業是龐大的產業鏈,相關利益集團不會因為電動車的存在就影響了自己的產業體系,這其中就是利益紛爭了,與科研無關。

回到LZ的答案,一個字總結:有。


內燃機車在鐵路上的應用依然廣泛,不少鐵路因為各種原因並沒有進行電氣化改造,同時目前調車作業很大部分由內燃機車完成。因此內燃機車在較長時間內不會消失。作為科研方向重載內燃機車也是有很好的前景,目前美國,巴西,澳大利亞均採取內燃牽引重載,中國雖然有和諧號重載交流機車,但是依然有開發重載內燃機車的規劃。
另外,題主作為一名車輛工程的研究生肯定了解的情況要比一群回答汽車的人更多吧。之所以來問或許是為了獲取更多的支持。


電動汽車和混動汽車以及一些新型的汽車,首先解決的不是車的問題,而是電池的問題。
就是化學電池,和燃料電池。
車子那些懸掛系統,車身什麼的發展的很成熟了,改動不會太大。(即使將來因為電池的位置或者大小改變,那也是以之前的理論作為基礎的,小部分的車,概念車或者是仿照其他生物外觀的那種酷炫的新理念車除外。)
車輛電子,電控,(譬如內燃機電子打火,廢棄的控制,車載系統,車燈,儀錶盤,等等)其實也發展了很多年了。也很成熟了,汽車朝著電子化的方向發展不假,不過也是參照之前的研究為基礎,繼續延伸。
真正要改變的其實是能源,動力,就是分擔發動機的動力,甚至是替換髮動機,直接用電池提供動力,已達到省油的目的,想想看第一,二次工業革命不都是能源的變化,說不定這個會引發第3次工業革命?
但是電池存在技術瓶頸。
就好比電瓶車和手機,電瓶車充次電,也只能在有限範圍內(譬如家和單位)之間跑個幾天,路程不會太長。(長途的話,現在只能靠燒油的發動機轎車,電動汽車你譬如從上海開到南京,估計沒出上海市電池就沒電了,最多市區裡面跑跑)。
手機上個網,一會兒電量就不足了。智能手機一天一充也不是什麼新鮮事了。
就算是電動汽車流行了。充電樁得建設還是需要一定的時間和規劃。(國內現在開特斯拉的,想想看是不是都是富二代什麼的,普通群眾有開的么,很少,有錢人目前主要還是用來裝B的。)
燃料電池譬如氫氣燃料電池,有些技術問題,和氫氣的安全問題,暫時還沒得到大面積的推廣。
所以不解決這些問題,這些新型汽車也只能小範圍的使用,達不到預想的效果。
加上現在油還很多,等到這些技術瓶頸解決了,也要等到至少幾十年吧,這期間也算是一個過渡期,等到那時這些新型汽車和內燃機的汽車平分天下?(注意是平分天下,可能等到內燃機真正淘汰還要一段時間,這個時間誰也說不清吧?說不定那個時候有找到新的燃料,內燃機還是可以繼續使用的。)我們拭目以待~


講個笑話,二十一世紀是生物學的世紀


不知道題主的前途定義是啥,不過從題主的提問來推測應該是問:「我學的內燃機會不會丫將來被tesla完爆?」

我的回答是不可能。因為電池技術幾乎不可能突破了,這個不是說科技上去,資金投入就能搞出來的玩意。更可能的是混動方向。


對於前途這件事來說,你在職場的情商比你研究生從事什麼專業重要多了。反正你工作以後也不一定保證自己就干這個事,就算是博士畢業在汽車行業內乾的專業工作也常常不是學校里從事的方向。我們這裡海龜博士轉方向的都不少。

等你找工作和工作以後,領導同事更在意你這個人能不能幹,好不好合作。招聘時專業大致對口就行。根本沒人管你研究生時是搞什麼方向…


個人覺得壓燃式汽油引擎比點多引擎牛逼多了

Different projections suggest that in the coming decades, a)
the worldwide demand for transport fuels will increase significantly, b)
transport energy will still come substantially (around 90% share) from
petroleum-based fuels and c) the demand increase will be significantly skewed
towards commercial vehicles. On the current fuel/engine technology trajectory,
there will be a massive shift in demand towards diesel and jet fuels. Hence
there is likely to be a surplus of lighter, less-processed fuels such as
straight run gasoline from the initial distillation of crude.

Current diesel engines are efficient but expensive and
complicated because they try to reduce NOx and soot simultaneously while using
conventional diesel fuels which ignite very easily. Gasoline-like fuels with
high ignition delay make low-NOx/low soot combustion very much easier. Studies
on fuel volatility/auto-ignition quality effects on GCI combustion show that
the most important fuel property is the autoignition quality which determines
the ignition delay. Moreover, the RON of the optimum fuel for GCI engines is
likely to be in the range of 70-85 and hence much lower than that of current
gasolines. Also, the fuel does not need to have high volatility and the final
boiling point can be higher compared to current gasolines to enable low soot/
low NOx combustion as long as the ignition delay is sufficiently large.

The advantages of the GCI concept are -

i) The engine will be at least as efficient and clean
as current diesel engines but will be less complicated and hence cheaper (lower
injection pressure, after-treatment focus on CO and HC rather than soot and
NOx).

ii) The optimum fuel will be less processed and hence easier
to make compared to current gasoline or diesel fuels.

iii) It provides a path to mitigate the global demand
imbalance between heavier and lighter fuels that is otherwise projected. The
alternative is investment in refineries to make the required diesel fuel while
the diesel engine continues to be expensive in order to meet increasingly
stringent NOx/soot requirements.

The concept has been well-demonstrated in
research engines but development work is needed to make it feasible on practical
vehicles e.g. on cold start. In the long-term scenario it will also require the
availability in the market of a new, albeit a simpler fuel.


只有畢業的時候才發現當年說的熱門專業,都那麼不好找工作。


你只能祈禱電池瓶頸不要被突破


內燃機是一個很寬泛的領域,從材料到基礎理論全都有涉及。即使在現在已經發展了一百多年的基礎之上,每一個內燃機的領域都足夠繼續研究幾十年了。

電動或混合動力汽車都涉及到一個最根本的問題,電從哪裡來?


大膽設想一下:電池技術瓶頸遲遲未能突破,生物柴油/汽油捷足先登,廉價的纖維素裂解技術使得油價大幅下滑,廠商紛紛放棄電動車方案。由於車輛工程專業學生都已選擇了電動車方向,內燃機方向出現巨大人才缺口,各廠商使出渾身解數爭奪專業人才,一時間「一年買車兩年買房三年迎娶白富美」成了內燃機方向畢業生的標準配置。


當然有前途,電氣化充分發展起來後,也不會完全代替內燃機的。就算現在,也沒聽說有大型空客用電動飛機吧


電動汽車屬於新能源汽車領域,然而新能源不僅僅是指電,目前還有很多的新能源在開發,上面有同志說的生物能,其他高能量密度的燃料也可以作為能量來源。當然電動車是趨勢,電池目前也在慢慢想辦法,國家和市場也在驅動電池進行早日突破,比如現在的石墨烯,但是距離產業化還得走一段路。電池目前在全世界是個難題,但是大家還是拚命在做,也是屬於國家戰略層面的考慮,新型行業的崛起不是突然大爆發,而是集合了前期的準備,市場的慢慢醞釀,技術的積累突破,政策的支持等等才會一躍而起的。


樓主說的內燃機,作為汽車行業的人士,電動汽車是必然的趨勢,但是內燃機會一直依託汽車而存在嗎?會不會拐個彎在其他行業大放光彩?這就看你們自己怎麼發掘了,現在我自己也不清楚


本人完全是外行,只是一直有在關注電動車領域。所以冒昧回答下,個人以為內燃機專業顯然是前景悲觀的,除了燃油車和電動車本身的競爭外,還有全球變暖造成碳排放法規的問題。比如挪威、德國就有準備慢慢禁止燃油汽車,慢慢的歐洲之類的一些國家會禁售燃油車,禁止燃油車入境。而電動車目前只有兩個大問題,一個是成本還比較高,一個是充電設施還不普遍。成本方面實際上在快速的下降,因此特斯拉的model3才能賣的和同級別燃油車差不多的價格,充電設施也在不斷增加。其他方面電動車實際上並沒有不便,充電相對汽油成本又低又可以在家充電,跑遠距離也有快速充電站。實際上是比燃油車還要便捷,就是消費者觀念還沒變過來,另外現在大家買的起的電動車續航還是太差,不過現在看來五六年後200英里續航的電動車將會大量出現,解決這個問題。


今天的冷門就是將來的熱門,今天的熱門可能成為將來的冷門。


不要僅僅局限於乘用車市場,不要僅僅局限於乘用車,某些工業上用的內燃機利潤高的很,能混進mtu,道依茨,cat,康明斯,底特律,瓦錫萊生活還是能不錯的


內燃機還沒死,並且短時間內不會死!


只說一句,如果以後想進高校,做做科研,那絕對沒有問題。


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