如果你到豐田的4S店，流露出對凱美瑞、C-HR或奕澤有點意向時，銷售精英們幾乎都會向你灌輸“豐田全新TNGA全球模塊化平臺”、“全球最高40%熱效率發動機”等術語，一時間，無論在市場上還是網絡上，這臺最大熱效率達40%的豐田Dynamic Force Engine（噴氣流控發動機），在人們還未摸到它之前就先火了一把。

豐田跟馬自達一樣，對發動機熱效率均有執著追求。一年半前我的專欄文章?淺談豐田全新雷凌/卡羅拉1.2L D4-T發動機?里談及的豐田1.2T渦輪增壓發動機，熱效率經已達到了36.2%，在當時的渦輪增壓發動機陣營里處于頂尖水平，但仍小幅落后于豐田同期的1.3L和1.5L自吸發動機38%的熱效率。這副1.2T發動機后來被廣泛搭載于豐田最走量的卡羅拉/雷凌車系之上。

直至豐田大打熱效率這手牌開始，人們才開始對熱效率關注起來，并試圖進行橫向對比。但是，豐田4S店的銷售精英絕對不會花時間跟你長篇大論去解釋熱效率到底指的是什么，更不可能跟你說豐田為了實現它做了些什么。

發動機熱效率，又稱“發動機有效效率”，是指發動機有效功率的熱當量與單位時間所消耗燃料的含熱量的比值，用以評定發動機作為熱機的經濟性。書面上的解釋有點不那么通俗，簡單地說，熱效率就是燃料燃燒后被發動機有效利用并轉化為動能的能量，跟燃料能量的之比。

一般汽油發動機的熱效率僅為30%左右，其余70%的燃燒能量都被浪費掉。被浪費掉的能量包括：機械阻力損耗、泵損耗、排氣損耗、冷卻損耗和未燃損耗。這些損耗占燃料熱能的比例可大致參考下圖。

發動機工程師們認為，只要能利用到浪費掉的70%熱能中哪怕很小的一部分，發動機的燃油經濟性就會有極大的改善。其實目前自吸發動機還大有潛力可挖，就看如何合理地對發動機進行設計。 各大汽車制造商都在尋求提升汽油機燃效的方法，只有把汽油的能量盡可能多地用于推動汽車工作，內燃機才能在日益嚴苛的排放法規下，在可持續發展的道路上繼續走下去。出現了兩條技術路線，一個是采用渦輪增壓，另一個則是混合動力。這兩條技術路線的共同點是：都在發動機外部尋求較復雜的解決方案。而豐田作為全球混合動力技術的領先者，除研發混合動力技術以外，同時也致力于提高發動機本身（發動機內部）的熱效率。

為什么豐田A級級別的車型上做了一個1.2T渦輪增壓發動機之后，再次返回自然吸氣的懷抱，做出了這個40%熱效率2.0L直列四缸自然吸氣發動機？難道真的對比渦輪增壓，自吸才是皇道？

當然兩種發動機形式都有其優缺點。小排量渦輪增壓發動機通過渦輪增壓能提升進氣效率，實現小排量大動力的效果立竿見影。但渦輪增壓發動機增加的渦輪及其冷卻系統、強化的發動機主要零件、還有冷卻壓縮空氣的中冷器，都會增加重量和成本，不利于效率的提升和可靠性。

困擾渦輪增壓的另外一個問題是爆震。渦輪增壓發動機進氣壓力較高，當發動機進入到壓縮沖程時，高壓氣體很容易在火花塞未點火前使汽油自燃，相比自然吸氣發動機更容易產生爆震。為了抑制發動機爆震現象的發生，增壓發動機的壓縮比一般低于自然吸氣發動機。為了抵制爆震，達到更好的動力輸出，渦輪增壓發動機普遍需要“食用”比自然吸氣更高標號的汽油，這無形中增加了車主的用車成本。雖然高壓縮比自吸發動機同樣雖然面對爆震的問題，但豐田這次堅持走在自吸的路上，通過新技術和新設計來完美地綜合解決了問題，使燃效達到了巔峰。難能可貴的是，豐田2.0L噴氣流控發動機只需“進食粗糧”，91號或以上汽油就可以滿足它的胃口，還“吃得少，跑得多”。

提升自然吸氣發動機的熱效率，一般來說可從以下幾方面著手：

優化設計的燃油噴射系統；優化的進排氣道設計；更合理的單缸設計帶來更理想的燃燒；更高的壓縮比；優化設計的進排氣可變氣門正時；降低機械摩擦阻力；

豐田這次是怎么做的，請大家繼續往下看~

豐田TNGA是一個完整的架構平臺，TNGA發動機是整個TNGA平臺重要一環，豐田全新2.0L Dynamic Force Engine發動機除了搭載了旗下VVT-iE馬達驅動可變氣門正時系統（進氣側，排氣側為VVT-i），還進行了全面的重新設計，方使得這臺2.0L直四發動機達到這個汽油機史上巔峰的、領先世界的40%最大熱效率。Dynamic Force Engine采用了多種雖不算顛覆行業的黑科技，但所有的突破和改進整合在一起，卻對發動機熱效率的提升起到了顯著的作用。

下面對各個技術進行分析解讀：

1、D-4S雙噴射系統

D-4S雙噴射系統結合了直噴和電噴系統的優點。D-4S雙噴射系統可于冷車或者是低負荷的時候采用歧管噴射，在需要高負荷的時候才切換至缸內直噴。相比單純的直噴發動機，豐田D-4S結合歧管噴射加上直噴的雙噴射技術能很好的避免碳氧化物的產生，同時保留節能特性。

（豐田D-4S雙噴射系統示意圖）

2、激光熔膜進氣門座

采用激光熔膜技術為氣門座鍍上銅鉻系合金，使得空氣進入氣缸的過程變得更順滑，流速自然得到提升。

3、進/排氣歧管的相對位置優化

進、排氣歧管的相對位置優化，進、排氣門之間的夾角由31°擴大至41°。夾角的增大使得氣流在氣缸內”翻滾“得更激烈；

4.更筆直的進氣道與底部經全新設計的進氣門

進氣道的進氣門底部與氣缸頂部接觸面的采用了全新設計的形狀，剖面看起來就像一個鋒利的尖角，使進氣流從四周向中心集中，增強滾流效果，所產生的渦流令油氣混合更均勻，帶來更理想的燃燒，有助發動機穩定在高壓縮比的工況下工作。

以上2、3、4多種細節處優化設計的融合使Dynamic Force Engine實現了strong tumble flow-強勁滾流。

5、縮小缸徑沖程比（Bore/Stroke Ratio)

更合理的單缸設計油氣混合物能更理想地燃燒。TNGA 2.0L發動機的沖程由上代2.0發動機的98mm增加至103.4mm，缸徑則從90mm縮小至87.5mm。更狹長的缸體有特別是于油氣混合物被火花塞引燃之后，能夠在更短的時間內擴散至整個燃燒室。

跟以往日系高轉性能車想方設法增大缸徑沖程比的做法不同，更小的缸徑沖程比，意味著沖程比缸程要大，剖面看氣缸就類似一個打豎的長方形。沖程更長且缸徑更小的設計，有利于提升低轉速區的扭矩輸出，另外還能減少熱能散耗。

6、進氣側VVT-iE智能可變氣門正時電子控制系統

VVT-iE 擴大調節范圍的電控可變氣門正時技術。此技術的亮點是使用了電機取代了以往的電磁閥來切換正時調節器的液壓油路，來控制進氣門的正時。優點是切換速度更快，進氣門開閉響應更迅速，時機更精準并且可實現無級調節，同時調節范圍也更廣。這也是提升壓縮比和提升燃效的重要技術之一。

（VVT-iE技術示意圖）

采用VVT-iE系統后，可以從多方面提升發動機的性能。在發動機怠速運轉時，可以消除氣門重疊，減少廢氣進入進氣道，從而穩定怠速轉速，提高燃油經濟性。在發動機低轉速范圍，小至中負荷時，增大氣門重疊，延遲關閉進氣門，增加內部 EGR，減小泵氣損失，從而提高燃油經濟性，改善排放控制。在發動機低至中轉速范圍，提前關閉進氣門，提升容積效率，從而增加低至中轉速范圍的扭矩。在發動機高轉速范圍，延遲關閉進氣門，提升容積效率，從而提升輸出功率。在發動機溫度較低時，可以消除氣門重疊、減少廢氣進入進氣道及穩定快怠速時的轉速，提高燃油經濟性。在發動機起動及停機時，可以為發動機起動優化氣門正時控制，從而提高起動性能。

7、減少摩擦

為了減少摩擦，這臺TNGA 2.0L活塞的滑動表面也經過了鏡面精加工，同時還通過激光產生了較窄的十字溝槽用以提高耐磨性。

8、13：1高壓縮比

豐田TNGA發動機壓縮比可達13：1。包括馬自達在內的許多主機廠，近年來都是大談壓縮比。壓縮比是活塞做功過程中，下止點時的氣缸容積跟上止點時的氣缸容積之比。一般汽油發動機的壓縮比為11：1左右。

為什么提高壓縮比就可以提升效率呢？以彈簧為例，壓縮彈簧的程度越大，產生的反彈力就越強。再以弓箭為例，弓被拉得越開，射出的箭就會越遠。對于發動機來說，壓縮比越高，燃燒等量的燃料，產生的動能就會越多，因此能提高發動機的燃效。壓縮比越高，理論上燃效越高。主機廠都想方設法提升壓縮比，但太高的壓縮比會導致爆震的發生。所以在使用92號汽油的前題下，需要大幅提升壓縮比，必須結合最新的燃油噴射技術和設計優秀的進排氣門可變正時系統。豐田的D-4S雙噴射系統和VVT-iE可變氣門正時系統的加持，使這臺TNGA發動機可以穩定地在國內油品的情況下達到13：1的高壓縮比。

9.電子水泵

Dynamic Force Engine搭載了電子水泵以及電子調溫器，更精確的控管發動機溫度，讓其處于最佳的工作溫度來提高運轉效率、降低燃油消耗。豐田將VVT-iE可變氣門正時系統、可變排量機油泵等諸多控制系統整合以后，ECU能夠判斷當前工況下需要工作的部件，進而停用不需要的控制部件來達到節能的目的。

以上多項措施帶來的效果是，型號為M20A的TNGA 2.0L發動機功率提升了18%，油耗降低了25%！搭載這臺最新發動機的一汽豐田奕澤，能在6600rpm時輸出126Kw/171馬力的最大功率，并4800rpm時提供203?！っ椎淖畲笈ぞ?。驅動車重1510公斤的奕澤頂配奕炫版，百公里綜合油耗僅為5.7升！一臺自重1.5噸A級SUV的體量，油耗只跟一臺重量1噸出頭A0級兩廂車相當。大概直至看到這，大家才能真切體會到40%熱效率的好處吧~

難能可貴的是，這臺初期還是依靠全進口MADE IN JAPAN的發動機是率先獨家供應中國市場！花旗國的C-HR還用的還是老一代的VALVEMATIC 2.0L，最大功率只有可憐的144匹！作者看到這都被豐田感動到落淚了~

在保證燃油經濟性的大前題下，它的動力和燃油經濟性處于同級領先水平……咳咳，不好意思，簡直就是越級的水平~

來一組稍為有趣的奕澤同級SUV馬力重量比和百公里縮合油耗數據對比吧~

豐田新2.0L動力和油耗完爆多年前名噪一時的馬自達創馳藍天一代SKYACTIV-G 2.0L毫無懸念；歷史更“悠久”的本田1.8L動力和油耗都墊底也合情合理，縱使它擁有最羽量的體重；論動力表現，比不過吉利沃爾沃未來戰略三缸渦輪增壓發動機再正常不過，好在車重比繽越多170kg的前題下，油耗還能扳回一城；真正丁當馬頭的可能是來自大眾探歌的1.4T EA211，工信部油耗同為5.7L。但汽車之家的實測油耗數據與工信部油耗數據最大相差54.39%！這對于純潔的我來說實在有點太大了，相當感人。也從一個側面印證了小排量渦輪增壓發動機面對國五NEDC工況的優秀能力，但面對國六WLTC（WLTP中國版）循環時的無能為力，油耗會顯著惡化，而自然吸氣發動機面對WLTP循環的惡化相對輕微許多。

奕澤的實測油耗合理，在接受范圍內。并且奕澤新款國六車型百公里綜合油耗仍保持跟先前國五版本車型一致的5.7L，令人驚嘆。

為了達到出色的燃油經濟性，豐田全新的模擬10速Direct Shift-CVT雙傳動變速箱同樣功不可沒。新變速箱結合了AT和CVT的優點，在1擋起步時采用齒輪傳動，隨后在2-10檔切換至CVT錐帶傳動，很好地兼顧了直接的起步體驗和起步后工況下的燃油經濟性。

新變速箱更高效率的錐帶傳動，使同一車速下發動機的轉速降低，發動機噪聲自然更低。

隨著本田全面轉投渦輪增壓和混合動力陣營，馬自達即將推出類似機械增壓的SKYACTIV-X第二代創馳藍天發動機，斯巴魯開始推行其Intelligent BOXER弱混系統，市面上純粹的、出色的自然吸氣發動機已買少見少，要坐上自吸時代的末班車，自吸粉們可要抓緊咯~