作者丨張一弛

責編丨聽雪煮火鍋

前段時間某品牌的新車試駕活動上，工程師把氣門注鈉技術專門拿出來說了十幾分鐘。我心說好笑，這么古老的技術有什么值得拿出來吹噓的。

其實現在許多車企都在宣傳的所謂黑科技，比如缸內直噴、水噴射技術等等，最早能追溯到100年前，最晚也在二戰(zhàn)的時候就誕生了。

這段歷史要從飛機的發(fā)明說起。在進入噴氣時代之前，飛機引擎和汽車引擎沒有什么本質的區(qū)別，還是活塞、連桿、曲軸這些東西，頂多就是排列布局不同罷了。飛機被發(fā)明之后，人類的活動范圍由陸地、海洋拓展到了天空，于是各類更高、更快、更遠的挑戰(zhàn)紛紛出現。

特別是在一戰(zhàn)的時候，各國都發(fā)現飛機是個好東西啊，不僅能偵查敵軍還能帶上機槍、炸彈直接造成殺傷。于是一戰(zhàn)后飛機進入了一個高速發(fā)展的階段，人們不斷壓榨飛機的極限，各樣的極端的技術便應運而生了。

勞斯萊斯在汽車領域只是極端小眾的品牌，而在航空領域則是大佬級別的，換句話說航空引擎才是勞斯萊斯的主業(yè)，只不過有些技術可以運用到汽車上所以順帶手就造個車吧。到了噴氣時代，勞斯萊斯干脆就把汽車業(yè)務賣給了寶馬，還是航空發(fā)動機和燃氣輪機來錢多。

 

作為航空發(fā)動機行業(yè)中的一號大人物，勞斯萊斯自然參與了一戰(zhàn)后航空發(fā)動機的軍備競賽。當時有一個施耐德杯水上飛機競賽，有點今天F1、奧運會的意思，兩年一屆以國家隊的形式參賽比拼飛機的速度，是各航空強國展現肌肉的舞臺。

 

當時的世界老大還是英國，當然不會錯過施耐德杯，并且還要掙足了面子。為了備戰(zhàn)1929年比賽，勞斯萊斯需要準備一款更為強大的引擎，為此工程師們在V12液冷“H型”發(fā)動機的基礎上推出了“R型”發(fā)動機。缸徑152.4mm，沖程167.6mm（總排量大概是36升），并帶有渦輪增壓系統(tǒng)，峰值馬力能達到驚人的1900匹。憑借強悍的動力，超馬林S6以528.89km/h的速度奪得了1929年施耐德杯的冠軍。

“R型”發(fā)動機固然強悍，但也達到了極限，很難再壓榨出更多的動力?？墒敲鎸?931年的比賽1900匹馬力顯然不夠穩(wěn)妥，必須進一步提升動力。其實工程師也知道，想提升動力無非兩點，要么挺高轉速，要么增大增壓值，但不論如何都會碰到一堵難以逾越的高墻——爆震。先前的文章曾詳細聊過爆震的問題，阻止汽油發(fā)動機發(fā)展的根本原因就是爆震。

 

勞斯萊斯工程師想的辦法是向燃料中加入甲醇和四乙基鉛，前者的原理和寶馬M4GTS的水噴射系統(tǒng)一樣，利用汽化潛熱效應為氣缸降溫，以此來降低爆震。后者則是非常有名的抗暴劑，曾被廣泛使用，直到人們意識到鉛污染的問題后才禁止。

 

這種燃料能使發(fā)動機的馬力達到2350匹，但也帶來兩個嚴重副作用。其一就是腐蝕性，這種被稱為“糊狀啤酒”的燃料能夠溶解金屬，不過應付幾場比賽還是沒有問題的。其二便是散熱問題，缸體散熱倒是好解決，無非是提升散熱系統(tǒng)的功率，但是氣門是一個軟肋，極限狀態(tài)下，灼熱的廢氣會融化排氣門。勞斯萊斯當時就想到了，氣門充鈉技術，液態(tài)鈉是一種比熱很高的液體，用它做介質帶走多余的熱量。

 

“R型”發(fā)動機讓勞斯萊斯在液冷發(fā)動機向前跨越了一大步，掌握了氣門充鈉、抗爆震等尖端技術。在它的基礎上誕生了名滿天下的“灰背隼”發(fā)動機，它是二戰(zhàn)中英國空軍的中流砥柱。

提到了“灰背隼”就不得不說它的直接對手，也是缸內直噴技術首個采用者——梅塞施密特公司的DB601/DB605系列，其裝備于多種型號的BF109戰(zhàn)斗機。

 

為何要用缸內直噴技術，想想也很簡單，戰(zhàn)斗機“狗斗”的時候比拼的是機動性能，尤其是二戰(zhàn)時的空戰(zhàn)，沒有導彈什么的，就看誰的飛機厲害。而機動的幅度越大所產生的G值也會更高，如果是化油器供油的話肯定會在某些時候使不上勁，比如說倒飛。

小時候我就一直很好奇，為何戰(zhàn)斗機可以倒飛？后來才知道，倒飛的難點并不是在空氣動力學方面，擁有一套支持倒飛的供油系統(tǒng)才是關鍵，對于活塞式引擎的飛機來說，缸內直噴技術是支持倒飛的必要條件。想想看在1940年代初就能有這樣的技術還是非常了不起的，要知道那時候還沒有武裝到牙齒的電子控制系統(tǒng)。

說到DB601/DB605系列發(fā)動機，還有一項技術在改裝圈和汽車游戲中經常能看到——N2O（一氧化二氮）。其原理很簡單，當N2O預熱時會分解成氮氣和氧氣，氮氣可以降低缸內溫度減小爆震，而氧氣可達到助燃的效果。為何不用純氧？那一定會爆缸的朋友。

當時第一代DB605和之前的DB601E結構非常相似，只不過增加了排量和改進了增壓系統(tǒng)，雖說最大功率提升到了1475馬力，但是重量也增加了，推重比依舊不理想。將N2O注入氣缸便是一個簡單粗暴的方法，可以短時間將功率提升到1700馬力，有點今天戰(zhàn)斗機開加力的意思。這在你死我活的戰(zhàn)場上，這瞬時的功率增加還真能保命。

回頭來看活塞引擎的發(fā)展歷史，很多所謂的新技術只不過是些老技術的翻版?；蛘哒f在壓榨引擎潛力這條路上，能使用的方法和手段前人早就用過了，但目標卻是不同的。

現代的內燃機講究的是高效，還拿缸內直噴來說，汽車可沒有“倒”著開的需求，之所工程師們把缸內直噴技術再次拿出來用，為的是更加精確的控制噴油量，從而提升引擎的熱效率。未來也將如此，內燃機將會走上一條更加高效率的道路。