有没有哪种机械装置的设计用了很多年后突然被某个奇思妙想改进了？
我们都知道，早期的活塞发动机，尤其是在蒸汽机时代之后，以其粗犷和效率低下而闻名。燃料燃烧产生的能量，很大一部分都耗散在热量和摩擦上了。以汽油发动机为例，最初的设计思路，就是将燃料和空气混合，然后点燃，让爆炸产生的压力推动活塞做功。听起来很简单，但如何才能让这个过程更平稳、更有效、更少浪费呢？
在漫长的发展过程中，工程师们孜孜不倦地尝试各种方法：改变汽缸形状、改进气门设计、优化点火时机等等。但很多改进都是渐进式的，就像一点点打磨一块石头，总是在现有框架内做文章。
直到有一天，某个聪明人（或者说是一群聪明人，但历史的洪流往往将功劳归于某个标志性的人物或事件）突然想到了一个有点“反直觉”的点子：如果我们不再是把燃油一股脑儿塞进去，然后“砰”的一声炸开，而是尝试“温柔”地控制燃烧的过程呢？
这个“温柔”的控制，说起来容易，做起来可就难了。当时的普遍做法是将燃油和空气在气缸外混合（化油器），然后吸入气缸，最后点燃。这种方式虽然简单，但混合的均匀性和控制的精度都有很大的局限性。想象一下，你往一个瓶子里扔一根点燃的火柴，然后盖上盖子，爆炸确实会发生，但你很难预测爆炸的强度和方向。
而那个奇思妙想，便是要实现燃油在气缸内部，以更可控的方式进行雾化和混合，然后在恰当的时机，以一种更“柔和”的方式，让火焰从一个点开始，循序渐进地蔓延开来。 听起来是不是有点像烹饪？你不会把所有食材一股脑儿扔进锅里然后大火爆炒，而是有顺序、有火候地进行。
具体到机械设计上，这个奇思妙想的核心就是直接喷射技术（Direct Injection，DI）。
在此之前，大部分汽油发动机使用的是间接喷射，燃油喷嘴安装在进气歧管上，在进气门开启时喷射燃油，与进入气缸的空气混合。这就像你在一间屋子里撒香水，虽然能混合，但很难保证每个角落的浓度都一样，而且有些香水还没来得及混合就挥发掉了。
而直接喷射技术呢？它直接把高压燃油喷入燃烧室的顶部。这个改变听起来很微小，但其带来的影响却是革命性的。工程师们构思了这样一番场景：
1. 精准的燃油雾化： 精密的喷油嘴将燃油以极高的压力瞬间雾化成极其微小的液滴。这比化油器或者早期电喷在进气歧管混合时的雾化程度要精细得多，就像给花浇水，用喷雾比用粗水管效果好得多。
2. 分层燃烧或均匀混合： 工程师们可以根据发动机的工况，选择不同的喷射策略。
分层燃烧（Stratified Charge）： 在低负荷时，喷油嘴只在活塞接近上止点时喷射少量燃油，在火花塞周围形成富油区，而远离火花塞的地方则是贫油区。这样，点火时只有火花塞附近的混合气燃烧，然后火焰逐渐扩散到整个气缸。这种方式极大地降低了油耗，因为大部分区域都是空气。
均匀混合（Homogeneous Charge）： 在高负荷时，喷油嘴在进气冲程或压缩冲程早期就喷射燃油，让燃油有足够的时间和空气充分混合，形成均匀的混合气，以获得更大的动力输出。这就像在烹饪时，先把所有食材炒香，再加入其他调料。
3. 冷却效果： 燃油在喷入高温的燃烧室时会蒸发，这个过程会吸收热量，起到一定的冷却作用。这使得发动机可以承受更高的压缩比，从而进一步提高效率，并减少爆震的发生。
这个“在对的时间，以对的方式，将对的燃油量，以对的形态，喷射到对的位置”的理念，让原本粗犷的“爆炸”变得如同精心调制的燃烧艺术。活塞发动机的效率因此得到了显著提升，油耗降低，动力更强劲，排放也更清洁。
当然，将这个奇思妙想变为现实，绝非易事。它需要对材料科学、流体动力学、燃烧学、精密机械制造以及电子控制技术都有极高的要求。喷油嘴需要能在高温高压下精确工作，发动机控制单元需要能实时监测和调整喷油量和时机，传感器技术也需要不断进步。
但正是那个来自对“如何更聪明地燃烧”的深入思考，这个看似微不足道的改变，却让活塞发动机这个老迈的装置焕发了第二春，将它的生命力延续了至今，甚至在电动化浪潮中，一些混合动力系统依然依赖于高效的内燃机作为动力来源。你坐进一辆现代汽车，感受到的平稳动力和不错的油耗，很大程度上就受益于这个在沉寂了百余年后才被彻底实现的“奇思妙想”。它就像一本古老的手稿，在被遗忘多年后，被一个细心的读者发现并解读，从而揭示了其中蕴含的惊人智慧。
网友意见
第一反应，自行车
这玩意儿的原型类似于现在小孩子用的滑步车，只有两个车轮子，没有脚蹬没有刹车，拐弯都困难，只能骑在上头滑着走。现在的自行车很先进，但卡了链子还是需要这么骑。
后来作出一项改良是在前轮轴上安装了脚蹬子，这个设计一直保持了好几十年，在童车上用到了现在。
这个方案在三四岁的孩子那儿是够用了，几乎人人家里都有。我上幼儿园之前没少骑着在楼上来回跑，小班那会儿班里比赛骑三轮车，我试图骑着这玩意儿跑路回家。
不过对稍微大点的孩子，这种蹬一圈走一圈的速度就太慢了，所以这种童车尺寸都不大，仅供三岁小孩使用。十九世纪的工程师也意识到这个问题，当时做出的应对非常简单粗暴——既然踩一圈转一圈，那把车轮子做大点，速度不就上去了吗？
前后轮子都做大，显然不行，车子太高，速度上去了人上不去。后轮从动，大点小点无所谓，于是提供动力输出的前轮越来越大，为了方便上下车，后轮尽量做小，最后产生了这么一个怪物：
英国人给它起了个非常形象的名字叫Pennyfarthing，penny，便士，farthing是四分之一便士的小硬币，就像这种车子一样已经消失了。名字很好理解，是说车子的两个车轮就像一个penny和一个farthing放在一块儿。这种车子还没来及传入中国就被淘汰了，所以中文里没有约定俗成的名字，大部分英汉词典里根本就查不到这个词，少部分能查到的也只有“前轮大后轮小的老式自行车”这么一个啰嗦的描述。小时候看的十万个为什么里管它叫“高自行车”。
现在有些地方给起了个“大小轮自行车”的名字，算是对pennyfarthing的意译，有信，差不多雅，达还差点意思。
大小轮上车困难，下车更困难，跑得快但是重心高，很不稳当，迷你码的后轮通过性能拉胯，稍微一颠就要翻车。比方说上边视频里的专业人士，在专门的场地赛道上也当场摔车了。从一人来高的地方平拍在地上，挺疼的……
一直到19世纪后期，英国人突然开了窍，改用齿轮+链条传动，解放前轮，中置踏板后轮驱动，提升齿轮比加快车速，骑车终于不用提心吊胆爬上爬下了。我们现在骑的自行车，就是那会儿定的型，当时专门有个名字叫“安全自行车”。
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