本田飛度1.3匹配的發動機從結構上看起來沒有什麼亮點，甚至有些落後――每缸兩氣閥設計，單頂置凸輪軸。但是本田卻宣稱它的這款發動機的技術是世界同步的，甚至比它1.5的4氣閥VTEC發動機還要先進，這是為什麼呢？
熟悉飛度的都知道，飛度1.3的這款發動機被本田稱作i－DSI發動機，之所以先進，也就是這個i-DSI。那這個i－DSI有什麼特殊呢？是不是本田在搞噱頭？從參數看，60千瓦的功率也卻是沒有什麼值得誇耀的，這款發動機顯然注重的不是高功率輸出。
從本田的宣傳來看，i-DSI就是雙火花塞點火，它可以提高燃燒效率。
其實，這款發動機真正的核心技術是“稀薄燃燒”技術，雙火花塞的設計只是為了實現這種“稀薄燃燒”所採用的手段而已。這篇文章，我們就來重點討論一下“稀薄燃燒”技術。這種技術的最大特點就是燃燒效率高，經濟、環保，同時還可以提升發動機的功率輸出。因為在稀薄燃燒的條件下，由於混合氣點火比理論空燃比條件下困難，暴燃也就更不容易發生，因此可以採用較高的壓縮比設計提高熱能轉換效率，再加上汽油能在過量的空氣裡充分燃燒，所以在這些條件的支持下能榨取每滴汽油的所有能量。
本田的i-DSI發動機的稀燃技術。
本田這款發動機採用的是比較少見的缸外稀薄燃燒技術，雖然沒有缸內直噴先進，但是相對於直噴發動機而言成本低廉。
我們還是先來說說什麼叫做稀薄燃燒吧。所謂稀薄燃燒，是指通過提高發動機內混合氣的空燃比，讓混合氣在空燃比大於理論空燃比數值的狀態下燃燒。說得直白一些，就是讓汽油在很稀的混合狀態下燃燒。我們知道，理論空燃比是發動機的一個基本參數，普通發動機是不能隨便改變空燃比的，那如果要讓發動機實現稀薄燃燒，就必須具備兩個條件：
首先，稀薄燃燒技術需要很強的點火能量。這一點很好理解，混合氣裡面汽油的比例小了，混合氣被點燃就需要更大的能量，而i-DSI發動機採用雙火花塞設計，就能很好的滿足這一需求。
其次，稀薄燃燒技術需要空氣能跟汽油充分混合。汽油在混合氣中的比例減小了，對於空氣與燃油的混合要求就更高了。如果燃油不能與空氣充分混合，當火花塞點火的時候，遇到混合不均勻的混合氣中汽油更少的部分，點火將更加困難。本田給這款發動機採用了傳統的2氣閥設計，因為2氣閥發動機能在混合氣進入汽缸以後能較強的渦流，讓汽油跟空氣有更多混合的機會。
i-DSI發動機就是通過這些手段解決了稀薄燃燒的基本需求，實現稀薄燃燒的。由於i-DSI是在普通缸外噴油發動機的基礎上開發的，所以它更注重的是燃油經濟性，而對於功率輸出，則沒有太大幫助。i－DSI發動機通過燃燒“更稀的混合氣”達到同等功率輸出的情況下，燃燒更少的汽油。換句話說，就是讓汽油能夠更充分的燃燒，儘可能的讓所有的汽油都變成動力釋放出來，從而降低燃油消耗。從本田的宣傳也能看出，對於飛度1.3，它一直宣稱的就是能達到同級別發動機中最低的燃油消耗（而沒有宣傳過動力輸出）。
三菱GDI汽油直噴發動機
國產哈飛賽馬有一個很有趣的現象，在國內最北端哈爾濱生產的汽車，卻在國內的最南端廣東賣得好——與北方的銷售不溫不火相比，賽馬在廣東的銷量確實不錯。除了廣東是日系車的天堂以外，還有一個很重要的原因，就是賽馬的原型車Dingo在廣東的近鄰香港口碑非常不錯，無論是動力性能還是經濟性能，反映都非常好。
其實，雖然外形幾乎完全一樣，賽馬和Dingo還是有本質區別的，最大區別就在發動機。香港市場上出售的Dingo裝配的1.5GDI是其最大的賣點。為何賽馬沒有裝配GDI發動機呢？除了成本原因以外，還有沒有其他原因呢？
熟悉三菱的人一般都知道GDI，這是三菱缸內直噴發動機技術的英文縮寫，全稱是Gasoline Direct Injection。三菱很早就開發了GDI發動機，是日系品牌中缸內直噴技術的倡導者。目前，三菱已經將GDI技術普及到不同平臺的發動機，無論是小排量的1.5L直列四缸發動機還是大排量的4.5LV8發動機，都有采用GDI技術的機型。
三菱的GDI發動機通過稀薄燃燒技術，讓燃料消耗減少20%-35%，讓二氧化碳排放減少20%，而輸出功率則比普通的同排量發動機10%。這些指標看起來是非常誘人的，缸內直噴真的這麼神奇嗎？它的原理是什麼？下面，我們就來討論一下這個問題。
缸內直噴技術是稀薄燃燒技術的一個分支。與普通發動機最大的不同之處就在於它的直接噴射系統。其實缸內直噴並不是什麼新鮮技術，在很多年以前，許多柴油發動機就採用了這種技術設計，而將它運用在汽油發動機上，才屬於幾年的事情。
簡單的說，缸內直噴技術有兩大好處：
1、發動機能在火花塞點火之前把汽油直接噴射到高壓的燃燒室，同時在ECU的精確控制下，使混合氣體分層燃燒。這種技術可以讓靠近火花塞處的混合氣相對較濃，遠離火花塞的混合氣相對較稀，從而更有效的實現“稀薄”點火和分層燃燒。
2、由於汽油是直接被噴射到汽缸內的，與傳動的缸外噴射相比，混合氣體不需要經過節氣閥，因此能減小節氣閥對混合氣體產生的氣阻。
傳統的MPi（multi-point injection）缸外噴射發動機，其燃料是被噴射到進氣管當中的。為了讓汽油被噴射到進氣管以後有足夠的時間跟空氣混合，噴油器需要與氣門隔著一段距離，待汽油與空氣在這段空間充分混合以後，再被引入到汽缸當中燃燒。對於這種傳統的設計，如果將汽油直接噴射到汽缸內，勢必會造成空氣與汽油沒有足夠的時間混合，這種沒有混合的氣體，顯然是不能滿足發動機點火需求的。缸內直噴發動機首先要解決的就是這個問題。
我們先來看看三菱是怎麼樣解決的：
這張圖就是GDI發動機與傳統MPI發動機的不同結構圖：
從圖上可以看出，與普通的缸外噴射發動機不一樣，GDI採用的垂直進氣歧管設計，並且在活塞頭部設計了一個凸起的形狀。採用了這種設計以後，當活塞在進行壓縮衝程的時候，汽缸內會形成強大的渦流。此時將汽油被直接噴射到燃燒室內，這股強大的渦流就能讓汽油跟空氣充分混合，從而解決了缸內直噴燃油與空氣混合的問題。
當發動機運轉在壓縮行程的時候，氣缸內的壓力是非常大的。這對於缸內直噴發動機來說，普通的燃油泵就無法滿足需求了。缸內直噴發動機的另一個重要特徵就是它的燃油泵的供油壓力非常高，這樣才能將汽油有效的噴射到高壓的燃燒室內。
GDI發動機的噴油過程共分兩個階段，也就是兩次噴油。
輔噴油階段：在發動機運行進氣行程時，發動機會進行一次噴油，這次噴油是輔噴油，噴油的數量不大，噴油的主要目的也不是為了點火燃燒。當一定數量的汽油在進氣行程被噴射到汽缸內的時候，這部分少量的汽油會汽化揮發，我們都知道，液體的汽化和揮發是會吸收熱量的，這樣就能降低汽缸內的溫度。氣缸內的溫度低了，氣缸內可以容納的氣體密度就會自然增大。所以這次噴油的後果在給氣缸降溫的同時，還可以提高進氣密度，讓更多的空氣進入到汽缸，而且能確保汽油跟空氣均勻的混合。
主噴油階段：第二次噴射是主噴油過程。當活塞即將達到發動機壓縮行程的上止點時，在火花塞點火之前，會有一定量的汽油再次被噴出，這次噴射被成為主噴油。此時，活塞的凹面會使混合氣在火花塞周圍形成一個濃度較高的區域，這種相對較濃的混合氣能在火花塞點火的情況下被順利點燃，而周圍混合氣較稀的區域是無法被火花塞的火焰直接點燃的，它只能在中心區域成功燃燒以後，利用燃燒產生的能量同時點燃。
由於採用了上述設計，GDI發動機能在40:1的超稀空燃比情況下正常運轉，而且它的空燃比能比普通缸外噴射發動機的空燃比更稀。這樣的好處是顯而易見的，在這種稀薄燃燒的情況下，燃料可以更加充分的燃燒，榨取每一滴燃油的所能產生的動能，與此同時，由於燃燒充分，可以大幅度減少未燃燒的氣體從發動機裡排出，從而獲得更低的排放。
GDI的分兩段噴油除了實現上述好處以外，還能有效減小爆震的產生，從而可以採用更高的壓縮比，獲得更強勁的動力輸出。我們都知道，爆震的產生是因為汽缸內溫度和壓力過高，從而導致混合氣自燃導致的，換句話說，就是當活塞行程還未達到點火提前角時，混合氣就開始燃燒。由於汽油的燃燒特性，普通發動機的壓縮比往往不能設計的太高，否則就很容易產生爆震。由於GDI的噴射是分兩個階段進行的，第一階段的預噴射能在汽油揮發的作用下帶走大量缸內熱量，降低汽缸溫度，因此能非常有效的減小爆震的機率。所以，GDI發動機可以採用高達12.5:1的壓縮比設計，從而有效的提高了功率輸出。
GDI的氮氧化物排放：雖然GDI發動機可以降低整體的廢氣排放汙染，但是同時它有一個非常大的缺點，那就是氮氧化物的排放非常高。為了減小這類汙染物的排放，需要採用有效的有針對性的三元催化裝置才能保證尾氣的排放達到環保部門的要求。但是在國內，油品中的含硫量非常高，這種含硫量高的汽油燃燒後很容易產生硫化物，這種硫化物會讓催化器中毒，從而導致催化反應失效，這樣一來GDI發動機高排放的氮氧化物無法得到還原處理。這也就是為何到目前為止，國內沒有一款匹配GDI發動機的車型銷售（包括進口汽車）的原因了。
雷諾IDE (Injection Direct Essence)直噴發動機
對於三菱GDI發動機在排放方面的缺陷，雷諾開發出了更好的解決辦法。雷諾的IDE發動機是其首次在歐洲推出的缸內直噴發動機，它使用了另一種不同的設計徹底解決了三菱GDI發動機的問題。IDE仍然採用了空氣和燃油稀薄混合，但同時加大了EGR閥廢氣循環量。EGR是Exhaust Gas Recirculation的縮寫，翻譯成中文就是廢氣再循環的意思。這項技術可以減小燃油消耗量，並且有效的降低燃燒溫度——這一點，就是它有效解決GDI發動機排放問題的根源。眾所周知，空氣主要是由氮氣、氧氣、二氧化碳以及一些其他惰性氣體組成的。其中佔比例最大的氮氣是一種非常穩定的氣體，通常情況下很難被氧氣直接氧化。但是如果處在高溫高壓的情況下，平時十分穩定的氮氣則很容易與氧氣發生反應，從而生成十分有害的氮氧化物。普通的發動機，包括上面提到的GDI發動機，在其正常工作時，氣缸內的工作環境正好是處於高溫高壓狀態，這樣一來，空氣和燃油混合的混合氣體燃燒以後很容易生成氮氧化物。這對於缸內直噴的發動機來說，問題尤為突出。由於缸內直噴發動機的壓縮比通常會設計得比較高，缸內壓力比普通發動機更大，從而更容易產生氮氧化物。我們都知道柴油發動機排放的氮氧化物通常會比汽油發動機高出許多，主要也就是因為柴油發動機的壓縮比高的緣故。在無法降低壓力的情況下（因為高壓縮比是提高發動機效率的必要手段），要減小氮氧化物的排放只能是通過降低氣缸內的燃燒溫度。IDE發動機的EGR廢氣再循環系統，就是通過把一部分排出氣缸的廢氣再次引入到進氣管內跟新鮮的空氣和燃油混合燃燒，來降低燃燒室的溫度的。我們知道，燃燒完的廢氣是不能再燃燒的，這些廢氣被引入到氣缸內以後，會佔據一部分氣缸內的有效體積，這個效果相當於降低了發動機的排量，這樣自然能有效降低燃燒溫度，同時排放的廢氣自然就降低了。
如果你不瞭解EGR廢氣再循環系統，可能會不太理解，那我們下面就來詳細討論一下EGR的工作原理。
上面已經說到，EGR是廢氣再循環系統，它通過將部分排放的廢氣重新引燃燃燒室中燃燒，來達到一系列功效，如降低排放、提高經濟性、降低燃燒室的溫度等等。那EGR系統是如何達到這些功效的呢？
眾所周知，廢氣是不能再燃燒的，將廢氣引入到氣缸內，就相當於減小了發動機的排量。
比方說，如果EGR引入10％的廢氣進入氣缸，就會佔據10％的氣缸容積，自然留給混和氣的容積就減少了10％，這種狀況下，也就相當於發動機的排量也就減小了10％。這種EGR系統是在ECU的控制下工作的，在全負荷工況（例如大力踩下加速踏板）的時候，EGR系統是不工作的。而在普通工況下，EGR系統才會啟動。這樣一來，匹配了EGR系統的發動機就相當於一臺可變排量的發動機，在需要大馬力的時候是大排量發動機，可以獲得足夠的動力；在日常行車，不需要過多動力的時候是小排量發動機，可以獲得更好的經濟性和更低的排放。
普通發動機配備EGR系統的時候，通常只有10％－15％的廢氣利用率，因為引入過多的廢氣會減小混和氣的濃度，導致混和氣難以點燃。雷諾IDE由於採用了缸內直噴設計，可以引入達到25％的廢氣循環使用。那麼IDE發動機是怎麼樣利用了25％的廢氣以後還能保證發動機正常工作的呢？這得益於它的缸內直噴系統。雷諾的 IDE直噴系統與其他直噴發動機最大的不同就是它的噴油器佈置在氣缸蓋的中心，就是平常佈置火花塞的位置。這套西門子的噴油器能噴射能噴射出高達100bar的高壓汽油，汽油直接進入燃燒室於空氣混合。然後在火花塞周圍形成一個很濃的混合區域，其濃度足夠能被火花塞點燃，這樣才能實現25％的廢氣混合。
除了精確噴射以外，普通發動機在噴油時只能將汽油處理成霧狀的小液滴，因此進入燃燒室的汽油的濃度是相同的，其結果是不能在火花塞周圍形成較濃的區域。IDE發動機在不同工況下，分三段調節EGR廢氣再循環量。在全負荷工況下，不引入廢氣進行燃燒，這樣能最大程度的獲得功率輸出，這種情況下的工況與三菱的GDI是一樣的。雖然這個時候發動機也滿負荷工作，燃料消耗比較大，但與傳統的發動機相比仍然能減少16％的燃油消耗。通過這些技術的採用，一臺1998CC排量的IDE發動機能輸出140匹的功率和200牛米的扭力。雖然排量相同的沒有配備IDE但配備了可變氣門正時系統的發動機，也能輸出140匹的功率，但是它只能輸出188牛米的扭力。也許有人說，為何不把可變氣門正時與IDE都匹配在同一臺發動機上？這種想法工程師不是沒有想到過，但是將可變氣門正時匹配在IDE發動機上，會導致動力輸出不平順。
國內生產的車型採用稀燃技術發動機的，除了飛度1.3以外，還有去年剛剛上市的奧迪A6 2.0T FSI發動機，對於大眾的FSI技術，我們將在另外一篇文章裡專門討論。
閱讀更多 汽車維修案例和汽車小 的文章
