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發(fā)動機(jī)將消失？豐田宣布“發(fā)動機(jī)車零銷售”的真正含義     目前，發(fā)動機(jī)領(lǐng)域正在瞄準(zhǔn)不久的將來掀起巨大的技術(shù)革新，那就是“可變壓縮比發(fā)動機(jī)”和“HCCI（均質(zhì)預(yù)混合壓燃）發(fā)動機(jī)”。另一方面，豐田則公布了將來使發(fā)動機(jī)車銷售“基本減為零”的目標(biāo)，這讓很多部件與材料廠商感到不安。發(fā)動機(jī)的革新技術(shù)是什么，發(fā)動機(jī)是否會消失？記者就此采訪了K&KTechnoResearch代表、WORLDTECH講師、曾任職于電裝的加藤克司。
    什么是可變壓縮發(fā)動機(jī)？
    ——“可變壓縮比發(fā)動機(jī)”是什么樣的發(fā)動機(jī)呢？
    加藤：正如其名稱一樣，可變壓縮比發(fā)動機(jī)是可以按照工作狀態(tài)調(diào)整壓縮比的機(jī)發(fā)動機(jī)。日產(chǎn)汽車公司在巴黎車展上宣布，數(shù)年之后將量產(chǎn)可變壓縮比發(fā)動機(jī)。估計時間在2018年。這種發(fā)動機(jī)的******特點(diǎn)是，在曲軸和連桿之間設(shè)置了多連桿機(jī)構(gòu)。由此，可以根據(jù)工作狀態(tài)調(diào)整活塞的上死點(diǎn)位置，在低轉(zhuǎn)速和高轉(zhuǎn)速時改變壓縮比。日產(chǎn)的可變壓縮比發(fā)動機(jī)的壓縮比可在8～14范圍內(nèi)變動。
    發(fā)動機(jī)的壓縮比提高后，熱效率會提升。不過，這樣做存在的問題是，壓縮比過高則容易發(fā)生爆震。如果在殘留有未燃燒氣體的狀態(tài)下壓力升高，就會因為溫度過高而在火花點(diǎn)火之前發(fā)生自動點(diǎn)火。這樣，就會在正常燃燒之前發(fā)生異常燃燒。這種異常燃燒會變成壓力波，以音速在汽缸內(nèi)往返。這會對汽缸壁等造成沖擊，產(chǎn)生“咔啦咔啦”的異響，不僅會對發(fā)動機(jī)帶來損害，也會讓用戶感到不安。
    因此，目前采取的措施是采用爆震控制系統(tǒng)。通過信號判斷出要發(fā)生爆震時，通過推遲點(diǎn)火時間來避免發(fā)生爆震。但是，這樣做會導(dǎo)致輸出功率和熱效率下降。因此，現(xiàn)行發(fā)動機(jī)使用阿特金森循環(huán)等技術(shù)來降低實際壓縮比。
    可以解決上述課題的，就是可變壓縮比發(fā)動機(jī)。在高轉(zhuǎn)速·高負(fù)荷區(qū)域降低壓縮比（日產(chǎn)將其降低到8）。這樣的壓縮比可以防止爆震發(fā)生。而在不易發(fā)生爆震的低轉(zhuǎn)速·中負(fù)荷區(qū)域，則提高壓縮比（日產(chǎn)將其提高至14）。通過這種方法，可以提高熱效率并降低燃耗。
    燃效與HEV接近
    可變壓縮比發(fā)動機(jī)的吸引力在于發(fā)動機(jī)本身就可使燃效接近HEV。日產(chǎn)稱這種發(fā)動機(jī)可使燃效較原來提高27％。
    其實，本田已經(jīng)開發(fā)出了可作為其基礎(chǔ)的機(jī)械復(fù)式連桿機(jī)構(gòu)。該公司開發(fā)的是復(fù)式連桿型高膨脹比發(fā)動機(jī)“EXlink”。該產(chǎn)品已在2011年推出的家用燃?xì)獍l(fā)動機(jī)與熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)“ECOWILL”的發(fā)電用燃?xì)獍l(fā)動機(jī)上投入實用。其工作原理是，使用“機(jī)械復(fù)式連桿機(jī)構(gòu)”來改變吸氣時和膨脹時的活塞下死點(diǎn)，從而改變膨脹比。
    阿特金森循環(huán)發(fā)動機(jī)同樣是高膨脹比發(fā)動機(jī)，通過改變發(fā)動機(jī)的吸排氣閥門的配氣定時，實現(xiàn)了高膨脹比。因為比較簡單，目前這種發(fā)動機(jī)是主流。而本田則以機(jī)械方式實現(xiàn)了高膨脹比發(fā)動機(jī)。日產(chǎn)以與之類似的機(jī)械機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)，對發(fā)動機(jī)進(jìn)行了大幅改進(jìn)，使其能夠隨著工作狀態(tài)調(diào)整壓縮比。
    不過，這種技術(shù)存在的課題是成本較高。因需要嵌入多連桿機(jī)構(gòu)，發(fā)動機(jī)的構(gòu)造也必須較以往作出大幅改變。目前來看估計只會在高檔車中采用。
    什么是HCCI發(fā)動機(jī)？
    ——請介紹一下另一種革新性發(fā)動機(jī)“HCCI發(fā)動機(jī)”。
    加藤：HCCI被稱為發(fā)動機(jī)的“終極燃燒”。很多廠商都在開發(fā)這項技術(shù)，估計2018～2020年前后會實現(xiàn)量產(chǎn)化。
    要了解HCCI發(fā)動機(jī)，首先要了解柴油發(fā)動機(jī)的工作原理。因為HCCI發(fā)動機(jī)與柴油發(fā)動機(jī)一樣，采用使燃料自動點(diǎn)火的方法。與汽油發(fā)動機(jī)不同，不使用火花點(diǎn)火方式。
    關(guān)于柴油發(fā)動機(jī)，燃燒室的溫度升高時，氮氧化物（NOx）會增加，而顆粒狀物質(zhì)（PM）則會減少。相反，燃燒室的溫度降低時，NOx會減少，而PM則會增加。也就是說，NOx與PM的排放量是此消彼長的關(guān)系。不過，現(xiàn)在的尾氣規(guī)定要求NOx和PM同時減少。為了達(dá)到這種嚴(yán)格的規(guī)定，目前很多廠商都依賴于催化劑。使用可去除PM的DPF（柴油顆粒過濾器、柴油顆粒狀物質(zhì)去除裝置）和NOx催化劑（NOx存儲還原催化劑及尿素選擇還原裝置）。
    不過，要通過燃燒DPF中積存的PM進(jìn)行DPF的再生，就要進(jìn)行與燃燒無關(guān)的燃料噴射，因此燃效會降低。催化劑的耐久性也是一大課題。而且，最重要的是成本較高。我認(rèn)為這是導(dǎo)致德國大眾（VW）出現(xiàn)尾氣排放作弊問題（2015年曝光）的主要原因之一。
    可解決這種問題的就是HCCI發(fā)動機(jī)。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是，可以提高發(fā)動機(jī)的熱效率，同時降低NOx和PM。普通柴油發(fā)動機(jī)在燃燒室內(nèi)自動點(diǎn)火之后，燃燒不斷蔓延，導(dǎo)致燃燒溫度上升，因此會造成NOx增加。相反，燃燒溫度降低后，NOx會減少，而PM則會增加。
    而HCCI在燃燒室中形成均勻的混合氣體之后，會自動點(diǎn)火，并迅速擴(kuò)大到整個燃燒區(qū)域。因此，通過抑制燃燒溫度升高，不僅可以減少NOx，還可以減少PM量。柴油發(fā)動機(jī)和汽油發(fā)動機(jī)都在朝著HCCI的方向努力。
    不過，這種技術(shù)也存在難題，就是HCCI的工作范圍有限。因此，各公司都在為擴(kuò)大HCCI的工作范圍推進(jìn)開發(fā)。
    發(fā)動機(jī)將會消失？
    ——說起發(fā)動機(jī)，豐田2015年宣布的目標(biāo)對社會帶來了巨大沖擊。該公司說，“到2050年，將使發(fā)動機(jī)車的新車銷售基本減為零”。這讓很多部件廠商和材料廠商感到擔(dān)憂。發(fā)動機(jī)會消失嗎？
    加藤：發(fā)動機(jī)不會消失。豐田宣布的這一目標(biāo)的意思是，傳統(tǒng)型（Conventional）發(fā)動機(jī)車，也就是與只配備了發(fā)動機(jī)的現(xiàn)行車相同類型的汽油發(fā)動機(jī)車和柴油發(fā)動機(jī)車（純發(fā)動機(jī)車）將會大幅減少。我認(rèn)為并不是說發(fā)動機(jī)會消失。
    混合動力車（HEV）、插電式混合動力車（PHEV）和天然氣車也都配備發(fā)動機(jī)。有統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，到2050年，“發(fā)動機(jī)車”的比例會高達(dá)55％左右。而且，發(fā)動機(jī)車具有價格便宜的吸引力，估計在新興市場國家等仍會存在根深蒂固的需求。
    至于什么類型的汽車會成為主流，這受到多種因素的影響，各地區(qū)的情況也都不同。
    HEV在歐洲十分暢銷
    ——與很多產(chǎn)品一樣，汽車開發(fā)也會受到市場變化的影響。請介紹一下目前應(yīng)該關(guān)注的全球性市場變化。
    加藤：目前HEV在歐洲十分暢銷。歐洲的汽車行業(yè)藍(lán)圖是，暫時發(fā)展清潔柴油車，然后在一段時期內(nèi)推廣“弱HEV”.，最后再轉(zhuǎn)向純電動汽車（EV）。不過，這種藍(lán)圖因為剛才提到的大眾作弊問題曝光而逐漸崩塌。很難憑借清潔柴油車來達(dá)到尾氣規(guī)定和燃效規(guī)定要求的企業(yè)不只是大眾，依賴于催化劑的所有汽車廠商都很難做到。
    目前歐洲汽車行業(yè)正在大力發(fā)展的并不是豐田及本田占優(yōu)勢的“強(qiáng)HEV”，而是使用48V電源的“弱HEV”。與使用變壓器將12V電源電壓提高至200V以上的強(qiáng)HEV相比，弱HEV具有成本低的優(yōu)點(diǎn)。但這種汽車的輸出功率低，無法實現(xiàn)讓發(fā)動機(jī)停止工作而只依靠電力行駛的EV行駛。因此，與能夠以純電動模式行駛的強(qiáng)HEV相比，燃效要差一些。
    在強(qiáng)HEV的開發(fā)方面，日本汽車廠商一直處于領(lǐng)先地位。為了與日本廠商抗衡，5家德國汽車廠商聯(lián)合起來制定了48V電源標(biāo)準(zhǔn)，推進(jìn)了弱HEV用部件的通用化。這樣，5家公司就可以使用通用規(guī)格的部件，可以進(jìn)一步降低成本。這些廠商打算以低成本為武器，推動48V電源弱HEV在歐洲普及。
    這樣一來，部件廠商也會受到影響。原因是強(qiáng)HEV用部件和弱HEV用部件很難實現(xiàn)通用化。
    HEV在美國陷入苦戰(zhàn)的的理由
    在不久之后EV就會普及的中國市場，目前也是歐洲車較多，48V弱HEV可能會普及。在未來經(jīng)濟(jì)有望大幅增長的印度，也可能會因為歐洲部件廠商大力推銷而實現(xiàn)48V弱HEV的普及。
    不過，印度的******問題在于電力短缺造成的停電。盡管目前該國對煤炭火力發(fā)電的依賴程度很高，但最近日本等其他國家的核電技術(shù)合作援助也是熱門話題。如果這種合作援助不斷推進(jìn)，估計核電供應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施將會獲得完善。這樣的話，動力傳動系統(tǒng)的電動化也會取得進(jìn)展。
    雖然眼下東南亞的經(jīng)濟(jì)已經(jīng)停滯，但印度尼西亞人口眾多，經(jīng)濟(jì)仍有很大的增長余地。越南和緬甸目前也以摩托車為主，但今后汽車會穩(wěn)步普及。不過，我認(rèn)為這些國家和地區(qū)的主流暫時仍會是傳統(tǒng)的汽油車和柴油車。
    而在美國，汽油的價格便宜了很多，因此很多人不再在意燃效，HEV的銷售額不斷下滑。而且，ZEV（Zero Emission Vehicle，零排放車）規(guī)定將在2018年以后發(fā)生重大變化，HEV將不再被視為ZEV對象。受此影響，預(yù)計HEV會減少，EV及PHEV將會增加。
    汽車業(yè)對于各國來說都是非常重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。以前汽車的銷售動向一直受到政治、經(jīng)濟(jì)、燃料動向等的巨大影響。預(yù)計今后世界各國仍會繼續(xù)出現(xiàn)重大變化，動力傳動系統(tǒng)的趨勢將會因為地區(qū)和年代不同而發(fā)生明顯改變。因此，部件廠商和材料廠商要與汽車廠商一樣，時刻關(guān)注動力傳動系統(tǒng)的動向。