丰田2.0T发动机解析

丰田2.0T+发动机解析
作为丰田旗下近 20 年来首款搭载涡轮增压的轿车车型，第 14 代皇冠 2.0T 车型自上市以来，深受大众的关注。

这款车集双涡管涡轮增压发动机的 D-4ST 双喷射系统、宝马的单涡轮双涡管技术、奥托和阿特金森循环切换、缸盖集成排气歧管、双 VVT-iW 以及 S&S 智能节油启停系统等众多技术集结于一身。

本文将为大家详细介绍皇冠 2.0T+发动机。

虽然一直以来，日系车企给人印象一直坚持的是自然吸气的“忍道”，但实际中日本完全没有落下对于涡轮增压发动机的研发，全球最大的 3 个车用涡轮增压汽车供应商有两家都是
日本的。

而老品牌丰田 20 年的厚积薄发更不可小觑。

这次第14 代皇冠搭载的 2.0T+最大输出功率和最大扭矩分别达到 173kW 和 350Nm，已经可与 3.5L 排气量动力性能比肩。

采用的 S&S 智能节油启停系统，使油耗降低了 25%(每 100 公里 9.5L 降低到 7.4L)，几乎和2.0L 发动机耗油量相同。

“四双”数据
双喷射、双涡管、双循环、双VVT-i（W），合称“四双”，具体情况是怎样呢。

双喷射技术
全新皇冠首次采用 D-4ST 双喷射系统，顾名思义其采用的是缸内直喷和歧管喷射两种模式相结合的设计。

它根据发动机的负荷状况进行协调工作，在冷启动以及低负荷工况下，使用歧
管喷油，尤其是冷机状态下，相比缸内直喷，歧管喷油让油气混合得更充分，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，进入复合喷射状态；重负荷则由缸内直喷系统全面接管。

两套喷油系统，既结合了歧管喷射的特点，又发挥了缸内直喷精确喷油的优势，优化整车燃油效率的同时动力也大幅提升。

对于不同工况，选用不同的喷射配合：冷启动/怠速/低负荷使用单歧管喷射(2000rpm 以下)，中等负荷两套喷射系统协同工作(2000-4000rpm)，高负荷下则由缸内喷射完全接管(4000rpm 以上)。

这样就发挥了进气歧管喷油、缸内直喷各自的优势，实现了各个转速下动力响应、燃油经济性都很好。

VVT-iW 是 VVT-i 可变气门正时技术的升级版。

“W”和“Double”的日语发音相同，W 在很多场合下也用以指代 Double，VVT-iW 也一样。

字面上解释，Double 指的是 VVT-iW 技术可以让发动机在不同工况下实现奥托循环和阿特金森循环两种工作模式。

低工况时气门迟闭，排出部分新鲜空气，令压缩行程小于膨胀行程，实现热效率高的阿特金森循环，达到省油的
效果;高工况时气门提前开启，进排气效率更高，取得奥托循环低扭强劲的优点。

这就成功让
2.0T+发动机可以根据不同工况选择两种循环方式，确保发动机工作效率和燃油经济性都达
到很好的水准。

双涡管技术
单涡轮双涡管技术也是丰田首次采用，相比于单涡管增加了一条废气通道，此举看似简单，却让排气更加顺畅、泵气损失更少，从而发挥更强的增压效果。

相信很多人选择涡轮增压发动机，都是看中它强劲的动力，踩下油门后带来的推背感。

不过，涡轮启动需要排气量达到一定水平，这也就是常说的涡轮迟滞效应，可惜的是单涡管产生的排气干涉会加重这种涡轮迟滞。

而理顺排气的双涡管正好与之相反，可快速提升涡轮介入的灵敏度。

与此同时，全新皇冠D-4ST 2.0T+发动机还对涡轮进行了轻量化处理，令涡轮响应更快，所以这款发动机平顺性堪比自然吸气发动机，同时保有超强的加速性能。

双涡管涡轮增压器市面上本不多见，再加上排气歧管缸盖一体化设计，这样的组合为世界首次采用。

将排气歧管集成在缸盖内，可令发动机布局更紧凑，另外在排气歧管周围套上水套，还可以优化发动机热管理。

因为，冷启动时完全可以“近水楼台先得月”地充分利用废气热量，减少热机时间；另外，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，起到水冷式中冷器的效果，进一步提高涡轮低速的反应。

双循环技术+双VVT-i（W）技术
丰田首次搭载VVT-i（W）气门正时广角技术，这项技术可视为VVT-i 可变气门正时技术的升级版。

其可变气门正时从油压控制改为更加精确的电控，正时角度的可变范围也更大，能够更好地控制进气时机与进气量，保证了各个转速范围内的大扭矩输出。

也正是因为它的使用，让发动机在不同工况下实现奥托循环和阿特金森循环两种工作模式。

水冷式中冷器
由于发动机排出的废气的温度非常高，通过增压器的热传导会提高进气的温度。

有数据表明，在相同的空燃比条件下，增压空气的温度每下降 10 ℃，发动机功率就能提高 3%～5%。

所以如果未经冷却的增压空气进入燃烧室，除了会影响发动机的充气效率外，还很容易导致发动机燃烧温度过高，造成爆震等故障，而且会增加发动机废气中的 NOx 的含量，造成空气污染。

这时就需要中冷器来降低发动机的进气温度。

缸内集成排气歧管
D-4ST 的动力革命
这么多新技术的应用，引发了怎样的化学反应呢？下面就结合这款发动机的特性曲线具体来看一看。

从图中不难看出，D-4ST 2.0T+发动机的最高功率为173kW，最大扭矩为350Nm，同时在1600 转左右就可爆发，至 4500 转左右仍可保持恒定的最大扭矩输出，所以这款发动机拥有更宽幅的高扭矩区间，这样无论在起步加速，还是在高速行驶中，车辆都可获得源源不断的澎湃动力。

另外，在D-4ST 双喷射系统、双涡管增压系统等的配合下，这款发动机的最大热效率也达到了增压发动机中 36%的高水准（一般增压发动机热效率在 30%～35%左右）。

其动力已经如此强了，燃油表现又如何呢？
“+倍”节油
2017 年后德系汽车厂商也将采用目前已应用于全新皇冠D-4ST 2.0T+发动机上的双循环系统（奥托循环与阿特金森循环）。

大家都这么看好双循环，无非是看中了可切换阿特金森循环的超高节油性。

而阿特金森循环是利用延迟进气门关闭，使膨胀比高于压缩比，来实现节油的。

从这一点来说，其与 D-4ST 双喷射系统相结合，又是一个逆天的组合。

因为，直喷技术最大的特点就是在压缩行程之后喷油，也就是在阿特金森模式下，进气门关闭前压回进气道的只有空气，省油效果愈加突出。

此外，全新皇冠搭载 ISS 智能启停系统，在城市工况下节油效果可以提升 7%左右。

目前很多高档车上都装配有类似的启停系统，那 ISS 智能启停系统与他们有哪些不同呢？
其实，为了节省每一滴燃油，除了非常显眼的技术（双循环系统）以及装备（ISS 智能启停系统）外，其他技术也都在尽全力为节油服务。

比如，水冷式中冷器，前面我们已经对它进行过介绍，其特点是对压缩后的进气能够进行持续、稳定的冷却，从而获得更好的性能表现，增压的介入响应也会得到提升。

这里要说的是，当发动机在长时间高负荷驾驶的情况，多少会使用一些燃料进行冷却。

如果拥有了这样一款稳定高效的冷却器，这部分燃油消耗完全可以省掉。

避免“烧机油”
目前市场上对于有些涡轮增压发动机“（汽）油机（油）混动型”的诟病，让人们不得不关注“烧机油” 这个话题，当然，每一款发动机都存在机油消耗或烧机油的现象，不过由于涡轮增压发动机自身特点，其机油消耗相对更高（也就是通常所说的“烧机油”）。

对于这个问题，全新皇冠D-4ST 2.0T+发动机作为丰田重返涡轮增压领域的力作，不可能没有表示。

为了防止这款发动机在机油消耗上出现异常，丰田采取了多种手段。

比如，改良喷嘴形状、优化喷油时机以及燃烧室形状等，以确保燃油充分燃烧，避免未充分燃烧的油气附着在气缸壁上与机油接触，导致机油异常消耗。

此外，丰田还首次采用了机油喷射停止系统、全新喷射泵机构（新 PCV 系统）等，让 D-
4ST 2.0T+发动机的机油消耗保持在正常值范围内，同时其机油老化程度、使用寿命几乎与自然吸气发动机相当。

总结
这么多技术集合在一起，D-4ST 2.0T+发动机的可靠性如何呢？为了确保最新动力总成的耐久性以及给用户带来信赖感，全新皇冠D-4ST 2.0T+发动机在上市前进行了长距离耐久性行驶试验。

其中，行驶路况包括城市市区、高速公路、西部高原（标高4000 米以上）等；而试验内容也囊括了冰面、雪地等路况测试。

此外，全新皇冠还专门针对发动机进行了极低温度条件下的行车评价以及超过240 km /h 的超高速行驶测试。

在整个测试实验中，D-4ST 2.0T+发动机运行良好，没有出现任何故障。

而且，出于对零部件工艺、工程标准的苛求，整个发动机包括增压器均由丰田自制，产品品质已经得到了有力保证。

对丰田有所了解的人都知道，丰田早在八十年代就已经拥有涡轮增压发动机。

那有人会问
了，丰田既然早已掌握了涡轮增压技术，为什么直到现在才把涡轮增压发动机导入中国市场，是看到涡轮增压在中国“火” 了吗？其实，丰田的工程师们考虑最多的，是要让第14 代全新皇冠“经得起考验”。

附录
TNGA平台主要发动机参数。