[汽車之家 發(fā)動機拆解]  曾經(jīng)的馬自達絕決地依靠轉子發(fā)動機闖出了一片天地,。在那些無法被遺忘的日子里,，轉子發(fā)動機承載著馬自達人的夢，并在勒芒賽場上取得了驕人的戰(zhàn)績,。然而,，隨著時間流逝，馬自達的轉子發(fā)動機輝煌褪去之后,，便再也沒能拿出令世人震驚的技術,。就在人們?yōu)橹�扼腕嘆息之時,，馬自達在2010年展出了創(chuàng)馳藍天設計理念,。作為這一理念最重要的一環(huán)——動力總成，直至今天仍舊被許多謎團包圍,。壓縮比究竟是多少,？電動VVT構造如何？獨特的4-2-1排氣歧管是否會影響排放,？這眾多問題都糾纏著我們的心,。今天，我們終于有機會撥開這層迷霧,！沒錯,！我們要做的就是拆解一臺創(chuàng)馳藍天發(fā)動機！

● 轉子發(fā)動機之王馬自達的鳳凰涅槃

　　馬自達把各大廠商無情拋棄的壽命極短的轉子發(fā)動機技術發(fā)展成為能夠取得勒芒24小時耐力賽冠軍賽車動力之源的這一段歷史,，為汽車發(fā)展史添上濃重的一筆,。（點擊查看馬自達轉子發(fā)動機詳細解讀）

　　馬自達轉子之父山本健一以及那47位被稱作是“轉子47壯士”的工程師所提出的“技術永遠是革新”的口號也一直是馬自達所遵循的生存之道。

　　就在2012年中，馬自達公司社長山內孝宣布將終結RX-8的使命,，這也意味著轉子發(fā)動機在未來很長一段時間,，只會作為馬自達的一種精神象征來得以延續(xù)。而在現(xiàn)在這個競爭激烈的市場中,，沒有“核心”技術的車企是難以生存的,。所以，全新的創(chuàng)馳藍天技術挑起了“技術馬自達”的大旗,，欲延續(xù)轉子發(fā)動機時代的輝煌,。

● 我們即將拆解的2.0L創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機

　　為了進一步了解創(chuàng)馳藍天的動力總成技術，我們打算拆解一臺2.0L創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機,。該發(fā)動機已經(jīng)在長安馬自達南京工廠實現(xiàn)國產(chǎn),。據(jù)長安馬自達工程師介紹，這款發(fā)動機的國產(chǎn)化率為60%左右,。其中,，進氣門電控可變氣門正時系統(tǒng)的步進電機、高壓燃油噴射系統(tǒng)（油泵,、油軌,、噴嘴）、缸體,、缸蓋,、活塞、火花塞等部件暫時還在使用進口件,。

● 發(fā)動機“動態(tài)壓縮比”解析

　　為了便于本文對創(chuàng)馳藍天發(fā)動機的解析,，如沒有特別指出的話，我們文中提到的“壓縮比”表示的都是“動態(tài)壓縮比”,。

　　下文在解析奧托循環(huán)和米勒循環(huán)時,，提到了膨脹比，這里我們先來了解一下,。發(fā)動機的膨脹比（Expansion Ratio）在數(shù)值上等于幾何壓縮比（由發(fā)動機結構決定的壓縮比）,，它指的是氣缸最大容積與燃燒室容積的比值,。

● 發(fā)動機基本信息

　　這款代號為PE-VPR的2.0L直列四缸自然吸氣缸內直噴發(fā)動機動力參數(shù)雖不突出,，動力輸出不及1.6L渦輪增壓直噴發(fā)動機。但在低轉速（1500rpm左右）工況區(qū)的燃油消耗率比起同類型的2.0L直噴自然吸氣發(fā)動機和小排量渦輪增壓發(fā)動機都要有一定優(yōu)勢,。

　　馬自達PE-VPR發(fā)動機與排量相當，進氣/供油形式相同的日產(chǎn)MR20DD發(fā)動機相比,，在功率和扭矩輸出上都更勝一籌,。而與采用渦輪增壓直噴技術的福特1.6L EcoBoost及大眾1.4T EA211發(fā)動機相比,，馬自達PE-VPR發(fā)動機在扭矩輸出參數(shù)上呈現(xiàn)劣勢。

● 剖析創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機13:1超高壓縮比的由來

　　歐美廠商大多青睞發(fā)動機小型化（Down Sizing）,，利用渦輪增壓,、直噴技術，使得發(fā)動機在動力增強的同時擁有更好的油耗表現(xiàn),。對此,，馬自達中國技術中心總負責人董事副總裁水野成夫先生認為，發(fā)動機的線性動力輸出特性是馬自達一直堅持的一種技術取向,，而渦輪增壓發(fā)動機則難以實現(xiàn)完美的線性輸出特性,，且渦輪增壓技術并不是一種嶄新的技術。相比之下,，使用95號汽油實現(xiàn)14:1（國內調整為13:1）的超高壓縮比才是真正意義上的創(chuàng)新,。

使用普通汽油如何實現(xiàn)高壓縮比？

　　一般說來,，壓縮比越高的發(fā)動機就必須使用辛烷值越高（汽油牌號越高,，辛烷值越高）的汽油來避免發(fā)動機爆震現(xiàn)象引起的發(fā)動機震動及動力下降。而用國內市面上能買到的92號,、95號汽油來實現(xiàn)13:1超高壓縮比看上去似乎有點違背科學,，究竟馬自達是如何做到的呢？下面我們來為大家詳細解讀,。

　　 國產(chǎn)創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機實現(xiàn)的是高負載工況下,，壓縮比為13的奧托循環(huán)；而在部分負載工況區(qū)采用的是米勒循環(huán),。

　　奧托循環(huán)是發(fā)動機熱力循環(huán)的一種,，為定容加熱的理想熱力循環(huán)，它的一個顯著特征是壓縮比等于膨脹比,。米勒循環(huán)是一種不對等膨脹/壓縮比發(fā)動機的熱力循環(huán),，由于膨脹比大于壓縮比，因此能更好利用燃燒后廢氣仍然存有的高壓,，燃油效率比奧托循環(huán)更高,。但米勒循環(huán)發(fā)動機的低扭輸出和高轉速爆發(fā)力上不及奧托循環(huán)發(fā)動機。所以米勒循環(huán)發(fā)動機多用于一些混合動力車型上,，利用電機彌補這種發(fā)動機特性上的不足，從而使整個混合動力總成運轉更為平順,，動力輸出特性更好,。

　　對于馬自達創(chuàng)馳藍天發(fā)動機來說，使用普通汽油實現(xiàn)13:1的超高壓縮比,，關鍵是實現(xiàn)高負載區(qū)壓縮比為13的奧托循環(huán),。至于如何實現(xiàn),，請繼續(xù)往下看。

如何快速精確控制壓縮比：

　　既然在發(fā)動機實際工作過程中,，實際壓縮比是不斷變化的,，那么，發(fā)動機電腦如何才能精確控制呢,？利用可變氣門正時系統(tǒng)實現(xiàn)進氣門延遲關閉可以改變實際壓縮比,，但現(xiàn)在廣泛應用的可變氣門正時系統(tǒng)是建立在機油液壓之上的。油壓的建立及穩(wěn)定性受制于油溫以及發(fā)動機潤滑系統(tǒng)的工況,。為了更好的“馴服”高壓縮比這個猛獸,，馬自達找到了電裝公司，把電動氣門相位調節(jié)器引入,。

　　 這樣,，依靠電機對氣門相位進行控制即可避免液壓調節(jié)系統(tǒng)的弊端，并且對氣門的角度可做到迅速且穩(wěn)定的控制,。

　　上圖中這個步進電機帶動發(fā)動機進氣凸輪軸上的行星齒輪減速機構,，能夠快速、精確地控制進氣凸輪軸的正時,，實現(xiàn)復雜的發(fā)動機循環(huán)模式切換,。之所以要采用行星齒輪機構進行減速是因為步進電機具有轉速高，輸出扭矩相對較低的特性,。如果直接采用步進電機驅動凸輪軸的話很可能導致步進電機輸出扭力不足而出現(xiàn)“失步”（驅動電路產(chǎn)生了驅動信號但電機卻沒有轉動相應角度）的情況,，無法實現(xiàn)氣門正時的準確調節(jié)。

　　采用了這種電機控制VVT系統(tǒng)后,，進氣側VVT機構再也不需要傳統(tǒng)液壓控制VVT系統(tǒng)在缸蓋上設置的油道,，結構更為簡潔。在下文的拆解過程中,，我們就能看到這個控制進氣門正時的步進電機的內部結構,。

● 獨特的4-2-1排氣歧管

　　說完創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機的氣門正時機構是如何實現(xiàn)發(fā)動機奧托循環(huán)與米勒循環(huán)切換的。下面我們就要研究一下該發(fā)動機在實現(xiàn)13:1超高壓縮比時是如何盡量避免爆震現(xiàn)象發(fā)生的,？個中秘密就在于一種稱為“4-2-1排氣歧管”的零部件,。4-2-1排氣歧管在民用汽車上似乎說得不多，但是在改裝車上則是再普通不過的技術了,。最顯著的功效就是抑制排氣干涉,，提升氣缸排出廢氣的效率，能增強發(fā)動機低轉扭矩輸出,。

　　從上圖中可以看到,，如果采用4-1排氣歧管的話，在2000-8000rpm的工作范圍內,，排氣行程相鄰的兩個氣缸的排氣壓力會相互干涉,，導致廢氣殘留量的增加,，氣缸溫度上升，高溫導致混合氣被提前點燃,，就產(chǎn)生爆震了,。而采用4-2-1排氣歧管后則能避免上述干涉現(xiàn)象，從而緩解了發(fā)動機爆震現(xiàn)象,。

　　為增強“掃氣”效果,，發(fā)動機的進排氣門重疊角需要足夠大，以排干凈燃燒后的廢氣,。但進排氣門重疊角增大遇上排氣干涉現(xiàn)象,，就不能保證良好的“掃氣”效果了。因為來自其他氣缸的排氣高壓波會影響相鄰氣缸的排氣節(jié)奏,，增大了爆震幾率,。上面提到的4-2-1排氣歧管就能很好解決排氣干涉的問題，從而使得用普通汽油實現(xiàn)13:1超高壓縮比成為可能,。

『氣門重疊角就是在排氣行程末尾,，進排氣門同時打開的那段時間，曲軸轉過的角度』

　　值得注意的是,，過去采用歧管噴射的自然吸氣發(fā)動機,，如果進排氣門重疊角設置得太大，而配氣相位設置不合理,，便會導致在“掃氣”過程中含有汽油的新鮮混合氣白白進入到排氣歧管,，增加了油耗。而馬自達創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機是一款直噴發(fā)動機,，噴油發(fā)生在發(fā)動機壓縮行程,。也就是說，排氣行程中用于“掃氣”的是來自于進氣門取之不竭的新鮮空氣,！所以馬自達在設置該發(fā)動機的氣門重疊角的時候,，只需保證“掃氣的效果”，而無需考慮燃油的浪費,。

4-2-1排氣歧管的弊端：

　　解決了13:1高壓縮比的問題,，咱們現(xiàn)在來討論下排放問題。汽車上的三元催化器必須達到400-800攝氏度才能高效地把汽車尾氣轉化為對環(huán)境無害的氣體,。所以如何讓三元催化器快速升溫,，降低暖機工況下的尾氣排放，是所有汽油發(fā)動機所必須考慮的問題,。

　　 創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機現(xiàn)在滿足歐VI（國VI）的排放標準,。但該發(fā)動機過長的排氣歧管必然導致三元催化器溫度提升較慢。工程師通過在冷車怠速階段采用排氣溫度較高的奧托循環(huán),，推遲點火時間以及提高怠速轉速,，保證了三元催化器能快速達到最適工作溫度，減少了排放,。很顯然,，該發(fā)動機在冷車怠速階段油耗會相對較高。對于發(fā)動機排放最高能達到什么標準的問題,，日本的工程師并未給予確切的回應,。

　　編輯認為，鑒于創(chuàng)馳藍天發(fā)動機4-2-1排氣歧管相對較長的固有特征,，像一些新型發(fā)動機那樣采用靠近排氣歧管的三元催化器來提升暖機工況的排放標準是不可能的了,。為進一步降低暖機工況下的HC排放，馬自達只能尋求新型催化器或其他技術手段,。歐VII排放標準預計在2018-2020年間開始強制實施,，馬自達能拿出什么樣的對策，我們拭目而待,！

● 發(fā)動機拆解

　　“光說不練假把式,光練不說傻把式,連說帶練全把式”,。前面我們講解了國產(chǎn)2.0L創(chuàng)馳藍天汽油機的13:1高壓縮比是如何實現(xiàn)的以及4-2-1排氣歧管的作用，下面我們就來對發(fā)動機實物進行徹底的拆解,，進一步通過實物去深入認識這款特別的創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機,。

拆解4-2-1排氣歧管/進氣VVT電機/高壓汽油泵：

　　4-2-1排氣歧管和進氣VVT電機是這款2.0L發(fā)動機最為特別的兩個部件。在拆解的過程中,，我們首先關注這兩個部件,。

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『創(chuàng)馳藍天發(fā)動機視頻解析,，3分32秒是排氣干涉解析,，4分24秒是掃氣效果解析』

編輯小結：

　　現(xiàn)在市面上，像創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機一樣采用電機調節(jié)氣門正時的發(fā)動機依然非常稀罕,。用電機取代傳統(tǒng)的液壓來調節(jié)氣門正時的方法可能你我都能想到,，但是之所以到近年才實用化，我認為還是步進電機小型化和電子控制技術共同進步的結果,。與氣門正時調節(jié)電機相比,，4-2-1排氣歧管對于實現(xiàn)13:1超高壓縮比更為重要。因為排氣干涉現(xiàn)象是實現(xiàn)高壓縮比的死敵,，而只有4-2-1排氣歧管能解決這個問題,。

拆解噴油嘴/配氣機構：

　　我們拆解的這臺2.0L創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機采用的高壓缸內直噴技術，噴射壓力可高達206Bar（1Bar約等于0.98665個標準大氣壓）,。缸內直噴就是將燃油噴嘴安裝于氣缸內,，直接將燃油高壓噴入氣缸內與進氣混合，燃油霧化更加細致,，燃燒效率更高,。除此以外,，這款發(fā)動機的進氣門還采用了電機控制VVT系統(tǒng)。電機的轉動通過行星齒輪減速增扭后能夠快速精確地調整進氣門正時,，實現(xiàn)了多種發(fā)動機工作循環(huán)的快速切換,。

編輯小結：

　　對于一臺直噴發(fā)動機而言，采用多孔噴嘴已經(jīng)不是什么新鮮事了,，大部分直噴發(fā)動機均采用這種噴嘴,，區(qū)別僅僅在于孔數(shù)及噴射角度而已。而這款創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機較為特別的地方就是采用了深凹坑的凸頂活塞,。凸頂活塞由于頂部向上凸出,，從而縮小了燃燒室容積，提高了壓縮比,。該活塞活塞頂?shù)陌伎�,，能使燃料噴射后在火花塞附近形成疊層混合氣體，幫助穩(wěn)定燃燒,。除此以外,，活塞頂凹坑還解決了燃燒初期火焰接觸活塞頂而發(fā)生冷卻損失的問題。

拆解潤滑系統(tǒng)/曲軸連桿機構：

　　創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機整體減重10%,，其中活塞和活塞銷減重20%,，連桿軸減重15%，曲軸主軸頸減重6-8%,。發(fā)動機整體質量的下降對于降低車輛油耗有積極意義,。除此以外，創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機通過對改進氣門傳動機構的改進,、降低活塞環(huán)張力（保證密封效果的情況下）,，實現(xiàn)了發(fā)動機整體機械阻力降低30%。這一系列的改進都使得創(chuàng)馳藍天汽油發(fā)動機變得更為高效,。

編輯總結：

　　這款創(chuàng)馳藍天2.0L汽油發(fā)動機最大的技術亮點在于電機控制的進氣門正時系統(tǒng)以及4-2-1排氣歧管,。除此以外，像是采用低張力活塞環(huán),、輕量化活塞/連桿/曲軸,、活塞裙部的低摩擦涂層、深凹坑凸頂活塞,、6孔多角度噴嘴,、變排量機油泵等，都是非常值得技術迷去關注的技術點,。

　　個人認為,，馬自達的這款創(chuàng)馳藍天發(fā)動機確實有其獨到之處。它不像歐美系發(fā)動機那樣粗獷地裝上渦輪、高壓直噴,、雙VVT等,，打造出的動力參數(shù)很牛逼的產(chǎn)品；更不像國內自主品牌那樣,，一味地拿來主義,，經(jīng)濟效益至上,。從這款創(chuàng)馳藍天發(fā)動機中,，我們看到了馬自達的“工匠精神”。敢于走不平常路,，把技術做到極致,，這似乎就是日本汽車人骨子里的“血性”。創(chuàng)馳藍天技術的并不局限于發(fā)動機,，變速箱也是其中的重要組成部分,，我們11月份會帶來創(chuàng)馳藍天變速箱的拆解文章，敬請期待,。（圖/文 汽車之家 常慶林 攝 汽車之家 常慶林 李博旭）

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　　http://zphnet8.com/drive/201409/841347.html