缸内直喷技术早已不是什么新鲜事了,掐指一算,从最初的赫塞尔曼发动机(Hesselman engine)开始,缸内直喷技术从诞生至今已经近90年。可就这样一个已不算先进的技术在国内居然被车厂当做高高在上的神话来吹捧,并且现在我们还能看到许多外国车企仍然不把自家的缸内直喷技术引进到中国来,甚至很多车型一进国门就被阉割,看得我们只好扼腕叹息。长太息以掩涕兮,哀民生之多艰啊!
那么到底是什么使缸内直喷技术在国内市场难以普及,从而让许多优秀车型无缘国内市场?或技术关口?或燃油质量?或制造成本?或许根本就是一些车企的说辞呢?也许通过以下你能获知一部分原因。
丰田D4-S:
GS350上的2GR-FSE发动机不得不说是丰田的诚意之作了,丰田几把乎吧所有看家本领应用在这个机器上,尤其是D4-S双喷油技术,比D4系统更为先进,用两组喷油嘴实现分层燃烧,充分利用每滴燃油提高动力性和经济性。而GS系列车型使用的是97号(京95号)汽油。
奔驰CGI:
CLS 350 CGI使用97号(京95号)汽油,而CGI这套系统的技术亮点是使用了压电式喷油嘴,缸内直喷使供油动作已完全独立于进气门与活塞系统之外,超乎传统喷射理论的稀薄燃烧与更多元的混合比便得以实现。在稳定行进或低负载状态下,采用缸内直喷设计的发动机得以进入Ultra lean(稀薄燃烧)模式。在此设定下,发动机于进气行程时只能吸进空气,至于喷油嘴则在压缩行程才供给燃料,以达到节约的效果。根据实际测试,其最高能达到1:65的油、气比例,除了节能表现相当惊人,整体动力曲线也能够维持相当高的平顺度。CGI技术的加入使得CGI版本的CLS350比普通版多出20匹的马力增长而达到295匹,燃油经济性提高的同时带来了更低的二氧化碳排放量。
宝马HPI:
宝马缸内直喷系统名为HPI(High Precision Injection),其高精度的核心在于可以快速反应的喷油嘴—压电喷油嘴,并采用高压喷射设计。喷油器内部有多层压电晶体,当电流通过时,它们会立即膨胀,此时燃油以20Mpa的压力被喷入气缸内形成锥形雾状,与过量空气产生稀薄燃烧。由于压电喷油嘴可在0.14ms内喷射燃油(人眨眼的时间约为0.2—0.4s),这使得即便是在发动机高转速时,喷油嘴依然可以实现多次喷油,这个系统的优点能在相当广泛的一段负荷区域内达到稀薄燃烧,提高整个燃烧效率。
日产DIG:
日产的DIG直喷技术可以自动选择分层燃烧和均质燃烧。在进气行程时,喷油嘴第一次喷油,借助进气涡流在气缸内行程均匀的稀薄混合气;在压缩行程时,在压缩行程末端喷油嘴第二次喷油,此时火花塞周围的混合气浓度大,易点燃,从而带燃气缸内的稀薄混合气,这样有利于提高发动机的经济性。MR16DDT引擎虽然只有1.6L的排量,却能达到2.5L引擎的输出性能,堪称高性能环保型发动机。
PSA/现代/Volvo:
这个引擎是PSA集团和宝马合作研发的,而PSA在国外使用的缸内直喷技术的引擎还有另外一种,称为GDi(HPi)引擎。由于他们的缸内直喷技术均来自长期的合作伙伴三菱,也就是GDI系统的输出型了。以上车型均使用97号(京95号)汽油。
马自达DISI:
DISI直喷系统作用是将雾化的燃油与空气在气缸内充分的混合,尽可能的使气缸内的空气得到冷却(雾化的燃油吸热汽化,可以有效的降低气缸内的温度),以此提高混合气的高填充率和发动机的高压缩比,从而实现发动机的高性能和低油耗。
通用:
LAF发动机的喷油嘴喷射的油滴直径仅8微米左右(头发丝的直径约60微米),能够更均匀的与空气混合,而且雾化的燃油与空气有着更大的接触面积,汽化吸热的效果更佳,能够减少热损失、有效降低气缸内的温度,帮助降低爆震的几率。更难得的是依然可以使用93号(京92号)汽油,不必附加任何特殊要求。
福特EcoBoost:
EcoBoost发动机的活塞顶面有着特殊的曲面造型,被负压吸入汽缸的空气能够形成涡流,搅动喷入的油滴更加均匀的混合,使燃油燃烧更加充分。其喷油量和喷油时间能够达到每秒300次,喷油量控制精准,所以发动机即使在低转速下也能实现“稀薄燃烧”,“充分燃尽每滴油”,保证低转速下良好的动力响应,从另一方面弥补涡轮增压发动机响应迟滞的缺点。EcoBoost发动机使用93号(京92号)汽油。
大众/奥迪:
大众的缸内直喷技术的发动机需要使用97号(京95号)汽油。不过,对TSI发动机而言,国内生产的1.4T发动机则阉割了机械增压和分层燃烧,仅保留了涡轮增压和缸内直喷,而1.8/2.0TSI省掉了分层燃烧。国产奥迪TFSI也没有使用分层燃烧技术。
面对国外豪强带来缸内直喷技术分割国内市场,自主品牌必然奋起反抗。令人欣慰的是现在我们看到不少的自主品牌相继推出了具有自主知识产权的产品。而一些已经出现在量产车之上。
比亚迪1.5TI:
比亚迪G6是自主品牌中首款搭载缸内直喷技术和双离合变速器的车型,使用93号(京92号)汽油。G6的推出扭转了国人对自主品牌车型技术落后,工艺粗糙的观念,叫人眼前一亮。比亚迪1.5TI发动机以大众1.4TSI发动机为基础,采用全铝缸体制造。在轻量化和热效率传递上有明显的改进。此外比亚迪还推出小排量的1.2TI发动机,麻雀虽小五脏俱全,涡轮增压、缸内直喷、可变气门正时、全铝缸体等悉数到场。在现今国内1.2L这个排量的发动机中暂时还没有带缸内直喷技术的,比亚迪的这个产品可谓难觅对手。
长城GW4B20(2.0T):
这台2.0T发动机同样使用了增压+直喷的技术,在调校上分为了低功率和高功率两个版本。哈弗H7搭载的是低功率版GW4C20涡轮增压直喷发动机,最大功率达到了218马力,峰值扭矩33公斤米,与之匹配的是6速自动变速箱,此外该车还将配备适时四驱系统。GW4C20是一款4缸16气门发动机,采用了燃油缸内直喷、废气涡轮增压、进排气VVT、高性能配气机构、正时齿形静音链、双侧置平衡轴、充钠气门、高性能活塞连杆等8项最新技术。此外,长城还推出了另两款带缸内直喷技术的发动机,分别是GW4B13(1.3T)和GW6K30(3.0T)
图:福特总裁艾伦•穆拉利对1.0T情有独钟。
小排量高输出无疑是以后缸内直喷引擎发展的趋势。我们可以看到,福特率先推出了一台1.0T三缸发动机,这个匹配涡轮技术的小排量发动机最大能够产生180匹的最大功率,这样的性能表现已经超越了我们目前见到的大众1.8T发动机的(160匹)最大功率。这款1.0升EcoBoost发动机采用了铝制缸盖,集成的排气歧管设计。为了降低因气缸数量较少而来带的多余震动,福特专门研发了创新性的飞轮和前置的皮带设计来减少不均匀震动的影响。而真正实现小排量高输出的就是加持在其身上的燃油直喷技术以及可变凸轮轴可变正时技术(Ti-VCT)。福特已经将1.0T机型取代1.6L自然吸气发动机。纵观国内,许多自主品牌也是慢慢想这个方向靠拢。比如比亚迪的1.2TI机器,这台小排量发动机涵盖了涡轮增压、缸内直喷、可变气门正时、全铝缸体等技术,这个发动机的推出对于其它品牌的鞭策作用是很直接的。
最后,笔者想谈谈国内发动机,尤其是合资企业对于推广缸内直喷技术一直尤抱琵琶半遮脸的问题。凭心而论,在新能源、混合动力的环保大旗下,缸内直喷技术真的可谓是末代技术了。但是我们可以欣喜地看到,像福特这样的厂家仍然孜孜不倦的开发缸内直喷技术,甚至令这个技术焕发了第二春。这就表明,其实影响缸内直喷技术推广的最主要瓶颈—技术关口已经突破了,缸内直喷在一个成熟的轨道上发展着。至于油品问题?凯迪拉克的SIDI双模发动机理念,虽然它对油品也有一定的要求,不过由于其使用的并不是超高压缩比技术,所以对燃油辛烷值的要求并没有FSI发动机这么高,也不会因为压缩比不够而导致发动机无法运行(SIDI发动机与普通发动机一样,由火花塞点燃缸内混合气体)。目前凯迪拉克的SIDI发动机已经完全适应中国的油品。马自达DISI,福特EcoBoost也均可使用93号(京92号)汽油。
既然缸内直喷技术的推广在客观条件上都允许的情况下,造成这个局面就应该归咎主观因素了。换句话就是说车企自身的原因了。本着反正旧技术的钱都没赚够,何必要引进新技术呢?每个车企都抱着这样的观念,敌不动我不动,大家就这样耗着。现在好了,有人打破了这个局面,开发了新技术,很多厂家就开始蠢蠢欲动了。但不久之后又会陷入这样一个局面,进入死循环的中国汽车工业,永远没有好日子。