[汽車之家 新鮮技術(shù)解讀]  在漫漫人生路上，逆境往往能激發(fā)人平時(shí)難以察覺的潛力。對(duì)汽車而言，苛刻的法律法規(guī)也常能促使新技術(shù)誕生、普及。當(dāng)下就是各類環(huán)保法規(guī)緊逼內(nèi)燃機(jī)發(fā)展的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，由此產(chǎn)生了小排量、三缸、渦輪增壓等各種趣事。有趣的是在這種風(fēng)潮下，豐田Dynamic Force Engine系列最新發(fā)動(dòng)機(jī)選擇了卓逸不群。

● 背負(fù)新時(shí)代M系列發(fā)動(dòng)機(jī)榮耀

　　近些年汽車的開發(fā)講求平臺(tái)化理念，豐田的TNGA就是新時(shí)代下的產(chǎn)物。新平臺(tái)需要一個(gè)全新系列動(dòng)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(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)背景。

　　Dynamic Force Engine系列發(fā)動(dòng)機(jī)不僅滿足了TNGA架構(gòu)的需求，還突破了以往行業(yè)認(rèn)知中量產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率的極限，甚至顛覆了教科書中推算的數(shù)值。不過它并非使用黑科技達(dá)成目標(biāo)，而是穩(wěn)扎穩(wěn)打的在已有技術(shù)上不斷整合、突破，最終水滴石穿。因此，雖然這臺(tái)最新的1.5L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)屬于整個(gè)系列的入門產(chǎn)品，但既然頭頂Dynamic Force Engine光環(huán)，值得關(guān)注的細(xì)節(jié)也就不會(huì)少。

● NA的最后堅(jiān)持

　　在各國“正義人士”的不斷推動(dòng)下，傳統(tǒng)燃油車退出舞臺(tái)的速度被大大加快。傷感的講，我們很可能是最后一代與內(nèi)燃機(jī)同呼吸、共跳動(dòng)的人了。大趨勢(shì)影響下，不僅大排量發(fā)動(dòng)機(jī)的身影愈發(fā)難尋，就連往日被直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)“藐視”的“直四”都快變成了稀缺產(chǎn)品。

　　回溯汽車發(fā)展趨勢(shì)，早期技術(shù)所限的情況下，為滿足人類對(duì)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(jì)70年代以后石油危機(jī)的爆發(fā)，法規(guī)緊逼下動(dòng)力總成發(fā)展趨勢(shì)轉(zhuǎn)為小型化。

● 3缸沒錯(cuò)，但不是往日的它

　　今天發(fā)動(dòng)機(jī)小型化的趨勢(shì)難以扭轉(zhuǎn)，但現(xiàn)實(shí)需求也不能完全無視�！俺缘蒙�、干得多”看似矛盾，卻是消費(fèi)者提出的迫切需求。只是豐田這臺(tái)全新1.5L發(fā)動(dòng)機(jī)并沒有按照大家預(yù)想的小排量、增壓戲路登場(chǎng)，在這個(gè)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)為主的時(shí)代，它選擇了堅(jiān)守自然吸氣的“正義”，而且還是三缸。

　　今天提到三缸發(fā)動(dòng)機(jī)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(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出表現(xiàn)相比以往有了改變，但燃油經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)勢(shì)并不明顯。另一方面，對(duì)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(xiǎn)前進(jìn)呢？

　　豐田之所以敢冒險(xiǎn)，原因一方面在于技術(shù)上的今非昔比。Dynamic Force系列發(fā)動(dòng)機(jī)基于模塊化開發(fā)理念，高級(jí)別機(jī)型技術(shù)加持是這臺(tái)代號(hào)M15A發(fā)動(dòng)機(jī)的自信源泉。另一方面老款發(fā)動(dòng)機(jī)雖然滿足現(xiàn)有需求并不吃力，但面對(duì)遠(yuǎn)期、更嚴(yán)苛的法規(guī)要求需要進(jìn)行的優(yōu)化并不比開發(fā)全新機(jī)型來的更低。而在非頂梁柱車型換代之際搭載全新發(fā)動(dòng)機(jī)，以此通過市場(chǎng)進(jìn)一步檢驗(yàn)技術(shù)成熟度，可以為今后熱銷車型發(fā)動(dòng)機(jī)換代積累經(jīng)驗(yàn)。

● 從根源提升效率

　　物理結(jié)構(gòu)從四缸變?yōu)槿�缸，但消費(fèi)者使用過程中肯定不會(huì)希望動(dòng)力也有所折扣，這也是令開發(fā)團(tuán)隊(duì)撓頭的地方。從結(jié)果上看，豐田工程師選擇了最難走的路，簡言之就是從發(fā)動(dòng)機(jī)工作的吸氣、壓縮、做功、排氣根源上進(jìn)行重新開發(fā)。

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

　　通過實(shí)驗(yàn)，豐田工程師認(rèn)為二者比值接近1.2:1是最佳值，新問題再次出現(xiàn)，為了滿足排放法規(guī)，新機(jī)型需使用EGR廢氣再循環(huán)技術(shù)，而過高比值的廢氣無疑會(huì)影響燃燒效果。

　　此外為了提升燃油經(jīng)濟(jì)性，新發(fā)動(dòng)機(jī)也使用分層燃燒技術(shù)，根據(jù)自身特點(diǎn)，其選擇了主流分層燃燒模型中的空氣導(dǎo)向型。

　　現(xiàn)實(shí)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(fā)動(dòng)機(jī)的開發(fā)過程中同樣存在著兩難的情況。Dynamic Force Engine系列發(fā)動(dòng)機(jī)開發(fā)的過程就是在矛盾中前行的。

● 矛盾下前進(jìn)

　　我相信屏幕前的您一定有過類似生活經(jīng)驗(yàn)，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(huì)噴濺到池外。發(fā)動(dòng)機(jī)工作的過程中，空氣就像是水流，想提升效率并非無序進(jìn)入越多越好。

　　讓進(jìn)氣更通暢的秘訣不僅是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的優(yōu)化，這還牽扯到了制造環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)氣門安裝前需要在缸體相關(guān)部位安裝座圈，全新發(fā)動(dòng)機(jī)使用激光熔膜法加以優(yōu)化，從而可以實(shí)現(xiàn)工程團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的更順暢的進(jìn)氣管路設(shè)計(jì)。

● 經(jīng)濟(jì)合理老傳統(tǒng)不能丟

　　提到豐田，無論哪國消費(fèi)者都會(huì)脫口而出經(jīng)濟(jì)耐用，一定程度上與其使用相對(duì)“穩(wěn)妥”的技術(shù)有關(guān)。在D4-S混合噴射技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的情況下，這臺(tái)1.5L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)就做了穩(wěn)妥的選擇，僅使用缸內(nèi)直噴。

　　缸內(nèi)直噴技術(shù)是直接將汽油噴射到缸內(nèi)，從而減少了氣道噴射過程中汽油在進(jìn)氣道蒸發(fā)所占用的充氣體積。有助于提高發(fā)動(dòng)機(jī)充填效率，提升發(fā)動(dòng)機(jī)性能。當(dāng)然它也存在濕壁效應(yīng)以及進(jìn)氣門背部積碳過多的缺點(diǎn)，豐田如何應(yīng)對(duì)這些問題目前還有待觀察。

　　今天各國的測(cè)試條例都更貼近實(shí)際用車情況，包含冷車、正常工作溫度以及各種復(fù)雜，實(shí)驗(yàn)表明歧管噴射與缸內(nèi)直噴面對(duì)不同工況、負(fù)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(shì)。豐田這臺(tái)全新發(fā)動(dòng)機(jī)從燃燒根源加以優(yōu)化，從而使其單靠缸內(nèi)直噴亦可達(dá)標(biāo)，節(jié)省一套歧管噴射系統(tǒng)，成本更低，穩(wěn)定性更高，這或許也是未來全新發(fā)展趨勢(shì)。

● 細(xì)部優(yōu)化

　　當(dāng)然，除了上面提到的與燃燒有關(guān)的環(huán)節(jié)，M15A發(fā)動(dòng)機(jī)在振動(dòng)抑制、輕量化上也較老款機(jī)型進(jìn)行了有針對(duì)性的優(yōu)化�！奥槿鸽m小五臟俱全”的應(yīng)用了不少高級(jí)別發(fā)動(dòng)機(jī)上的開發(fā)思路，這也是模塊化開發(fā)平臺(tái)帶來的紅利。

全文總結(jié)：

　　提到豐田，很多人腦中的印象還是保守、中庸，實(shí)際上豐田章男上臺(tái)后，這家日本車企無論是品牌塑造，亦或是技術(shù)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(fā)動(dòng)機(jī)與這個(gè)時(shí)代“背道而馳”，其實(shí)是工程師針對(duì)車型定位與目標(biāo)用戶需求給出的解決方案。當(dāng)然，眾多技術(shù)加持并不代表結(jié)果一定完美，我們期待日后有機(jī)會(huì)實(shí)際體驗(yàn)，看看真相是否是真香。（文/圖 汽車之家 唐朝）