内燃机VS外燃机

龙庆祥

大众柴油发动机事件背后藏着重大意义，关系到内燃机的发展是否到了极限，是否还有将来？

大众在废气排管理系统内植入作弊程序以应付极其严苛的美国法例。刚被披露的时候，各传媒都争相报导，那几天，我少说也看了二、三十篇，内容千篇一律，其后还有不少专题论述，大部分不是事后孔明便是痛打落水狗。从我看第一篇报导开始，心中就有这么个想法：所谓作弊程序是当侦测到汽车在接受测试，会自动开动减排装置，使车辆过关。既然如此，把美版的减排系统一直打开不就没事了？要么干脆放弃那丁点的美国柴油车市场，何苦要弄到如斯田地？我的想法可能太幼稚，每次跟别人分享我的看法，都会换来几声冷笑，其实我是很认真的，因为这次事件背后藏着的意义重大，关系到内燃机的发展是否到了极限，是否还有将来？

翻开工业革的历史，人类由燃烧获得动力是从18世纪的蒸汽机开始。蒸汽机是外燃机，工作的水蒸汽在容器内，燃料和空气在容器外，两者互不相干。蒸汽机一直主宰了动力来源，19世纪初已有蒸汽动力的工厂、轮船、火车头。内燃机是较摩登的事物，19世纪中期才开始有汽油内燃机，柴油机更是接近20世纪的产物。内燃机顾名思义，燃烧是在容器内进行的，是空气既要助燃，也是负责工作产生动力。有了这种小巧的动力机械，才能做出个人化汽车，人类出行从此变得自由自在。即使是较大型的交通工具，内燃机也逐渐成为主流，柴油机出道四、五十年便终结了蒸汽火车头，到八、九十年代，即使巨型远洋轮船，也是柴油机的天下。这几十年内燃机尽领风骚，即使蒸汽机效率高叉如何？因为太笨重，只能用于发电厂内。

但是内燃机本身的效率是有一定限制的，它要求空气在很短的时间内做很多事情，而且人们对内燃机的要求不断提高，要它速度快，要它马力大，要它效率高，要它省油，要它排放干净等等，逐渐大家开始怀疑内燃机是不是最好的动力方案。欧洲人喜欢柴油发动机，取其效率高，相对汽油发动机有较低的二氧化碳排放。他们花了很大的努力把柴油机的黑烟都根治了，还把它发展到高速、高效兼省油，可是在高温高压的燃烧室内，你硬要省油，不注入足够的燃料，空气中的氧和氨便失控地无媒苟合起来，产生了破坏环境的氧代氮NOx。这点瑕疵，欧洲人暂时勉强收货，但美国人领教过20世纪70年代污染的阴霾，坚决不买帐，标准严格到近乎零。那么柴油机要达标，到底有没有办法？

办法是有的，方法一是历史最悠久的废气循环系统（EGR）。原理是将部分废气回输到燃烧室内，由于废气内已没有氧气会助燃，令燃烧室温度降低，减少氧和氮化合的可能。我很欣赏这个方法，因为它是从根本着手，但回输废气等于阉割了部分有效容积，削弱了动力输出，与近几年的高效率高功率发展方向背道而驰。

另一个方法是选择性催化还原（SCR），它的工作原理是在废气歧管内的催化器注入适量尿素，以化学方法将氧氮化合物拆解还原。它能有效控制NOx，但这个系统无论生产、运作和保养所需成本都不低，是廉价小型柴油车无法负担得来的。

还有一个相对经济简单的方法——氨氧化物吸收器，即Lean NOx Trap（LNT）。原理是采用一些特殊物质吸收发动机在省油的情况下工作所产生的氨氧化物，当装置吸到饱和的时候，发动机便会使用较浓的燃油比，或者在排气歧管释出额外的燃油把储存的氨氧化物还原。我很怀疑这个设计意念是抄袭港产片《国产零零漆》的太阳能手电筒，但无论如何，只要按设计运作，牺牲一点燃料之下NOx仍然能达标。

由此可见，除了身娇肉贵的SCR之外，EGR和LNT其实都是靠牺牲燃油效率换取低NOx，更残酷的现实是，NOx根本就是内燃机效率提升到极致之下的产物，这怎不教我们这等内燃机狂热份子感到一叶知秋？如果内燃机的发展真的到了极限，将来是电动车的世界吗？是的话那说明什么？说明外燃机灵童转世，以另一种面貌再现人间重新掌管动力的话语权，不过电动车切莫高兴得太早，你用的电还是靠燃烧获得的，相对内燃机不过是五十步笑百步而已。

我相信将来我们的子孙会开着他的燃料电池车去汽车博物馆参观内燃机汽车和电动车。