汽油發(fā)動機技術(shù)革命的三大里程碑

人類心臟從“兩腔”到“一心房一心室”，再到“兩心房一心室”，最后完善了“兩心房兩心室”，這一過程經(jīng)歷了數(shù)億年。但好在憑借著人類的聰明智慧，汽車汽油發(fā)動機在百年歷程中經(jīng)歷了三次重大變革,從化油器>電噴>直噴的進化歷程被濃縮在了百年之內(nèi)。

化油器發(fā)動機：英雄遲暮 02年退出市場

化油器最早誕生于1892年，由美國人杜里埃發(fā)明。隨著技術(shù)的演進，化油器功能愈加完備，直到上個世紀(jì)中后期，化油器已經(jīng)分為五部分：主供油系統(tǒng)、起動系統(tǒng)、怠速系統(tǒng)、大負(fù)荷加濃系統(tǒng)(省油器)和加速系統(tǒng)。五部分的作用在于：根據(jù)發(fā)動機在不同情況下的需要，將汽油氣化，并與空氣按一定比例混合成可燃混合氣，及時適量進入氣缸。

化油器的優(yōu)點有：能夠?qū)?strong>內(nèi)燃機的油氣比控制在理想的水平上，不論天候、溫度，永遠(yuǎn)進行著一成不變的工作。而且化油器的成本低、可靠度高，維修、保養(yǎng)容易。當(dāng)然化油器也存在許多弱點：比如，在冷車啟動、怠速運轉(zhuǎn)、急加速或低氣壓環(huán)境等，這樣固定的供油方式實際上并無法全面滿足引擎的運轉(zhuǎn)需求，甚至可能因而產(chǎn)生黑煙、燃燒不全與馬力不足等狀況。因此，2002年起，中國已經(jīng)明令禁止銷售化油器轎車，此后所有車型都改用電噴發(fā)動機。

電噴發(fā)動機：獨挑大梁 主力車型均用它

電噴提供最早出現(xiàn)于1967年，由德國保時捷公司研制的D型電子噴射裝置，隨后被用在大眾等德系轎車上。這種裝置是以進氣管里面的壓力做參數(shù)，但是它與化油器相比，仍然存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本高，不穩(wěn)定的缺點。針對這些缺點，波許公司又開發(fā)了一種稱為L型電子控制汽油噴射裝置，它以進氣管內(nèi)的空氣流量做參數(shù)，可以直接按照進氣流量與發(fā)動機轉(zhuǎn)速的關(guān)系確定進氣量，據(jù)此噴射出相應(yīng)的汽油。這種裝置由于設(shè)計合理，工作可靠，廣泛為歐洲和日本等汽車制造公司所采用，并奠定了今天電子控制燃油噴射裝置的雛形。

目前為止，電噴系統(tǒng)的行車電腦會隨時偵測引擎溫度、進氣流量、轉(zhuǎn)速變化、震動狀況，并依照實際需求調(diào)整供油量與點火時間，因此在動力輸出、燃油經(jīng)濟與排污表現(xiàn)上可以取得相當(dāng)不錯的平衡。同時為了增加發(fā)動機進氣量，提高燃油效率，發(fā)動機從早期的單點噴射，演化至多點噴射，氣門數(shù)量從兩個增加至五個。目前最先進的當(dāng)屬搭載VVT可變氣門技術(shù)的電噴發(fā)動機。

總體而言，電噴供油系統(tǒng)的最大優(yōu)點就是燃油供給之控制十分精確，讓引擎在任何狀態(tài)下都能有正確的空燃比，不僅讓引擎保持運轉(zhuǎn)順暢，其廢氣也能合乎環(huán)保法規(guī)的規(guī)范。然而，電噴供油系統(tǒng)并不是最科學(xué)的。由于內(nèi)燃機構(gòu)造的先天限制，電噴噴嘴安裝在氣門旁，只有在氣門打開時才能完成油氣噴射，因此噴射會受到開合周期的影響，產(chǎn)生延遲，因而影響電腦對噴射時間的控制。不過好在這一問題已經(jīng)被缸內(nèi)直噴技術(shù)解決了。
　
缸內(nèi)直噴發(fā)動機：近年豪華車的主攻方向

近兩年，當(dāng)歐美廠商意識到電噴技術(shù)的研發(fā)已經(jīng)進入瓶頸期，于是缸內(nèi)直噴技術(shù)成為了各大廠商的主攻方向。目前市場上備受關(guān)注的缸內(nèi)直噴發(fā)動機包括：奧迪FSI缸內(nèi)直噴發(fā)動機、凱迪拉克SIDI雙模直噴發(fā)動機。

與電噴發(fā)動機相比，缸內(nèi)直噴發(fā)動機的噴油嘴被移到了汽缸內(nèi)部，因此缸內(nèi)油氣的量不會受氣門開合的影響，而是直接由電腦自動決定噴油時機與份量，至于氣門則僅掌管空氣的進入時程，兩者則是在進入到汽缸內(nèi)才進行混合的動作。由于油、氣的混合空間、時間都相當(dāng)短暫，因此缸內(nèi)直噴系統(tǒng)必須依靠高壓將燃油從噴油嘴壓入汽缸，以達(dá)到高度霧化的效果，從而更好的進行油氣混合。其中混合油氣的壓縮比越高的發(fā)動機，它的動力表現(xiàn)越強大，相應(yīng)的節(jié)能效果越明顯。奧迪3.2升FSI缸內(nèi)直噴發(fā)動機的壓縮比達(dá)到了10.3：1；凱迪拉克3.6升SIDI 雙模缸內(nèi)直噴發(fā)動機的壓縮比達(dá)到了11.3：1。此外，缸內(nèi)直噴系統(tǒng)的燃燒室、活塞也大多具有特殊的導(dǎo)流槽，以供油氣在進入燃燒室后能夠產(chǎn)生氣旋渦流，來提高混合油氣的霧化效果與燃燒效率。

一般而言，應(yīng)用了缸內(nèi)直噴技術(shù)的發(fā)動機要比同排量的多點噴射發(fā)動機的峰值功率提升10%至15%，而峰值扭矩能提升5%至10%。這樣的提升，可謂是一種質(zhì)變，而單靠增加氣門數(shù)量是難以達(dá)到這一效果的。