[汽車之家 發動機技術] 手機上頻繁推送的霧霾預警消息，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的常態（京津冀地區尤為嚴重）。我們知道，汽車尾氣被列入了導致霧霾的黑名單，排放法規也面臨著逐步升級，那車企們對這些真的會充耳不聞、置之不理嗎？其實，目前很多車企都有了控制發動機排放的成熟技術，下面我們就來聊聊那些改善霧霾的汽油發動機技術吧。
● 缸內直噴發動機有短板
促成霧霾天氣的原因有很多，毫無疑問工業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系。之前的文章《霧霾和積碳的元兇？談直噴發動機的弊端》中，我們探討了傳統動力車型的缸內直噴技術對于霧霾的影響。相比歧管噴射，缸內直噴讓發動機更容易產生PM2.5的顆粒排放，對霧霾的影響更大。
由于缸內直噴發動機的混合氣混合時間短，缸內燃燒模式大部分為擴散燃燒，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局部混合不均勻，出現高溫缺氧區域（缸內直噴發動機比歧管噴射發動機更容易讓氣缸處于高溫狀態），從而導致微粒大量生成。值得注意的是，冷啟動和大負荷運行工況下，發動機也容易引起微粒排放增加。
2005年，豐田在一臺代號為2GR-FSE的3.5L汽油發動機上，應用了歧管噴射和缸內直噴結合的D-4S混合噴射系統，有效地改善了低負荷工況下顆粒物排放嚴重的現象。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，這臺當時可以稱得上“黑科技”的發動機便連續四年包攬了從2006年到2009年度的沃德十佳發動機大獎。
前面我們講了缸內直噴發動機更容易產生顆粒物，促進了霧霾的產生，而歧管噴射技術在提升燃效方面則不敵缸內直噴技術，那如何“魚與熊掌兼得”呢？聰明的車企們便將這兩者結合起來，開發了缸內直噴和歧管噴射兩者搭配的混合噴射系統。
目前，豐田也已經全面應用了D-4S混合噴射系統，如豐田漢蘭達、皇冠以及大部分的雷克薩斯車型上都有應用，甚至豐田與斯巴魯合作研發豐田86和斯巴魯BRZ也采用了這項技術。
豐田這臺代號為8AR-FTS的2.0T發動機搭載了目前的一系列主流技術，不僅應用了混合噴射系統，其采用了鋁合金缸體，發動機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行降溫，發動機還能夠實現奧托循環和阿特金森循環工況等等。
【FA20發動機混合噴射系統展示視頻如下】
燃油混合噴射系統并不是豐田一家獨有的技術，大眾也同樣量產了類似技術的發動機，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發動機也擁有歧管噴射和缸內直噴兩種噴油技術。
不同時機切換不同噴射方式的混合噴射系統，是目前平衡動力、燃效和解決直噴發動機排放弊端比相對完美的方案，但它也同樣是有短板的，在缸內噴射燃油（幾十Bar甚至上百Bar）和在進氣歧管內噴射燃油（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動機必須要有兩套燃油供給系統，結構和軟件標定的都比較復雜。
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，如何設定燃油噴射方式的切換時機、如何控制發動機的正時系統等等，需要開發一套新的控制策略，研發成本便不是一個小數目。
