福特Duratec HE发动机的来龙去脉动力篇：Duratec是缩水后的马自达MZR发动机

福特Duratec HE发动机的来龙去脉动力篇：Duratec是缩水后的马自达MZR发动机
克斯所搭载的1.8升和2.0升两款Duratec HE发动机 与同门车型马自达3所搭载的1.6升和2.0升发动机都出自于马自达负责开发的MZR发动机，但是用于福特车型上的Duratec HE发动机却刻意的技术缩水取消了马自达MZR发动机上原有的S-VT连续可变气门技术。不过这不是针对中国市场的特殊做法，而是福特在全球市场下为避免旗下品牌相互竞争，拉开与马自达车型价格和定位差距的定位策略。



福特Duratec HE发动机的来龙去脉

正如前面所说，马自达3与福特福特在直列发动机的技术水平，福特与马自达开展了Ford/Mazda Global Straight-4（福特/马自达全球发动机计划），它也是福特收购马自达后的一次对福特车型意义深远的技术合作。在该技术合作中，马自达负责开发了MZR系列发动机，用于福特车型的发动机则名为Duratec HE。不过，福特Duratec HE并不是原汁原味的马自达MZR发动机，福特在保留全铝机体，双顶置凸轮轴，塑钢可变进气歧管等设计后，取消了MZR发动机原有的S-VT可变气门正时技术，从而降低制造成本。
图1：福特Duratec HE并不是原汁原味的马自达MZR发动机，其取消了MZR发动机原有的S-VT可变气门正时技术，从而降低制造成本。
图2：由于马自达MZR发动机于2001年首次投入使用，所以很多新一代发动机所采用的材质和机构设计都应用其中。

因此福特Duratec HE与马自达MZR发动机一样都采用全铝材质，双顶置凸轮轴，16气门结构，电子多点燃油喷射，ETC电子节气门控制，并且配有可变进气歧管。福特于2005年以Duratec HE发动机全面替换了福特原有的Zetec发动机。由于马自达MZR发动机于2001年首次投入使用，所以很多新一代发动机所采用的材质和机构设计都应用其中。马自达MZR发动机和福特Duratec HE发动机在缸体、缸盖和活塞上都大量采用了铝合金材料，相对同排量的铸铁缸体发动机而言，所减轻的发动机重量达18%之多，并且铝合金材质的应用还提高了发动机缸体的冷却效果。福特Duratec发动机的油底壳也同样采用铝合金材质制造，不但质地轻巧，并提升机油散热效能。同时因为与发动机本体采用一样材质，所以热涨率相同，长期使用后将可以降低合处渗油的机会。
图3：马自达MZR发动机和福特Duratec HE发动机在缸体、缸盖和活塞上都大量采用了铝合金材料，相对同排量的铸铁缸体发动机而言，所减轻的发动机重量达18%之多
图4：MZR发动机/福特Duratec发动机使用的是塑钢等长进气歧管，管道内部比铝合金歧管更光滑，进气阻力更小，因而进气效率较铝合金歧管有很大的提升。


马自达

在进气系统的研究也体现在了MZR发动机/福特Duratec发动机的进气歧管的设计与制造中。MZR发动机/福特Duratec发动机使用的是塑钢等长进气歧管。这种由非金属材料制作的管道内部比铝合金歧管更光滑，可以获得更小的进气阻力，因而进气效率较铝合金歧管有很大的提升。在结构设计上，由于使用了等长歧管，可以保证四个气缸的进气速度一致，使得缸内作功平衡达到最理想状态。再加之马自达应用非常成熟的VIS可变进气歧管技术，进一步的提升发动机的进气效率，有助于提升低速扭矩输出。除此之外，福特Duratec发动机并没有采用传统的皮带，而是用静音正时链条来带动凸轮轴，此举有利于延长发动机的使用寿命，并且正时链条免更换的耐用性也省却了定时更换皮带的负担。
图5：福特Duratec发动机并没有采用传统的皮带，而是用静音正时链条来带动凸轮轴，省却了定时更换皮带的负担。


动力输出方面福特Duratec发动机与马自达MZR同样具有差别，2.0升Duratec HE直列4缸发动机最大功率为104kW@6000RPM，最大扭矩为180Nm@4000RPM，升功率52kW。同样排量的马自达MZR发动机则可以发出110kW@6000RPM的最大功率和182Nm@4500RPM的最大扭矩，升功率则可以达到55kW。1.8升Duratec HE发动机的最大功率为91kW@6000RPM，最大扭矩为[email=161Nm@4000RPM]161Nm@4000RPM[/email]，升功率50.5kW。
缺少 "S-VT连续可变气门正时控制系统" 为了成本考虑
如果说Zoom-Zoom理念是马自达的品牌精髓，那么马自达MZR发动机就是这一速度理念的体现。马自达MZR发动机全系采用全铝材质，双顶置凸轮轴，16气门结构，并且配置有S-VT连续可变气门正时控制系统，ETC电子节气门控制和VIS可变进气歧管系统。相比之下，福特福克斯所搭载的Duratec发动机缺少了S-VT连续可变气门正时控制系统，两者差异究竟表现在哪里呢？
图6：VIS可变进气歧管技术是利用不同长度的进气管实现一个微小增压效果，从而获得更多的进气量，提高低转速下的扭矩。
图7：S-VT可变正时气门技术需要复杂而精确的液压系统进行驱动，并且根据不同转速情况调整气门叠加角状态，但是对充气效率调整的更精确，范围更广


VIS可变进气歧管技术其目的是为了提高进气效率，采用的手段就是利用不同长度的进气管实现一个微小增压效果，从而获得更多的进气量，提高低转速下的扭矩。但是相对可变正时气门技术，可变进气歧管技术的节油效果和动力提升效果远不如前者有效。

福特Duratec HE发动机的进气歧管长度被设计成分两段可调——长的进气歧管在低转速时使用，短的进气歧管在高转速时使用。由于发动机低转速时发动机进气的频率较

低，长的进气歧管能积累更多的空气，因而非常适合与低转速时发动机的进气要求相匹配，从而可以改善扭矩的输出。同时，长进气歧管还能降低空气流速，能让空气和燃料更好的混合，燃烧更充分，也可以产生更大的扭矩输出。反之，当发动机处于高转速工作状态时，需要更快的进气速度和效率，因此短进气歧管便有了用武之地。
图8：福特Duratec HE发动机的进气歧管长度被设计成分两段可调，当发动机处于高转速工作状态时，需要更快的进气速度和效率，因此使用行程较短的短进气歧管。


与S-VT可变正时气门技术相比，可变进气歧管技术最大的优势便是成本低廉——它只需要一些简单的电磁阀和进气管形状的设计便能够实现，并且气门正时是固定不变的。而S-VT可变正时气门技术则需要复杂而精确的液压系统进行驱动，并且根据不同转速情况调整气门叠加角状态。S-VT可变正时气门技术可以合理选择配气正时，保证最好的充气效率，可以调整的范围和精度比可变进气歧管技术更广，更精确。因此性能比可变进气歧管技术好是必然的。


马自达MZR发动机的优势所在便是在采用S-VT可变正时气门技术的同时，还增加了VIS可变进气歧管技术，双管齐下进行进气系统优化。相比福克斯所搭载的Duratec HE发动机则被省略了可以提升发动机动力性能和油耗性能的精华不得不说很遗憾。