解读丰田卡罗拉M15 1.5L发动机的奥秘

　　就在这两天，2021款卡罗拉（参数丨图片）正式上市，全系11款车型，售价11.98-15.98万元。新车除了依旧全系标配TSS 2.0丰田智行安全系统外，还需值得注意的是，此次上市的新款卡罗拉，新增了一款TNGA全新1.5L动力，这款发动机与亚洲龙的2.0L发动机师出同源，代号M15，动力比已有的1.2T发动机更强，油耗更低。同时为用户提供了1.2T+1.5L+HEV等多种动力选择，诚意十足。

　　咱们这篇文章就透过M15发动机来看看，以当下排放法规愈发严苛为大前提，车企向新能源方向大幅迈步和减缸运动的浪潮下，丰田这个"技术保守"的老牌大厂在干什么？

　　大前提——CAFC法案

　　都知道消费者喜欢大排量，可是为什么车企发动机越做越小？究其原因还是限于日益严厉的法规。2013年3月20日，工信部、发改委、商务部、海关总署、质检总局五部委联合印发《乘用车企业平均燃料消耗量核算办法》，对企业平均燃料消耗量（CAFC）进行了明确规范，这就是我们常说的"咖啡法案"。

　　"咖啡方案"规定的不是咱们消费者，而是包含中国生产和整车进口在内的车企，并有计划的为其设定企业平均燃料消耗量目标值。以2020年举例，2020年CAFC法案的企业平均燃料消耗量目标值为百公里5L，众车企本年度所生产的全部汽车产品（包括新能源车型），平均燃料数值必须低于目标值。

　　怎么计算呢？打个比方，你的公司现在生产2种油耗的汽油车和1个纯电车：A动力汽油车百公里油耗8L，卖了1000辆；B动力汽油车百公里油耗6L，卖了1500辆；电动车油耗为零，再计算基于鼓励的车辆倍数（一辆算五辆），但只卖了200辆，平均油耗则为：

　　（8*1000+6*1500+0*200）/（1000+1500+200*5）=4.8（升/百公里）

　　当然法案的具体计算方法，还需结合每年的低油耗车型的车辆倍数，比上述的举例更加复杂，但总的来看，法规最终还是要求车企去生产/进口那些小排量汽车和新能源车型的。若车企没有达标当年的CAFC目标值，则会受到通报批评、停止新车申报、叫停产能扩容、不达标车型停产/限产等严厉处罚。

　　在CAFC法案的高压政策下，每个车企都只能另寻出路。就拿丰田来说，它的应对策略则为逐步增加轻混、插混、和纯电车型的占比，同时进一步降低纯燃油车型的油耗和整体产能。

　　（卡罗拉9NR-FTS 1.2T发动机）

　　但是还有个问题，即便你换成小排量涡轮增压发动机，你的百公里油耗目标也不一定能达标，以卡罗拉的1.2T涡轮增压发动机举例，排量1197cc，116马力/185牛·米，综合油耗5.5L。对于丰田来说，这样一款主力发动机，5.5L的综合油耗虽然表现已经很不错，但它们急需一台功率更高，油耗更低的发动机，至此少了一个气缸的M 15 1.5L发动机应运而生。

　　M15发动机和TNGA

　　这台缸数更少的1.5L发动机代号为M15，属于丰田Dynamic Force Engine发动机系列，与亚洲龙所搭载的M20发动机师出同门，都是TNGA时代下的全新产品。

　　大家都知道，TNGA模块化架构的出现，让丰田集团旗下车型的产品力大幅提升，更低的重心、更高的车身刚度、更好的视野、更高比例高强度钢材的使用，都让丰田集团旗下车型的产品力大幅提升。

　　而M15系列发动机，可谓丰田发动机工程师在技术方面的最新结晶，是"少吃饭、多干活"的典范。这台1.5L自然吸气发动机最大功率为121马力，峰值扭矩148牛·米，在少了一个气缸的前提下，动力和1.2T涡轮增压发动机打平。纠其最主要的原因，还是效率的提升，M15发动机热效率高达40%，属于量产民用车领域的佼佼者，可见TNGA驰享动能的优势。

　　如果小哥直接从技术层面展开，肯定会让大家一头雾水，咱们分成两部分，分别为M15发动机的优势和先天弊病的应对方式。

　　更轻、更小、更高的效率、更合理的布局

　　因为相比代号为9NR的1.2T发动机，M15少了一个气缸，导致曲轴、凸轮轴变短，气门、连杆等部件数量更少，所以M15体积更小，质量也就更轻，单个发动机质量仅为84.5kg，比前者轻了近25kg。同时M15更小的体积，让工程师在布置其在前机舱的位置时更加游刃有余，机舱整体布局和轴荷分布更加合理。

　　最重要的——更低的油耗

　　按照以往戏路，涡轮增压是一个神器，让小排量发动机的动力足以与多缸数大排量发动机抗衡。不过，丰田早就选择了一条更难的道路，从发动机的内部结构下功夫，提升混合气体在气缸内的火核成型速度，以此提升燃效效率。

　　简单做个计算，假设家用车一年跑2万公里，以北京地区92号汽油价格为例，油耗从5.5L降到5.1L，车主每年可节省476元，够一家子吃顿大餐了。

　　M15采用奥托和阿特金森双循环，气缸压缩比为行业领先13:1，行程缸径比1.2:1。M15的气门夹角为41°度，气门的进气道更直，同时，M15还针对进气门的直径、厚度、末端凸角的导流进行了一系列优化，进入气缸时流速更快、更畅通。

　　当新鲜空气进入气缸时，会带动缸内的多孔喷油嘴所喷出的油气，在缸内形成一股流速很快的滚流，快速滚动的混合气被点燃后，能在短时间内迅速燃烧，让火核成型更快、燃烧更均匀。

　　通俗理解，你可以把进气道理解为堆在地上的杂乱水管，当里边有水流经过时，肯定还是规整笔直的水管更顺畅。

　　至于缸内混合气体，你把它简单想象成一缸清水。传统发动机就是一缸平静的水，而M系列发动机则是被搅拌的滚动水。当你在缸壁旁点入一滴染料（火花塞点火），后者当然比前者晕染的速度更快，更均匀。

　　不过，因为M15少了一个气缸，虽重量更轻、体积更小，但因为气缸点火夹角的不平衡，会有一些先天结构上的弊病——共振。对此，M15进一步优化了平衡轴结构，并对发动机内部进行往复运动的部件进行了轻量化设计；在发动机进气通路上安装进气谐振器，通过共鸣腔抑制气流产生共鸣；在液力变矩器中增设叶轮和弹簧作为动态阻尼，降低特定转速频率的振动水平；使用液压支架悬置发动机；增设车身内装隔音材料等，驾乘感受与1.2T动力车型几乎没什么差异。

　　每当提到丰田时，人们都会联想到可靠、耐用等词汇。丰田品牌虽拥有很多业界领先的高精尖技术，在混动和燃料电池方面更是领导者，但相比其他厂商，它在新技术的投放策略上还是相对较为保守的。丰田作为可靠性的代名词，慎而又慎的它，此次逆势而为推出1.5L发动机，并且还投放给最为走量的卡罗拉身上，可谓给出了一个非常明显的信号——我做好准备了。

　　纵观全球市场，截至2020年末，丰田卡罗拉在全球的累计销量在全球突破4900万辆，已连续六年夺得全球单一车型销量冠军。对于国内市场，卡罗拉更是一汽丰田在紧凑型车领域的拳头产品，以月均3万台的数据证明着自己在同级市场的定位。

　　伴随着2021款卡罗拉的上市，HEV+1.2T+1.5L三种动力的出现，进一步丰富了车系阵容，也为消费者带来了更多的选择。而M15作为源自TNGA架构的下的新产物，更轻、更小、更省油、更好的动力，相信品牌已经有着足够说服消费者的信心。若能很好的解决发动机抖动的弊病，对于品牌和用户来说确实算是不错的买卖。至于丰田能不能改变人们对于小发动机的固有认知，开创小排量自吸发动机的新纪元，还让我们值得期待。