能否堪当重任 解读丰田2.0T发动机

一直以来，自然吸气都是丰田的最爱，自吸发动机的动力能够呈线性平顺的输出，给油即给力的流畅感觉是涡轮增压所不能赋予的。不过现今，迫于小排量增压引擎在中国车型动力总成覆盖面的不断增加，丰田也逐渐感受到了压力，不得不拾起已放下多年的涡轮。为什么说“拾起”？因为早在1986年，丰田就在牛魔王Supra上搭载了一台代号为1JZ-GTE的2.5L涡轮增压发动机，最大功率达到280马力。

以上啰嗦这么多，无非就是想表达一点，现在雷克萨斯NX身上的那颗2.0T发动机可以说是“中国特供”，毕竟海外其他地方对汽油涡轮增压发动机的热衷程度远不及国内市场，但是中国受众群体这么多，为了响应需求，一向反应慢一拍的丰田终于决定启用涡轮增压这项技术，除去已经搭载了的雷克萨斯NX、汉兰达和8月份即将推出的皇冠2.0T版本，未来国产车型在更新换代的时候也将会更多的搭载这颗心脏。曾有车评人说过，中国市场影响着全球市场。

事实证明，丰田确实拥有过硬的技术功底，就账面数据来看，现款雷克萨斯NX200t上搭载的代号为8AR-FTS的2.0T发动机无疑是不差于直接竞争对手-大众2.0T发动机，其最大功率为175kw，最大扭矩为350N.m；而德系车代表——大众的第三代EA888-2.0T发动机最大功率为165kw，最大扭矩为350N.m。然而这个曾经风云一时的发动机，也逃不过“树大招风”的命运，虽然历经三次改进，但关于EA888的质量问题就一直没有停过（如烧机油），那么，丰田的8AR-FTS发动机为何能够在不烧机油的情况下达到不错的动力输出？我们或许可以用以下几点来证明：

增大进排气效率，实现高速燃烧

单涡轮双涡管增压系统: 涡轮增压发动机是依靠涡轮增压器来加大发动机进气量的一种发动机，涡轮增压器(Turbo)实际上就是一个空气压缩机，在单涡轮双涡管增压系统中，将发动机排气管道按点火时刻相邻的气缸排气管道分成两组分别推动涡轮工作，具有更强的脉冲增压，而且排气更为充分。相对于普通的涡轮增压发动机，单涡轮双涡管发动机有效缓解低速时的迟滞性，使得发动机峰值扭矩的爆发更早，燃油经济性更佳。

造型设计：为了实现高速燃烧，丰田在缸口采用了可使进气气流沿高效流入的斜坡形状，并且采用了兼顾高速燃烧和催化剂升温燃烧的活塞形状。活塞可减轻原来D4-S中发生的气流剥离现象。

小结：涡轮增压的目的到最终无非就是增大发动机效率，尽可能的使燃料充分的燃烧，合理的造型设计和加上采用成本较高、技术复杂的单涡轮双涡管增压系统，保证了动力提升的牢固基础。

选择最适合当前工况的工作方式

这种理念在8AR-FTS身上的代表性技术有VVT-iW气门正时技术，D4-S双模式燃油喷射。

什么是VVT-iW气门正时技术？“W”和“Double”的日语发音相同，W在很多场合下也用以指代Double（双倍），此项技术可以让发动机在不同工况下实现奥拓循环和阿特金森循环两种工作模式。阿特金森循环本质上是改变发动机膨胀比的循环，通过增大  膨胀比，令油耗有更佳表现。在需要强大动力的时候，系统采用奥托循环模式，以保证足够的动力性。在低负荷情况下，则切换为阿特金森循环，以最大化地提高效率。

D4-S双模式燃油喷射: 和纯缸内直喷不一样，D4-S采用的是缸内直喷和歧管喷射两种模式相结合的设计。在冷启动以及低负荷工况下，歧管喷油可以混合得更加充分，而且可以清洗气道，避免气道、气门积碳和淤积赃物。中等负荷下缸内喷射开始介入，重负荷则是只有缸内直喷系统在工作。两套喷油系统，综合了歧管喷射和缸内直喷的优点。

小结：任何一款车在日常使用时，不同工况对动力的需求是截然不同的。高速、急加速的时候，对动力的需求很大。然而一个人开车有多少时候需要这种动力？普通人估计连10%的情况都不到。也就是说，那些强大的动力在绝大多数情况下其实是“浪费”的，而争取让发动机在不同工况下采用更加合适的工作方式，丰田选择的无疑是非常有效的办法。

优化整个发动机的热管理

在这一方面，8AR-FTS 采用的是现今比较先进的做法，包括集成式排气歧管、水冷式中冷器。

集成式排气歧管：采用更加紧凑的布局，将排气歧管集成在缸盖内，另外在排气歧管周围套上水套，也可以优化发动机热管理，一方面冷启动时利用废气热量减少热机时间，另一方面水道在重负荷下可以帮助废气降温，从而降低涡轮的热负荷。

水冷式中冷器：利用循环冷却水对通过中冷器的空气进行冷却。优点是冷却效率较高，而且安装位置比较灵活，涡轮响应更快无需使用很长的连接管路，使得整个进气管路更加顺畅。

小结：发动机都具有一个最合适的工作温度，一般为90℃，使发动机在最佳温度下工作才最省油、最稳定、最能发挥其效能。

材料上的不同选择

大众的EA888发动机采用的是铸铁，8AR-FTS采用的则是铝合金，这两种材料各有优缺点。铸铁发动机一般体积较小而且较重，但是在高温高压的条件下缸体更稳定强度更高。铝合金发动机导热性和散热性远远好于铸铁发动机，不过铝在高温的情况下容易和水发生化学反应，铝制气缸容易腐蚀。

如果是设计涡轮增压的发动机，气缸的温度会更高，气压会更大，所以在选择制造材料上，铸铁比铝合金有更多的优势。不过使用铸铁缸体的发动机其散热性能远低于铝制缸体发动机，再加上涡轮增压的缘故使得铸铁发动机比铝合金发动机的气缸温度高很多。由于金属都具有热胀冷缩的性质，在设计涡轮增压发动机的气缸和活塞的间隙上就必须考虑到涡轮运行时气缸和活塞由于温度急剧升高而导致间隙变小，那么在常温情况下就必须考虑到预留气缸和活塞更宽的间隙。

于是，EA888发动机在常温的情况下，设计气缸和活塞的间隙要比8AR-FTS发动机气缸和活塞的间隙要宽些。在常温条件下，EA888发动机气缸和活塞的间隙较宽，在使用同一粘度的机油时，当发动机在启动不久或发动机水温较低时，少部分机油必然会串进燃烧室，导致机油过度的消耗。当发动机运行了一段时间或水温升高后，由于热胀冷缩的物理原理，气缸和活塞的间隙明显减小，机油便不能串进燃烧室了。而丰田的8AR-FTS则可以不需要考虑这个问题。

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