被指雾霾祸源? 看发动机如何技术反击!

手机上频繁推送的雾霾预警消息，口罩武装下一个个忧虑的眼神，大批量延误或取消的航班……似乎每一个冬季的来临，雾霾天气都成为了很多地区的常态(京津冀地区尤为严重)。我们知道，汽车尾气被列入了导致雾霾的黑名单，排放法规也面临着逐步升级，那车企们对这些真的会充耳不闻、置之不理吗?其实，目前很多车企都有了控制发动机排放的成熟技术，下面我们就来聊聊那些改善雾霾的汽油发动机技术吧。

● 缸内直喷发动机有短板

促成雾霾天气的原因有很多，毫无疑问工业污染和燃煤等等是主要的诱因，而汽车尾气同样也是脱离不了关系。之前的文章《雾霾和积碳的元凶?谈直喷发动机的弊端》中，我们探讨了传统动力车型的缸内直喷技术对于雾霾的影响。相比歧管喷射，缸内直喷让发动机更容易产生PM2.5的颗粒排放，对雾霾的影响更大。

由于缸内直喷发动机的混合气混合时间短，缸内燃烧模式大部分为扩散燃烧，也就是燃料一边混合一边燃烧，这就容易在气缸壁和气缸角落等位置出现局部混合不均匀，出现高温缺氧区域(缸内直喷发动机比歧管喷射发动机更容易让气缸处于高温状态)，从而导致微粒大量生成。值得注意的是，冷启动和大负荷运行工况下，发动机也容易引起微粒排放增加。

● 丰田、大众如何降低了颗粒物排放?

2005年，丰田在一台代号为2GR-FSE的3.5L汽油发动机上，应用了歧管喷射和缸内直喷结合的D-4S混合喷射系统，有效地改善了低负荷工况下颗粒物排放严重的现象。它最开始被搭载在了2005年的美版雷克萨斯GS350和2006年的雷克萨斯IS350上面。随后，这台当时可以称得上“黑科技”的发动机便连续四年包揽了从2006年到2009年度的沃德十佳发动机大奖。

前面我们讲了缸内直喷发动机更容易产生颗粒物，促进了雾霾的产生，而歧管喷射技术在提升燃效方面则不敌缸内直喷技术，那如何“鱼与熊掌兼得”呢?聪明的车企们便将这两者结合起来，开发了缸内直喷和歧管喷射两者搭配的混合喷射系统。

目前，丰田也已经全面应用了D-4S混合喷射系统，如丰田汉兰达、皇冠以及大部分的雷克萨斯车型上都有应用，甚至丰田与斯巴鲁合作研发丰田86和斯巴鲁BRZ也采用了这项技术。

丰田这台代号为8AR-FTS的2.0T发动机搭载了目前的一系列主流技术，不仅应用了混合喷射系统，其采用了铝合金缸体，发动机排气歧管集成在了缸盖上，使用水冷式中冷器为增压空气进行降温，发动机还能够实现奥托循环和阿特金森循环工况等等。

【FA20发动机混合喷射系统展示视频如下】

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燃油混合喷射系统并不是丰田一家独有的技术，大众也同样量产了类似技术的发动机，例如目前大众迈腾、帕萨特和奥迪A4、Q7等车型上，所搭载的第三代EA888 2.0T发动机也拥有歧管喷射和缸内直喷两种喷油技术。

不同时机切换不同喷射方式的混合喷射系统，是目前平衡动力、燃效和解决直喷发动机排放弊端比相对完美的方案，但它也同样是有短板的，在缸内喷射燃油(几十Bar甚至上百Bar)和在进气歧管内喷射燃油(5Bar左右)所需要的喷油压力是差别巨大的，所以具备混合喷射能力的发动机必须要有两套燃油供给系统，结构和软件标定的都比较复杂。

因此，在任何一家车企的老板来看，额外加装一套燃油供给系统便会带来成本增加的问题，不仅是硬件的成本，从软件层面来说，如何设定燃油喷射方式的切换时机、如何控制发动机的正时系统等等，需要开发一套新的控制策略，研发成本便不是一个小数目。

责任编辑：赵江伟