如果你到豐田的4S店，流露出對凱美瑞、C-HR或奕澤有點意向時，銷售精英們幾乎都會向你灌輸“豐田全新TNGA全球模塊化平臺”、“全球最高40%熱效率發(fā)動機”等術(shù)語，一時間，無論在市場上還是網(wǎng)絡(luò)上，這臺最大熱效率達40%的豐田Dynamic Force Engine（噴氣流控發(fā)動機），在人們還未摸到它之前就先火了一把。

豐田跟馬自達一樣，對發(fā)動機熱效率均有執(zhí)著追求。一年半前我的專欄文章 淺談豐田全新雷凌/卡羅拉1.2L D4-T發(fā)動機 里談及的豐田1.2T渦輪增壓發(fā)動機，熱效率經(jīng)已達到了36.2%，在當(dāng)時的渦輪增壓發(fā)動機陣營里處于頂尖水平，但仍小幅落后于豐田同期的1.3L和1.5L自吸發(fā)動機38%的熱效率。這副1.2T發(fā)動機后來被廣泛搭載于豐田最走量的卡羅拉/雷凌車系之上。直至豐田大打熱效率這手牌開始，人們才開始對熱效率關(guān)注起來，并試圖進行橫向?qū)Ρ取５?，豐田4S店的銷售精英絕對不會花時間跟你長篇大論去解釋熱效率到底指的是什么，更不可能跟你說豐田為了實現(xiàn)它做了些什么。發(fā)動機熱效率，又稱“發(fā)動機有效效率”，是指發(fā)動機有效功率的熱當(dāng)量與單位時間所消耗燃料的含熱量的比值，用以評定發(fā)動機作為熱機的經(jīng)濟性。書面上的解釋有點不那么通俗，簡單地說，熱效率就是燃料燃燒后被發(fā)動機有效利用并轉(zhuǎn)化為動能的能量，跟燃料能量的之比。一般汽油發(fā)動機的熱效率僅為30%左右，其余70%的燃燒能量都被浪費掉。被浪費掉的能量包括：機械阻力損耗、泵損耗、排氣損耗、冷卻損耗和未燃損耗。這些損耗占燃料熱能的比例可大致參考下圖。

發(fā)動機工程師們認(rèn)為，只要能利用到浪費掉的70%熱能中哪怕很小的一部分，發(fā)動機的燃油經(jīng)濟性就會有極大的改善。其實目前自吸發(fā)動機還大有潛力可挖，就看如何合理地對發(fā)動機進行設(shè)計。 各大汽車制造商都在尋求提升汽油機燃效的方法，只有把汽油的能量盡可能多地用于推動汽車工作，內(nèi)燃機才能在日益嚴(yán)苛的排放法規(guī)下，在可持續(xù)發(fā)展的道路上繼續(xù)走下去。出現(xiàn)了兩條技術(shù)路線，一個是采用渦輪增壓，另一個則是混合動力。這兩條技術(shù)路線的共同點是：都在發(fā)動機外部尋求較復(fù)雜的解決方案。而豐田作為全球混合動力技術(shù)的領(lǐng)先者，除研發(fā)混合動力技術(shù)以外，同時也致力于提高發(fā)動機本身（發(fā)動機內(nèi)部）的熱效率。為什么豐田A級級別的車型上做了一個1.2T渦輪增壓發(fā)動機之后，再次返回自然吸氣的懷抱，做出了這個40%熱效率2.0L直列四缸自然吸氣發(fā)動機？難道真的對比渦輪增壓，自吸才是皇道？

當(dāng)然兩種發(fā)動機形式都有其優(yōu)缺點。小排量渦輪增壓發(fā)動機通過渦輪增壓能提升進氣效率，實現(xiàn)小排量大動力的效果立竿見影。但渦輪增壓發(fā)動機增加的渦輪及其冷卻系統(tǒng)、強化的發(fā)動機主要零件、還有冷卻壓縮空氣的中冷器，都會增加重量和成本，不利于效率的提升和可靠性。困擾渦輪增壓的另外一個問題是爆震。渦輪增壓發(fā)動機進氣壓力較高，當(dāng)發(fā)動機進入到壓縮沖程時，高壓氣體很容易在火花塞未點火前使汽油自燃，相比自然吸氣發(fā)動機更容易產(chǎn)生爆震。為了抑制發(fā)動機爆震現(xiàn)象的發(fā)生，增壓發(fā)動機的壓縮比一般低于自然吸氣發(fā)動機。為了抵制爆震，達到更好的動力輸出，渦輪增壓發(fā)動機普遍需要“食用”比自然吸氣更高標(biāo)號的汽油，這無形中增加了車主的用車成本。雖然高壓縮比自吸發(fā)動機同樣雖然面對爆震的問題，但豐田這次堅持走在自吸的路上，通過新技術(shù)和新設(shè)計來完美地綜合解決了問題，使燃效達到了巔峰。難能可貴的是，豐田2.0L噴氣流控發(fā)動機只需“進食粗糧”，91號或以上汽油就可以滿足它的胃口，還“吃得少，跑得多”。提升自然吸氣發(fā)動機的熱效率，一般來說可從以下幾方面著手：

• 優(yōu)化設(shè)計的燃油噴射系統(tǒng)；

• 優(yōu)化的進排氣道設(shè)計；

• 更合理的單缸設(shè)計帶來更理想的燃燒；

• 更高的壓縮比；

• 優(yōu)化設(shè)計的進排氣可變氣門正時；

• 降低機械摩擦阻力；

豐田這次是怎么做的，請大家繼續(xù)往下看~豐田TNGA是一個完整的架構(gòu)平臺，TNGA發(fā)動機是整個TNGA平臺重要一環(huán)，豐田全新2.0L Dynamic Force Engine發(fā)動機除了搭載了旗下VVT-iE馬達驅(qū)動可變氣門正時系統(tǒng)（進氣側(cè)，排氣側(cè)為VVT-i），還進行了全面的重新設(shè)計，方使得這臺2.0L直四發(fā)動機達到這個汽油機史上巔峰的、領(lǐng)先世界的40%最大熱效率。Dynamic Force Engine采用了多種雖不算顛覆行業(yè)的黑科技，但所有的突破和改進整合在一起，卻對發(fā)動機熱效率的提升起到了顯著的作用。

下面對各個技術(shù)進行分析解讀：1、D-4S雙噴射系統(tǒng)D-4S雙噴射系統(tǒng)結(jié)合了直噴和電噴系統(tǒng)的優(yōu)點。D-4S雙噴射系統(tǒng)可于冷車或者是低負(fù)荷的時候采用歧管噴射，在需要高負(fù)荷的時候才切換至缸內(nèi)直噴。相比單純的直噴發(fā)動機，豐田D-4S結(jié)合歧管噴射加上直噴的雙噴射技術(shù)能很好的避免碳氧化物的產(chǎn)生，同時保留節(jié)能特性。

（豐田D-4S雙噴射系統(tǒng)示意圖）2、激光熔膜進氣門座

采用激光熔膜技術(shù)為氣門座鍍上銅鉻系合金，使得空氣進入氣缸的過程變得更順滑，流速自然得到提升。

3、進/排氣歧管的相對位置優(yōu)化

進、排氣歧管的相對位置優(yōu)化，進、排氣門之間的夾角由31°擴大至41°。夾角的增大使得氣流在氣缸內(nèi)”翻滾“得更激烈；

4.更筆直的進氣道與底部經(jīng)全新設(shè)計的進氣門進氣道的進氣門底部與氣缸頂部接觸面的采用了全新設(shè)計的形狀，剖面看起來就像一個鋒利的尖角，使進氣流從四周向中心集中，增強滾流效果，所產(chǎn)生的渦流令油氣混合更均勻，帶來更理想的燃燒，有助發(fā)動機穩(wěn)定在高壓縮比的工況下工作。

以上2、3、4多種細(xì)節(jié)處優(yōu)化設(shè)計的融合使Dynamic Force Engine實現(xiàn)了strong tumble flow-強勁滾流。5、縮小缸徑?jīng)_程比（Bore/Stroke Ratio)更合理的單缸設(shè)計油氣混合物能更理想地燃燒。TNGA 2.0L發(fā)動機的沖程由上代2.0發(fā)動機的98mm增加至103.4mm，缸徑則從90mm縮小至87.5mm。更狹長的缸體有特別是于油氣混合物被火花塞引燃之后，能夠在更短的時間內(nèi)擴散至整個燃燒室。跟以往日系高轉(zhuǎn)性能車想方設(shè)法增大缸徑?jīng)_程比的做法不同，更小的缸徑?jīng)_程比，意味著沖程比缸程要大，剖面看氣缸就類似一個打豎的長方形。沖程更長且缸徑更小的設(shè)計，有利于提升低轉(zhuǎn)速區(qū)的扭矩輸出，另外還能減少熱能散耗。

6、進氣側(cè)VVT-iE智能可變氣門正時電子控制系統(tǒng)VVT-iE 擴大調(diào)節(jié)范圍的電控可變氣門正時技術(shù)。此技術(shù)的亮點是使用了電機取代了以往的電磁閥來切換正時調(diào)節(jié)器的液壓油路，來控制進氣門的正時。優(yōu)點是切換速度更快，進氣門開閉響應(yīng)更迅速，時機更精準(zhǔn)并且可實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)，同時調(diào)節(jié)范圍也更廣。這也是提升壓縮比和提升燃效的重要技術(shù)之一。

（VVT-iE技術(shù)示意圖）采用VVT-iE系統(tǒng)后，可以從多方面提升發(fā)動機的性能。在發(fā)動機怠速運轉(zhuǎn)時，可以消除氣門重疊，減少廢氣進入進氣道，從而穩(wěn)定怠速轉(zhuǎn)速，提高燃油經(jīng)濟性。在發(fā)動機低轉(zhuǎn)速范圍，小至中負(fù)荷時，增大氣門重疊，延遲關(guān)閉進氣門，增加內(nèi)部 EGR，減小泵氣損失，從而提高燃油經(jīng)濟性，改善排放控制。在發(fā)動機低至中轉(zhuǎn)速范圍，提前關(guān)閉進氣門，提升容積效率，從而增加低至中轉(zhuǎn)速范圍的扭矩。在發(fā)動機高轉(zhuǎn)速范圍，延遲關(guān)閉進氣門，提升容積效率，從而提升輸出功率。在發(fā)動機溫度較低時，可以消除氣門重疊、減少廢氣進入進氣道及穩(wěn)定快怠速時的轉(zhuǎn)速，提高燃油經(jīng)濟性。在發(fā)動機起動及停機時，可以為發(fā)動機起動優(yōu)化氣門正時控制，從而提高起動性能。7、減少摩擦為了減少摩擦，這臺TNGA 2.0L活塞的滑動表面也經(jīng)過了鏡面精加工，同時還通過激光產(chǎn)生了較窄的十字溝槽用以提高耐磨性。

8、13：1高壓縮比豐田TNGA發(fā)動機壓縮比可達13：1。包括馬自達在內(nèi)的許多主機廠，近年來都是大談壓縮比。壓縮比是活塞做功過程中，下止點時的氣缸容積跟上止點時的氣缸容積之比。一般汽油發(fā)動機的壓縮比為11：1左右。

為什么提高壓縮比就可以提升效率呢？以彈簧為例，壓縮彈簧的程度越大，產(chǎn)生的反彈力就越強。再以弓箭為例，弓被拉得越開，射出的箭就會越遠(yuǎn)。對于發(fā)動機來說，壓縮比越高，燃燒等量的燃料，產(chǎn)生的動能就會越多，因此能提高發(fā)動機的燃效。壓縮比越高，理論上燃效越高。主機廠都想方設(shè)法提升壓縮比，但太高的壓縮比會導(dǎo)致爆震的發(fā)生。所以在使用92號汽油的前題下，需要大幅提升壓縮比，必須結(jié)合最新的燃油噴射技術(shù)和設(shè)計優(yōu)秀的進排氣門可變正時系統(tǒng)。豐田的D-4S雙噴射系統(tǒng)和VVT-iE可變氣門正時系統(tǒng)的加持，使這臺TNGA發(fā)動機可以穩(wěn)定地在國內(nèi)油品的情況下達到13：1的高壓縮比。9.電子水泵Dynamic Force Engine搭載了電子水泵以及電子調(diào)溫器，更精確的控管發(fā)動機溫度，讓其處于最佳的工作溫度來提高運轉(zhuǎn)效率、降低燃油消耗。豐田將VVT-iE可變氣門正時系統(tǒng)、可變排量機油泵等諸多控制系統(tǒng)整合以后，ECU能夠判斷當(dāng)前工況下需要工作的部件，進而停用不需要的控制部件來達到節(jié)能的目的。

以上多項措施帶來的效果是，型號為M20A的TNGA 2.0L發(fā)動機功率提升了18%，油耗降低了25%！搭載這臺最新發(fā)動機的一汽豐田奕澤，能在6600rpm時輸出126Kw/171馬力的最大功率，并4800rpm時提供203?！っ椎淖畲笈ぞ?。驅(qū)動車重1510公斤的奕澤頂配奕炫版，百公里綜合油耗僅為5.7升！一臺自重1.5噸A級SUV的體量，油耗只跟一臺重量1噸出頭A0級兩廂車相當(dāng)。大概直至看到這，大家才能真切體會到40%熱效率的好處吧~

難能可貴的是，這臺初期還是依靠全進口MADE IN JAPAN的發(fā)動機是率先獨家供應(yīng)中國市場！花旗國的C-HR還用的還是老一代的VALVEMATIC 2.0L，最大功率只有可憐的144匹！作者看到這都被豐田感動到落淚了~在保證燃油經(jīng)濟性的大前題下，它的動力和燃油經(jīng)濟性處于同級領(lǐng)先水平……咳咳，不好意思，簡直就是越級的水平~

來一組稍為有趣的奕澤同級SUV馬力重量比和百公里縮合油耗數(shù)據(jù)對比吧~

豐田新2.0L動力和油耗完爆多年前名噪一時的馬自達創(chuàng)馳藍天一代SKYACTIV-G 2.0L毫無懸念；歷史更“悠久”的本田1.8L動力和油耗都墊底也合情合理，縱使它擁有最羽量的體重；論動力表現(xiàn)，比不過吉利沃爾沃未來戰(zhàn)略三缸渦輪增壓發(fā)動機再正常不過，好在車重比繽越多170kg的前題下，油耗還能扳回一城；真正丁當(dāng)馬頭的可能是來自大眾探歌的1.4T EA211，工信部油耗同為5.7L。但汽車之家的實測油耗數(shù)據(jù)與工信部油耗數(shù)據(jù)最大相差54.39%！這對于純潔的我來說實在有點太大了，相當(dāng)感人。也從一個側(cè)面印證了小排量渦輪增壓發(fā)動機面對國五NEDC工況的優(yōu)秀能力，但面對國六WLTC（WLTP中國版）循環(huán)時的無能為力，油耗會顯著惡化，而自然吸氣發(fā)動機面對WLTP循環(huán)的惡化相對輕微許多。

奕澤的實測油耗合理，在接受范圍內(nèi)。并且奕澤新款國六車型百公里綜合油耗仍保持跟先前國五版本車型一致的5.7L，令人驚嘆。

為了達到出色的燃油經(jīng)濟性，豐田全新的模擬10速Direct Shift-CVT雙傳動變速箱同樣功不可沒。新變速箱結(jié)合了AT和CVT的優(yōu)點，在1擋起步時采用齒輪傳動，隨后在2-10檔切換至CVT錐帶傳動，很好地兼顧了直接的起步體驗和起步后工況下的燃油經(jīng)濟性。

新變速箱更高效率的錐帶傳動，使同一車速下發(fā)動機的轉(zhuǎn)速降低，發(fā)動機噪聲自然更低。

隨著本田全面轉(zhuǎn)投渦輪增壓和混合動力陣營，馬自達即將推出類似機械增壓的SKYACTIV-X第二代創(chuàng)馳藍天發(fā)動機，斯巴魯開始推行其Intelligent BOXER弱混系統(tǒng)，市面上純粹的、出色的自然吸氣發(fā)動機已買少見少，要坐上自吸時代的末班車，自吸粉們可要抓緊咯~

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