國王車訊車廠動態國王企劃 《Toyota Altis、Corolla Cross》國產神車1.8升引擎剖析(一)縱橫20年 節能 耐操 拼第一!訂閱YT頻道
《Toyota Altis、Corolla Cross》國產神車1.8升引擎剖析(一)縱橫20年 節能 耐操 拼第一!

《Toyota Altis、Corolla Cross》國產神車1.8升引擎剖析(一)縱橫20年 節能 耐操 拼第一!

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加速性能
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乘坐舒適
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動態操控
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內裝配備
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物有所值
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先進科技
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油耗表現
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安全配備
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《Toyota Altis、Corolla Cross》國產神車1.8升引擎剖析(一)縱橫20年 節能 耐操 拼第一!

▲即將在今年10月12日上市的Toyota全新級距國產Corolla Cross跨界休旅車,採用與神車Altis 1.8相同的動力系統,這具引擎歷經20年風霜仍屹立不搖,優異的初始設計是關鍵。

神車Altis 1.8在台銷售將滿20年,這顆1.8升ZZ與ZR系列引擎也服役近20個冬天,至今不但不會被淘汰,更將進一步應用在全新級距跨界休旅車Corolla Cross身上,預期就是一直使用到電動車世代來臨!或許有人認為都過了20年,這具老引擎有什麼科技好談的?但話說回來,一具引擎基礎設計可以沿用20年,而且是「熱銷20年」還不被淘汰,研發之初顯然有不少好料在裡面!

《Toyota Altis、Corolla Cross》國產神車1.8升引擎剖析(一)縱橫20年 節能 耐操 拼第一!

▲從1ZZ-FE至2ZR-FE,20年來這具1.8升引擎僅有小幅度修正,並更換不同的變速箱,基本設計沒有變革,時至今日與其它新引擎相較依然不遜色,而且耐操、好修、問題少。

科技下放  一次到位  預見未來

車型世代 上市時間 引擎代號 排氣量 缸徑×衝程 變速箱 平均油耗km/L
9代Altis 2001.03 1ZZ-FE 1794cc 79.0×91.5mm 4AT 15.2(美國FTP-75)
10代Altis前期型 2007.12 1ZZ-FE 1794cc 79.0×91.5mm 4AT 14.9(美國FTP-75)
10代Altis後期型 2010.7 2ZR-FE 1798cc 80.5×88.3mm CVT 18.2(美國FTP-75)
11代Altis 2013.10 2ZR-FE 1798cc 80.5×88.3mm CVT 19.2(美國FTP-75)
12代Altis 2019.03 2ZR-FE 1798cc 80.5×88.3mm CVT 15.4(歐盟1999/100/EC)

先從1ZZ-FE引擎談起,若說獨門密技或不可一世的科技,這具引擎一樣都沒有!當年Honda的VTEC引擎二段式可變揚程系統BMW的連續可變汽門揚程系統Mazda的轉子引擎Subaru的水平對臥引擎才是正港黑科技。那1ZZ-FE引擎有麼好屌的呢?答案就是設計之初已經預見未來20年的動力發展趨勢,多項設計一次到位,與其他引擎「撐到不夠用再來修改」的思維大相逕庭。

在詳述此引擎設計之前,先說明一下20年前的大環境~三缸、四缸乃是應用在低價車款的便宜引擎,多半是「爹不疼、娘不愛」會呼吸和吃飯就好的弱勢族群,以「低成本」為研發目的,做得再好也難以提升品牌魅力,因為中階車款都搭載六缸引擎,至於高階車款則是V8、V12優質動力(BMW的連續可變汽門揚程系統最初就是應用在V8引擎),僅Honda S2000等少數跑車受眷顧向性能看齊,車廠並不想在一般四缸引擎身上浪費時間與財力!然而在此低迷環境,Toyota工程師預見最有智慧的事情,那就是四缸引擎將成為未來乘用車主流動力,率先將許多優質設計下放至1ZZ-FE引擎,20年來僅需細部強化不需更改初始設計。

《Toyota Altis、Corolla Cross》國產神車1.8升引擎剖析(一)縱橫20年 節能 耐操 拼第一!

▲前方進氣、後方排氣,縮短排氣管長度,也縮減引擎室容積,坐艙空間更寬廣,觸媒隱藏在引擎後方更容易到達工作溫度,降低冷車啟動後的有毒廢氣污染問題。

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▲因鋁合金鑄造科技純熟,1ZZ-FE引擎體積不大,與鑄鐵引擎沒有太大差異,但散熱效率有很大的進化,重量也更為輕盈。

前進氣、後排氣的引擎擺放方式:在20年前稱為「反置」設計,今日看來非常奇怪,現在幾乎每一輛FF前橫置引擎新車都是前進氣、後排氣設計,應該叫「正置」才對吧!原來20年前多數引擎都是「前排氣、後進氣」設計,這一點也不奇怪,因為引擎排氣管是動力系統最熱的一部份,朝向車頭撞風散熱對引擎溫度控制有很大幫助。

然而引擎前排氣有幾個缺點,其一,排氣管比較長,增加動力系統的重量,並佔用更多引擎室空間,等於壓縮了坐艙空間。其二,碩大且沉重的觸媒段必須置於引擎前方,影響車身前後配重。其三,當冷車啟動時,觸媒會持續撞風不容易達到工作溫度,增加冷車廢氣排放污染問題。

所以9代Altis(國產1代)採用1ZZ-FE引擎之後,得以縮減了引擎室容積、略微增加了坐艙空間,車身尺碼沒有比同級車大,但是坐艙空間比N牌、F牌、M牌同級車更寬敞,而且車身重量也更輕盈,當時日系車款大概只有H牌能與之抗衡。當然Altis的輕量化不只這一咪咪,縮短排氣管並不能減輕太多重量。

全鋁合金引擎:今日鋁合金引擎一點都不稀奇,甚至連柴油引擎都可以使用鋁合金本體,但是在20年前鋁合金引擎算是稀有動物,尤其是出現在國產車裡,當Toyota開始使用全鋁合金四缸引擎之後,其他車廠也紛紛跟進。Toyota並非最早採用全鋁合金四缸引擎的車廠,雖不稀奇,但Toyota很認真地鑽研鑄鋁技術,讓這具1ZZ-FE引擎兼具體積小的優勢,否則早期的鋁合金引擎體積都相當龐大,但Toyota並沒有讓此問題發生,今日仔細端詳1ZZ-FE這具引擎,不難發現它的尺碼真的不大。

鋁合金引擎的優點就是重量輕、散熱佳,因此當1ZZ-FE引擎改採前進氣、後排氣設計,並沒有發生散熱方面的問題,關鍵正是鋁合金引擎本體!現今科技看這二項設計可說是微不足道,但是當時的Toyota則是引領了日本四缸引擎發展趨勢。

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▲1ZZ-FE引擎上座設計大幅精簡,看不到複雜的汽門搖臂,降低重量、體積、製造成本、運轉慣性,維護成本也相對低。

《Toyota Altis、Corolla Cross》國產神車1.8升引擎剖析(一)縱橫20年 節能 耐操 拼第一!

▲1ZZ-FE引擎所使用的空調壓縮機已經具備固定鎖點,直接用螺絲鎖在引擎本體上即可,省去傳統的支架設計,減少零件數量,亦減輕重量、體積以及運轉震動問題。

全面輕量化:上述二項設計都具備輕量化特性,但Toyota仍不知足,進一步使用塑鋼進氣歧管取代昔日金屬材質,引擎周邊機如啟動馬達、發電機、空調壓縮機、水泵、油泵,都是直接固定在引擎本體上,省略了支架設計,部分使用不鏽鋼排氣管取代昔日厚實又沉重的鑄鐵排氣管,一點一滴慢慢偷輕!

精簡引擎上座結構也是一項重要工程,凡是覺得複雜的設計,Toyota都想辦法省略,如修正老式汽門間隙調整機構,取消汽門搖臂,改由桃軸直接控制汽門作動,具備減輕重量、縮減體積、降低慣性等特點,節省成本與油耗,同時減緩磨損與老化問題,確保引擎耐用度與可靠性。還有一項罕為人知的輕量化工程,那就是油箱,以一個碗公形狀的鐵殼,直接鎖在車體上,降低鈑金使用重量,達到輕量化目的。

因輕量化工程相當徹底,當時Toyota原廠宣稱這具引擎較昔日設計重量減輕20%,也就是約40kg!許多人懷疑此數據的取樣標準與計算邏輯,但相對於舊世代鑄鐵引擎,以上設計要減輕20~30kg應該沒有太大問題,總之這具引擎真的很輕,9代Altis總重之所以輕盈,不只是鈑金與鋼樑的問題,動力系統也是關鍵。

10:1高壓縮比設計:以今日的科技「壓縮比10:1」根本不能稱為高壓縮比,汽油引擎做到13:1甚至14:1才算稀奇。但20年前Subaru Impreza GT渦輪引擎壓縮比只有8.5:1,許多引擎還在9.0~9.5:1之間游移,但1ZZ-FE引擎一口氣提升至10.0:1,大幅增進燃燒效率,提升馬力與節能數據,一次打趴所有勁敵,就此展開20年的神車之旅。更誇張的是,即便1ZZ-FE引擎採用高壓縮比設計,想當年算是高啦!但仍可使用92無鉛汽油沒有爆震問題,因此廣受計程車司機歡迎,燃油開銷真的便宜。

然而壓縮比並不是說提高就能任意提高的設計,就像陽痿問題無法說舉就舉,有賴「威而鋼」藍色小玩意,Altis雖名為「神車」但喊水不會結冰,提高壓縮比還是要靠「燃燒室高速滾流」與其它微小的黑科技,詳情請見後續報導分析。

《Toyota Altis、Corolla Cross》國產神車1.8升引擎剖析(一)縱橫20年 節能 耐操 拼第一!

▲Toyota Corolla Altis能縱橫台灣車壇近20年,優異的動力系統功不可沒,更多的關鍵設計將繼續做深入淺出的分析。

圖片來源:Toyota官方網站

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