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● 剖析创驰蓝天汽油发动机13:1超高压缩比的由来 使用普通汽油如何实现高压缩比？ 一般说来，压缩比越高的发动机就必须使用辛烷值越高（汽油牌号越高，辛烷值越高）的汽油来避免发动机爆震现象引起的发动机震动及动力下降。而用国内市面上能买到的92号、95号汽油来实现13:1超高压缩比看上去似乎有点违背科学，究竟马自达是如何做到的呢？下面我们来为大家详细解读。 国产创驰蓝天汽油发动机实现的是高负载工况下，压缩比为13的奥托循环；而在部分负载工况区采用的是米勒循环。
奥托循环是发动机热力循环的一种，为定容加热的理想热力循环，它的一个显著特征是压缩比等于膨胀比。米勒循环是一种不对等膨胀/压缩比发动机的热力循环，由于膨胀比大于压缩比，因此能更好利用燃烧后废气仍然存有的高压，燃油效率比奥托循环更高。但米勒循环发动机的低扭输出和高转速爆发力上不及奥托循环发动机。所以米勒循环发动机多用于一些混合动力车型上，利用电机弥补这种发动机特性上的不足，从而使整个混合动力总成运转更为平顺，动力输出特性更好。
对于马自达创驰蓝天发动机来说，使用普通汽油实现13:1的超高压缩比，关键是实现高负载区压缩比为13的奥托循环。至于如何实现，请继续往下看。 如何快速精确控制压缩比： 既然在发动机实际工作过程中，实际压缩比是不断变化的，那么，发动机电脑如何才能精确控制呢？利用可变气门正时系统实现进气门延迟关闭可以改变实际压缩比，但现在广泛应用的可变气门正时系统是建立在机油液压之上的。油压的建立及稳定性受制于油温以及发动机润滑系统的工况。为了更好的“驯服”高压缩比这个猛兽，马自达找到了电装公司，把电动气门相位调节器引入。
这样，依靠电机对气门相位进行控制即可避免液压调节系统的弊端，并且对气门的角度可做到迅速且稳定的控制。
上图中这个步进电机带动发动机进气凸轮轴上的行星齿轮减速机构，能够快速、精确地控制进气凸轮轴的正时，实现复杂的发动机循环模式切换。之所以要采用行星齿轮机构进行减速是因为步进电机具有转速高，输出扭矩相对较低的特性。如果直接采用步进电机驱动凸轮轴的话很可能导致步进电机输出扭力不足而出现“失步”（驱动电路产生了驱动信号但电机却没有转动相应角度）的情况，无法实现气门正时的准确调节。
采用了这种电机控制VVT系统后，进气侧VVT机构再也不需要传统液压控制VVT系统在缸盖上设置的油道，结构更为简洁。在下文的拆解过程中，我们就能看到这个控制进气门正时的步进电机的内部结构。 说完创驰蓝天汽油发动机的气门正时机构是如何实现发动机奥托循环与米勒循环切换的。下面我们就要研究一下该发动机在实现13:1超高压缩比时是如何尽量避免爆震现象发生的？个中秘密就在于一种称为“4-2-1排气歧管”的零部件。4-2-1排气歧管在民用汽车上似乎说得不多，但是在改装车上则是再普通不过的技术了。最显著的功效就是抑制排气干涉，提升气缸排出废气的效率，能增强发动机低转扭矩输出。
从上图中可以看到，如果采用4-1排气歧管的话，在2000-8000rpm的工作范围内，排气行程相邻的两个气缸的排气压力会相互干涉，导致废气残留量的增加，气缸温度上升，高温导致混合气被提前点燃，就产生爆震了。而采用4-2-1排气歧管后则能避免上述干涉现象，从而缓解了发动机爆震现象。
为增强“扫气”效果，发动机的进排气门重叠角需要足够大，以排干净燃烧后的废气。但进排气门重叠角增大遇上排气干涉现象，就不能保证良好的“扫气”效果了。因为来自其他气缸的排气高压波会影响相邻气缸的排气节奏，增大了爆震几率。上面提到的4-2-1排气歧管就能很好解决排气干涉的问题，从而使得用普通汽油实现13:1超高压缩比成为可能。
『气门重叠角就是在排气行程末尾，进排气门同时打开的那段时间，曲轴转过的角度』
值得注意的是，过去采用歧管喷射的自然吸气发动机，如果进排气门重叠角设置得太大，而配气相位设置不合理，便会导致在“扫气”过程中含有汽油的新鲜混合气白白进入到排气歧管，增加了油耗。而马自达创驰蓝天汽油发动机是一款直喷发动机，喷油发生在发动机压缩行程。也就是说，排气行程中用于“扫气”的是来自于进气门取之不竭的新鲜空气！所以马自达在设置该发动机的气门重叠角的时候，只需保证“扫气的效果”，而无需考虑燃油的浪费。 4-2-1排气歧管的弊端：
解决了13:1高压缩比的问题，咱们现在来讨论下排放问题。汽车上的三元催化器必须达到400-800摄氏度才能高效地把汽车尾气转化为对环境无害的气体。所以如何让三元催化器快速升温，降低暖机工况下的尾气排放，是所有汽油发动机所必须考虑的问题。
创驰蓝天汽油发动机现在满足欧VI（国VI）的排放标准。但该发动机过长的排气歧管必然导致三元催化器温度提升较慢。工程师通过在冷车怠速阶段采用排气温度较高的奥托循环，推迟点火时间以及提高怠速转速，保证了三元催化器能快速达到最适工作温度，减少了排放。很显然，该发动机在冷车怠速阶段油耗会相对较高。对于发动机排放最高能达到什么标准的问题，日本的工程师并未给予确切的回应。
编辑认为，鉴于创驰蓝天发动机4-2-1排气歧管相对较长的固有特征，像一些新型发动机那样采用靠近排气歧管的三元催化器来提升暖机工况的排放标准是不可能的了。为进一步降低暖机工况下的HC排放，马自达只能寻求新型催化器或其他技术手段。欧VII排放标准预计在2018-2020年间开始强制实施，马自达能拿出什么样的对策，我们拭目而待。 ● 发动机拆解 “光说不练假把式,光练不说傻把式,连说带练全把式”。前面我们讲解了国产2.0L创驰蓝天汽油机的13:1高压缩比是如何实现的以及4-2-1排气歧管的作用，下面我们就来对发动机实物进行彻底的拆解，进一步通过实物去深入认识这款特别的创驰蓝天汽油发动机。
拆解4-2-1排气歧管/进气VVT电机/高压汽油泵：
编辑小结： 现在市面上，像创驰蓝天汽油发动机一样采用电机调节气门正时的发动机依然非常稀罕。用电机取代传统的液压来调节气门正时的方法可能你我都能想到，但是之所以到近年才实用化，我认为还是步进电机小型化和电子控制技术共同进步的结果。与气门正时调节电机相比，4-2-1排气歧管对于实现13:1超高压缩比更为重要。因为排气干涉现象是实现高压缩比的死敌，而只有4-2-1排气歧管能解决这个问题。
拆解喷油嘴/配气机构： 我们拆解的这台2.0L创驰蓝天汽油发动机采用的高压缸内直喷技术，喷射压力可高达206Bar（1Bar约等于0.98665个标准大气压）。缸内直喷就是将燃油喷嘴安装于气缸内，直接将燃油高压喷入气缸内与进气混合，燃油雾化更加细致，燃烧效率更高。除此以外，这款发动机的进气门还采用了电机控制VVT系统。电机的转动通过行星齿轮减速增扭后能够快速精确地调整进气门正时，实现了多种发动机工作循环的快速切换。
编辑小结： 对于一台直喷发动机而言，采用多孔喷嘴已经不是什么新鲜事了，大部分直喷发动机均采用这种喷嘴，区别仅仅在于孔数及喷射角度而已。而这款创驰蓝天汽油发动机较为特别的地方就是采用了深凹坑的凸顶活塞。凸顶活塞由于顶部向上凸出，从而缩小了燃烧室容积，提高了压缩比。该活塞活塞顶的凹坑，能使燃料喷射后在火花塞附近形成叠层混合气体，帮助稳定燃烧。除此以外，活塞顶凹坑还解决了燃烧初期火焰接触活塞顶而发生冷却损失的问题。 拆解润滑系统/曲轴连杆机构： 创驰蓝天汽油发动机整体减重10%，其中活塞和活塞销减重20%，连杆轴减重15%，曲轴主轴颈减重6-8%。发动机整体质量的下降对于降低车辆油耗有积极意义。除此以外，创驰蓝天汽油发动机通过对气门传动机构的改进、降低活塞环张力（保证密封效果的情况下），实现了发动机整体机械阻力降低30%。这一系列的改进都使得创驰蓝天汽油发动机变得更为高效。
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