目前，發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域正在瞄準(zhǔn)不久的將來(lái)掀起巨大的技術(shù)革新，那就是“可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)”和“HCCI（均質(zhì)預(yù)混合壓燃）發(fā)動(dòng)機(jī)”。另一方面，豐田則公布了將來(lái)使發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)銷(xiāo)售“基本減為零”的目標(biāo)，這讓很多部件與材料廠(chǎng)商感到不安。發(fā)動(dòng)機(jī)的革新技術(shù)是什么，發(fā)動(dòng)機(jī)是否會(huì)消失？記者就此采訪(fǎng)了K&KTechnoResearch代表、WORLDTECH講師、曾任職于電裝的加藤克司。（采訪(fǎng)人：近岡裕）

什么是可變壓縮發(fā)動(dòng)機(jī)？

——“可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)”是什么樣的發(fā)動(dòng)機(jī)呢？

加藤：正如其名稱(chēng)一樣，可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)是可以按照工作狀態(tài)調(diào)整壓縮比的機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。日產(chǎn)汽車(chē)公司在巴黎車(chē)展上宣布，數(shù)年之后將量產(chǎn)可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)。估計(jì)時(shí)間在2018年。這種發(fā)動(dòng)機(jī)的最大特點(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(shí)改變壓縮比。日產(chǎn)的可變壓縮比發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比可在8～14范圍內(nèi)變動(dòng)。

發(fā)動(dòng)機(jī)的壓縮比提高后，熱效率會(huì)提升。不過(guò)，這樣做存在的問(wèn)題是，壓縮比過(guò)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(huì)因?yàn)闇囟冗^(guò)高而在火花點(diǎn)火之前發(fā)生自動(dòng)點(diǎn)火。這樣，就會(huì)在正常燃燒之前發(fā)生異常燃燒。這種異常燃燒會(huì)變成壓力波，以音速在汽缸內(nèi)往返。這會(huì)對(duì)汽缸壁等造成沖擊，產(chǎn)生“咔啦咔啦”的異響，不僅會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)帶來(lái)?yè)p害，也會(huì)讓用戶(hù)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(guò)信號(hào)判斷出要發(fā)生爆震時(shí)，通過(guò)推遲點(diǎn)火時(shí)間來(lái)避免發(fā)生爆震。但是，這樣做會(huì)導(dǎo)致輸出功率和熱效率下降。因此，現(xiàn)行發(fā)動(dòng)機(jī)使用阿特金森循環(huán)等技術(shù)來(lái)降低實(shí)際壓縮比。

可以解決上述課題的，就是可變壓縮比發(fā)動(dòng)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(guò)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(dòng)機(jī)的吸引力在于發(fā)動(dòng)機(jī)本身就可使燃效接近HEV。日產(chǎn)稱(chēng)這種發(fā)動(dòng)機(jī)可使燃效較原來(lái)提高27％。

其實(shí)，本田已經(jīng)開(kāi)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(kāi)發(fā)的是復(fù)式連桿型高膨脹比發(fā)動(dòng)機(jī)“EXlink”。該產(chǎn)品已在2011年推出的家用燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)與熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)“ECOWILL”的發(fā)電用燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)上投入實(shí)用。其工作原理是，使用“機(jī)械復(fù)式連桿機(jī)構(gòu)”來(lái)改變吸氣時(shí)和膨脹時(shí)的活塞下死點(diǎn)，從而改變膨脹比。

阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)同樣是高膨脹比發(fā)動(dòng)機(jī)，通過(guò)改變發(fā)動(dòng)機(jī)的吸排氣閥門(mén)的配氣定時(shí)，實(shí)現(xiàn)了高膨脹比。因?yàn)楸容^簡(jiǎn)單，目前這種發(fā)動(dòng)機(jī)是主流。而本田則以機(jī)械方式實(shí)現(xiàn)了高膨脹比發(fā)動(dòng)機(jī)。日產(chǎn)以與之類(lèi)似的機(jī)械機(jī)構(gòu)為基礎(chǔ)，對(duì)發(fā)動(dòng)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(guò)，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(dòng)機(jī)的構(gòu)造也必須較以往作出大幅改變。目前來(lái)看估計(jì)只會(huì)在高檔車(chē)中采用。

什么是HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)？

——請(qǐng)介紹一下另一種革新性發(fā)動(dòng)機(jī)“HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)”。

加藤：HCCI被稱(chēng)為發(fā)動(dòng)機(jī)的“終極燃燒”。很多廠(chǎng)商都在開(kāi)發(fā)這項(xiàng)技術(shù)，估計(jì)2018～2020年前后會(huì)實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化。

要了解HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)，首先要了解柴油發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理。因?yàn)镠CCI發(fā)動(dòng)機(jī)與柴油發(fā)動(dòng)機(jī)一樣，采用使燃料自動(dòng)點(diǎn)火的方法。與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)不同，不使用火花點(diǎn)火方式。

關(guān)于柴油發(fā)動(dòng)機(jī)，燃燒室的溫度升高時(shí)，氮氧化物（NOx）會(huì)增加，而顆粒狀物質(zhì)（PM）則會(huì)減少。相反，燃燒室的溫度降低時(shí)，NOx會(huì)減少，而PM則會(huì)增加。也就是說(shuō)，NOx與PM的排放量是此消彼長(zhǎng)的關(guān)系。不過(guò)，現(xiàn)在的尾氣規(guī)定要求NOx和PM同時(shí)減少。為了達(dá)到這種嚴(yán)格的規(guī)定，目前很多廠(chǎng)商都依賴(lài)于催化劑。使用可去除PM的DPF（柴油顆粒過(guò)濾器、柴油顆粒狀物質(zhì)去除裝置）和NOx催化劑（NOx存儲(chǔ)還原催化劑及尿素選擇還原裝置）。

不過(guò)，要通過(guò)燃燒DPF中積存的PM進(jìn)行DPF的再生，就要進(jìn)行與燃燒無(wú)關(guān)的燃料噴射，因此燃效會(huì)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(guó)大眾（VW）出現(xiàn)尾氣排放作弊問(wèn)題（2015年曝光）的主要原因之一。

可解決這種問(wèn)題的就是HCCI發(fā)動(dòng)機(jī)。這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是，可以提高發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率，同時(shí)降低NOx和PM。普通柴油發(fā)動(dòng)機(jī)在燃燒室內(nèi)自動(dòng)點(diǎn)火之后，燃燒不斷蔓延，導(dǎo)致燃燒溫度上升，因此會(huì)造成NOx增加。相反，燃燒溫度降低后，NOx會(huì)減少，而PM則會(huì)增加。

而HCCI在燃燒室中形成均勻的混合氣體之后，會(huì)自動(dòng)點(diǎn)火，并迅速擴(kuò)大到整個(gè)燃燒區(qū)域。因此，通過(guò)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(dòng)機(jī)和汽油發(fā)動(dòng)機(jī)都在朝著HCCI的方向努力。

不過(guò)，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(kāi)發(fā)。

發(fā)動(dòng)機(jī)將會(huì)消失？

——說(shuō)起發(fā)動(dòng)機(jī)，豐田2015年宣布的目標(biāo)對(duì)社會(huì)帶來(lái)了巨大沖擊。該公司說(shuō)，“到2050年，將使發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)的新車(chē)銷(xiāo)售基本減為零”。這讓很多部件廠(chǎng)商和材料廠(chǎng)商感到擔(dān)憂(yōu)。發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)消失嗎？

加藤：發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)消失。豐田宣布的這一目標(biāo)的意思是，傳統(tǒng)型（Conventional）發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)，也就是與只配備了發(fā)動(dòng)機(jī)的現(xiàn)行車(chē)相同類(lèi)型的汽油發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)和柴油發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)（純發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)）將會(huì)大幅減少。我認(rèn)為并不是說(shuō)發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)消失。

混合動(dòng)力車(chē)（HEV）、插電式混合動(dòng)力車(chē)（PHEV）和天然氣車(chē)也都配備發(fā)動(dòng)機(jī)。有統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，到2050年，“發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)”的比例會(huì)高達(dá)55％左右。而且，發(fā)動(dòng)機(jī)車(chē)具有價(jià)格便宜的吸引力，估計(jì)在新興市場(chǎng)國(guó)家等仍會(huì)存在根深蒂固的需求。

至于什么類(lèi)型的汽車(chē)會(huì)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(xiāo)

——與很多產(chǎn)品一樣，汽車(chē)開(kāi)發(fā)也會(huì)受到市場(chǎng)變化的影響。請(qǐng)介紹一下目前應(yīng)該關(guān)注的全球性市場(chǎng)變化。

加藤：目前HEV在歐洲十分暢銷(xiāo)。歐洲的汽車(chē)行業(yè)藍(lán)圖是，暫時(shí)發(fā)展清潔柴油車(chē)，然后在一段時(shí)期內(nèi)推廣“弱HEV”.，最后再轉(zhuǎn)向純電動(dòng)汽車(chē)（EV）。不過(guò)，這種藍(lán)圖因?yàn)閯偛盘岬降拇蟊娮鞅讍?wèn)題曝光而逐漸崩塌。很難憑借清潔柴油車(chē)來(lái)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(lài)于催化劑的所有汽車(chē)廠(chǎng)商都很難做到。

目前歐洲汽車(chē)行業(yè)正在大力發(fā)展的并不是豐田及本田占優(yōu)勢(shì)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(chē)的輸出功率低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)讓發(fā)動(dòng)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(dòng)模式行駛的強(qiáng)HEV相比，燃效要差一些。

在強(qiáng)HEV的開(kāi)發(fā)方面，日本汽車(chē)廠(chǎng)商一直處于領(lǐng)先地位。為了與日本廠(chǎng)商抗衡，5家德國(guó)汽車(chē)廠(chǎng)商聯(lián)合起來(lái)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(chǎng)商打算以低成本為武器，推動(dòng)48V電源弱HEV在歐洲普及。

這樣一來(lái)，部件廠(chǎng)商也會(huì)受到影響。原因是強(qiáng)HEV用部件和弱HEV用部件很難實(shí)現(xiàn)通用化。

HEV在美國(guó)陷入苦戰(zhàn)的的理由

在不久之后EV就會(huì)普及的中國(guó)市場(chǎng)，目前也是歐洲車(chē)較多，48V弱HEV可能會(huì)普及。在未來(lái)經(jīng)濟(jì)有望大幅增長(zhǎng)的印度，也可能會(huì)因?yàn)闅W洲部件廠(chǎng)商大力推銷(xiāo)而實(shí)現(xiàn)48V弱HEV的普及。

不過(guò)，印度的最大問(wèn)題在于電力短缺造成的停電。盡管目前該國(guó)對(duì)煤炭火力發(fā)電的依賴(lài)程度很高，但最近日本等其他國(guó)家的核電技術(shù)合作援助也是熱門(mén)話(huà)題。如果這種合作援助不斷推進(jìn)，估計(jì)核電供應(yīng)基礎(chǔ)設(shè)施將會(huì)獲得完善。這樣的話(huà)，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的電動(dòng)化也會(huì)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(zhǎng)余地。越南和緬甸目前也以摩托車(chē)為主，但今后汽車(chē)會(huì)穩(wěn)步普及。不過(guò)，我認(rèn)為這些國(guó)家和地區(qū)的主流暫時(shí)仍會(huì)是傳統(tǒng)的汽油車(chē)和柴油車(chē)。

而在美國(guó)，汽油的價(jià)格便宜了很多，因此很多人不再在意燃效，HEV的銷(xiāo)售額不斷下滑。而且，ZEV（Zero Emission Vehicle，零排放車(chē)）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(duì)象。受此影響，預(yù)計(jì)HEV會(huì)減少，EV及PHEV將會(huì)增加。

汽車(chē)業(yè)對(duì)于各國(guó)來(lái)說(shuō)都是非常重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)。以前汽車(chē)的銷(xiāo)售動(dòng)向一直受到政治、經(jīng)濟(jì)、燃料動(dòng)向等的巨大影響。預(yù)計(jì)今后世界各國(guó)仍會(huì)繼續(xù)出現(xiàn)重大變化，動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的趨勢(shì)將會(huì)因?yàn)榈貐^(qū)和年代不同而發(fā)生明顯改變。因此，部件廠(chǎng)商和材料廠(chǎng)商要與汽車(chē)廠(chǎng)商一樣，時(shí)刻關(guān)注動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)的動(dòng)向。