04.04 排量小了 動力反而更強?解析五十鈴1.9T柴油發動機

排量小了 動力反而更強?解析五十鈴1.9T柴油發動機

提起柴油車,不少人的第一反應都是以噪音大、排氣管經常冒黑煙之類的負面評價居多。這種觀點主要還是和我國的用車環境有關。在我國,柴油發動機的應用常見於商用車,民用車上僅有極少的一部分提供柴油車型,長久下來,就形成柴油車低廉的形象了。

但是,熟知汽車文化的讀者應該都知道,柴油車其實在歐洲有著大量的應用,其中還不乏寶馬、奧迪等高端品牌。在日系品牌方面,則以五十鈴最為人熟知。五十鈴至今有著八十多年的柴油機開發經驗,生產的柴油發動機超過2700萬臺。早在八、九十年代,五十鈴的卡車已走遍祖國的大江南北,收穫一片好評。

排量小了 动力反而更强?解析五十铃1.9T柴油发动机

如今,五十鈴針對其民用車型開發了一臺全新的1.9T柴油發動機,作為日系裡的柴油世家,這臺發動機又有著哪些亮點呢?下面就一起來看看吧:

動力水平遠超舊款發動機

這臺全新的1.9T柴油發動機代號為RZ4E,最早搭載於海外版本的皮卡車型D-MAX上,與五十鈴經典的4J系列柴油發動機不同,該發動機為全新設計,用於替代五十鈴過去的4JK1 2.5T柴油發動機。雖然新發動機在排量方面有所下降,但是在功率以及扭矩輸出方面,相對舊型號發動機只有過之,而無不及。

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五十鈴D-MAX

RZ4E發動機還於2016年搭載在五十鈴中期改款後的SUV車型牧遊俠上(國內版本車型於2017年年底換裝)。中期改款前的牧遊俠搭載4JK1和4JJ1兩款柴油發動機,兩款發動機的設計相似,只在缸內行程等方面有所區別。

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從上圖我們可以看出,全新的RZ4E發動機無論是在功率還是扭矩方面的輸出,都要大幅度領先於舊型號4JK1發動機。其中,新發動機最大功率更是達到了120kW,與3.0T的4JJ1發動機接近。

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RZ4E動力曲線圖
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4JJ1動力曲線圖

RZ4E發動機的峰值扭矩達到360Nm,在發動機轉速1500轉到3700轉的區間內,扭矩均在300Nm以上。與4JJ1發動機相比,RZ4E發動機除了因為排量的因素影響以外,兩臺發動機間的扭力輸出差距並不算太大,而且RZ4E還有著更低的排量,以及更佳的噪音水平。

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針對五十鈴這臺表現優秀的發動機,我們特意邀請了江西五十鈴汽車發動機有限公司副總經理久保英樹先生進行技術專訪,替讀者挖掘更多關於這臺發動機的亮點。

CAE技術幫助設計開發

據久保先生介紹,有不少五十鈴4J系列的舊發動機,都已經是九十年代的設計了,當時要設計一款發動機,需要靠人手繪製圖紙,並製作各種樣機測試做驗證。在2000年後,CAE(計算機輔助)技術得到飛速發展,對發動機開發的幫助很大。

RZ4E發動機於2011年開始開發工作,當時的CAE技術已經相當成熟,五十鈴透過該技術,大大提高了發動機的開發速度,並且在發動機燃燒模擬方面取得了很好的效果,而且,由於RZ4E發動機的排量相對小了,動力卻還在上升,發動機內部需要承受更大的負荷,因此在設計階段的CAE模擬分析,正好能提前判斷髮動機內各部件是否能達到設計的目標水平。

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同時,CAE技術的應用,讓RZ4E發動機的零件數得到大幅度減少,迎合了國際上流行的小型化設計趨勢,和舊款2.5T發動機相比,RZ4E發動機的零件數減少了30%,使裝配和日後維護的便利性得到提高,並且還使發動機的重量下降,保證了較佳的操控性能。

達成小排量高功率的秘訣

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RZ4E發動機在設計之初,五十鈴就提出了低摩擦性的要求,因此,這臺發動機做了大量關於降低摩擦的設計。例如在曲軸的軸頸位置,採用了小直徑的設計,該設計能讓連桿與曲軸的接觸面積減小,從而降低摩擦。但是,軸頸小直徑的設計,又很容易讓曲軸產生彎曲變形現象,因此這就很依賴通過前面提到的CAE技術,在設計階段進行大量的強度分析計算,以保證零件日後的可靠性。

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為了降低摩擦,五十鈴還採用了類金剛石塗層的活塞銷釘,以及對活塞裙部噴塗了一層石墨塗層。

這些類似的設計,讓RZ4E發動機在2000轉的時候,曲軸、活塞、機油泵等位置的總摩擦降低了37%,綜合整臺發動機的摩擦降低40%。同時,油耗也因此降低了10%。

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在提高動力性能方面,RZ4E發動機還採用了BOSCH高壓共軌系統,噴油壓力能達到2000bar,使燃油的霧化質量更好,讓發動機燃燒更為充分。

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RZ4E發動機採用VGS(Variable Geometry System)水冷式可變截面渦輪增壓器,ECU能根據當前工況,調整渦輪扇葉的開度,讓發動機在低速下也能有較為迅速的油門響應。更重要的一點是,VGS渦輪的應用,能提高EGR廢氣再循環的工況範圍,從而提高發動機的排放水平。

RZ4E發動機的EGR冷卻系統帶有旁通閥設計,在寒冷地區時能讓迴流到進氣歧管的廢氣不通過冷卻器,縮短髮動機的暖機時間,保證發動機的正常工作。

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活塞頂部經過CAE技術分析後,採用迴旋曲線式設計,能使燃油燃燒更充分,有效提高發動機的燃燒效率,以及整車的排放水平。

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鋁合金曲軸箱

另外,五十鈴還在RZ4E發動機上做了大量的輕量化設計,例如缸蓋、曲軸箱和飛輪殼均為鋁合金材質,氣缸蓋罩為樹脂材質,這些都有效較低了車頭重量。在與舊車型對比駕駛中,對於駕駛經驗豐富的用戶來說,能明顯感覺到搭載RZ4E發動機的新款牧遊俠會表現得更為輕快。

噪音水平降低 可靠性更高

在全新的RZ4E發動機上,除了顯著提高的動力性能以外,更重要的是在降噪方面的提升,畢竟RZ4E發動機將來要搭載在多款家用車型上,如果無法保證較佳的平順性和噪音水平,動力性能再強也是無補於事。

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RZ4E採用後置正時齒輪設計,並且使用鏈條驅動,能有效減少發動機給駕駛艙帶來的振動。同時,發動機缸體上帶有防止振動以及噪音外洩的設計,能隔絕噪音的傳播。

對於柴油發動機來說,其噪音有不少都是來自燃燒室,光是設計上的防噪是並不足夠的,因此五十鈴的工程師在給發動機標定時,會把防噪的因素考慮進去,務求在動力性和靜音性之間取得一個良好的平衡。

另外,在過去五十鈴的4J系列發動機裡,其中一個比較吸引消費者的優勢就是其可靠性。作為五十鈴柴油發動機一直以來的最大核心,全新的RZ4E發動機在這方面同樣講究,帶有不少能提高可靠性的設計。

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排量小了 动力反而更强?解析五十铃1.9T柴油发动机

例如,RZ4E發動機配備了HVLA(Hydraulic Valve Lash Adjuster)液壓氣門間隙調整器,它能自行調節氣門的間隙,使氣門間隙隨時保持在最佳的位置,免於維護。這是一項過去配備在汽油機上的技術,但是為了實現免維護,五十鈴將其應用在柴油機上,並作了改善。

還有上面提到的正時鏈條設計,除了能起降噪作用外,還讓用戶不用再像過去那樣,定時更換正時皮帶。

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缸體採用高溫淬火工藝,經工程師驗證,能保證在50萬公里以內都不會發生磨損,即使該發動機以後應用於商用車上,也不會出現任何問題。

其次,由於五十鈴有著多年的柴油發動機開發經驗,因此它們能根據經驗,在一些柴油發動機容易發生嚴重磨損的地方,實行改進設計。

排放可達歐6標準

雖然目前新款牧遊俠上搭載的RZ4E柴油發動機為國5排放標準,但是由於RZ4E發動機還需面向歐洲市場,因此在設計開發的時候就已經能達到歐6(與國6標準相近)的排放標準,這意味著在國內迎接國6排放標準升級的激烈競爭中,五十鈴將用實力捍衛其在輕型柴油機市場的領先地位。

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近日,深圳市政府甚至還就輕型柴油車提前兩年執行國6排放標準公開徵求意見,面對極有可能提前到來的政策實施,一臺能滿足國6標準的柴油發動機就顯得很有必要了,但這對於五十鈴來說,讓RZ4E發動機達到國6標準並不是難事。

總結:五十鈴的這臺RZ4E全新柴油發動機,不僅在動力性能上全面碾壓過去的舊型號2.5T發動機,並且在減少噪音和排放水平方面也得到了許多提升,更貼近於汽油機,而且與汽油機相比,柴油機在燃油經濟性方面的表現更佳。所以,對於那些對柴油機感興趣或者在乎油耗的朋友們來說,搭載了這臺發動機的新款牧遊俠不失為一個不錯的選擇。


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