一对当红小生 汽油机缸内直喷和涡轮增压技术

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  长期以来，汽车发动机就由两大主要燃料驱动——汽油和柴油。这两种燃料理化性质的差异使得汽油发动机和柴油发动机也有着很大差别，例如点火方式、燃料供给系统等都有很大不同。尽管柴油稳定的性质（例如常温下难被点燃、挥发性小）令它的存储和运输都十分安全，但是在长期的并行发展中，汽油发动机却在使用中表现出越来越多的优势，更小的振动和噪声令轿车生产厂商十分满意，相对而言更低的排放则更能满足当前的环保要求。

  但是先天的优势也会带来一些不利的影响，那就是技术发展的缓慢。中国的排放法规基本按照欧洲标准制定，因此中国车主想必也对欧Ⅲ、欧Ⅳ等标准更加熟悉。我们可以回顾一下排放标准提升的时候，无论是欧Ⅱ升至欧Ⅲ，还是欧Ⅲ升至欧Ⅳ，每一次汽油发动机都不需要做出太大的改进就能达到要求，而在柴油发动机上下的功夫就大了。从早期的应用涡轮增压器抑止炭烟降低排放，到目前应用尿素或是颗粒捕捉器对尾气进行后处理，柴油发动机每次排放标准的升级都伴随着大量新技术的应用。

  在柴油发动机技术快速发展的时代，当我们发现汽油发动机也在不断自我完善、性能升级的时候，当然有兴趣一探究竟。毕竟对于绝大部分中国车主来说，日常接触最多的还是汽油车。记得2008年夏天还和同事一起赴上海做了一次两车试车，当时的主角是萨博93和凯迪拉克新CTS，而试驾的重点当然是萨博的涡轮增压技术和凯迪拉克的SIDI燃油直喷技术。比赛的结果是不相上下，两项先进技术都给我们留下了深刻印象。如今再想做这样的策划恐怕是不太容易了，因为越来越多的厂家更愿意将这两项强悍的技术联合使用。

  提到汽油机缸内直喷技术，就不得不稍稍回顾一下汽油发动机燃料供给系统的发展过程。最初燃料供给系统的主要部件是化油器，通过节气门开度控制燃料多少。随着对燃料控制精确化的要求以及出于环保需要，目前化油器车已经不多，且大部分老车也都沦为“黄标车”。电喷（电子控制燃料喷射）时代的到来无疑在汽车发展史上具有里程碑式的意义，但早期电喷系统都是在进气道喷射，因此可看作燃料供给系统的电子化，此时发动机大的结构没有太多改动。随着对燃油经济性和排放要求的进一步提高，人们把设计思路瞄向了燃料缸内直接喷射，这无疑是最直接、最好控制的燃料供给方式。其实说起来这也算不上什么首创，因为多少年来柴油发动机都是在汽缸内进行燃料喷注。但是喷油位置的变化，对技术提出了更高的要求。首先汽油机的工作过程是汽油汽化并与空气充分混合，再被火花塞点燃，缸内直喷就必然要求极高的喷射压力，否则难以保证混合效果（进气道喷射时，这一过程可在进气过程中同步完成）。其次是要求喷射系统具备快喷快停的性能，否则就谈不上精确控制了。而燃油缸内直喷的实现，也成全了燃料分层燃烧、稀薄燃烧等技术，尽管目前它们还显得不十分成熟。

  一方面更精确地控制燃料，另一方面当然要在吸入空气量上做文章。对进气进行增压的思路来源于航空发动机，飞机在空气较稀薄的高空飞行，为了保证燃烧效果设计者们开始了对进气增压的研究。而应用到汽车上的增压方式大致可分为机械增压、涡轮增压和气波增压，其中最常见的无疑是涡轮增压。涡轮增压器的结构很简单，由发动机排出的废气驱动涡轮，涡轮带动同轴另一端的压气机对进气进行增压。尽管这样的设计使增压效果会产生一些滞后，但由废气驱动的涡轮增压器不会额外消耗发动机功率，仍然不失为一种提高发动机输出功率和扭矩的实惠之选。

  这款世界上首次使用双涡轮增压技术的直列6缸发动机荣获“2007年度最佳新款发动机”以及2.5～3.0L级别发动机的冠军。与发动机225kW的强大输出一样，动力单元的高效性能也给评委们留下了非常深刻的印象。双涡轮增压发动机如此出色的表现主要归功于BMW高精确度喷射技术。

  使用这台发动机的新宝马3系335i从静止加速到100km/h仅用时5.8秒，“更快”的特点并不以更多的油耗为代价。BMW335i按欧洲标准平均油耗仅为9.6L/100km，在竞争车型中树立了新的标准。

  同样使用这台发动机的还有最新的BMWX6，它是BMW第一款提供动态驱动力分配系统（DynamicPerformanceControl）的车型，保证车辆在各种情况下具有独特的灵活性、循迹稳定性、精确性与最佳的牵引力分配特性。

  大众公司其实是较早开发汽油机缸内直喷和涡轮增压技术发动机的厂商，TSI系列发动机是它的代表作。在国内生产的车型中斯柯达明锐是最先使用这种发动机的车型，而配备1.8TSI和2.0TSI的迈腾更让人们感受到了新技术带来的强劲加速性能。而备受期待的1.4TSI发动机迟早会为众多小型车的车主带来希望。

  不久前新上市的上海通用新君威轿车也将在今年推出一款配备2.0T直喷涡轮增压发动机的车型，这款技术领先的发动机最大功率为162kW（5？300r/min），最大扭矩更达350N·m（2？000～4？000r/min）。在这台升功率高达81kW/L的发动机驱动下，新君威0～100km/h加速时间为7.8秒，动力性能十分出众。