霧霾和積碳的元兇？談直噴發動機的弊端

　　[汽車之家 技術]  在2013年我們做了很多有關發動機獎項、新發動機等盤點類文章（詳情請點擊），在它們之中你會發現，能夠入選的或新推出的發動機在某一方面技術的運用都保持了高度的統一，其中燃油噴射系統就是個典型的例子，無論是自然吸氣發動機還是增壓發動機，它們大多都會選用缸內直噴技術。經過一段時間的認知，這項技術的優勢不言而喻，但事情總有兩面性，這篇文章所要聊的就是缸內直噴技術的弊端，在看過之后，或許能讓諸位對這個備受推崇的技術有個全新的認識。

　　首先要說的是本文僅討論缸內直噴汽油發動機，另外，文中會涉及到缸內直噴發動機和普通電噴（歧管噴射）發動機在尾氣排放方面的討論，尾氣中的微粒含量是我們所關注的焦點，盡管如此，相比那些排放不合格的柴油車、工業排放等對環境的影響，一輛合格的裝配缸內直噴汽油發動機的汽車對環境的影響是微不足道的。

● 歷史：曾經生不逢時

　　省油、提高動力性能等都是缸內直噴技術能夠給汽油發動機帶來的好處，在此前的一些文章中我們都曾提到過（詳情請點擊），另外，考慮到大多讀者對它的優勢的認知程度，因此，在本篇文章中就不做過多贅述了，在進入正題之前，我希望能和大家簡要的分享一段有關缸內直噴技術的歷史，相信諸位在看過之后會不禁感嘆，原來這一切在半個世紀前就已經安排好了。

◆ 最初應用于軍事

　　1917年，一臺裝有缸內直噴技術的汽油發動機被裝配到軍用快艇，但因壓縮比太大（壓縮比為10）引發了氣缸工作溫度過高的情況，進而導致了發動機出現嚴重問題，盡管在之后的改進中將壓縮比降至6，但還是不能解決氣缸過熱的問題，最終，試驗結果沒能令人滿意。在之后的20年里，這項技術在不斷改進的過程中其可行性被逐漸驗證，那時主要應用于航空領域，我們熟悉的幾家德國公司如寶馬、奔馳、博世、西門子等均投入了研發力量。

◆ 第一輛裝配缸內直噴汽油發動機的量產車

　　在汽車領域，缸內直噴技術出現在汽油發動機并投入量產也已經是半個多世紀以前的事了。起初是博世公司和Gutbrod公司聯合研發的缸內直噴二沖程汽油發動機，最大功率約28馬力，最大扭矩為58牛·米。這臺發動機在1951年舉辦的法蘭克福車展上亮相，隨后進入量產階段。

◆ 除了鷗翼車門，奔馳300SL還給我們留下了什么？

　　在Kurt Schnauffer撰寫的一份報告中，他明確指出汽油缸內直噴技術在四沖程發動機上的可行性，相比化油器，它可以獲得更好的燃燒效果，但二沖程發動機并不適合使用這項技術。

　　基于此前的工作經驗以及二沖程缸內直噴發動機的案例，奔馳于1952年開始研發一臺排量為3.0升的缸內直噴四沖程汽油發動機，這臺發動機的噴油壓力約為45bar（現在的福特2.0升EcoBoost缸內直噴汽油發動機的噴油壓力在150bar左右），經過后續一系列裝車驗證后，最終進入裝配量產車階段，可以說，這才算是開啟了車用缸內直噴汽油發動機的先河，而這個“奠基人”就是大名鼎鼎的奔馳300SL。通過兩輛奔馳300SL的對比（分別裝配缸內直噴和化油器技術）發現，裝配缸內直噴發動機的奔馳300SL不僅油耗更低，發動機的最大功率也提高了約10%，而且發動機在低速時具有很好的響應能力。

◆ 是生是滅，這都是歷史的選擇

　　不過，正如諸位所看到的現狀，如今的汽車發動機領域，缸內直噴汽油發動機技術只不過是近幾年才出現在人們面前，而那段歷史也告訴了我們，這并不是一個新誕生的技術，說車企是在炒歷史的冷飯也不為過。那缸內直噴技術為什么沒能從誕生那天起就被一直延續下來呢？

　　事實上，在奔馳將這種技術的發動機裝配量產車后的20年里，眾多廠商仍舊不懈地改進這種發動機，使其省油的優勢被充分發揮，的確，缸內直噴技術可降低發動機的燃油消耗水平，但成本卻不及同期逐步發展的采用歧管噴射的汽油發動機，而導致缸內直噴技術被塵封的一個重要原因是當時低廉的汽油價格。顯然，省油的優勢并不能在當時那個使用環境下凸顯出來，因此，歧管噴射方式的汽油發動機開始大行其道。

◆ 歧管噴射什么樣？