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丰田为何执着复兴引擎

帮宁工作室 2024-06-03 12:00:31

编译 | 杨玉科

编辑 | 葛帮宁

出品 | 帮宁工作室（gbngzs）

在电气化实践中，或许没有真相，只有视角。日本车企一场“引擎重生”发布会后，天平似乎开始朝混合动力倾斜。

2024年5月28日，丰田汽车联合马自达和斯巴鲁，在东京举办“多路径技术说明会（Multipathway Workshop）”，展示其延续内燃机的美好愿景。

这场盛典筹备数月，上述三家车企的首席执行官和首席技术官悉数亮相。他们罕见地结成统一战线。当天的新闻发布会历时3小时，三家车企逐一展示其原型车和下一代发动机模型，之后分析师会议又持续3小时。

丰田汽车首席执行官佐藤恒治（Koji Sato）认为，有一种独特的日本方式可以实现碳中和。他说，电动汽车是减少碳排放的一条途径，而发动机也代表一种必要的多路径技术。

丰田汽车希望通过开发更清洁、更紧凑的发动机，使用碳中和燃料，与混合动力系统相结合，为已有百年历史的内燃机技术注入新活力。

其开发概念有二：一是，通过与电动unit相结合，实现发动机结构的简洁化、小型化和高效率，开发最适合电动化时代的发动机。

二是，对生物燃料和e-fuel（合成燃料）等燃料多样化的应对。丰田汽车将与出光兴产、ENEOS、三菱重工一起探讨构建碳中和燃料供应链。

丰田汽车首席技术官中岛裕树（Hiroki Nakajima）对新动力总成技术进行演示。他说：“凭借这种新发动机，我们已经接近实现预想的设计。”这些发动机很快就将上市，但他没有给出具体时间表。

执着

过去十年，丰田汽车一直是混合动力汽车的拥趸。这家日本汽车制造商在混合动力汽车上，投入数十亿美元的坚定决心，招致了投资者和环保人士的批评。

如外界所见，小排量直列4缸发动机是这家日本巨头的最新武器。日本汽车制造商为何如此执着于内燃机？他们给出的原因有以下四个方面。

其一，生命周期排放。

在行驶过程中，纯电池驱动的纯电动汽车确实是零排放。

但丰田汽车认为，电力的原始能源和生产过程中产生的排放，也应该考虑到电动汽车的整体环境影响，应该跟踪车辆整个生命周期的排放情况。按照这一标准，电动汽车与配备内燃机的混合动力汽车处于同一水平。

这是因为，电动汽车可能需要更多的燃煤电厂来为更大的电池充电，同时制造电动汽车及其电池也会排放更多的碳。因此，带有发动机的混合动力汽车在运行时产生更多的排放，但在生产和能源供应方面却较少。

其二，更优的性能。

丰田汽车、马自达和斯巴鲁正在开发的新发动机，预计将比之前的发动机更清洁、更强大，在有助于减少碳足迹的同时，仍保持驾驶的感觉，对老派爱好者比较友好。

发动机尺寸也将缩小，可以更好地与电池和电机等混合动力技术相结合，进一步减少发动机产生的碳排放。

丰田汽车即将推出的1.5升涡轮增压四缸发动机，其动力与传统2.5升自然吸气发动机相同。新的2.0升涡轮增压动力将超过2.4升涡轮增压，相比今天的2.0升涡轮增压，可以获得更好的燃油经济性。

其三，新型燃料。

混合动力装置，无论电池和电机有多大，只要它们被固定在汽油发动机上，就会一直排放碳。但丰田汽车团队设想，未来的内燃机可以燃烧各种碳中和燃料——合成电子燃料、生物燃料，或最终实现清洁燃烧的氢。

这些液体燃料，和汽油一样，在能量密度、储存和运输方面具有优势。如果它们能实现，就能使内燃机基本实现碳中和。丰田汽车正与其他公司合作，研究于2030年左右在日本引入和普及这些燃料。

其四，更时尚。

设计师们经常称赞，电动汽车动力系统为汽车造型带来了新的空间。电动汽车相对较小的电机、扁平电池，以及对柔性电缆的依赖，使得机舱宽敞、悬架短、地板平整。

丰田汽车、马自达和斯巴鲁表示，由于配备了小型化发动机，它们未来的产品也能达到类似效果。例如，丰田汽车即将推出的1.5升涡轮增压发动机，比目前发动机的体积小20%，高度低15%。马自达认为，紧凑的转子发动机可以更无缝地与混合动力系统配合。

复兴

丰田汽车会长丰田章男（Akio Toyoda）认为，采用新技术有助于日本企业赢得与碳排放的战争，同时还能节省就业机会，保留老旧车迷所渴望的气味、声音和感觉。

一个多世纪以来，内燃机技术一直支撑着汽车行业。丰田汽车对内燃机技术的未来充满信心之际，电动汽车销售增长开始放缓，国际竞争对手重新考虑大举投资电池厂和专用装配线的计划。

今年1月，丰田章男就曾表示，将“重新推动发动机开发”，正着手一项新计划，该计划得到佐藤恒治的批准。

将丰田汽车即将推出的发动机与下一代混合动力系统结合起来，对这家全球最大汽车制造商而言，可能是一个特别有力的组合。

更好的混合动力车不仅可以减少更大的排放量，还可以帮助提高销量和利润，这些利润可以再投资于电气化。就丰田汽车刚结束的财年来看，由于标志性的混合动力车销量飙升，其收入、销售和利润都飙升至创纪录水平。

中岛裕树说：“在过去，发动机一直是节目的主角。现在，它可以成为电池的配角。”

汽车分析师认为，日本汽车制造商这种统一的声音，向陷入困境的日本本土内燃机系统零部件供应商发出了支持的信号。三家公司在清洁燃烧问题上的更大胆立场，也向国际竞争对手发出了一个信号，即日本企业并没有停滞不前。

“现在每个人都在重新审视内燃机的潜力，这是一个巨大的全球趋势。”东京中西研究所首席分析师Takaki Nakanishi分析道，“这是一个警钟，表明他们对内燃机的未来充满信心，并将继续投资。”

中岛裕树没有透露新发动机将于何时交付，但它们的推出时间将保持与新的排放法规同步，比如将于2027年生效的更严格的欧7标准。

中岛裕树说，丰田汽车需要这些新发动机来满足新的排放标准，尤其是未来几年法规收紧的情况下。这些突破来自于热效率的提高，热效率是衡量发动机有多少能量被转移到转动车轮上的一种指标。

“我们不必在满足未来法规的同时放弃性能。这些发动机比过去的任何发动机都要好。我们现在已经准备好起飞了。”中岛裕树说。

悬念

但这场声势浩大、精心准备的新闻发布会，却给外界留下一些悬念。

时间框架、成本、投资数字、效率提升，以及企业协同效应计划……诸多细节，要么模糊不清，要么没有提及。

三家公司提出的实现碳中和的多种途径，具有一定说服力，但前提条件是——假设向电动汽车的过渡进程停顿或者迟缓。这是一方面。

另一方面，从丰田汽车计算排放的假定，到对未来碳中和燃料的乐观，以及对拯救就业的关注，这其中的要点值得思量。

悬念之一，对比不易量化。

佐藤恒治提出这一宏大计划的关键依据是，燃油混合动力车在整个生命周期中，产生的二氧化碳量与纯电池电动汽车相当。

这个生命周期评估是基于从油井到油箱的评估，考虑了生产汽油或电力的排放，还考虑了从冲压钣金到开采电池化学品等制造供应链的排放。

丰田汽车用来传达这一观点的是幻灯片，是一些泛泛的条形图，而混合动力车和电动汽车之间没有容易量化的比较。

丰田汽车承认，评估结果因地区而异。例如，在法国等依赖核电的国家或使用可再生能源的国家，电动汽车的排放量可以减少。

但在全球范围内呢？所谓生命周期评估的计算应该进行到什么程度？在一些经济领域，汽车制造商几乎无法掌控——比如能源、采矿，甚至是运输汽车的货船排放等。

中岛裕树解释说，即使在单一的美国市场也并非一种情况。车辆使用和能源供应来源因地区而异，那么从整体上分析这个问题的最佳方法是什么？依据又是什么？

悬念之二，新技术与旧瓶装新酒。

仔细分析这场技术展示，三家公司中只有丰田汽车提出了一些全新技术：计划推出更清洁、尺寸更小的1.4升和2.0升发动机。这些发动机可以与混合动力装置配合使用，可以燃烧一系列碳中和燃料。

斯巴鲁专注于混合动力水平对置发动机项目，拟于今年秋天投产。斯巴鲁首席执行官大崎敦司（Atsushi Osaki）称，仍将致力于水平对置发动机，因为这是其品牌建设的标志。但他对未来发展没有提供新见解。

马自达首席执行官Masahiro Moro表示，拟开发标志性的转子发动机未来版。该发动机将使用碳中和燃料，与电动混合动力装置相结合。但这些陈词并非新内容。

悬念之三，几厘米的玄机。

丰田汽车拥有马自达和斯巴鲁的少数股权。尽管如此，后两家公司明确表示，“引擎重生”计划不涉及联合开发、共同采购、共享生产或技术合作。这一系列共享合作可能会晚些时候到来，但目前不会有承诺。

相比之下，即使是没有交叉持股的本田汽车和日产汽车也宣布，至少会在电动汽车和软件方面研究这种合作。

丰田汽车称，紧凑型发动机将使用新一代设计，外观更时尚，类似于电动汽车，拥有低引擎盖、短悬架和大而通风的窗户。因为发动机在引擎盖下占用空间更小，位置更低，参考设计类似于去年在日本移动出行展上亮相的雷克萨斯LF-ZC和LF-ZL概念车。

但这款发动机只比它们的前辈低了大约10%，也就是几厘米。这是否足以让汽车设计发生根本变化，还有待观察。

悬念之四，模糊不清的时间表。

这些新技术的问世时间也有些模糊不清。

丰田汽车暗示，新发动机将在未来几年首次亮相，但没有给出更长远的愿景。马自达和斯巴鲁也避免谈论时间节点，尤其是长期期限。

当涉及到使用碳中和燃料时，他们的“犹豫”尤其明显。使用碳中和燃料(如合成电子燃料、生物柴油或氢)运行发动机是关键一步，否则，即使与电池和电机相结合，新发动机仍将排放二氧化碳。

目前，成本仍然是碳中和燃料的巨大障碍。合成的电子燃料由氢气和捕获的二氧化碳结合而成，用于赛车运动。但中岛裕树表示，这种燃料的成本是汽油的10倍，全球供应都很少，就像地球上浩瀚的汽油海洋中的一滴水。

还有一个悬而未决的问题是，如何处理燃烧碳中和燃料(如氮氧化物)产生的微量排放物？发动机润滑油也会烧掉，释放出自己的污染物。

三家公司的高管们强调，仅靠汽车行业无法实现这些高科技绿色燃料。但什么时候它们会变得容易获得？几乎没人能给出预测。

悬念之五，550万人的生计。

确保本土供应链是东京这场技术说明会的另一个重要信息。

三家日本汽车制造商强调了保持现有供应链完整的重要性。供应链生产所有的活塞环、凸轮、火花塞、曲柄、点火线圈、涡轮增压器和许多其他汽油发动机部件，仅丰田汽车一家公司就有100家一级供应商涉及此类零部件。

日本汽车制造商需要这些供应商才能获得成功，而且不只是发动机部件，供应商通常也制造与内燃机无关的其他部件。无论如何，它们都是整个行业生态系统的一部分，需要充满活力才能实现创新。

日本汽车制造商协会（JAMA）经常谈到管控可持续转向电气化的重要性，以免危及日本约550万人的生计，这些人依赖与现有技术相关的工作。

毫无疑问，工作保障是一个重要的、值得称赞的目标。这种家长式的本能将日本汽车制造商，与不太反对大规模裁员的国际竞争对手区别开来。

整个日本也依赖马自达和斯巴鲁作为经济支柱，尤其是丰田汽车会长丰田章男，他觉得维护这一点几乎是一种爱国责任。

但这种想法某种程度上违背了“创造性破坏”(creative-destruction)理论，正是这种理论，推动了一些电动汽车和自动驾驶初创公司的技术突破和快速增长。

丰田汽车车队在下一代引擎上的赌注，目前看来是一个安全的赌注。但如果日本公司远远落后于中国和硅谷的全球创新者，那么它所珍视的工作岗位最终可能会受到威胁。

（本文部分内容综合Automotive News、Reuters、FT报道，部分图片来自网络）

丰田为何执着复兴引擎

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