「自然」之路，該怎麼走？——我看豐田全新第八代凱美瑞的發動機策略

導讀

豐田全新第八代凱美瑞繼續採用2.5升四缸自然吸氣發動機，不同於我最初的預期。看到皇冠，漢蘭達等車型換代時都採用了2.0T渦輪增壓發動機之後，我很自然地相信，豐田，當然也包括其它主要日系品牌，也會加入歐美廠家的渦輪增壓體系，放棄自然吸氣發動機。

拋開潮流的表象，從邏輯上看，這也是成立的。

因為降低油耗是降低二氧化碳排放的充分必要條件，而渦輪增壓，是對廢氣排放能量的再利用，相對於自然吸氣發動機，提升了發動機的效率。

具體方式是，在維持同等動力效果的基礎上，縮小了發動機的體量，即顯著降低發動機排量，從而節省了油耗。

我自己為什麼

沒有購買渦輪增壓車型？

儘管從職業角度講，對這些信息了解得比較充分，但作為一名汽車消費者，我個人卻沒有跟隨這個潮流，而選擇了謹慎旁觀。

從2001年開始購買私家車，目前我擁有的兩輛汽車，採用的都是自然吸氣發動機。理由很簡單：成本！

我的理解，渦輪增壓系統，是一套額外增設的輔助系統，也就是在發動機之外，多加的一套硬體系統。那麼就提高了製造成本，這一成本將體現在售價里，由消費者支付。此外，多了一套硬體，就增加了故障發生的概率，也就增加了維修的潛在成本以及為此付出的時間。第三，我在試駕中發現，渦輪增壓發動機帶來的油耗降低很有限。

最後這點很值得分析。

我查閱了美國官方的一則科普文章，一輛汽車的能耗，從發動機輸出的實際效率，大約是28%～32%。這可以視為汽車發動機的所謂「熱效率」。

也就是按照熱值來計算燃料的全部能量的話，其中只有28%～32%被發動機用於動力輸出。然後，在傳動系統中又損耗了5%～6%，水泵、發電機又用掉4%～6%，到車輪，就剩下18%～25%了（數字包含了約略後的誤差）。從中可以看到，人們能從多方面來降低油耗。

不提升熱效率而直接減少耗油量的方法有降低風阻、輪胎的滾動阻力、傳動系統的摩擦、水泵等輔助設備的損耗等等。渦輪增壓也是方法之一。

它並沒有提高發動機本身的熱效率，而是把本來排氣浪費掉的一部分能量收回利用。其作用是間接的。即它只是給進入氣缸的空氣增壓，使密度提高。這樣就可以把氣缸容積縮小，而動力輸出不減。但更多的空氣需要更多的燃油與之混合，才能保證同等的動力輸出。

所以，渦輪增壓發動機的節油，多半靠低負荷工況下，以相當於較小排量自然吸氣發動機的運轉狀態少耗油。

比如，現在流行的1.5T直噴發動機，功率大約相當於2.4或2.5多點噴射自然吸氣發動機。全負荷輸出時，兩者一樣。1.5T的節油狀態大都是在低負荷下，相當於1.5自然吸氣工況下，耗油量較低。這種狀況實際生活中較少遇到，特別是當下中國城市的交通狀況，難以體現。

了解了這些信息，加上日常生活中，對發動機動力的需求並不像汽車廠家宣傳中說得那麼高，我在購車決策中，主要看的是實際效果而非紙面的宣傳。另外，節省購車成本和避開故障維修風險的價值比微量的燃油節約價值更大。在捫心自問後，我開始認真審視凱美瑞的自然吸氣發動機策略，並且有所收穫。

凱美瑞

為什麼要「自然吸氣」？

「決定」豐田做出這個決定的因素，就是市場。

凱美瑞作為世界銷量最大的中型轎車之一，其份額主要的部分在美國。

美國市場對這類家用汽車的剛性需求是價格和可靠性，這類汽車的消費者既不願意花更貴的價格購買這類新車，也不願意在售後維修上增加開支。所以，對凱美瑞來說，最合適的策略就是繼續滿足顧客的需求。這對供需雙方都是個恰當的方案。

然而，什麼都不做，墨守成規也絕對不行，因為市場另一個剛需是繼續降低油耗。對於顧客，降低油耗是經濟需要，對世界，降低二氧化碳排放是政治需要。

至此，繼續採用自然吸氣、進一步降低油耗是兩個確定條件，解決方案就比較明朗了：要麼通過周邊優化，要麼直接提升發動機效率。凱美瑞兩種方式都用上了，而為主的是直接提高發動機效率。

這是個雞與蛋的問題。也就是說，是豐田先研發成功了提高熱效率的新技術，從而決定繼續「自然吸氣」？還是先決定了「自然吸氣」，然後致力研究了新技術？

我覺得這兩種成分都有。首先，對自然吸氣發動機的理念是一直就存在的，但假如技術研發未能成功，凱美瑞很可能採用2.0T發動機。這從漢蘭達上能看出來。所以，豐田是有兩手準備的，而自然吸氣顯然是優先選項。

這也表明，新的自然吸氣發動機技術對豐田來說多麼關鍵。因為假如不成功，豐田也就只好跟隨德美競爭對手而在局勢上落於後手。

新2.5自然吸氣發動機

關鍵解決方案

宣傳資料已經說了，當然也是重點突出的部分，就是新2.5自然吸氣發動機的熱效率達到40%，在混合動力款上，達到41%。跟前述相比，這是一個前所未見的數字。過去數十年，汽油發動機的熱效率都是3字頭，現在首次達到4字頭，是歷史性的新紀錄。

技術上的主要做法是所謂的「高速燃燒」。就是讓混合氣在最短的時間內充分燃燒，這個時間越短，產生的膨脹力越猛烈。燃燒產生的熱量都是散失的能量，只有膨脹力才是有用的動力。其次是高壓縮比，這裡是13:1，與法拉利超跑的自然吸氣發動機相近。

新技術主要是解決「高速燃燒」。豐田是在原2.5升自然吸氣發動機的基礎上把發動機的進氣道大幅改動。從向下彎曲改為直線並略向上翹，同時，進氣道的角度也變得更大（進排氣之間的夾角擴大）。

這樣，當空氣進入發動機時，是從氣門的單側進入，形成強烈的渦流。氣缸的形狀也改變了，直徑縮小，衝程增大。使用了直噴，噴油嘴從氣缸側面噴油。

新發動機的效果如何？

在它正式在中國上市，被消費者在使用中檢驗前，任何結論都不能算是準確無誤的。現在掌握的信息是，這台2.5四缸自然吸氣發動機的功率為6600轉時輸出203馬力，在高配運動版XSE上達到206馬力。扭矩分別為5000轉時250牛米和252牛米，綜合油耗約為百公里7.3升。

數字令人滿意，但這是針對美國市場的廠家提供數據，只能拿來跟其它同樣寫在紙面上的數字做個參照比較。在美國短暫的試駕，無法告訴我有關燃油經濟性的準確情況。對於駕駛體驗，還是能夠給予我積極的印象。

駕駛體驗簡述

自然吸氣發動機的好處是其油門響應的及時性和動力輸出的連貫性。全新第八代凱美瑞有著不同以往的操控動感和直接的動力輸出。也許不能冠以強勁，但很充足。

駕駛印象最好的車型是混合動力版。它的操控平衡性出色，並且有著比普通版更為充實的動力輸出，這當然是118馬力電動機在零轉速時就能提供202牛米扭矩的效用。整個混合動力系統的綜合凈功率輸出達到了208馬力，比XSE功率還高，是2.5四缸發動機車型中功率最高的。

混合動力的玩法

提到混合動力，我覺得有必要專門討論一下。在這裡，2.5升發動機又有所不同。它採用了「阿特金森循環」。現代的阿特金森循環專指進氣門延遲關閉的方式。

在進氣結束後，當活塞向上運動開始壓縮時，進氣門並未關閉，而是延遲了一段時間，這段時間內，由於活塞上行，把部分吸入的空氣排回了進氣道里。這一小段行程實際是沒有壓縮的。這樣就使壓縮行程比做功行程短，用更少的耗油量，進行了同等的做功，以達到節油的目的。阿特金森循環等於是在不改變發動機結構的情況下，減小了事實上的排氣量。

如此，發動機的功率和扭矩自然降低了。在凱美瑞上是5700轉時輸出176馬力，5200轉時輸出220牛米。差不多相當於一台普通的2.5升自然進氣發動機的水平。之所以這樣做，就是藉助電力系統對動力的補充，不動發動機硬體，不影響整體動力性，進一步降低油耗。這還使發動機的熱效率再次小幅提升到41%。賬面的綜合油耗降到5.1升（將引進國產的高配版）。

混合動力是最佳搭配

考慮到當前混合動力車型在價格上已經很大程度上接近了同級單純汽油機車型。我們幾乎可以將之視為一個選裝配置。全新第八代凱美瑞還在技術上取得進步，提高了電池性能縮小了體積，使其能夠從行李廂移至后座之下，從而對裝載容積不再構成影響，使混合動力車在實用性上與普通車型無異。再加上性能方面所提供的更好體驗，令混合動力版顯得更加物有所值。

在油耗方面，通常普通車型在實際使用中會比賬面油耗增加一定量，而混合動力則大都呈現相反趨勢。因為這種所謂「強混合動力」主要是在城市低速工況下節油效果顯著，而在高速巡航狀態不顯著。這種特性恰恰最能滿足中國當前城市交通的需求。

在電動車市場前景尚不明晰，許多關鍵問題尚無令人滿意解決方案之際，混合動力以其成熟的技術，合理的成本，直觀的節油性能，無疑是當前這個過渡時期里最適合的方案。

看清「自然」之路

藉助全新第八代凱美瑞這個例子，能夠發現——為了減二氧化碳必降油耗，降油耗必降排氣量，降排氣量必渦輪增壓——這樣的思路並非唯一有效的辦法。它只是因採用此方式的德系和美系製造商在中國影響力較大，成為主流。這一定程度上是由於他們在混合動力系統的成本和技術方面處於競爭後手，而採取的應對方式。如同對弈當中雙方在棋盤的不同位置落子，互爭先手。

但是，出於成本考慮，各大廠實際上都沒有放棄使用自然吸氣發動機。尤其在較低價位的車型上。而渦輪增壓發動機在節油方面局限性很大，要想獲得實際效果，最終還是要走混合動力的道路，但這隻能使「成本牆」被壘得更高。

比如現在各種高檔車上的插電混合動力，實在跟普通消費者沒什麼關係。即使像比亞迪這樣的國產品牌，其插電混動車型如果不減除政府補貼，價格都高得讓人無法接受。

這時，再看豐田凱美瑞的自然吸氣發動機加混合動力方案，其合理性變得清晰明了。在市場經濟中，效率是多方面的，但無一不是和成本緊密相連。這個成本，首先是消費者的成本。消費者不希望增加購置成本，不希望增加使用成本，不希望增加維護成本，相反，他們要求盡量降低這些成本。同時，他們希望提升體驗的滿意度。當然，在不增加開支的情況下，也願意響應環保的號召。

面對這樣的需求，製造商如何滿足？既滿足顧客需求，又確保自身良性經營？路其實是明確的，在評估中不難看清。關鍵在於，無論走哪一條路，都不是無條件的。

首先，你需要擁有走它的資格，即相關技術。自然吸氣之路，對豐田來說，是首選，因為以往的技術實力在此，它還構成了混合動力體系的基礎。在發動機熱效率上取得突破，更夯實了這個基礎。至於渦輪增壓，與混合動力相比，要簡單多了，在相應的位置上，也已經應用。這樣看，豐田在競爭中佔據著靈活性，其方案也更為切合實際。

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