豐田2.0T渦輪增壓直噴發動機技術解析

很多人想了解豐田的2.0T發動機，這臺僅僅在豐田漢蘭達和雷克薩斯NX和IS上使用的2.0T似乎在豐田自吸和混動為主的動力系統中不太顯眼，但是作為豐田和歐洲車企抗衡的重要產品，這臺2.0T還是很有點技術含量的，今天我們一起來看一下。

一、豐田渦輪增壓發動機開發的歷史

早在上世紀80年代豐田就開始了渦輪增壓發動機的開發，下圖中可以卡到豐田渦輪增壓發動機的歷史傳承。當時豐田的渦輪增壓發動機以高效能作為目標，最著名的當屬1993年上市的第四代Supra搭載的2JZ-GTE發動機。

2JZ-GTE採用直列6缸佈局，鑄鐵缸體，雙頂置凸輪軸。雖然原廠動力是按照日本當時的法規限制在280匹，但是其改裝潛力深不可測，透過簡單的改裝即可達到700匹馬力，深度改裝的情況下突破1000匹馬力也毫不稀奇。

隨著2000年以後日本本土跑車市場的逐漸落寞，豐田逐漸停止了高效能增壓發動機的開發。直到2013年，豐田重新轉向增壓發動機技術，不過這次開發的重點是渦輪增壓小型化發動機。代表機型就是今天說到的代號8AR-FTS的2.0T和另外一臺代號9NR-FTS的1.2T。

二、豐田2.0T發動機的核心技術

這臺發動機整合了豐田諸多的發動機新技術，同時也體現了豐田注重穩定的發動機開發思路。

1、發動機架構

這臺8AR-FTS 2.0T發動機和大多數2.0T一樣有橫置和縱置兩個版本，採用了缸徑行程相等的設計86*86，這種設計一般認為是為了低速扭矩和最大功率的折中。壓縮比10：1在增壓發動機裡面也是中規中矩，考慮和油耗和爆震控制之間的平衡。全鋁發動機設計也保持了豐田一貫的輕量化水準。

2、阿特金森迴圈燃燒系統

這臺2.0T採用了豐田非常擅長的阿特金森迴圈燃燒系統，採用進氣門晚關的方法，把進入汽缸的空氣再壓回進氣管一部分，這樣會產生膨脹比大於壓縮比的效果。這樣能夠更加充分的利用氣缸內高溫燃氣的熱能，從而提高熱效率。這種燃燒方式對降低泵氣損失也有幫助，是日本企業目前非常流行的燃燒系統方案。需要說明的是，這種阿特金森迴圈的燃燒方式只在發動機部分負荷的時候採用，可以降低油耗。如果發動機進入大負荷區域，將會透過可變氣門正時切換回傳統的奧托迴圈以提升功率。

3、豐田VVT-i(w)可變正時氣門系統

阿特金森迴圈的關鍵技術對氣門正時的控制，對氣門正時的調節速度和調節範圍都有相當高的要求。豐田這臺2.0T採用了中置油壓控制閥的VVT-i(w)技術，調節角度大，調節速度快。可以滿足阿特金森迴圈的需要，同時還可以幫助實現阿特金森和奧托迴圈之間的無縫切換。

4、複合噴射D-4S

複合噴射也叫雙噴射，每個氣缸採用一個GDI直噴噴嘴加一個氣道噴射噴嘴。這樣可以充分發揮兩種噴射方式的優勢，同時還可以減少氣門積碳。

估計大部分朋友都是是從大眾EA888三代開始瞭解雙噴射系統的，但是實際上全球最早的雙噴射技術是豐田在2005年釋出的代號為D4S的3.5V6自吸發動機開發上（雷克薩斯GS350），當時的目標是是為了滿足美國的超低排放法規的要求。

5、缸蓋整合式排氣管和雙渦道增壓器

豐田2.0T採用了整合在缸蓋上的排氣管設計，也就是將排氣管整體鑄造在氣缸蓋內部，用水套來冷卻排氣管，這種設計有兩個好處：

在啟動熱機的時候可以用排氣能量加快發動機升溫過程，降低排放和油耗。
在大負荷狀態下利用水套的冷卻來降低排氣溫度，降低增壓器的熱負荷。

豐田將整合式排氣管技術和雙流道增壓技術進行了結合。雙流道就是把發動機的1-4和2-3排氣管分成兩組，也就是兩個渦道，分別的引入增壓器，這樣可以避免不同汽缸之間排氣的相互干擾，加快增壓器相應速度。

6、水冷中冷器

豐田在這臺2.0T發動機上採用了水冷中冷器設計，水冷中冷器可以實現更高的冷卻效率，可以有效的降低增壓器壓氣機後的溫度，從而提升空氣密度，減小爆震傾向，實現高效能。豐田額外為中冷器和增壓器冷卻設計了一套獨立低溫水迴圈，採用獨立的電子水泵進行控制。這樣的話即使在突然停車的狀態下，電子水泵依然可以為高溫的增壓器提供冷卻，可以避免增壓器過熱引起的損壞。