【本田车涡轮增压器怎么散热】看看汽车历史上的黑科技(4)发动机是如何环保的

[爱卡汽车技术原创]

工业和环境历来是一对冤家。随着经济的发展，各种工厂和工业产品畅销，地球环境不断恶化。以中国为例，2015年全国338个地级以上城市中，73个城市空气质量占21.6%。离我们生活最近的汽车行业，半个多世纪以来，政府和汽车企业不断制定新的环境保护政策，研究新的环境保护技术。

让我们看看在这个汽车环境保护历史上出现了哪些划时代的汽车环境技术，以及他们经历了哪些发展。(约翰肯尼迪，汽车，环境，环境，环境，环境，环境，环境)人类赖以生存的地球环境能否因此得救？

本文所说的汽车和环境问题仅限于汽油发动机方面。近年来，汽车排放与环境之间的矛盾日益高涨，甚至政府也将经济发展与环境的矛盾转化为汽车与环境的矛盾，但实际上汽车的排放污染远低于工业排放对环境的影响。希望大家能理性地看待汽车排放问题，看到汽车制造商在这里所做的努力。

什么是汽车尾气污染？

今天我们说的大气环境质量问题主要是酸雨、雾霾、臭氧层破坏造成的温室效应。那么，汽车尾气在这里做出了什么样的“贡献”？

同样燃烧石油和天然气的混合物，为什么有的车排放更多污染物，有的车排放更少？最简单直接的原因之一是燃烧不充分。如果燃烧不够，废气中一氧化碳和碳氢化合物会更多。下面的发动机环境保护技术中也有几项是围绕混合气体燃烧问题进行研究的。

缸内直接喷射技术

从时间节点的角度来看，第一个代表性的汽车环境技术应该是汽油缸内直接喷射技术，但该技术的研发意图不是为了节能，对环境的影响也是两面性的。现在人们还在质疑这项技术的环境贡献，但我们计划谈谈它的积极方面。

到了20世纪30年代，博世的机械直喷技术已经取得了良好的测试结果，但在二战期间停止了研究。

Guliath GP700的车主成本高，需要经常管理加油泵，列车启动困难，故障率高，所以罐子内的直喷系统正在变成汽化器。在生产第一辆装有缸内直接喷射技术的量产汽车仅3年后，就宣布死亡。

1954年奔驰在纽约车展上展出了划时代的车型——300SL。最早的海鸥翼门、世界上最快的量产车(260公里/h)等300SL的光环成为那个时代最闪耀的明星。还有一点不能忽视，那就是300SL是奔驰第一款实现量产的缸内采用直萨斯弗雷技术的车型。(阿尔伯特爱因斯坦)(美国)。

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也是从奔驰300SL之后，汽油发动机缸内直喷技术使得车辆的油耗与动力性能得到大幅提高，且故障率得到了有效控制，可以说奔驰300SL开启了缸内直喷汽油发动机的先河。随后各大汽车厂商开始对其进行研究。

进入二十世纪九十年代后，三次世界石油危机以及加速恶化的自然环境使人们对汽车的油耗以及排放问题提出了更高的要求。如何降低油耗、降低排放、提高发动机的工作效率成为了当时所有车厂都要面对的难题。

说了这么多缸内直喷技术的历史，那么它与普通的燃油喷射技术到底有什么区呢？从下图中我们可以直观的了解到，现在普通的燃油喷射系统采用的是进气歧管喷射，而缸内直喷则将燃油直接喷入燃烧室。

虽然现在大家还在质疑缸内直喷发动机会产生更多的积碳以及因燃烧不充分而产生的微粒（相比进气歧管喷射），这种说法也确实得到了日本环境机构的实验验证。但是我们从另一个角度想，发动机动力性能的提升、油耗的降低，不也算是节能减排吗？

性能控最爱的涡轮增压技术

一般情况下，发动机排量越大，油耗以及尾气的排放就越多， 那么在不增加排量的情况下提高发动机的效率，就等于变相的降低了油耗、减少了排放，最具有代表性的就是涡轮增压技术（Turbocharger）。

起初的涡轮技术存在很多问题，严重的涡轮迟滞、涡轮过热等问题使它并没有迅速在汽车领域得到推广。直到二十世纪七十年代，涡轮增压技术的迎来了转折点，保时捷911、萨博99与别克君威等车型开始使用涡轮增压发动机后，这项技术才开始被世人所认识、接受。

虽然保时捷911 Turbo（930）是最早成功运用涡轮增压技术的车型，但是由于其小众化的定位，使得涡轮增压技术并没有得到很好的宣传。而公认的将涡轮增压技术普及于世的厂家则是萨博。（没错，就是那个被北汽收购的萨博）

经过了半个世纪的发展，汽车涡轮增压技术越来越成熟，而它的功效也越来越明显。发动机与涡轮增压器的小型化、轻量化，以及涡轮压力的提高、涡轮增压系统的散热等多项改进使得涡轮增压发动机可以在低油耗的情况下爆发出更强的动力性能。

曾经的环保代名词——CVCC技术

前面所说的技术最初都是为了提高发动机的工作效率，通过提高动力性能来间接降低油耗与排放，并都经过了几十年的发展后得到了普及。但是现在我们要讲的这项技术则是真正为了节能环保而研发的，只可惜这项技术很快便被取代，甚至只有一家车企在使用，不过它在汽车汽油发动机环保史上的地位却是无可代替的。

次年3月，由权威结构NAS（National Academy of Sciences美国国家科学学会）发表的研究报告当中更是直截了当的表示：“本田的发动机系统是当今最先进的层状进气发动机，其自身排放物最少”。

尽管CVCC技术在诞生十几年后就被愈发成熟的气门正时技术所代替，但是鉴于它的唯一性以及超前性，我们还是有必要来对它进行一个简单的原理讲解。

使用了火焰燃烧主燃烧室的稀薄混合气的特殊设计，使得采用CVCC技术的发动机的燃烧室内无强烈紊流，因而燃烧缓慢，并且最高燃烧温度仅为1200℃左右，使得氮氧化物污染物大幅度减少，比起同时代的类似排量发动机降低三倍左右。

不过在早期的试验中，CVCC发动机也存在供油不足、火花塞损坏等问题，甚至在送去美国进行测试时还出现了因发动机内一个隔板错位而导致排放超标数倍的情况。

CVCC-II的改进主要在于副燃烧室的形状以及火焰孔的形状，并改进了EGR系统（废气再循环），进一步提高了燃效，并降低了油耗以及排放。

CVCC技术的成功不仅让世界车企重新认识了本田这家年轻的汽车企业，也帮助本田走出了当时由于失败车型导致的低谷期，更是成为了那个年代本田的代名词。

不过在八十年代后期，随着气门正时技术的愈发成熟，结构负责的CVCC技术便逐渐淡出了人们的视线。很快大家都不约而同的选择了通过气门正时技术来提高发动机效率、降低油耗、排放的方法。

动力与环保兼得的气门正时技术

可变气门正时技术进入人们的视线大概是在二十世纪九十年代末期，雅阁、佳美（早期的凯美瑞）等车型在中国市场的畅销，使人们知道了这是一个既省油又给力的发动机技术。但这个概念的提出却可以往前追溯近一个世纪。

关于1924年所申请的这个技术专利，我们并没有找到任何试验车型资料，似乎只是一个概念的提出。又过了三十多年，终于有一家车厂对该类技术进行了研究。1958年，保时捷向德国政府提出了专利申请，不过保时捷是否对该技术进行过实车试验至今还是个谜，因为没有人知道当时用的什么原型车。

回顾一下上文中我们所提到的，二十世纪七十年代开始，环境问题成为了人们新的关注热点，而日益严苛的排放法规也让不少厂家叫苦不迭。时间到了八十年代，经济扩张期的日本出现了泡沫经济，人们开始对车辆的性能有了新的要求。即使在九十年代后，经济发展已经出现退步，但是人们对汽车的需求却并没有降低。

实际上，靠摩托车站稳脚跟的本田，在该技术的研发上也得益于多年的摩托车生产经验。在1983年推出的CBR400F摩托车上，本田为其搭载的NC07E发动机使用了名为REF的技术。就是通过卡销令凸轮轴上凸轮择机介入工作，最终实现由两气门进排气变为四气门进排气的设计初衷。

我们可以通过下面这个视频来更好地了解本田i-VTEC的工作原理（画面质量较差，请见谅）：

除了这些人们耳熟能详的发动机技术，还有很多材料技术以及制造技术也在进行着对环保事业的贡献，比如铝合金材质的发动机缸体，可有效降低发动机重量，还有气缸壁涂层，可以降低活塞运行阻力等等。

属于未来的新能源技术

与之前介绍过的技术不同，下面要说的可能跟发动机效率没有关系，或者根本就没有发动机什么事儿，但是它们却都在汽车环保方面做出了不小的贡献，甚至是未来汽车技术的代表，它们就是新能源技术。

我们暂且将新能源技术分为混合动力、纯电动、燃料电池三个方面。首先混合动力技术并不能够提高发动机的效率，而是通过电力系统的缓冲，能够让发动机尽量运行在效率最高的区间，甚至能够让发动机在必要的时候熄火，从而达到节能减排的目的。

而纯电动以及燃料电池动力系统，对于环保的贡献更是不可估量的，没有一氧化碳和碳氢化合物、氮氧化物等，排放出来的只有水和二氧化碳。

实际上，早在卡尔•本茨发明第一辆现代汽车的100多年以前，人们就开始研究如何让车辆自行行走，而世界上第一辆能够自行行走的汽车则是采用蒸汽机作为动力源的。

不过，在汽车诞生的初期，人们仍未确立汽车究竟应该使用什么能源作为驱动车辆前进的动力。由于内燃机在初期的种种缺陷，仍然有不少前卫的科学家们在探索如何改进汽车的动力源。

这么看来，最初人们对于新能源汽车的研究并不是为了环保，只是在寻找一种可靠的能源来驱动车辆。不过在近二十多年的新能源发展史中，环保却成了其技术进步的一大促进因素。

二十世纪九十年代中期，正值互联网高速发展时期，美国、日本等国家经济高速发展，一时间出现了诸多至今还被奉为“神车”的车型。而对于汽车技术影响最大当属混合动力车型了，通用与丰田分别在1996年、1997年推出了EV1纯电动汽车、普锐斯混动这两款划时代的车型。

现在混合动力车型的种类与数量呈明显上升趋势，而各种各样的混动标示也让人们有些摸不着头脑，我们可以参照下图来了解一下现在主流的混合动力车型与技术。

不够理想的续航里程、较长的充电时间以及充电设备尚未普及，都是影响电动车推广的因素。相比之下混动车型并没有对车主带来任何用车层面的不便，无需改变传统燃油车的使用习惯，使人们更容易接受，因此得到了迅速发展。

不过混合动力技术终归是一个过渡技术，石油总会有用完的一天，而电动汽车以及燃料电池汽车的技术不成熟也只是短暂的。近年来得益于政策的促进、技术的进步，纯电动汽车倒是也大有分得环保车型一杯羹的势头。

编辑点评：虽然这些技术的研发初衷并不都是以环保为目的，但是节能减排至少成为了附带属性，并且在目前燃油车仍然为主流车型的环境下，提高发动机工作效率、降低油耗，等同于减少某一污染物的排放。不过日益枯竭的自然资源也在告诉我们，氢燃料、纯电动似乎已经是不得不接受的未来，毕竟在环保与可持续性上，它们有着先天的优势。

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