【太平洋汽車網(wǎng) 技術(shù)頻道】自從柴靜紀錄片播放后，國民更加認定柴油機為霧霾天氣的罪魁禍首?？墒窃跉W洲藍天白云與大量柴油機共存，顯然并不是柴油機不達標問題。這次五十鈴重新以強態(tài)回到中國，世界柴油機領(lǐng)軍者給我們帶來的新款4J系列柴油機SUV的mu-X。這款發(fā)動機不僅動力強勁爽快，而且還很干凈耐用。究竟有什么技術(shù)能使動力與環(huán)保并存，下面一來探究。

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● 4J系列發(fā)動機在中國

　　4J系列發(fā)動機歷史悠久，不得不提的是4JB1神一樣存在的發(fā)動機。這款輕型柴油發(fā)動機在改革開放初期肩負這大量的建設(shè)任務(wù)，至今還在各大廠商繼續(xù)讓其大放異彩。4JB1誕生于上世紀80年代初，并在1985年由中國汽車工業(yè)進出口公司負責(zé)引進國內(nèi)生產(chǎn)。根據(jù)生產(chǎn)線安排在北京第二制造廠、廣州羊城汽車制造廠、江淮汽車制造廠和江西汽車制造廠等等。其中1985年6月重慶汽車制造廠與日本五十鈴成立慶鈴汽車和1993年江西汽車制造廠與日本五十鈴成立江鈴五十鈴汽車，因此慶鈴與江鈴較好承接日本五十鈴的技術(shù)，他們生產(chǎn)的4JB1發(fā)動機質(zhì)量較為可靠。

　　4JB1發(fā)動機排量為2.8L，分為自然吸氣和帶渦輪增壓版本（4JB1-T）。從動力數(shù)據(jù)來看，該發(fā)動機并不出色，功率按不同調(diào)教在70-90kW之間，轉(zhuǎn)矩在200-280N·m之間，在當時算得上動力較為出色，硬派SUV曾裝配這款發(fā)動機。雖然現(xiàn)在大多數(shù)發(fā)動機足以秒殺它，可是其發(fā)動機耐用性高，并且燃油經(jīng)濟性好，還是值得用戶青睞。

　　至于4J系列的其他發(fā)動機，4JA1和4JC1是屬于4JB1同一時代的發(fā)動機，僅為排量不同。4JD1（2.0L）、4JE1（1.9L）、4JG1（3.1L，主要為工程發(fā)動機）、4JH1（3.0T）等發(fā)動機則無緣中國市場。因此中國大陸市場很多4JB1系列改良發(fā)動機，因其氣缸直徑為93mm，國產(chǎn)改良發(fā)動機也叫493系列。換句話說4JB1發(fā)動機占領(lǐng)了中國輕型柴油機大部分市場。

　　因此，五十鈴的4J系列發(fā)動機在中國市場上則非常混亂。幾乎涉及柴油發(fā)動機的廠家都會引進改良4JB1發(fā)動機變成自家產(chǎn)品繼續(xù)生產(chǎn)，并且在車輛上貼上五十鈴的標識。

　　為什么五十鈴4JB1能在國內(nèi)一直長盛不衰？其他廠商無法動搖其地位。其中重要的原因是多年來建立下來的耐用口碑。油耗低；動力足夠；五十萬公里無需大修；甚至一百萬公里都能良好運作等原因足以令用戶認定該品牌。

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● 4JJ1/4JK1技術(shù)解析-動力

　　4JK1與4JJ1將匹配在江西五十鈴的D-MAX和mu-X車型上。兩款發(fā)動機僅為工作行程不同，導(dǎo)致排量有所差異。4JK1排量為2.5L，最大功率為100kW（135ps），最大轉(zhuǎn)矩為320N·m；4JJ1排量則為3.0L，最大功率為130kW（176ps），最大轉(zhuǎn)矩為380N·m。

　　由于4JK1與4JJ1采用相同的技術(shù)，僅為氣缸行程不同，在此共同深入探究其技術(shù)。

　　4JK1/4JJ1采用現(xiàn)今流行的燃油系統(tǒng)-柴油高壓共軌技術(shù)，并且采用電裝的高壓共軌，噴射壓力高大180MPa。然而普通的低碳鋼彈性極限在200MPa，噴油壓力足以讓低碳鋼鋼板產(chǎn)生彎曲形變。

　　電裝的高壓共軌燃油系統(tǒng)主要由電控單元、高壓泵、高壓油管、共軌管和電控噴油器組成。高壓共軌最大優(yōu)點是可柔性調(diào)節(jié)噴油壓力、噴油正時、噴油速率和噴油精度高。高噴射壓力（120-180MPa）、預(yù)噴射和多達5次噴射，可降低NOx和微粒的排放。

　　氣門采用DOHC頂置雙凸輪軸設(shè)計，氣門凸輪軸和高壓泵采用正時鏈條傳動，可降低工作噪音，更重要的是可免維護，提高發(fā)動機壽命。相比舊款的柴油發(fā)動機兩氣門，4JK1/4JJ1采用4氣門的結(jié)構(gòu)提供進氣效率，降低壓縮比使得燃燒效果充分。4JK1壓縮比為18.1:1；4JJ1壓縮比為17.3:1。

　　4JK1/4JJ1采用了VGS（Variable Geometry System）可變截面渦輪增壓器。通過改變廢氣進入渦輪入口的截面面積，從而減少渦輪遲滯現(xiàn)象，保證動力線性輸出，并且可以延長發(fā)動機壽命。

　　現(xiàn)今很多小排量汽油機采用小直徑渦輪增壓器，因增壓器葉輪較小，無需太多廢氣即可推動，從而進氣壓力增大，發(fā)動機可在中低轉(zhuǎn)速便可獲得不錯動力，同時渦輪遲滯現(xiàn)象明顯減輕。但問題來了，小直徑渦輪會導(dǎo)致發(fā)動機排氣阻力增大，從而導(dǎo)致發(fā)動機高轉(zhuǎn)時乏力，排氣不通暢。因此，VGS可變截面渦輪增壓器非常適合大排量的發(fā)動機。

　　VGS可變截面渦輪增壓器的可變?nèi)~片位于排氣渦輪上。根據(jù)發(fā)動機的轉(zhuǎn)速情況，通過控制膜盒進行葉片的開閉調(diào)節(jié)，使發(fā)動機時刻保持最佳的動力輸出。轉(zhuǎn)速較低時，采用小截面使得廢氣流速加快，從而使得渦輪轉(zhuǎn)速上升，大大減少渦輪遲滯現(xiàn)象，相當于小直徑渦輪增壓；高轉(zhuǎn)速時，采用大截面，使得廢氣流動更加順暢，調(diào)節(jié)渦輪轉(zhuǎn)速，同時也能發(fā)揮發(fā)動機最大功率和轉(zhuǎn)矩。因此，3.0T的4JJ1發(fā)動機在1000轉(zhuǎn)時便可爆發(fā)出280N·m的轉(zhuǎn)矩。

　　渦輪工作時轉(zhuǎn)速極高，因此需要大量機油潤滑冷卻。機油從上方孔進入轉(zhuǎn)軸中心直接冷卻軸承，并且從下方回油管流回油底殼。值得一提的是，在咨詢過五十鈴發(fā)動機工程師后，得到關(guān)于長時間運轉(zhuǎn)后停車需要空轉(zhuǎn)3-5min進行冷卻渦輪軸承，以免燒蝕；而市區(qū)短途行駛速度并不高時則無需過分糾結(jié)停車空轉(zhuǎn)。

　　4JJ1/4JK1采用鑄造的鋁合金缸蓋和鋁合金活塞，而且鑄鐵缸體采用了高頻淬火的加工工藝，這樣保證的整體強度同時又可減輕自重。4JK1國四排放的自重為280kg；4JJ1國四排放的自重為281kg，國五排放則為313kg。

　　動力層面雖然并木有達到同級領(lǐng)先水平（可看Jeep大切諾基3.0T柴油機），甚至連部分高性能的汽油機不如。顯然五十鈴這款發(fā)動機明顯不是偏向性能表現(xiàn)，在商用車領(lǐng)域內(nèi)百萬公里無大修口碑才是五十鈴的最大亮點，并且其發(fā)動機油耗表現(xiàn)也是有口皆碑。

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● 4JJ1/4JK1技術(shù)解析-環(huán)保排放

　　柴油機是通過把柴油高壓噴入已壓縮到溫度很高的空氣中迅速混合、自燃而工作。油氣混合并沒有汽油機那樣均勻，總有部分燃料不能完全燃燒，分解為以炭為主的微粒（即PM，黑煙）。同時因混合氣不均勻，在燃燒過程中局部溫度很高，柴油機為過量空氣燃燒，導(dǎo)致氮氧化物（NOx）的大量產(chǎn)生。相對汽油機而已，柴油機的過量空氣系數(shù)較大，從而一氧化碳（CO）和碳氫化合物（HC）遠比汽油機低許多。因此，控制柴油機排放物的重點在于降低氮氧化物（NOx）和微粒（PM）的排放?？刂婆欧糯胧┮蚨袃煞N方法提高發(fā)動機內(nèi)燃燒效率和提高去除尾氣中有害物質(zhì)的過濾器性能。

機內(nèi)凈化

　　現(xiàn)代柴油機都采用高壓共軌的電控燃油燃油噴射系統(tǒng)。高壓噴射令混合氣霧化更加均勻，并且通過降低壓縮比來降低工作溫度，從而令到氮氧化物NOx大幅度降低。不僅排放效果更加好，而且柔性噴射令發(fā)動機工作時不粗暴，大大減低噪音水平。

　　水冷EGR廢氣再循環(huán)系統(tǒng)，通過向進氣系統(tǒng)通入適量的廢氣再燃燒以降低氮氧化物NOx生成。柴油機在大、中負荷時氮氧化物NOx產(chǎn)生最多的時刻，因此更加需要大EGR率才能使NOx迅速減少。EGR率為15%時，NOx排放可以減少50%以上；EGR率為25%時，NOx排放減少可達80%?？墒荅GR率過大，會影響燃燒熱效率，功率和燃油經(jīng)濟性惡化。

　　最大限度提高EGR率同時，減少由于EGR對發(fā)動機性能帶來的負面影響，可采用電控的EGR閥門精準控制和采取其他技術(shù)措施。

　　廢氣渦輪增壓是提高柴油機升功率和改善其排放的主要手段。采用廢氣渦輪增壓后，過量空氣系數(shù)大，提高燃油霧化質(zhì)量，減少沉積于燃燒室壁面的燃油，從而使碳氫化合物HC和一氧化碳CO大幅度減少，最主要可減少不完全燃燒的微粒排放?？墒怯捎诳諝膺^量燃燒溫度升高，氮氧化物NOx排放將上升，此時中冷器可降低進氣溫度，適當抑制燃燒溫度。

機外后處理

　　4JK1/4JJ1有著國四與國五的的排放標準，之間最大不同的是機外后處理的技術(shù)并不一樣。國四的車型采用DOC(Diesel Oxidation Catalyst)氧化催化轉(zhuǎn)化器，國五的車型采用DPF（Diesel Particulate Filter）微粒捕集器。因國四與國五排放最大的不同是對微粒要求更加嚴格，從0.025g/km限制至0.0045g/km。

　　DOC氧化催化轉(zhuǎn)化器與DPF微粒捕集器相比有一定的優(yōu)點：①氧化微粒表面的SOF，從而減少排放；②無需再生系統(tǒng)，整體結(jié)構(gòu)簡單，成本低；③對柴油機動力性和經(jīng)濟性影響較少?？墒荄OC氧化催化轉(zhuǎn)化器最大問題是對硫含量敏感，硫過多則會產(chǎn)生三氧化硫，額外增加微粒排放；并且其內(nèi)部貴金屬元素活性會降低，凈化效率較低。

　　對于未來使用上來說，采用DPF微粒捕集器的后處理技術(shù)，排出的尾氣更加清潔，同時升級到國六標準的排放較為容易，從而長時間使用。無奈的是國內(nèi)柴油油品還是維持在較低水平，現(xiàn)階段國四柴油含有50ppm硫（平均分成一百萬分，其中有50分為硫），容易使得DPF受硫中毒而失效。因此，從柴油機排氣凈化角度出發(fā)，降低柴油硫含量是極為必要和迫切的。

　　大伙都較為擔(dān)心柴油車的排放問題。對于柴油車的國四與國五排放相差較為大，最為明顯的差別是顆粒物濃度PM要求更加嚴格，需要更完善的后處理技術(shù)才能達成。2016年開始東部11省便會有國五柴油銷售，屆時國四柴油車必定將停止銷售，過幾年后容易變成黃標車。因此，現(xiàn)階段再購買國四柴油車稍微有點尷尬，處于青黃不接的狀態(tài)。

● 總結(jié)

　　4JK1/4JJ1采用VGS可變截面渦輪增壓器和電裝高壓共軌燃油系統(tǒng)，并且還有DOHC頂置雙凸輪軸4氣門的配氣系統(tǒng)，正式鏈條傳動機構(gòu)等等，這些裝備與汽油機相差無幾。因此，該款發(fā)動機有著不錯的動力表現(xiàn)和因柴油機燃燒特性有著非常優(yōu)秀的燃油經(jīng)濟性。

　　五十鈴作為柴油機領(lǐng)軍者，給我們帶來的4JK1/4JJ1發(fā)動機動力表現(xiàn)無需擔(dān)心，更重要的是排放問題。五十鈴新款都采用了I-CAS（ISUZU Clean Air Solution）五十鈴清潔空氣方案包括三項關(guān)鍵技術(shù)：優(yōu)化燃燒技術(shù)、廢氣后處理技術(shù)和電子控制技術(shù)。雖說現(xiàn)在即可可滿足國四排放，但這一點不足以滿足對排放限制日益嚴格基本國情。隨著國五柴油準備銷售，五十鈴是否應(yīng)該提前同步排放標準呢？

　　前段時間游走在韓國，觀察到柴油機汽車在首爾市區(qū)非常常見，雖然運轉(zhuǎn)噪音沒有汽油機那么細膩，但其排放完全沒有黑煙，甚至沒有國內(nèi)柴油車那股酸溜溜的味道。為何國人就認定柴油機就是高排放呢？實際上因油品問題和惡心的天朝黃標政策，阻礙大量優(yōu)秀柴油機進到國內(nèi)，使得國人無法享受高動力低油耗與藍天共存。

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