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[汽車之家 發(fā)動機(jī)技術(shù)] 手機(jī)上頻繁推送的霧霾預(yù)警消息，口罩武裝下一個個憂慮的眼神，大批量延誤或取消的航班……似乎每一個冬季的來臨，霧霾天氣都成為了很多地區(qū)的常態(tài)（京津冀地區(qū)尤為嚴(yán)重）。我們知道，汽車尾氣被列入了導(dǎo)致霧霾的黑名單，排放法規(guī)也面臨著逐步升級，那車企們對這些真的會充耳不聞、置之不理嗎？其實(shí)，目前很多車企都有了控制發(fā)動機(jī)排放的成熟技術(shù)，下面我們就來聊聊那些改善霧霾的汽油發(fā)動機(jī)技術(shù)吧。

● 缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)有短板

促成霧霾天氣的原因有很多，毫無疑問工業(yè)污染和燃煤等等是主要的誘因，而汽車尾氣同樣也是脫離不了關(guān)系。之前的文章《霧霾和積碳的元兇？談直噴發(fā)動機(jī)的弊端》中，我們探討了傳統(tǒng)動力車型的缸內(nèi)直噴技術(shù)對于霧霾的影響。相比歧管噴射，缸內(nèi)直噴讓發(fā)動機(jī)更容易產(chǎn)生PM2.5的顆粒排放，對霧霾的影響更大。

由于缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)的混合氣混合時間短，缸內(nèi)燃燒模式大部分為擴(kuò)散燃燒，也就是燃料一邊混合一邊燃燒，這就容易在氣缸壁和氣缸角落等位置出現(xiàn)局部混合不均勻，出現(xiàn)高溫缺氧區(qū)域（缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)比歧管噴射發(fā)動機(jī)更容易讓氣缸處于高溫狀態(tài)），從而導(dǎo)致微粒大量生成。值得注意的是，冷啟動和大負(fù)荷運(yùn)行工況下，發(fā)動機(jī)也容易引起微粒排放增加。

● 豐田、大眾如何降低了顆粒物排放？

2005年，豐田在一臺代號為2GR-FSE的3.5L汽油發(fā)動機(jī)上，應(yīng)用了歧管噴射和缸內(nèi)直噴結(jié)合的D-4S混合噴射系統(tǒng)，有效地改善了低負(fù)荷工況下顆粒物排放嚴(yán)重的現(xiàn)象。它最開始被搭載在了2005年的美版雷克薩斯GS350和2006年的雷克薩斯IS350上面。隨后，這臺當(dāng)時可以稱得上“黑科技”的發(fā)動機(jī)便連續(xù)四年包攬了從2006年到2009年度的沃德十佳發(fā)動機(jī)大獎。

前面我們講了缸內(nèi)直噴發(fā)動機(jī)更容易產(chǎn)生顆粒物，促進(jìn)了霧霾的產(chǎn)生，而歧管噴射技術(shù)在提升燃效方面則不敵缸內(nèi)直噴技術(shù)，那如何“魚與熊掌兼得”呢？聰明的車企們便將這兩者結(jié)合起來，開發(fā)了缸內(nèi)直噴和歧管噴射兩者搭配的混合噴射系統(tǒng)。

目前，豐田也已經(jīng)全面應(yīng)用了D-4S混合噴射系統(tǒng)，如豐田漢蘭達(dá)、皇冠以及大部分的雷克薩斯車型上都有應(yīng)用，甚至豐田與斯巴魯合作研發(fā)豐田86和斯巴魯BRZ也采用了這項技術(shù)。

豐田這臺代號為8AR-FTS的2.0T發(fā)動機(jī)搭載了目前的一系列主流技術(shù)，不僅應(yīng)用了混合噴射系統(tǒng)，其采用了鋁合金缸體，發(fā)動機(jī)排氣歧管集成在了缸蓋上，使用水冷式中冷器為增壓空氣進(jìn)行降溫，發(fā)動機(jī)還能夠?qū)崿F(xiàn)奧托循環(huán)和阿特金森循環(huán)工況等等。

【FA20發(fā)動機(jī)混合噴射系統(tǒng)展示視頻如下】

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燃油混合噴射系統(tǒng)并不是豐田一家獨(dú)有的技術(shù)，大眾也同樣量產(chǎn)了類似技術(shù)的發(fā)動機(jī)，例如目前大眾邁騰、帕薩特和奧迪A4、Q7等車型上，所搭載的第三代EA888 2.0T發(fā)動機(jī)也擁有歧管噴射和缸內(nèi)直噴兩種噴油技術(shù)。

不同時機(jī)切換不同噴射方式的混合噴射系統(tǒng)，是目前平衡動力、燃效和解決直噴發(fā)動機(jī)排放弊端比相對完美的方案，但它也同樣是有短板的，在缸內(nèi)噴射燃油（幾十Bar甚至上百Bar）和在進(jìn)氣歧管內(nèi)噴射燃油（5Bar左右）所需要的噴油壓力是差別巨大的，所以具備混合噴射能力的發(fā)動機(jī)必須要有兩套燃油供給系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)和軟件標(biāo)定的都比較復(fù)雜。

因此，在任何一家車企的老板來看，額外加裝一套燃油供給系統(tǒng)便會帶來成本增加的問題，不僅是硬件的成本，從軟件層面來說，如何設(shè)定燃油噴射方式的切換時機(jī)、如何控制發(fā)動機(jī)的正時系統(tǒng)等等，需要開發(fā)一套新的控制策略，研發(fā)成本便不是一個小數(shù)目。