曾經的馬自達絕決地依靠轉子發動機闖出了一片天地。在那些無法被遺忘的日子裡，轉子發動機承載着馬自達人的夢，并在勒芒賽場上取得了驕人的戰績。然而，随着時間流逝，馬自達的轉子發動機輝煌褪去之後，便再也沒能拿出令世人震驚的技術。就在人們為之扼腕歎息之時，馬自達在2010年展出了創馳藍天設計理念。作為這一理念最重要的一環——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？這衆多問題都糾纏着我們的心。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台創馳藍天發動機！

●轉子發動機之王馬自達的鳳凰涅槃

馬自達把各大廠商無情抛棄的壽命極短的轉子發動機技術發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曆史，為汽車發展史添上濃重的一筆。（點擊查看馬自達轉子發動機詳細解讀）

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”的口号也一直是馬自達所遵循的生存之道。

就在2012年中，馬自達公司社長山内孝宣布将終結RX-8的使命，這也意味着轉子發動機在未來很長一段時間，隻會作為馬自達的一種精神象征來得以延續。而在現在這個競争激烈的市場中，沒有“核心”技術的車企是難以生存的。所以，全新的創馳藍天技術挑起了“技術馬自達”的大旗，欲延續轉子發動機時代的輝煌。

● 我們即将拆解的2.0L創馳藍天汽油發動機

為了進一步了解創馳藍天的動力總成技術，我們打算拆解一台2.0L創馳藍天汽油發動機。該發動機已經在長安馬自達南京工廠實現國産。據長安馬自達工程師介紹，這款發動機的國産化率為60%左右。其中，進氣門電控可變氣門正時系統的步進電機、高壓燃油噴射系統（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。

● 發動機“動态壓縮比”解析

為了便于本文對創馳藍天發動機的解析，如沒有特别指出的話，我們文中提到的“壓縮比”表示的都是“動态壓縮比”。

下文在解析奧托循環和米勒循環時，提到了膨脹比，這裡我們先來了解一下。發動機的膨脹比（Expansion Ratio）在數值上等于幾何壓縮比（由發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。

●發動機基本信息

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

馬自達PE-VPR發動機與排量相當，進氣/供油形式相同的日産MR20DD發動機相比，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及大衆1.4T EA211發動機相比，馬自達PE-VPR發動機在扭矩輸出參數上呈現劣勢。

● 剖析創馳藍天汽油發動機13:1超高壓縮比的由來

歐美廠商大多青睐發動機小型化（Down Sizing），利用渦輪增壓、直噴技術，使得發動機在動力增強的同時擁有更好的油耗表現。對此，馬自達技術支援分公司董事副總裁水野成夫先生認為，發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，而渦輪增壓發動機則難以實現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号汽油實現14:1（國内調整為13:1）的超高壓縮比才是真正意義上的創新。

使用普通汽油如何實現高壓縮比？

一般說來，壓縮比越高的發動機就必須使用辛烷值越高（汽油牌号越高，辛烷值越高）的汽油來避免發動機爆震現象引起的發動機震動及動力下降。而用國内市面上能買到的92号、95号汽油來實現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。

國産創馳藍天汽油發動機實現的是高負載工況下，壓縮比為13的奧托循環；而在部分負載工況區采用的是米勒循環。

奧托循環是發動機熱力循環的一種，為定容加熱的理想熱力循環，它的一個顯著特征是壓縮比等于膨脹比。米勒循環是一種不對等膨脹/壓縮比發動機的熱力循環，由于膨脹比大于壓縮比，因此能更好利用燃燒後廢氣仍然存有的高壓，燃油效率比奧托循環更高。但米勒循環發動機的低扭輸出和高轉速爆發力上不及奧托循環發動機。所以米勒循環發動機多用于一些混合動力車型上，利用電機彌補這種發動機特性上的不足，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。

對于馬自達創馳藍天發動機來說，使用普通汽油實現13:1的超高壓縮比，關鍵是實現高負載區壓縮比為13的奧托循環。至于如何實現，請繼續往下看。

如何快速精确控制壓縮比：

既然在發動機實際工作過程中，實際壓縮比是不斷變化的，那麼，發動機電腦如何才能精确控制呢？利用可變氣門正時系統實現進氣門延遲關閉可以改變實際壓縮比，但現在廣泛應用的可變氣門正時系統是建立在機油液壓之上的。油壓的建立及穩定性受制于油溫以及發動機潤滑系統的工況。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系統的弊端，并且對氣門的角度可做到迅速且穩定的控制。

上圖中這個步進電機帶動發動機進氣凸輪軸上的行星齒輪減速機構，能夠快速、精确地控制進氣凸輪軸的正時，實現複雜的發動機循環模式切換。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緻步進電機輸出扭力不足而出現“失步”（驅動電路産生了驅動信号但電機卻沒有轉動相應角度）的情況，無法實現氣門正時的準确調節。

采用了這種電機控制VVT系統後，進氣側VVT機構再也不需要傳統液壓控制VVT系統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内部結構。

● 獨特的4-2-1排氣歧管

說完創馳藍天汽油發動機的氣門正時機構是如何實現發動機奧托循環與米勒循環切換的。下面我們就要研究一下該發動機在實現13:1超高壓縮比時是如何盡量避免爆震現象發生的？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幹涉，提升氣缸排出廢氣的效率，能增強發動機低轉扭矩輸出。

從上圖中可以看到，如果采用4-1排氣歧管的話，在2000-8000rpm的工作範圍内，排氣行程相鄰的兩個氣缸的排氣壓力會相互幹涉，導緻廢氣殘留量的增加，氣缸溫度上升，高溫導緻混合氣被提前點燃，就産生爆震了。而采用4-2-1排氣歧管後則能避免上述幹涉現象，從而緩解了發動機爆震現象。

為增強“掃氣”效果，發動機的進排氣門重疊角需要足夠大，以排幹淨燃燒後的廢氣。但進排氣門重疊角增大遇上排氣幹涉現象，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幹涉的問題，從而使得用普通汽油實現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，便會導緻在“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。而馬自達創馳藍天汽油發動機是一款直噴發動機，噴油發生在發動機壓縮行程。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動機的氣門重疊角的時候，隻需保證“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，咱們現在來讨論下排放問題。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，是所有汽油發動機所必須考慮的問題。

創馳藍天汽油發動機現在滿足歐VI（國VI）的排放标準。但該發動機過長的排氣歧管必然導緻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，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适工作溫度，減少了排放。很顯然，該發動機在冷車怠速階段油耗會相對較高。對于發動機排放最高能達到什麼标準的問題，日本的工程師并未給予确切的回應。

編輯認為，鑒于創馳藍天發動機4-2-1排氣歧管相對較長的固有特征，像一些新型發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标準是不可能的了。為進一步降低暖機工況下的HC排放，馬自達隻能尋求新型催化器或其他技術手段。歐VII排放标準預計在2018-2020年間開始強制實施，馬自達能拿出什麼樣的對策，我們拭目而待！

● 發動機拆解

“光說不練假把式,光練不說傻把式,連說帶練全把式”。前面我們講解了國産2.0L創馳藍天汽油機的13:1高壓縮比是如何實現的以及4-2-1排氣歧管的作用，下面我們就來對發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别的創馳藍天汽油發動機。

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發動機最為特别的兩個部件。在拆解的過程中，我們首先關注這兩個部件。

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『創馳藍天發動機視頻解析，3分32秒是排氣幹涉解析，4分24秒是掃氣效果解析』

編輯小結：

現在市面上，像創馳藍天汽油發動機一樣采用電機調節氣門正時的發動機依然非常稀罕。用電機取代傳統的液壓來調節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。與氣門正時調節電機相比，4-2-1排氣歧管對于實現13:1超高壓縮比更為重要。因為排氣幹涉現象是實現高壓縮比的死敵，而隻有4-2-1排氣歧管能解決這個問題。

拆解噴油嘴/配氣機構：

我們拆解的這台2.0L創馳藍天汽油發動機采用的高壓缸内直噴技術，噴射壓力可高達206Bar（1Bar約等于0.98665個标準大氣壓）。缸内直噴就是将燃油噴嘴安裝于氣缸内，直接将燃油高壓噴入氣缸内與進氣混合，燃油霧化更加細緻，燃燒效率更高。除此以外，這款發動機的進氣門還采用了電機控制VVT系統。電機的轉動通過行星齒輪減速增扭後能夠快速精确地調整進氣門正時，實現了多種發動機工作循環的快速切換。

對于一台直噴發動機而言，采用多孔噴嘴已經不是什麼新鮮事了，大部分直噴發動機均采用這種噴嘴，區别僅僅在于孔數及噴射角度而已。而這款創馳藍天汽油發動機較為特别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。該活塞活塞頂的凹坑，能使燃料噴射後在火花塞附近形成疊層混合氣體，幫助穩定燃燒。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生冷卻損失的問題。

拆解潤滑系統/曲軸連杆機構：

創馳藍天汽油發動機整體減重10%，其中活塞和活塞銷減重20%，連杆軸減重15%，曲軸主軸頸減重6-8%。發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，創馳藍天汽油發動機通過對改進氣門傳動機構的改進、降低活塞環張力（保證密封效果的情況下），實現了發動機整體機械阻力降低30%。這一系列的改進都使得創馳藍天汽油發動機變得更為高效。

編輯總結：

這款創馳藍天2.0L汽油發動機最大的技術亮點在于電機控制的進氣門正時系統以及4-2-1排氣歧管。除此以外，像是采用低張力活塞環、輕量化活塞/連杆/曲軸、活塞裙部的低摩擦塗層、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，馬自達的這款創馳藍天發動機确實有其獨到之處。它不像歐美系發動機那樣粗犷地裝上渦輪、高壓直噴、雙VVT等，打造出的動力參數很牛逼的産品；更不像國内自主品牌那樣，一味地拿來主義，經濟效益至上。從這款創馳藍天發動機中，我們看到了馬自達的“工匠精神”。敢于走不平常路，把技術做到極緻，這似乎就是日本汽車人骨子裡的“血性”。創馳藍天技術的并不局限于發動機，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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