丰田、斯巴鲁和马自达的下一代发动机,会改变汽车行业的走向吗?

车云纪 2024-12-19 14:48:20

在2023年日本移动出行展,丰田社长佐藤恒治在其“改变汽车的未来”的主题演讲中,讲述了三种移动出行方式所构建的多样性的未来。

佐藤恒治说,有多少人就有多少种价值观和需求。丰田的使命是为大家提供多样性的移动出行,丰田所追求的,拥有多路径解决方案的未来,而且这个未来是大家共同创造的。

在今年的北京车展上,丰田CTO中嶋裕树也表示,丰田将坚持多路径核心思想,均衡发展BEV、HEV、PHEV车型,尤其会强化PHEV车型,以此实现碳中和目标。

目前丰田在全球提供超过20种混合动力以及插电式混合动力车型,在刚刚结束的2023财年,丰田销售了超370万辆混动车,这一数字远高于大多数汽车制造商。

在混动汽车这种强劲的发展趋势推动下,丰田也多次表示,当前全球大力推动去碳化,车企纷纷向纯电汽车转型,燃油发动机仍可发挥作用。在今年东京汽车改装展上,丰田章男透露说,丰田汽车已经启动了一个开发新型发动机的项目。

“我们将继续生产发动机,因为发动机仍然是实现碳中和或二氧化碳净零排放的一种实用手段。”同时,他“向迄今为止所有制造发动机的人致敬”,并称绝不会让大家所做的工作白费。

最近这一项目迎来新的进展。就在本周,丰田和斯巴鲁汽车、马自达汽车在联合发布会上,共同宣布将开发适合电气化的“三社三样”新型发动机。该发动机将力争实现与电机、电池等电驱动单元的最佳组合。除了通过发动机小型化来改变汽车的布局之外,还同时应对多样化的碳中和燃料(CN 燃料),旨在实现内燃机的碳中和。

以BEV为起点,重新定义下一代发动机

上个世纪九十年代初,在双碳问题还远没有像如今这样引起全球广泛关注时,丰田已经敏锐地意识到环境问题,工程师们决定打造一款优秀的混合动力汽车。这便是丰田普锐斯诞生的初衷。

1997年,全球首辆大规模生产的汽油、电动混合动力车型——丰田普锐斯于日本上市。该车采用了1.5升发动机以及大扭矩电动机、发电机和镍氢电池的组合,这在汽车领域是前所未有的。它不仅引领了清洁能源的革命,也获得了巨大的市场回报,直至今日,它仍然是混合动力车型中的佼佼者。

普锐斯的成功,不仅让丰田成为全球首家进入混合动力市场以及电动汽车市场的公司,也为日后全电动汽车的出现打下了基础。

回顾发动机的这段发展历史,佐藤恒治说:“第一辆普锐斯的诞生,正是对‘在21世纪之前将燃油经济性提高2倍’的挑战,也是追求新发动机所付出的努力。”

传统的汽车平台设计,会优先考虑发动机舱布局等因素,通过提高发动机的热燃烧效率来提高性能。而 BEV 因不用装配发动机,车体部分的设计自由度更高,因此可以实现运动化的更低发动机舱、可延长续航里程的优异空气动力学设计。

对丰田而言,新能源汽车的发展趋势虽然不可阻挡,但燃油动力依旧是不能放弃的立身之本。它要做的是借助电驱系统,让发动机实现最大程度的革新升级,让燃油动力继续朝着更高效率和更低排放的标准不断推进。

眼下,随着更多纯电车型的落地,小型轻量发动机组的研发,空气动力、热管理方式等技术的进化,全新的汽车制造体系结构正在不断发展。因此,丰田以 BEV 平台为出发点,将这些基础应用设计搭载于 PHEV 和 HEV 上的发动机。这样可以确保下一代发动机减小尺寸,同时保持高功率和高效率,以便安装在高度更低、造型更酷的 BEV 上。以结合电机和电池等电动单元为前提,目标是发动机和电动单元都能在发挥其最佳性能。

“随着电动化的发展,我们追求动力传动系统的新价值,并使其发展成为适应未来能源环境的程度。”佐藤恒治说道,“我们认为发动机也是多路径所必需的技术。”

此次联合发布会上,丰田展示了全新小排量直列四缸发动机,有1.5L和2.0L两个排量,目标是高功率和高热效率。与相同排量的传统产品相比,体积和高度均减少了10%,燃油效率提高12%。该新发动机很快就能量产,但目前没有具体的时间表。

很显然,下一代全新发动机的目标不只是提升发动机本身性能,更在于实现发动机和电驱动单元在各自优势领域的最佳表现,通行于BEV、PHEV、HEV等领域。这对于丰田多路径解决方案、多样化产品矩阵的实现,有着非常现实的意义。

当然,下一代发动机的革新意义还在于,它展现出更广泛的新型燃料兼容性,能够支持各种液体新型燃料。尤其是在未来能源将集中到电能和氢能的前提下,电能将直接用于 BEV。氢能有望用于直接燃烧的氢发动机,或与二氧化碳结合的 e-fuel,可以最有效地使用液体燃料的内燃机重要性将增加。

比如在巴西,以甘蔗为原料制造的乙醇已经广泛使用,以此来运行的可变燃料汽车 (FFV) 的普及,汽油使用量减少了41.7%,二氧化碳减排效果达到 6 亿 3000 万吨。丰田自 2019 年以来开发了 FFV 的混合动力车型,并应用在卡罗拉轿车和卡罗拉 Cross 车型。

考虑到要对应是新车数量 20 倍的保有车辆,支持各种燃料的可变性内燃机是必不可少的,如果将 PHEV、HEV 和 CN 燃料相结合,它将成为实现碳中和的有力选择。

就在“三社三样”联合发布会的前一天,丰田与引能仕(ENEOS)、三菱重工和出光兴产等公司共同宣布,将引进和普及合成燃料(e-fuel)和生物燃料(bio-fuel)等CN燃料,帮助汽车脱碳,并将这一时间节点设置为2030年左右。

所以,正如丰田章男所说:“无论动力来源是什么,我们的问题只有一个:敌人是二氧化碳。”

全产业链共同创造的未来

近年来,包括美国、欧盟等许多发达国家和地区对燃油车禁令一直采取十分摇摆的态度。以欧盟为例,2035年的燃油车禁令颁发后又被撤销,同时,欧盟又提出“碳中和合成燃油”的替代方案,通过保留燃油车的曲线方式来实现双碳目标。

而随着纯电动车在全球范围内的增速放缓,除了丰田一直坚持对内燃机的研发之外,包括大众、奔驰、Stellantis、现代等头部汽车集团都重新启动了新一代内燃机的研发。

传统燃油车的污染关键在于燃烧燃料所产生废气。如果内燃机的燃料污染问题能够解决,那就不存在是否要继续保留内燃机的问题了,而是可以直接利用现有内燃机基础设施和优势技术的。同时,如果清洁燃料成本能够持续下降,在推广上的阻力也会更小。

在兼顾双碳、成本以及固有优势地位的前提下,以丰田为代表的日本车企与美欧车企巨头们所共同推动的结果,实际上就是对整个汽车行业的再一次重大的整体变革。这对于新能源发展如火如荼的中国市场,也具有重大借鉴意义。

按行业预测,在2030年左右,中国市场新能源份额大约在70%,这意味着还有30%总共近千万的燃油车体量。如果有其它清洁能源替代燃油,将燃油利用率提升到极致,那么双碳问题也同样迎刃而解。

但这也并不是一件容易的事情。正如佐藤恒治和斯巴鲁社长大崎笃都提到的,实现碳中和社会是整个工业界和社会所面临的课题,需要大家共同参与进来。这同样也有规模和成本的考量。

所以此次“三社三样”联合发布会上所宣布的未来发动机,除了丰田的小排量直列四缸发动机,还有斯巴鲁的水平对置发动机, 以及马自达的转子发动机。三种不同的发动机各有特点和优势,也能适应不同的车型,匹配不同方案。

同时也有引能仕、三菱重工和出光兴产等公司共同参与对CN燃料的研发。按大崎笃的说法,“不仅是整车制造商,还有支撑汽车行业的全供应链以及涉及汽车领域的全产业界携手同行,不让任何一个人掉队。”

车云小结

2023财年,丰田集团在全球范围内的累计销量约为1109万辆,同比增长5%。丰田汽车营业额达到约45.09万亿日元,营业利润达到约5.35万亿日元,这也是日企营业利润首次站上5万亿日元大关。

作为日企和全球车企当之无愧的老大,丰田如今的核心显然早已不是数字的问题。在2023年日本移动出行展“丰田章男课堂”上,丰田章男说,公司面对碳中和的改革,一开始就坚定地推行多路径解决方案,并认真做好所有选项。

在这个过程中,丰田也曾将目光锁定在市场占有率和销量上,但现在更重视“制造更好的汽车”“做当地最好的企业”和“为了他人而工作”。而实现碳中和和更美好的未来,则需要大家共同创造。

“未来无法靠一家公司或产业便能创造。一起创造未来,用汽车改变未来,要做到这两点,便有必要把其他行业拉进队伍,我想这种形式也是必然的大潮流。”

0 阅读:0