2002年7月8日 福特汽车公司与马自达汽车公司正在推出一个全新的四缸发动机全球系列，该系列发动机在动力性能、工作平稳性、燃料经济性和减少排放方面达到了业内领先的综合水平。

　　这一新的16气门直4发动机系列通过采用不同的缸径与冲程组合可以形成1.8升到2.3升的排量，变型可以多达100种。作为其全球重要性的一种量度，这一新的直4发动机将在世界三大洲的四家工厂中生产。

　　“我们预计新直4发动机最终将达到年产150万台，这个产量约占我们发动机总产量的20%。”福特汽车公司动力系统部副总裁Dave Szczupak说道。“该直4发动机最终将在全球更换福特与马自达的8个不同的四缸发动机系列。

　　“新直4发动机系列具有无与伦比的适应性，可在广阔的产品范围上满足并超过消费者的期望，”Szczupak补充说道。利用同样的基本结构，我们可以建造一种具有跑车性能的高速发动机，也可以建造一种适于我们大众化的紧凑型Ranger皮卡使用的具有更大扭矩的大排量发动机-而且两者都可在同一发动机工厂中生产。从而使我们极大地提高了效率。”

　　全面开发与生产

　　新直4发动机系列的设计和生产一直是一种名符其实的全球性努力。由日本马自达的工程师负责新直4的设计，由北美与欧洲的福特专家组成的工作组负责汽车应用工程和制造计划的开发。

　　作为新发动机适应性的一个例证，目前可以提供或将可提供新发动机的各种福特与马自达车型，包括横置与纵置、前驱与后驱型，有：

　　l欧洲的福特蒙迪欧1.8和2.0升型，在墨西哥福特的奇瓦瓦发动机厂制造。

　　l福特Ranger皮卡，装用135马力2.3升变型机，在美国的密执安州迪尔伯恩发动机厂制造。

　　l重新设计的马自达MPV微型厢式车- 4月份推出并在马自达广岛工厂制造-是第一部装用新直4发动机的马自达汽车。

　　l全新的Mazda6中级轿车，在北美、欧洲和亚洲(如Atenza)销售，可以提供三种排量：1.8升、2.0升和采用马自达顺序气门正时(S-VT)技术的先进的2.3升型，这一技术改善了发动机的性能效率。

　　l今后几年还将在全球推出更多的产品组合，比如福特爱仕(Escape)混合动力电动汽车(HEV)就将于2003年下半年推出。

　　第一批发动机于2000年第三季度在墨西哥奇瓦瓦生产。2001年第二季度迪尔伯恩发动机厂开始生产2.3升直4发动机。新直4发动机已于2002年一月在日本马自达的广岛工厂投产。西班牙的巴伦西亚工厂将在今年晚些时候开始新直4的生产，供应欧洲福特的各种车型。

　　“它是名符其实的全球性发动机开发计划，很像几年前福特福克斯(Focus)的全球汽车开发计划，”动力系统业务部总工程师丹·凯普(Dan Kapp)说道。我们利用广岛工作组的设计专长，美国与欧洲工作组在工艺和汽车应用方面的专长，在开发每一款新车时，开发计划中都设有专门的工程师小组负责新直4发动机的应用设计以适应汽车的要求。”

　　发动机的技术规格

　　新直4发动机系列在设计上保证了能在其整个使用寿命内提供可靠的性能和高水平的驱动质量。新直4发动机开发组的目标就是在更多地给予顾客想要的-性能、驱动能力与工作平稳性-同时尽量减少燃料费用、排放与维护要求。例如，开发组对主要部件规定的寿命指标是不低于10年、241,500公里。在整个寿命期内发动机的很多系统除定期加油和更换滤芯外不需要维护。

　　新直4发动机系列广泛使用了轻质铝部件，既减轻了重量-比同等的Zetec直4发动机约减重18公斤-又改善了底盘的动力学特性，例如改善了前后重量分布并提高了功率-重量比。

　　这是在福特汽车公司和汽车工业内，在发动机缸体与缸盖生产方面以铝代铁的持续趋势的一个部分。10年以前，一般汽车所用的铝有85.5公斤。今天，按铝业协会的统计，每部汽车所用的铝已超过123.75公斤。福特每年生产的铝发动机超过一百万台，是北美生产铝发动机最多的厂家。有了新直4发动机后，福特的铝发动机产量还会增加。

　　缸盖与气门机构

　　缸盖的双顶置凸轮(DOHC)设计采用了直接作用式机械挺筒(DAMB)，铝合金(AA319)“高流动性”缸盖采用了有助于改善长期密封性能的压配合气门座。

　　气门和挺筒进行了个别分级以保证一致性。这样不用垫片就能保证在发动机的整个寿命期都能保持正确的气门间隙。链传动的铸铁双凸轮轴的桃尖在制造时进行了冷激硬化。这一措施对于在241,500公里或10年的使用寿命中不必进行气门调整也起了辅助作用。每个凸轮轴采用5个凸轮轴承以保证运行平稳安静。

　　进气门为35毫米，排气门30毫米。采用不对称式固定方式，彼此成29度夹角-进气门与垂直线成19度角，排气门与垂直线成10度角。这样火花塞就能固定在“屋脊型”燃烧室的中心附近，有利于环状火焰传播并改善燃料经济性，尤其是部分负荷时的燃料经济性。

　　凸轮轴直接在铝缸盖内部运转，由“静音”链条驱动，工作起来更为安静。用一个弹簧臂保持适当的张力，并用一个液压操纵的复合材料减振器控制链条运动。凸轮轴盖采用铝合金铸造，可以封闭气门机构噪音，并保证在整个寿命期内无翘曲密封。

　　除了可靠耐用与工作安静之外，工程师们还努力使发动机部件尽可能轻量化，提高燃料效率。非常耐用的新活塞、活塞环与连杆总成便是一个很好的例子。与其它现代发动机相比，重量减轻了15%，从而使发动机减轻了总重量，达到优异的噪音和振动水平，减少了摩擦(或寄生损失)，保证了发动机流畅的特性。

　　功率与性能

　　新的直4发动机系列为产品开发工程师在各种不同的应用中达到燃料经济性与功率输出的最佳平衡方面提供了很大的灵活性。例如，在小型汽车应用中，发动机按最佳燃料经济性并偏向低速扭矩进行标定，低速行驶是大多数小型汽车车主用得最多的情况。

　　为了提高效率，电子控制型节温器采用蜡芯控制，由蜡芯按一定速率熔化来给节温器发出启闭信号。在摄氏98度的较高温度下节温器开启，通过减小摩擦以支持改善燃料经济性，同时仍允许在大负荷状态下由PCM控制的操作。

　　为了进一步提高燃料效率，发动机使用5W20 SAE(ILSAC GF-3)级机油以减小流动阻力，并采用了700转/分的比较低的怠速转速。发动机最大转速为7,000转/分。

　　发动机噪声与振动

　　连杆长度与曲柄行程之比(L/R)决定往复质量产生的二阶谐波的幅值。新直4发动机的二阶振动力约比同等的Zetec发动机小15%，以改善工作平稳性。

　　众多减噪措施提高了发动机的精细水准。措施中包括复合材料橡胶制造的免保养多棱附件传动皮带、自动皮带张紧轮、低噪音交流发电机、双内冷风扇及全长对称式进气歧管。

　　深裙、闭合台面式砂型铸造缸体采用浇铸就位的铸铁缸套，尺寸控制得十分精密。压铸的铝支承梁与铸造结构的铝油底壳提供了一个坚固和稳定的基础。

　　发动机的装配对运行的安静性也发挥了作用，部件都为选配，以满足更紧的公差。有一个例子可以说明制造时对细节的注意，为了保证每次拧紧时整个结构所受的扭矩均匀，固定下支承梁的10条螺栓是同时拧紧的。这样可以保证在装配时支承梁不翘曲。

　　电控无分电器、线圈套火花塞式点火系统带有优化爆震控制系统，可以实时连续适应发动机的工作参数，以保证动力性能与燃料经济性的优化。

　　曲轴与活塞

　　壳型铸造的铸铁曲轴有5道主轴承，4个连杆轴颈和8个配重以保证工作的平稳性。每个主轴颈与连杆轴颈都做了圆角处理以减少应力集中。

　　轻量合金活塞采用了一种减摩涂层。连杆为折断剖分式烧结钢连杆以保证组装时的精确配合。

　　新进气歧管

　　计算机设计的进气歧管可以很好地说明新发动机的开发是多么地精益求精。采用全对称结构，用轻量塑料摩擦焊接制造，以便减小流动摩擦并保持比铸造金属更低的温度。该设计允许工程师对16气门发动机的声音效果进行“雕刻”，使声音既有跑车的风韵又不失优雅柔和。

　　进气歧管的4条流道内各有一个蝶形阀限制低速时的气流。这样通过使混合燃气加速进入燃烧室引发紊流改善了低速效率。高速时蝶形阀全开以满足发动机对气流的需求。此时，由进气道本身的形状来保证混合气有适当的“涡旋”，从而达到充分燃烧。

　　进气系统还采用了新型固态温度与压力传感器，提高了对空气质量测量的精度。这些信号不断地传给发动机控制模块保证了发动机有效地工作。

　　燃油喷射系统与排放

　　新型4孔式喷油器使喷出的燃料具有高度雾化的雾锥形状，直接朝向每个气缸的双进气道，与单孔式喷油器相比，增大了喷射深度，雾化效果更好，缸壁润湿更小。从而改善了行驶性能并减少了排放。顺序电子燃料喷射(SEFI)可以对喷油进行单个精确控制，保证在每个燃烧循环的最佳时刻向缸内喷入精确测量的油量。

　　新直4发动机在设计上都能满足欧3排放标准和美国极低排放汽车(ULEV)标准，同时还有能力满足和超过欧4标准。在排放方面采取的特殊措施包括：催化转化器与排气歧管靠近布置，以便能更快达到工作温度，电控废气再循环可以将废气引入燃烧室以减少NOx排放量并改善燃料经济性。