內燃機VS外燃機

龍慶祥

大眾柴油發動機事件背后藏著重大意義，關系到內燃機的發展是否到了極限，是否還有將來？

大眾在廢氣排管理系統內植入作弊程序以應付極其嚴苛的美國法例。剛被披露的時候，各傳媒都爭相報導，那幾天，我少說也看了二、三十篇，內容千篇一律，其后還有不少專題論述，大部分不是事后孔明便是痛打落水狗。從我看第一篇報導開始，心中就有這么個想法：所謂作弊程序是當偵測到汽車在接受測試，會自動開動減排裝置，使車輛過關。既然如此，把美版的減排系統一直打開不就沒事了？要么干脆放棄那丁點的美國柴油車市場，何苦要弄到如斯田地？我的想法可能太幼稚，每次跟別人分享我的看法，都會換來幾聲冷笑，其實我是很認真的，因為這次事件背后藏著的意義重大，關系到內燃機的發展是否到了極限，是否還有將來？

翻開工業革的歷史，人類由燃燒獲得動力是從18世紀的蒸汽機開始。蒸汽機是外燃機，工作的水蒸汽在容器內，燃料和空氣在容器外，兩者互不相干。蒸汽機一直主宰了動力來源，19世紀初已有蒸汽動力的工廠、輪船、火車頭。內燃機是較摩登的事物，19世紀中期才開始有汽油內燃機，柴油機更是接近20世紀的產物。內燃機顧名思義，燃燒是在容器內進行的，是空氣既要助燃，也是負責工作產生動力。有了這種小巧的動力機械，才能做出個人化汽車，人類出行從此變得自由自在。即使是較大型的交通工具，內燃機也逐漸成為主流，柴油機出道四、五十年便終結了蒸汽火車頭，到八、九十年代，即使巨型遠洋輪船，也是柴油機的天下。這幾十年內燃機盡領風騷，即使蒸汽機效率高叉如何？因為太笨重，只能用于發電廠內。

但是內燃機本身的效率是有一定限制的，它要求空氣在很短的時間內做很多事情，而且人們對內燃機的要求不斷提高，要它速度快，要它馬力大，要它效率高，要它省油，要它排放干凈等等，逐漸大家開始懷疑內燃機是不是最好的動力方案。歐洲人喜歡柴油發動機，取其效率高，相對汽油發動機有較低的二氧化碳排放。他們花了很大的努力把柴油機的黑煙都根治了，還把它發展到高速、高效兼省油，可是在高溫高壓的燃燒室內，你硬要省油，不注入足夠的燃料，空氣中的氧和氨便失控地無媒茍合起來，產生了破壞環境的氧代氮NOx。這點瑕疵，歐洲人暫時勉強收貨，但美國人領教過20世紀70年代污染的陰霾，堅決不買帳，標準嚴格到近乎零。那么柴油機要達標，到底有沒有辦法？

辦法是有的，方法一是歷史最悠久的廢氣循環系統（EGR）。原理是將部分廢氣回輸到燃燒室內，由于廢氣內已沒有氧氣會助燃，令燃燒室溫度降低，減少氧和氮化合的可能。我很欣賞這個方法，因為它是從根本著手，但回輸廢氣等于閹割了部分有效容積，削弱了動力輸出，與近幾年的高效率高功率發展方向背道而馳。

另一個方法是選擇性催化還原（SCR），它的工作原理是在廢氣歧管內的催化器注入適量尿素，以化學方法將氧氮化合物拆解還原。它能有效控制NOx，但這個系統無論生產、運作和保養所需成本都不低，是廉價小型柴油車無法負擔得來的。

還有一個相對經濟簡單的方法——氨氧化物吸收器，即Lean NOx Trap（LNT）。原理是采用一些特殊物質吸收發動機在省油的情況下工作所產生的氨氧化物，當裝置吸到飽和的時候，發動機便會使用較濃的燃油比，或者在排氣歧管釋出額外的燃油把儲存的氨氧化物還原。我很懷疑這個設計意念是抄襲港產片《國產零零漆》的太陽能手電筒，但無論如何，只要按設計運作，犧牲一點燃料之下NOx仍然能達標。

由此可見，除了身嬌肉貴的SCR之外，EGR和LNT其實都是靠犧牲燃油效率換取低NOx，更殘酷的現實是，NOx根本就是內燃機效率提升到極致之下的產物，這怎不教我們這等內燃機狂熱份子感到一葉知秋？如果內燃機的發展真的到了極限，將來是電動車的世界嗎？是的話那說明什么？說明外燃機靈童轉世，以另一種面貌再現人間重新掌管動力的話語權，不過電動車切莫高興得太早，你用的電還是靠燃燒獲得的，相對內燃機不過是五十步笑百步而已。

我相信將來我們的子孫會開著他的燃料電池車去汽車博物館參觀內燃機汽車和電動車。