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豐田集團M20發動機為一款2.0L自然吸氣發動機。這款發動機技術指標很先進，在前輩A25發動機吃過螃蟹後，該發動機進一步精益求精，查漏補缺，成為目前民用級2.0L自然吸氣發動機的綜合性能之王，凌駕於目前市面上的近乎所有2.0L NA發動機（只有部分效能車，比如水平對置2.0L或者本田紅頭機能在某些引數上領先）。其搭載在凱美瑞/亞洲龍上的M20C版本功率達到了131kW，甚至摸到了部分2.0T品牌低功率版本的功率，其油耗能做到5.5L/100km，比肩眾多小排量渦輪增壓發動機的A級車。豐田也憑藉著TNGA系列發動機獲得大量消費者的認可，取得銷量上的騰飛。

圖 豐田M20發動機匯入中國的首款車型C-HR

作為行業專業的工程師，在之前的文章中，我深度介紹了豐田新一代全球架構（TNGA）平臺以及TNGA平臺下A25、M20系列，有興趣的網友可以參閱。

[聚沙成塔]豐田凱美瑞/亞洲龍2.5L發動機超深度開發解密上

[聚沙成塔]豐田凱美瑞/亞洲龍2.5L發動機超深度開發解密中

[聚沙成塔]豐田凱美瑞/亞洲龍2.5L發動機超深度開發解密下

[精益求精]豐田M20系列2.0L發動機超深度開發解密上

[精益求精]豐田M20系列2.0L發動機超深度開發解密下

本文將針對絕大多數準備入手豐田的潛在消費者和已經入手豐田的消費者，著重介紹M20發動機的一些秘密，為大家選車購車提供參考。

1 哪些車型搭載了M20發動機？

下圖是我收集的相關資訊，可以看到雖然它們都是M20發動機，但是不同版本的型號程式碼是有區別的。一般來說，不同程式碼之間肯定代表著發動機有區別，可能是軟體、可能是硬體、可能是生產場地的不同。廣汽豐田為M20C，為國產版本，凌尚、C-HR、凱美瑞、威蘭達都使用了這一款發動機，早年還有部分車型使用M20A進口發動機，如今都進行了國產化，在C-HR上還有一款混動版本用的M20F。一汽豐田版本稍微複雜一些，為亞洲龍的M20A，RAV4榮放的M20D，亞洲獅、奕澤IZOA的M20E，和奕澤IZOA混動用的M20B，其中亞洲龍的M20A是日本進口版本，預計改款後會採用國內的M20E，RAV4榮放採用的M20D為一汽豐田的版本，我猜測為國內組裝版本，亞洲獅和奕澤IZOA上的M20E為一汽豐田的深度國產化版本。

圖 豐田RAV4 榮放 搭載M20發動機

圖 RAV4榮放姐妹車型威蘭達搭載M20發動機

雷克薩斯ES和UX採用的M20A-FKS，為日本進口發動機，在UX上還搭載了一款混動用M20A-FXS發動機。坊間傳聞說M20A為進口子零件國內組裝，其實是錯誤的。該傳聞的由來是15年-19年雷克薩斯ES200搭載6AR發動機，6AR為中國定製版，全球僅廣豐生產，因此那段時間ES200的6AR發動機為國內生產日本組裝。

圖 搭載進口M20A發動機的雷克薩斯ES200

圖 搭載混動M20A發動機的UX混動版

圖 目前M20發動機應用的車型群

2 為何M20不同版本有不同功率？

從上圖中可以發現，雖然發動機相同，但是功率扭矩引數有差異，這是為何呢？是不是發生了減配？其實不然，發動機本體是一樣的，只不過由於發動機附件存在差異，比如進排氣佈局有差異，有的單排氣管，有的雙排氣管，導致它們排氣背壓不一樣；比如選用的消音器供應商不同，導致排氣的共振頻率不同；進氣系統佈局有差異，進氣損失不同；在標定上也根據整車重量的區別，對效能工況點空燃比有一定調整；又或者法規申報的時候，出現了裝置誤差，以及保守係數不一樣。

圖 不同進氣排氣佈置對發動機效能有影響

這些原因導致了功率扭矩的不同。消費者在選車時不用在意這些差異點，在正常使用過程中是感受不到這一點效能的區別的。

3 M20發動機和A25發動機有什麼區別？

M20發動機是豐田第二款TNGA Dynamic Force Engine，第一款就是大名鼎鼎的A25發動機，就是2.5L那款。它們在技術指標上是一脈相承的。除了排量不同，它們使用的技術指標高度雷同，不存在M20是A25減配的說法，甚至在效能指標上，M20的升功率和升扭矩表現會更好。

豐田TNGA系列採用的技術比較先進，在2017年第一款上市的時候，採用了多項世界首次的技術，即使放到2021年，採用的技術依然是目前家用車中最先進的技術群之一。比如A25和M20都採用了細氣缸長衝程的有利於燃油經濟性的設計，為了提高燃燒速度採用了高滾流比設計；採用了行業領先的雙噴射D-4S系統；進氣採用了電動VVT-iE可變氣門正時，排氣採用了液壓VVT-i可變氣門正時，實現了大範圍阿特金森迴圈；採用了提高熱效率的大殺器——低溫EGR系統，壓縮比提高至13:1（燃油版），14:1（混動版），其他機構也採用了平衡軸、電子節溫器、電控水泵、可變排量機油泵等等。

圖 TNGA 發動機核心技術一覽

M20作為A25的後續機型，它們的設計理念雖然一樣，但是由於單缸排量有不同，在設計上還是有針對性的最佳化的。比如發動機執行中經常使用爆震極限附近的高效區域，因此，利用外部EGR抑制泵氣損失和擴大MBT區域是有效方式，M20發動機為了提高EGR係數，對湍流進行強化，透過設定進氣道來滿足這些進氣效能要求。

圖 燃燒室進氣流場圖（左A25，右M20）

如前文所述，基於TNGA燃燒設計理念，M20發動機硬體上也先沿用A25發動機。燃燒系統也採用DI和PFI相結合的D-4S系統，並將TNGA開發的錐形多孔DI噴油器和新型PFI噴油器（新型噴霧佈局）推廣到M20發動機上。然而，由於氣缸直徑的減小，直噴燃油噴霧的長度不變的話，對氣缸壁面的溼壁效應更加嚴重（Pistion wetting），嚴重影響PM/PN排放。因此，對DI噴霧進行了改進。

圖 A25和M20氣缸溼壁效應的對比

為了克服這一矛盾，透過最佳化噴油器抑制噴霧長度，並且調整了每個噴霧之間的間隙。改進前後的噴霧評價結果如圖所示，結果表明，擴錐角噴孔的噴霧長度變短，且與改進前相比，該噴霧形狀可以減少氣缸內了溼壁效應。

圖 單形狀錐孔和多形狀錐孔下噴霧特性的對比

圖 CFD結果對比演示圖

由於M20發動機排量更小，不需要對活塞進行強化冷卻，因此取消了活塞機油噴嘴，在其他領域，M20和A25並沒有不同。

4 M20熱效率真實可靠不？

豐田宣佈旗下的M20的熱效率和A25一樣，燃油版為40%，混動版為41%。BSFC圖如下圖所示，黃色五角星為最高熱效率工況，圖中轉速只到3200rpm，扭矩只到140Nm。

圖 豐田官方公佈的效率圖

關於這個熱效率是否真實可靠，其實行業並沒有什麼第三方能夠監督。不過北美EPA（環保署）曾對A25系列發動機做過試驗驗證，證明了熱效率確實可信。如下圖所示，上面的是EPA根據豐田官方描述的A25發動機熱效率map圖進行資料擬合，下面的圖是EPA美國環保署試驗A25發動機熱效率map圖。可以看出，EPA實測熱效率峰值為39.8%，與豐田公佈的資料高度接近，最大功率和扭矩也和豐田官方資料接近。

PS：受到不同油品、試驗裝置、測試方法等差異，資料存在一定的誤差是合理的。

北美EPA（環保署）對比資料

對此，M20基於A25進一步開發，其排量更小，熱負荷壓力更小，熱效率更有優勢，因此實現40%的熱效率是沒有問題的。

5 M20省油的秘訣？

眾所周知，TNGA系列的發動機非常省油，無論是B級轎車還是緊湊型SUV，工信部油耗都在6L/100km以下，在第三方的油耗眾測平臺上表現也是可圈可點。它省油的秘訣是什麼呢？

我對豐田旗下搭載M20發動機的凱美瑞進行了道路載荷計算，如下圖。

圖 凱美瑞行駛阻力計算圖（部分引數為推測，結果僅供參考）

對目前豐田旗下的搭載M20發動機的車型在100km/h和120km/h工況下的需求功率進行了彙總，並在圖中標記。黃色五角星為最佳熱效率40%的點，深橙色為超過39%熱效率的點，黃色和橙色為超過37%熱效率的點。從圖中可以看出，這幾款車型在100km/h定速巡航時發動機處於37%以上熱效率，在120km/h定速巡航時發動機處於39%以上的熱效率。豐田透過對發動機的設計標定讓最佳熱效率點處於日常使用的工況下，因此實際油耗表現會非常出色。大家也可以關注下其他部分車企公佈的熱效率圖，是不是處於日常能夠用到的工況。

圖 搭載TNGA發動機的首款產品豐田凱美瑞

圖 根據汽車理論以及傳動效率估算後的巡航執行工況圖

6 M20會"送"機油不？

我在第三方質量平臺上搜了一下，目前M20幾乎沒有"送"機油的案例，包括A25的燃油版，"送"機油的案例也基本沒有了，目前依然存在部分A25混動車型有機油增多的現象。這個反應了燃油版在日常使用中並不容易送機油，混動版由於工況的原因，還是會出行送機油的案例。

圖 某平臺機油投訴案例

作為專業領域工程師，我對機油增減是見怪不怪的。長期以來由於某些品牌的特點，燒機油被消費者知曉，見怪不怪；2年前，某"機油門"事件爆發，消費者第一次瞭解到機油增多。其實，在發動機領域，送機油和燒機油同樣普遍，只不過以前消費者沒有注意到而已。業界稱之為機油稀釋，這是每一個發動機研發不得不面對的問題。

從原理說起，活塞汽油發動機的活塞把發動機分為兩個部分——燃燒室與曲軸箱。理想狀態下，燃燒室和曲軸箱是完全隔絕的，現實中依靠活塞環來密封，然而，活塞環有缺口，且活塞環與氣缸壁的表面無法做到絕對意義的無縫隙，因此如下圖所示，直噴系統噴油器噴油過程和燃燒過程中，會有一部分可燃混合氣以及燃燒產物，在燃燒室高壓環境下，從活塞環和氣缸之間的間隙中竄入曲軸箱內。在冷啟動期間，曲軸箱溫度還很低，竄氣易於凝結成水蒸氣，混合燃氣也會冷凝和機油混合。目前世界民用級汽油發動機，沒有任何一臺車在冷啟動期間不會機油增多，因為沒有任何技術能夠違背高壓氣體向低壓區域流動的物理特性。

M20發動機在設計過程中考慮到此因素，標配了雙噴射系統，且優化了噴油器噴口，在低溫冷啟動瞬間轉速到達目標轉速後切換至混合噴射，轉速穩定後的低中溫怠速採用歧管噴射，因為歧管噴射不直接噴入燃燒室，沒有溼壁效應，理論上雙噴射系統機油稀釋問題會少。

圖 TNGA發動機改善溼壁效應的對策

當發動機長時間和高頻次的處於低溫、冷機的執行工況下，機油溫度不足，水汽和液態燃油無法二次揮發，久而久之，機油量就會增加。根據我的試驗，任何民用級汽油車，外界氣溫零下每天只怠速5分鐘，油底殼不洩露的話，一個月內機油會明顯增多。對於混動車型來說，由於日常駕駛電機和發動機相互關閉，因此發動機溫度難以上升，在冬天短途駕駛時，日積月累，機油就增加了。

對於機油增多是否是問題，嚴重到什麼程度是問題，我整理了一張表格，供參考。

圖 工程師判斷機油增多正常和異常

大家可以先檢查下自己車的機油，是不是出現了我表格中的現象。如果出現了機油增多或者乳化現象，但是機油增多不明顯，長途行駛後乳化消失機油減少，那麼就是正常的；如果出現機油尺機油變質或者乳化，完全暖機後機油蓋依舊乳化，或者出現故障等警告燈，發動機抖動異響之類的問題，就要及時去4S店反饋調查。

7 M20 夠不夠用，有必要上A25嗎？

很多消費者有疑慮，是買M20的2.0L發動機+WCVT的版本還是買A25的2.5L發動機+8AT的版本呢？作為這個領域專業工程師，我自己也深度試駕過它們的各個版本。我認為買M20+WCVT的版本就夠用了。

比如根據我的實際測試，搭載M20A 2.0L的亞洲龍百公里加速10.1s，搭載A25A 2.5L的亞洲龍百公里加速9.7s，A25A發動機雖然功率提高明顯，但是實際加速只提高了0.4s。而且由於變速箱的調教和換擋節拍的影響，在0-60km/h加速中M20A和A25A完全一致，A25A只在60-100km/h有一定優勢。當然，在100km/h的時候再全油門加速下A25A發動機加速明顯，而M20A開始疲軟，但是這個工況對日常駕駛是極少使用的。

相比於雅閣和BBA，即使是A25A發動機的亞洲龍，加速效能並沒有明顯優勢，反而油耗表現輩拖累了，因此從我的個人建議，豐田TNGA動力總成中買M20系列發動機就夠用了。

此外，M20還配套了全新無級變速器（Direct Shift CVT，也稱WCVT），實現了寬傳動比，提高了傳動效率。由於起步擋位是AT，沒有傳動遲滯，因此0-100km/h的加速時間和加速質感提高明顯。

W-CVT在燃油經濟性、加速效能和NVH效能方面有顯著提高外，還透過提高傳動比提高發動機高效區間的使用頻率。對於該新結構，不僅利用現有鋼帶輪所保持的金屬帶傳遞動力，還增加了用於起動和低速行駛的齒輪傳動機構，與鋼帶傳動相比，在低速側設定的高效直接檔用於起動和急加速，發揮出發動機的效能。透過採用M20發動機與WCVT，透過高扭矩的最大利用實現了良好的加速響應。下圖顯示了車輛在全負荷起步加速時的G值情況。透過起動的齒輪傳動，實現了NA發動機特有的直接加速感和快速響應，在與小尺寸渦輪增壓發動機的競爭中，響應性上具有優勢。

圖 全負荷加速下G值

因此我更推薦M20+WCVT的動力總成組合，希望部分糾結的車主也去實車體驗一下，看看我說的是否準確。

圖 亞洲龍M20A發動機百公里加速10.1s，A25A發動機百公里加速9.7s

8 小結

豐田TNGA平臺下全新動力總成2.0L NA+WCVT，是一套比較先進的技術。以往豐田給大家的感覺就是可靠性不錯但是動力系統平平無奇，這套動力總成總體上是非常成功的產品，得到了消費者普遍的認可，也幫助近幾年豐田在中國的銷量增長。如果大家有什麼疑惑，歡迎在評論區點評，待我收集完後再寫一些。

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