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豐田新款2.0L四缸汽油機的傳統版的制動熱效率高達40%，阿特金森循環混動版更是達到了41%。（豐田）

豐田油電混動普銳斯所搭載的先進電驅動技術在業界聞名遐邇，但一直以來，豐田都沒有放棄對內燃機技術的探索。

在2018年的日內瓦車展上，豐田正式推出了全新「Dynamic Force」2.0 L四缸發動機系列。該系列將首推兩款發動機：內燃機版和阿特金森循環混動升級版。豐田宣稱，傳統版和混動版的最高熱效率將分別達到40%和41%。該發動機的詳細信息及技術參數，您可查閱由豐田工程師在於2018年全球汽車年會（WCX2018）發表的相關論文，相關論文信息，請至正文最下方。

這兩款發動機是豐田汽油機系列的最新力作。為使汽油機的制動熱效率足以媲美輕型柴油機，豐田一直在積極探索，此前在2015年版的普銳斯上搭載了連續可變氣門正時（VVT）1.8 L發動機和大容量廢氣再循環（EGR）系統，隨後又在凱美瑞混動版中使用了2.5L四缸發動機。

與此同時，現代宣布伊蘭特Eco車型所搭載的1.4L Kappa阿特金森循環四缸發動機和Ioniq混動版所搭載的1.6LKappa系列發動機的熱效率也都達到了40%。

熱發動機的熱效率，指的是設備的有效輸出能量和輸入能量之比。以百分比計，熱效率一定是在0%到100%之間。由於摩擦、熱損失等原因，實際熱效率通常遠低於100%，汽車汽油機的熱效率一般在25%左右。

此次豐田的成功並非得益於像馬自達壓燃SpCCI（火花控制壓縮點火）發動機這樣的突破性技術，而應該歸功於豐田對消除一切不必要能源損失的執著。

豐田2.0L發動機剖面圖展示了激光熔覆閥座的增強進氣渦流的功能和GDI噴嘴的位置。（豐田）

一個重大的技術提升是新型發動機採用了全新激光熔覆閥座（laser-clad valve seat）。閥座和氣閥表面無縫貼合，從而減少了閥座對進氣直流的干擾，進而增強了燃燒室內的渦流。

為了匹配長衝程小孔徑的設計（80.5 x 97.6mm），全新2.0 L四缸發動機增寬了氣閥夾角，同時採用越來越普遍的四缸內燃機的氣缸排量規格——496.5cc。

為使發動機的效率不受負荷和速度的影響，2.0L發動機搭載了雷克薩斯發動機的缸內直噴和進氣道噴射相結合的雙噴系統。

此外，新款發動機還採用了類似於馬自達新一代高效直噴創馳藍天汽油發動機（Skyactic-V）的超高壓縮比，傳統內燃機版為13:1，混動版為14:1。豐田表示，高壓縮比、改進的高滾流進氣口、雙噴系統以及長衝程帶來的高速進氣，顯著提高了Dynamic Force 發動機的燃燒速度。

新款發動機沿用了雷克薩斯發動機的設計，以電子相位器取代了進氣凸輪軸的液壓執行器，進一步提高了可變氣門正時系統的精準性。豐田研發副總Gerald Killman表示，「這樣做的好處是發動機的響應會更快，特別是在寒冷的環境下。」汽油的黏性在低溫下會升高，影響可變氣門正時系統的響應速度。因此，電子進氣凸輪相位器必不可少。」

Killman還表示，由於快速正時調校對排氣的影響較小，因此排氣凸輪作動器仍沿用液壓式，「電子凸輪相位器成本更高，如果不能帶來明顯的效益，那為什麼還要替換呢？」

為降低摩擦，豐田進一步優化了全新2.0L 四缸汽油機的活塞。（豐田）

為降低摩擦，新款發動機的活塞採用了樹脂塗覆的激光菱形花紋側裙設計。此外還搭載了可在各類環境下精準高效地控制冷卻劑溫度的電子調溫器，以及只在需要的時候轉動的電子水泵。

Killman表示，「暖機時不能有水流。」因此，和皮帶驅動的水泵不同，當發動機溫度較低時，電子水泵會自動關閉。

雖然油泵是機械驅動式，但其容量可變，因而可以減少寄生負荷。Killman強調，「我們需要改善每一個零部件。」

2.0L混動版在6600rpm時額定功率為126kW（170hp），在4800rpm時扭矩為 205 N·m（151磅英尺）。2.0L傳統版發動機在6000rpm時額定功率為107kW（143hp），在4400rpm時扭矩為 205 N·m（151磅英尺）。

近來，豐田又推出了匹配新款發動機的全新CVT。該款由愛信精機生產的全新變速箱在車輛起步時採用齒輪傳動，起步後改用皮帶，傳動比切換速度加快，更適合高速行駛。

Killman表示，這樣的設計使CVT齒輪變速箱的響應速度更接近線性輸出的齒輪傳動，進一步增加了效率、提升了客戶滿意度，「新款CVT的設計初衷是希望在提高能效的同時帶來更多駕駛樂趣。」

Killman還說，新款CVT傳動皮帶的角度由之前的11°收窄到了9°，換擋速度提升了20%，起步齒輪的應用使整體傳動速度提升了15%。

作者：Dan Carney

來源：SAE《汽車工程》雜誌

翻譯：SAE中國辦公室

更多有關於該款發動機的詳細技術信息，敬請訪問以下網址了解文中提到的技術論文：

New 2.0L I4 Gasoline Direct Injection Engine with Toyota New Global Architecture Concept

https://saemobilus.sae.org/content/2018-01-0370/

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