深度解析五十铃新款4J系列发动机

自从柴静纪录片播放后，国民更加认定柴油机为雾霾天气的罪魁祸首。可是在欧洲蓝天白云与大量柴油机共存，显然并不是柴油机不达标问题。这次五十铃重新以强态回到中国，世界柴油机领军者给我们带来的新款4J系列柴油机SUV的mu-X。这款发动机不仅动力强劲爽快，而且还很干净耐用。究竟有什么技术能使动力与环保并存，下面一来探究。

● 4J系列发动机在中国

4J系列发动机历史悠久，不得不提的是4JB1神一样存在的发动机。这款轻型柴油发动机在改革开放初期肩负这大量的建设任务，至今还在各大厂商继续让其大放异彩。4JB1诞生于上世纪80年代初，并在1985年由中国汽车工业进出口公司负责引进国内生产。根据生产线安排在北京第二制造厂、广州羊城汽车制造厂、江淮汽车制造厂和江西汽车制造厂等等。其中1985年6月重庆汽车制造厂与日本五十铃成立庆铃汽车和1993年江西汽车制造厂与日本五十铃成立江铃五十铃汽车，因此庆铃与江铃较好承接日本五十铃的技术，他们生产的4JB1发动机质量较为可靠。

4JB1发动机排量为2.8L，分为自然吸气和带涡轮增压版本（4JB1-T）。从动力数据来看，该发动机并不出色，功率按不同调教在70-90kW之间，转矩在200-280N·m之间，在当时算得上动力较为出色，硬派SUV曾装配这款发动机。虽然现在大多数发动机足以秒杀它，可是其发动机耐用性高，并且燃油经济性好，还是值得用户青睐。

至于4J系列的其他发动机，4JA1和4JC1是属于4JB1同一时代的发动机，仅为排量不同。4JD1（2.0L）、4JE1（1.9L）、4JG1（3.1L，主要为工程发动机）、4JH1（3.0T）等发动机则无缘中国市场。因此中国大陆市场很多4JB1系列改良发动机，因其气缸直径为93mm，国产改良发动机也叫493系列。换句话说4JB1发动机占领了中国轻型柴油机大部分市场。

因此，五十铃的4J系列发动机在中国市场上则非常混乱。几乎涉及柴油发动机的厂家都会引进改良4JB1发动机变成自家产品继续生产，并且在车辆上贴上五十铃的标识。

为什么五十铃4JB1能在国内一直长盛不衰？其他厂商无法动摇其地位。其中重要的原因是多年来建立下来的耐用口碑。油耗低；动力足够；五十万公里无需大修；甚至一百万公里都能良好运作等原因足以令用户认定该品牌。

● 4JJ1/4JK1技术解析-动力

4JK1与4JJ1将匹配在江西五十铃的D-MAX和mu-X车型上。两款发动机仅为工作行程不同，导致排量有所差异。4JK1排量为2.5L，最大功率为100kW（135ps），最大转矩为320N·m；4JJ1排量则为3.0L，最大功率为130kW（176ps），最大转矩为380N·m。

由于4JK1与4JJ1采用相同的技术，仅为气缸行程不同，在此共同深入探究其技术。

4JK1/4JJ1采用现今流行的燃油系统-柴油高压共轨技术，并且采用电装的高压共轨，喷射压力高大180MPa。然而普通的低碳钢弹性极限在200MPa，喷油压力足以让低碳钢钢板产生弯曲形变。

电装的高压共轨燃油系统主要由电控单元、高压泵、高压油管、共轨管和电控喷油器组成。高压共轨最大优点是可柔性调节喷油压力、喷油正时、喷油速率和喷油精度高。高喷射压力（120-180MPa）、预喷射和多达5次喷射，可降低NOx和微粒的排放。

气门采用DOHC顶置双凸轮轴设计，气门凸轮轴和高压泵采用正时链条传动，可降低工作噪音，更重要的是可免维护，提高发动机寿命。相比旧款的柴油发动机两气门，4JK1/4JJ1采用4气门的结构提供进气效率，降低压缩比使得燃烧效果充分。4JK1压缩比为18.1:1；4JJ1压缩比为17.3:1。

4JK1/4JJ1采用了VGS（Variable Geometry System）可变截面涡轮增压器。通过改变废气进入涡轮入口的截面面积，从而减少涡轮迟滞现象，保证动力线性输出，并且可以延长发动机寿命。

现今很多小排量汽油机采用小直径涡轮增压器，因增压器叶轮较小，无需太多废气即可推动，从而进气压力增大，发动机可在中低转速便可获得不错动力，同时涡轮迟滞现象明显减轻。但问题来了，小直径涡轮会导致发动机排气阻力增大，从而导致发动机高转时乏力，排气不通畅。因此，VGS可变截面涡轮增压器非常适合大排量的发动机。

VGS可变截面涡轮增压器的可变叶片位于排气涡轮上。根据发动机的转速情况，通过控制膜盒进行叶片的开闭调节，使发动机时刻保持最佳的动力输出。转速较低时，采用小截面使得废气流速加快，从而使得涡轮转速上升，大大减少涡轮迟滞现象，相当于小直径涡轮增压；高转速时，采用大截面，使得废气流动更加顺畅，调节涡轮转速，同时也能发挥发动机最大功率和转矩。因此，3.0T的4JJ1发动机在1000转时便可爆发出280N·m的转矩。

涡轮工作时转速极高，因此需要大量机油润滑冷却。机油从上方孔进入转轴中心直接冷却轴承，并且从下方回油管流回油底壳。值得一提的是，在咨询过五十铃发动机工程师后，得到关于长时间运转后停车需要空转3-5min进行冷却涡轮轴承，以免烧蚀；而市区短途行驶速度并不高时则无需过分纠结停车空转。

4JJ1/4JK1采用铸造的铝合金缸盖和铝合金活塞，而且铸铁缸体采用了高频淬火的加工工艺，这样保证的整体强度同时又可减轻自重。4JK1国四排放的自重为280kg；4JJ1国四排放的自重为281kg，国五排放则为313kg。

动力层面虽然并木有达到同级领先水平（可看Jeep大切诺基3.0T柴油机），甚至连部分高性能的汽油机不如。显然五十铃这款发动机明显不是偏向性能表现，在商用车领域内百万公里无大修口碑才是五十铃的最大亮点，并且其发动机油耗表现也是有口皆碑。

● 4JJ1/4JK1技术解析-环保排放

柴油机是通过把柴油高压喷入已压缩到温度很高的空气中迅速混合、自燃而工作。油气混合并没有汽油机那样均匀，总有部分燃料不能完全燃烧，分解为以炭为主的微粒（即PM，黑烟）。同时因混合气不均匀，在燃烧过程中局部温度很高，柴油机为过量空气燃烧，导致氮氧化物（NOx）的大量产生。相对汽油机而已，柴油机的过量空气系数较大，从而一氧化碳（CO）和碳氢化合物（HC）远比汽油机低许多。因此，控制柴油机排放物的重点在于降低氮氧化物（NOx）和微粒（PM）的排放。控制排放措施因而有两种方法提高发动机内燃烧效率和提高去除尾气中有害物质的过滤器性能。

机内净化

现代柴油机都采用高压共轨的电控燃油燃油喷射系统。高压喷射令混合气雾化更加均匀，并且通过降低压缩比来降低工作温度，从而令到氮氧化物NOx大幅度降低。不仅排放效果更加好，而且柔性喷射令发动机工作时不粗暴，大大减低噪音水平。

水冷EGR废气再循环系统，通过向进气系统通入适量的废气再燃烧以降低氮氧化物NOx生成。柴油机在大、中负荷时氮氧化物NOx产生最多的时刻，因此更加需要大EGR率才能使NOx迅速减少。EGR率为15%时，NOx排放可以减少50%以上；EGR率为25%时，NOx排放减少可达80%。可是EGR率过大，会影响燃烧热效率，功率和燃油经济性恶化。

最大限度提高EGR率同时，减少由于EGR对发动机性能带来的负面影响，可采用电控的EGR阀门精准控制和采取其他技术措施。

废气涡轮增压是提高柴油机升功率和改善其排放的主要手段。采用废气涡轮增压后，过量空气系数大，提高燃油雾化质量，减少沉积于燃烧室壁面的燃油，从而使碳氢化合物HC和一氧化碳CO大幅度减少，最主要可减少不完全燃烧的微粒排放。可是由于空气过量燃烧温度升高，氮氧化物NOx排放将上升，此时中冷器可降低进气温度，适当抑制燃烧温度。

机外后处理

4JK1/4JJ1有着国四与国五的的排放标准，之间最大不同的是机外后处理的技术并不一样。国四的车型采用DOC（Diesel Oxidation Catalyst）氧化催化转化器，国五的车型采用DPF（Diesel Particulate Filter）微粒捕集器。因国四与国五排放最大的不同是对微粒要求更加严格，从0.025g/km限制至0.0045g/km。

DOC氧化催化转化器与DPF微粒捕集器相比有一定的优点：①氧化微粒表面的SOF，从而减少排放；②无需再生系统，整体结构简单，成本低；③对柴油机动力性和经济性影响较少。可是DOC氧化催化转化器最大问题是对硫含量敏感，硫过多则会产生三氧化硫，额外增加微粒排放；并且其内部贵金属元素活性会降低，净化效率较低。

对于未来使用上来说，采用DPF微粒捕集器的后处理技术，排出的尾气更加清洁，同时升级到国六标准的排放较为容易，从而长时间使用。无奈的是国内柴油油品还是维持在较低水平，现阶段国四柴油含有50ppm硫（平均分成一百万分，其中有50分为硫），容易使得DPF受硫中毒而失效。因此，从柴油机排气净化角度出发，降低柴油硫含量是极为必要和迫切的。

大伙都较为担心柴油车的排放问题。对于柴油车的国四与国五排放相差较为大，最为明显的差别是颗粒物浓度PM要求更加严格，需要更完善的后处理技术才能达成。2016年开始东部11省便会有国五柴油销售，届时国四柴油车必定将停止销售，过几年后容易变成黄标车。因此，现阶段再购买国四柴油车稍微有点尴尬，处于青黄不接的状态。

● 总结

4JK1/4JJ1采用VGS可变截面涡轮增压器和电装高压共轨燃油系统，并且还有DOHC顶置双凸轮轴4气门的配气系统，正式链条传动机构等等，这些装备与汽油机相差无几。因此，该款发动机有着不错的动力表现和因柴油机燃烧特性有着非常优秀的燃油经济性。

五十铃作为柴油机领军者，给我们带来的4JK1/4JJ1发动机动力表现无需担心，更重要的是排放问题。五十铃新款都采用了I-CAS（ISUZU Clean Air Solution）五十铃清洁空气方案包括三项关键技术：优化燃烧技术、废气后处理技术和电子控制技术。虽说现在即可可满足国四排放，但这一点不足以满足对排放限制日益严格基本国情。随着国五柴油准备销售，五十铃是否应该提前同步排放标准呢？

前段时间游走在韩国，观察到柴油机汽车在首尔市区非常常见，虽然运转噪音没有汽油机那么细腻，但其排放完全没有黑烟，甚至没有国内柴油车那股酸溜溜的味道。为何国人就认定柴油机就是高排放呢？实际上因油品问题和恶心的天朝黄标政策，阻碍大量优秀柴油机进到国内，使得国人无法享受高动力低油耗与蓝天共存。