[汽車之家 發(fā)動機拆解] 隨著國六排放標準在全國范圍內(nèi)的廣泛實施，對于許多汽車廠商而言面臨著不小的難題：在新的排放標準中車輛排放的主要污染物指標幾乎都要降低一半之多，以原有動力總成的技術(shù)很難達到新標準的要求，“破舊立新”可能就是唯一的出路。而對于那些未雨綢繆的廠家來說，由于提前布局了新一代動力系統(tǒng)的研發(fā)，如今正是收獲的季節(jié)。面對嚴苛的政策壓力，一套更清潔、更省油的動力系統(tǒng)很可能就能夠幫助旗下產(chǎn)品獲得先機。今天我們就來拆解一臺來自一汽集團代號為CA4GA12TD的新一代小排量渦輪增壓直噴發(fā)動機，來看看發(fā)動機界的“新生代”都有哪些新的特點。
30秒讀懂全文：
1、CA4GA12TD發(fā)動機是一汽自主研發(fā)的新一代小排量渦輪增壓直噴發(fā)動機；
2、該發(fā)動機采用了諸多時下先進技術(shù)，諸如350Bar高壓直噴系統(tǒng)、高滾流燃燒、氣缸蓋集成排氣歧管、可變排量機油泵、DLC涂層等，簡而言之，就是既省油又有勁；
3、它的電控系統(tǒng)同樣為自主研發(fā)制造，可以說是一顆地地道道的“中國心”。
| 3款1.2T發(fā)動機主要技術(shù)參數(shù)對比 | |||
| 一汽CA4GA12TD | 大眾EA211-DJN | 豐田9NR-FTS | |
| 排量（mL） | 1199 | 1197 | 1197 |
| 氣缸數(shù)（個） | 4 | 4 | 4 |
| 最大馬力（Ps） | 143 | 116 | 116 |
| 最大功率（kW） | 105 | 85 | 85 |
| 最大扭矩（N·m） | 204 | 200 | 185 |
從技術(shù)參數(shù)來看，一汽的這臺1.2T發(fā)動機較來自合資品牌的主流產(chǎn)品有著一定的優(yōu)勢，105kW最大功率和204N·m的最大扭矩已經(jīng)同一臺2.0L自然吸氣發(fā)動機接近。那么較大的輸出功率是否意味著油耗也會隨之提升呢？這也不盡然，接下來我們就看看，這臺發(fā)動機有哪些特點。
在發(fā)動機內(nèi)部有許多高速運轉(zhuǎn)的零件（諸如活塞和氣門），而這些零件同發(fā)動機本體或者其他零件之間存在著接觸用以保持氣缸的密封性或者驅(qū)動零件運動，這樣一來，相互接觸的零件表面之間就會產(chǎn)生摩擦力，摩擦產(chǎn)生熱量，就會無謂地消耗汽油燃燒產(chǎn)生的能量，這對于提升發(fā)動機效率而言就不是好消息。如果能夠降低接觸表面之間的摩擦力，就能減少額外的能量消耗——把接觸表面做得盡可能堅硬而光滑（降低摩擦系數(shù)），是最為行之有效的方法。
當然如今也有一些先進的發(fā)動機在凸輪軸與氣門之間增加一套滾子傳動機構(gòu)，通過將滑動摩擦轉(zhuǎn)化為滾動摩擦來降低摩擦損耗，但是考慮到這臺發(fā)動機的定位，一汽這樣的設(shè)計很好地平衡了體積和成本，同樣也達到了不錯的效果。
降低摩擦是目前主流的汽車廠商都在研究的前沿課題，例如日產(chǎn)的“鏡面缸孔熔射技術(shù)”以及奔馳的“Nanoslide”納米鍍膜技術(shù)，都旨在降低發(fā)動機運轉(zhuǎn)零件之間的摩擦來提升效率，可謂異曲同工。此外，這臺發(fā)動機還采用了低彈力活塞環(huán)組、低摩擦靜音鏈條、低剛度氣門彈簧，都是為了最大程度地降低摩擦損失。
由于發(fā)動機靠的是汽油燃燒產(chǎn)生的能量來驅(qū)動活塞運動，在這個過程中就會釋放出大量的熱量。如果熱量散發(fā)不出去，會提升整個系統(tǒng)的溫度，從而影響發(fā)動機的正常運轉(zhuǎn)。因此需要為發(fā)動機設(shè)計一套冷卻系統(tǒng)來讓發(fā)動機保持健康的工作溫度。但發(fā)動機同時又是一個非?！皨蓺狻钡牟考河捎诠r不一樣，發(fā)動機各個部分所需要的冷卻條件也不一樣，這就需要為其“量身打造”冷卻系統(tǒng)來進一步降低熱損耗，提升效率。
通過新的冷卻系統(tǒng)，可以降低油耗1-2%，看似不起眼，但發(fā)動機優(yōu)化設(shè)計做的就是最大程度地挖掘潛力，將細節(jié)做到極致。
除了驅(qū)動車輛前進之外，發(fā)動機還背負著許多額外的工作：例如驅(qū)動發(fā)電機發(fā)電、帶動凸輪軸、水泵等眾多保證發(fā)動機正常運轉(zhuǎn)的附件。而在這個過程中，同樣會消耗額外的能量，那么將這些附件系統(tǒng)消耗的能量最小化，也是提升發(fā)動機效率的一個有效手段。
通過這套可變機油泵，實現(xiàn)了發(fā)動機按需供油，也一定程度上為發(fā)動機進行了“減負”，最終可以降低整車油耗約1.8%左右。
對于發(fā)動機的“挖潛”，最有效也是最難的部分，在于對氣缸內(nèi)部汽油燃燒的控制：如果缸內(nèi)汽油得到充分的燃燒，并且將燃燒的能量最大程度轉(zhuǎn)化為驅(qū)動活塞運動的機械能，那么發(fā)動機的效率就能夠得到顯著提升。從這臺發(fā)動機上，我們也能看出一些未來的發(fā)展趨勢。
通過控制氣門的正時，可以提升在不同工況下的充氣效率，減少泵氣損失，為充分燃燒做好準備。
由于發(fā)動機的燃燒發(fā)生在封閉的氣缸內(nèi)，因而研究人員很難觀察到內(nèi)部究竟發(fā)生了什么，所以優(yōu)化工作通常只是“盲人摸象”。而一汽在研發(fā)的過程中，采用了“光學單缸機”的試驗設(shè)備，簡而言之，就是一個透明的發(fā)動機氣缸，可以通過它來觀察內(nèi)部燃燒的狀況，從而通過優(yōu)化噴油嘴位置、角度、流量，來實現(xiàn)更好的燃燒狀態(tài)。就CA4GA12TD發(fā)動機來說，通過對燃燒室內(nèi)部的優(yōu)化，它實現(xiàn)了高速滾流燃燒，提升了燃燒效率。
最終這臺發(fā)動機在各種優(yōu)化設(shè)計下，最高熱效率超過了36%，這個數(shù)據(jù)已經(jīng)在同級別中處于世界先進水平。
另外值得一提的是，在眾多優(yōu)化設(shè)計和新技術(shù)的加持下，這款發(fā)動機僅僅通過調(diào)整直噴系統(tǒng)噴油壓力就達到了國六排放標準，無需其他一些發(fā)動機采用的顆粒捕捉裝置，這也從側(cè)面體現(xiàn)出了這臺發(fā)動機的技術(shù)先進性。
最后還需要補充一點：這臺發(fā)動機的電控系統(tǒng)是由一汽花費10年時間自主研發(fā)的成果，從“芯片”層面實現(xiàn)了完全自主的知識產(chǎn)權(quán)，這一點對于中國品牌的汽車廠商來說難能可貴。
全文小結(jié)：
正如文章開頭所講，發(fā)動機設(shè)計是一項復雜的系統(tǒng)工程，如何平衡矛盾，優(yōu)化設(shè)計，做好細節(jié)，這背后都是無數(shù)細小進步的積累。而發(fā)動機同變速器、整車之間如何匹配，做到出色的用戶體驗，則又是另一層面上的挑戰(zhàn)。通過這臺發(fā)動機，我們看到了中國品牌在基礎(chǔ)技術(shù)方面的積累和進步，造車無易事，正是這些基礎(chǔ)的技術(shù)進步，才能打造出能夠同國際品牌抗衡的產(chǎn)品力。（文/圖 汽車之家 王興宇）
