為什么又要做增壓？談馬自達2.5T發動機

　　[汽車之家 發動機技術]  馬自達此前一直堅持自家的創馳藍天自然吸氣發動機，在燃油經濟性和動力性的平衡方面比小排量渦輪增壓發動機更有優勢。被譽為是創馳藍天之父的人見光夫先生不只一次地召開發布會，以各種技術數據來印證上述觀點。馬自達在中國推出的車型也一直以配置自然吸氣發動機為主，同時也一直宣揚企業對自然吸氣發動機的堅持。但就在不久之前，馬自達推出了其全新2.5T渦輪增壓汽油發動機，屬于創馳藍天產品序列。究竟馬自達為什么放棄了以往的堅持，一個轉身便踏入了渦輪增壓發動機陣營呢？作為創馳藍天之父的人見光夫在這款2.5T發動機上又應用了哪些“黑科技”呢？本文將一一為你揭秘。

● 首款創馳藍天渦輪增壓汽油發動機

　　馬自達全新的2.5T發動機與新CX-9車型相伴而生。這款全新的發動機替換了老CX-9上的那臺3.7L V6自然吸氣發動機，在優化動力輸出性能的同時，在燃油經濟性上取得了較大的進步。

　　馬自達遲遲未推出渦輪增壓發動機的原因，我認為更多的是因為還未取得關鍵技術突破，研發階段產品尚未達到目標性能，能否量產還存在疑問。夸下�？陲@然不是馬自達這家日本企業的作風，不確定的東西自然不能大肆宣傳，產品“跳票”了企業面子上可掛不住��！經歷了數年的研發時間，馬自達最終還是把這款屬于創馳藍天產品序列的首款渦輪增壓汽油發動機投向了市場。它能在市場上激起多少漣漪目前尚未明確，但這款發動機的誕生過程肯定不是一蹴而就的。

　　馬自達2.5T發動機是如何達成上述目標的呢？本文將會為你深入剖析。但在分析這款2.5T發動機之前，我們先回到30年前，了解下當時馬自達對渦輪增壓發動機所進行過的探索。

● 馬自達30年前對發動機小型化之路的探索

　　在30年前，人見光夫研究過通過渦輪增壓技術來實現發動機小型化的課題，但以當時的技術水平（可變氣門正時技術、缸內直噴技術尚未興起）無法取得動力性與燃油經濟性的平衡。而機械增壓技術能夠一定程度實現發動機小型化，相比渦輪增壓技術，能更好地平衡動力性與燃油經濟性，成為當時人見光夫更為推薦的發動機小型化方案。

　　馬自達KJ-ZEM發動機采用了擁有比傳統奧托循環更高熱效率的米勒循環來提升發動機燃油經濟性。同時，該發動機搭載機械增壓技術，利用曲軸皮帶輪通過皮帶帶動機械增壓器對空氣進行壓縮后再導入氣缸，以提升發動機低轉扭矩輸出，彌補米勒循環發動機低轉扭矩輸出弱的缺點，從而讓發動機在整個轉速范圍內都擁有較好的動力性和燃油經濟性。

　　馬自達的KJ-ZEM發動機由于采用了機械增壓器，在實現發動機小型化的基礎上在動力輸出上超過了當時的3.0L自然吸氣發動機。

　　在30年前，由于可變氣門正時技術（VVT）、缸內直噴技術還未興起，使得利用渦輪增壓技術實現發動機的小型化道路上產生了很多的阻力。人見先生是個實用主義者，傾向于開發在實際使用情況下效能更好的發動機，所以在當時選擇了研發采用米勒循環的機械增壓發動機，沒有把渦輪增壓發動機的路走下去。

● 人見光夫推崇高壓縮比自吸發動機的原因

　　21世紀之初，隨著排放法規升級對廠商的步步緊逼，各廠商的工程師都絞盡腦汁研究節能減排的方法。當時的主流技術路線是小排量渦輪增壓發動機路線，通過縮小發動機排量和氣缸數來縮小發動機體積、降低發動機重量及其運轉阻力，同時利用渦輪增壓器把小排量發動機的動力提升至更大排量發動機的水平，最終實現動力性和燃油經濟性的提升。

　　隨著直噴技術的成熟，通過燃油加濃噴射雖然能降低氣缸溫度（汽油蒸發吸熱）從而抑制爆震現象，一定程度提升了壓縮比，但用于降溫的汽油白白浪費了，部分工況下燃油經濟性不佳。這也是為什么小排量渦輪增壓發動機在中高負載/扭矩輸出工況的燃油經濟性不及創馳藍天自然吸氣發動機的一個重要原因，也是人見先生近年來一直推崇高壓縮比自然吸氣發動機的原因之一。

● 2.5T橫空出世——市場競爭催生技術升級

　　搭載在2013款馬自達CX-9上的馬自達3.7L V6自然吸氣發動機在燃油經濟性上已經顯得有些落伍。在2.5T發動機推出前，在創馳藍天產品序列中缺少一臺超過200馬力輸出的汽油發動機產品。這意味著在中大型車/中大型SUV市場中，馬自達產品力存在不足。

　　可幸的是，在30年后的今天，可通過發動機結構分析來優化發動機機械結構從而提升發動機結構強度以及NVH性能；通過燃燒室模擬技術能夠在設計階段就把燃燒室結構設計優化到一個較高的水平，加快研發速度并降低研發成本�？勺儦忾T正時技術、渦輪增壓技術、缸內直噴技術以及各種取代機械控制的電控技術都使提升發動機的性能指標成為可能。馬自達通過上述各種技術的整合實現了高壓縮比渦輪增壓發動機的設計目標。

● 馬自達2.5T發動機的黑科技

　　相比上一代CX-9采用的是3.7L V6自然吸氣發動機，全新的創馳藍天2.5T發動機在性能和排放上均有所改善，同時發動機小型化帶來了約20%的燃油經濟性提升。此外，這款2.5T直列四缸發動機相比3.7L V6發動機，除了氣缸數減少導致缸體體積/重量縮減外，可變氣門正時調節器、凸輪軸、噴油軌、活塞、連桿數量的減少也較大地降低了制造成本。

　　由于渦輪增壓發動機混合氣燃燒壓力更高，產生的熱量更大，使得氣缸內溫度要比自然吸氣發動機高，所以在壓縮比絕對數值上小一些才能保證發動機的穩定工作。

　　馬自達創馳藍天2.5T發動機雖然在整體結構上盡量保持與創馳藍天2.5L發動機一致，但為了配合動態壓力渦輪，氣缸蓋已經采用了主流的集成式排氣歧管的設計。集成式排氣歧管能夠促進高溫廢氣與發動機冷卻液的熱交換，提升發動機暖機性能及降低發動機高負荷時的排氣溫度。同時，更短的排氣歧管也一定程度上減小了發動機的泵氣能量損失。

　　當發動機轉速低于1620rpm的時候，蝴蝶閥會關閉較粗的管路，廢氣只能通過較細的管路到達渦輪，從而加快了廢氣流速，增強推動渦輪轉動的廢氣脈沖強度，使渦輪提速更快，增強發動機低轉扭矩輸出表現。

　　創馳藍天2.5T發動機各氣缸的工作順序為1-3-4-2，如上表所示。為解析動態壓力渦輪促進掃氣的過程，我們舉個例子：1缸排氣過程初段，2缸處于進氣行程的掃氣階段（進排氣門同時打開），這樣1缸的排氣氣流會把2缸的掃氣氣流從中央的排氣口“吸出”，促進了2缸的掃氣效果，加上增壓進氣氣流的助力，殘留廢氣的比率得到有效降低，降低了氣缸溫度。每一個氣缸的排氣都能促進另一個氣缸的掃氣，使得10.5:1高壓縮比的渦輪增壓發動機成為現實。

全文總結：

　　馬自達創馳藍天2.5T發動機是其在技術上不走尋常路的又一件作品。該發動機采用的動態壓力渦輪是其最大亮點，也是提升壓縮比的獨創技術。人見光夫先生以其30多年的發動機研發經驗讓世人再一次為馬自達的研發實力而刮目相看。該發動機以主流的動力輸出，優異的燃油經濟性讓同級競品不能忽視它的存在，也解決了馬自達在中大型車/中大型SUV市場中，動力系統產品力不足的問題。有消息稱搭載該發動機的全新馬自達CX-9或將于今年內引進國內，該車動力系統的綜合表現值得期待。（圖/文 汽車之家 常慶林）

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