汽缸的怒吼

李尔欣

作为一种现代动力机械，内燃机（internal combust ionengine）的历史至少可追溯到17世纪—那时欧洲的宫廷花园就已经在使用以火药为燃料的活塞式水泵。但若只需满足“内部燃烧”跟“提供动力”两项条件即可视为内燃机，其源头还可再往前推至12世纪，毕竟彼时中国北宋的军人已为箭矢绑上火药筒用以提升射程。

而随着瑞士工程师 François Isaac de Rivaz在1808年给农业工具车装上以氢氧混合气体为燃料的燃气发动机，以及德国工程师Karl Benz打造的那款汽油动力三轮马车于1886年获得注册专利，由内燃机驱动的车辆便开始进入人类的日常生活。

如是等到20世纪初，汽车在发达国家全面接手马车的“工作”之后，内燃机又凭借着轻便与实用的优势，先后超越蒸汽机、电动机等竞争对手，成为汽车动力体系的主角。既然拥有难以撼动的地位，同时又无燃油或排放规则之限制，汽车发动机的研制便开启了野蛮生长并疯狂内卷的模式。

例如，早在1913年就已有赛车装过排量9.0升、最大功率150千瓦，来自飞机的V12发动机。又比如，20世纪20～30年代的汽车制造商敢让日常使用的轿车或卡车的发动机装配当时技术及工艺尚不成熟的机械增压器甚至是涡轮增压器。

不僅如此，当年的豪华品牌跟奢侈品牌更是热衷于推出夸张的大排量自然吸气发动机。像Cadillac V-16搭载的V型十六缸发动机，以及Bugatti Type41 Royale配备的12.7升直列八缸发动机等“巨兽”便是那个年代的代表作品。但在经历二战的消耗后，除个别性能车制造商外，多数汽车厂商均已转而生产更贴近消费市场的发动机。

二战后，欧美的主流厂商不约而同地开始研制新世代内燃机。只是，当20世纪70年代石油危机正式爆发时，美国厂商刚经历过燃气轮机、涡轮增压器等技术尝新的失败，而欧洲厂商则恰好推出BMW 2002 Turbo等搭载小排量发动机的明星车型。再加上欧洲和北美的可用能源储备有所差异，因此今日欧美厂商在研发动力系统时会采用截然不同的策略。但双方的目标却是一致的：追求更强劲的动力。

事实上，哪怕在油耗性能成为重要的购车参考指标后，汽车厂商也宁可费力完善涡轮增压、气门正时、轻量化等技术，并为汽缸、喷油等部件研发更为智能的控制系统，都不愿放弃对于动力性能的追求，大众甚至在21世纪初分别为同集团的奥迪和布加迪推出W型十二缸跟W型十六缸两款超级发动机。

其实，今日的汽车发动机之所以全面转向小型化、节能型发展，并非由于燃料储量正面临枯竭，相反，除汽油和柴油外，地球上多的是可供内燃机使用的各种天然或者合成的燃料，而真正掐灭汽车发动机未来的，是日益严苛的排放标准。

受20世纪40～60年代爆发的“洛杉矶光化学烟雾事件”“伦敦雾霾事件”等著名环境公害事件的影响，美国和英国先后推出诸如《清洁空气法案》等用以治理大气环境的国家级法律，并成立相应的环保法规制定机构和污染控制管理机构。美国加州更自1961年起强制执行车辆排放控制办法。而从1992年起，欧盟也开始实施欧I排放标准，并以四年为周期逐级提升标准限值。为此，各大车厂在加速淘汰老旧技术的同时，也在持续优化内燃机的性能，以期跟上日益严苛的排放法规。

于是，相关厂商开始为汽油发动机引入缸内直喷、分层燃烧等技术，并着手改善柴油发动机的均质化燃烧性能，以期提升内燃机的热效率。包括改用生物乙醇燃料，乃至直接使用氢内燃机，其首要目的，也都是为降低碳排放，然后才是顺带减少对传统燃油的消耗。

但是，四冲程活塞发动机受其工作原理所限，在提升热效率方面，存在明显的瓶颈。即使投入大量人力、财力等成本将汽油机与柴油机的热效率分别提升40%及50%以上，所获得的减排效果要跟上新标准拉升的阈值也相当吃力。也正因为如此，大众才会做出在排放测试中作弊的蠢事，以至于在2015年爆出“排放门”事件而大伤元气。

此外，2008年爆发的金融危机也让这些传统厂商彻底错失按部就班地为内燃机寻找环保燃料的机会，不得不走上电气化的捷径，以便在生存危机面前赢得喘息的机会。于是，除精通油电混合动力系统的丰田，以及积累多年增程式电动系统应用经验的通用等早有准备的厂商外，不少曾经坚守内燃机阵营的欧美厂商也转身去试水48V轻混系统等电气化动力系统。

但随着多个国家陆续发布禁售燃油车乃至搭载内燃机之动力系统的时间表，部分欧美厂商再也无心恋战内燃机动力系统，转手便宣布将于21世纪20年代内停止销售燃油车。与此同时，几乎所有传统汽车制造商也先后启动各自的“纯电”战略。至此，内燃机已注定将退出主流汽车动力系统的行列，只是时间的早晚而已。

但这并不意味着内燃机驱动汽车的历史将迎来终结。相反，仍有不少厂家在努力地为其续命。比如，丰田、斯巴鲁、马自达、雅马哈、川崎等5家日本厂商就在联手研发可使用氫、生物柴油等清洁燃料的量产型内燃机，既不消耗化石燃料，又能实现碳中和。目前，雅马哈已在丰田跟川崎的支持下，分别完成对汽车发动机和摩托车发动机的改造，推出可使用纯氢燃料的内燃机，并已装上对应的原型车进行试验。

与此同时，超跑车厂也在尽力保留内燃机的火种。比如Ferrari 296 GTB与McLaren Artura就不约而同地基于全新120度夹角的V6涡轮增压发动机构建出各自的混合动力系统。此外更有坚持使用纯燃油动力系统的Ferrari Purosangue跟PaganiUtopia。

也正是有这些传统厂商的坚持与努力，才让人愿意相信，即便内燃机不再是汽车动力系统里的主角，但就像那些高端机械表一样，这些底蕴深厚的精品不仅能在碳中和时代继续生存，并有望成为彰显身份的奢侈品。事实上，在2022年仍坚持使用V12发动机的Ferrari Purosangue跟Pagani Utopia就全部采用限量生产。对此，厂商也明确表示，这是为保证“稀有性”。

至于内燃机本身，那更是远未到谢幕的时候，毕竟对于航空、船舶等其他交通工具，以及在非道路应用领域，内燃机仍大有用武之地，并将继续往绿色、智能的方向发展进化。