卓逸不群 解讀豐田全新3缸自吸發動機

　　[汽車之家 新鮮技術解讀]  在漫漫人生路上，逆境往往能激發人平時難以察覺的潛力。對汽車而言，苛刻的法律法規也常能促使新技術誕生、普及。當下就是各類環保法規緊逼內燃機發展的時間節點，由此產生了小排量、三缸、渦輪增壓等各種趣事。有趣的是在這種風潮下，豐田Dynamic Force Engine系列最新發動機選擇了卓逸不群。

● 背負新時代M系列發動機榮耀

　　近些年汽車的開發講求平臺化理念，豐田的TNGA就是新時代下的產物。新平臺需要一個全新系列動力總成，而且必須能覆蓋從小型車到中型車的全部需求，這就是Dynamic Force Engine系列發動機的開發背景。

　　Dynamic Force Engine系列發動機不僅滿足了TNGA架構的需求，還突破了以往行業認知中量產發動機熱效率的極限，甚至顛覆了教科書中推算的數值。不過它并非使用黑科技達成目標，而是穩扎穩打的在已有技術上不斷整合、突破，最終水滴石穿。因此，雖然這臺最新的1.5L自然吸氣發動機屬于整個系列的入門產品，但既然頭頂Dynamic Force Engine光環，值得關注的細節也就不會少。

● NA的最后堅持

　　在各國“正義人士”的不斷推動下，傳統燃油車退出舞臺的速度被大大加快。傷感的講，我們很可能是最后一代與內燃機同呼吸、共跳動的人了。大趨勢影響下，不僅大排量發動機的身影愈發難尋，就連往日被直列六缸發動機“藐視”的“直四”都快變成了稀缺產品。

　　回溯汽車發展趨勢，早期技術所限的情況下，為滿足人類對于速度的追求，各家廠商采用的都是不斷增大的方法。而隨著上世紀70年代以后石油危機的爆發，法規緊逼下動力總成發展趨勢轉為小型化。

● 3缸沒錯，但不是往日的它

　　今天發動機小型化的趨勢難以扭轉，但現實需求也不能完全無視�！俺缘蒙佟⒏傻枚唷笨此泼�盾，卻是消費者提出的迫切需求。只是豐田這臺全新1.5L發動機并沒有按照大家預想的小排量、增壓戲路登場，在這個增壓發動機為主的時代，它選擇了堅守自然吸氣的“正義”，而且還是三缸。

　　今天提到三缸發動機大家的口碑還是褒貶不一，雖然通過渦輪增壓的方法，讓這些發動機的動力輸出表現相比以往有了改變，但燃油經濟性的優勢并不明顯。另一方面，對廠家而言，少一氣缸也并沒有帶來成本的大幅降低。那么豐田為何還要冒險前進呢？

　　豐田之所以敢冒險，原因一方面在于技術上的今非昔比。Dynamic Force系列發動機基于模塊化開發理念，高級別機型技術加持是這臺代號M15A發動機的自信源泉。另一方面老款發動機雖然滿足現有需求并不吃力，但面對遠期、更嚴苛的法規要求需要進行的優化并不比開發全新機型來的更低。而在非頂梁柱車型換代之際搭載全新發動機，以此通過市場進一步檢驗技術成熟度，可以為今后熱銷車型發動機換代積累經驗。

● 從根源提升效率

　　物理結構從四缸變為三缸，但消費者使用過程中肯定不會希望動力也有所折扣，這也是令開發團隊撓頭的地方。從結果上看，豐田工程師選擇了最難走的路，簡言之就是從發動機工作的吸氣、壓縮、做功、排氣根源上進行重新開發。

　　相同排量下活塞行程越長，高轉速下泵氣效果更明顯，氣體流入燃燒室內的速度更快。但行程增加摩擦也會增加，效率會降低。換言之，選擇合適的缸徑與行程比就是開發難點之一。

　　通過實驗，豐田工程師認為二者比值接近1.2:1是最佳值，新問題再次出現，為了滿足排放法規，新機型需使用EGR廢氣再循環技術，而過高比值的廢氣無疑會影響燃燒效果。

　　此外為了提升燃油經濟性，新發動機也使用分層燃燒技術，根據自身特點，其選擇了主流分層燃燒模型中的空氣導向型。

　　現實世界中，我們每一天都面臨著兩難的選擇。大到從漂亮但不顧家與持家可長相路人的妹子間選擇，小到是存錢買游戲還是先抽口煙過過癮，發動機的開發過程中同樣存在著兩難的情況。Dynamic Force Engine系列發動機開發的過程就是在矛盾中前行的。

● 矛盾下前進

　　我相信屏幕前的您一定有過類似生活經驗，蓄滿水池不是簡單把出水口開到最大即可，那些無序噴出的水流往往會噴濺到池外。發動機工作的過程中，空氣就像是水流，想提升效率并非無序進入越多越好。

　　讓進氣更通暢的秘訣不僅是設計環節的優化，這還牽扯到了制造環節。傳統氣門安裝前需要在缸體相關部位安裝座圈，全新發動機使用激光熔膜法加以優化，從而可以實現工程團隊設計的更順暢的進氣管路設計。

● 經濟合理老傳統不能丟

　　提到豐田，無論哪國消費者都會脫口而出經濟耐用，一定程度上與其使用相對“穩妥”的技術有關。在D4-S混合噴射技術大規模應用的情況下，這臺1.5L自然吸氣發動機就做了穩妥的選擇，僅使用缸內直噴。

　　缸內直噴技術是直接將汽油噴射到缸內，從而減少了氣道噴射過程中汽油在進氣道蒸發所占用的充氣體積。有助于提高發動機充填效率，提升發動機性能。當然它也存在濕壁效應以及進氣門背部積碳過多的缺點，豐田如何應對這些問題目前還有待觀察。

　　今天各國的測試條例都更貼近實際用車情況，包含冷車、正常工作溫度以及各種復雜，實驗表明歧管噴射與缸內直噴面對不同工況、負載各有利弊，因此搭配使用的混合噴射在近些年逐漸成為趨勢。豐田這臺全新發動機從燃燒根源加以優化，從而使其單靠缸內直噴亦可達標，節省一套歧管噴射系統，成本更低，穩定性更高，這或許也是未來全新發展趨勢。

● 細部優化

　　當然，除了上面提到的與燃燒有關的環節，M15A發動機在振動抑制、輕量化上也較老款機型進行了有針對性的優化。“麻雀雖小五臟俱全”的應用了不少高級別發動機上的開發思路，這也是模塊化開發平臺帶來的紅利。

全文總結：

　　提到豐田，很多人腦中的印象還是保守、中庸，實際上豐田章男上臺后，這家日本車企無論是品牌塑造，亦或是技術投入上都有了天翻地覆的改變。乍一看全新的三缸、自然吸氣發動機與這個時代“背道而馳”，其實是工程師針對車型定位與目標用戶需求給出的解決方案。當然，眾多技術加持并不代表結果一定完美，我們期待日后有機會實際體驗，看看真相是否是真香。（文/圖 汽車之家 唐朝）