豐田ZZ系列引擎

丰田ZZ引擎豐田汽車生產的乘用車汽油引擎。均為直列四缸,首次採用鑄鋁合金为主的汽缸本體和汽缸頭,具有雙頂置凸輪軸,每缸四氣門,正時鏈條驅動,及丰田自主开发的可變汽門正時等技術。

ZZ系列引擎中最常見的是1ZZ和2ZZ,兩種引擎排氣量均為1.8升,但缸徑和衝程均不相同。1ZZ主要為節油和低轉速扭矩優化,而2ZZ缸體更加接近四缸性能引擎常見的“正方形缸體”,為高轉速特別優化。ZZ系列投產後逐步取代鑄鐵缸體的丰田4A系列引擎,主要裝備紧凑型和運動型車輛上。

1ZZ

1ZZ-FE

1ZZ-FED

1ZZ-FBE

2ZZ

2ZZ-GE

 
含机械增压的2ZZ-GE(安装于路特斯Exige)
 
故障損壞的機油泵

2ZZ-GE引擎為ZZ系列的高性能型号,排氣量為1.796公升(109.6立方英吋),但缸徑為82毫米(3.23英吋),行程85毫米(3.35英吋)。引擎最大輸出功率常根據車型略有不同。如豐田Celica GTS(T231)、丰田卡羅拉T-Sport,路特斯Elise、Exige上為189馬力(141kW),在龐帝亚克Vibe GT(日版又名丰田Voltz)上則输出164-180匹馬力。

部分2ZZ-GE引擎帶有機械增壓器。如卡羅拉“Compressor”和路特斯Exige S,可达到225匹馬力(168kW),而之后的路特斯Exige 240R更达到了240匹馬力(179kW)。此外,路特斯Elise SC上的機械增壓器在无中冷器的情况下最大功率达到了218匹馬力(163kW)。和4A引擎不同,機械增壓的2ZZ引擎並无2ZZ-GZE的編號。

為了在有限的排氣量內獲取盡可能高的功率和轉速,豐田曾邀請雅馬哈共同設計2ZZ-GE引擎,因此和1ZZ-FE相比有許多獨特的技術。和當時流行的小排量四缸高性能引擎(如本田K20A,日产SR20DE)相似採用了正方形缸體(氣缸直徑約等於行程)來獲得較高的轉速。同時壓縮比也提高到11.5,配合多點電噴(MFI)來獲得較好的燃燒效果。氣缸內壁沒有鑄鐵缸套,而是在鋁合金外面直接鍍了一層金屬複合材料(Metal Matrix Reinforced,MMC)以提高耐磨度。氣缸頭為雅馬哈設計,進排氣門夾角較大(43度)以優化高轉速下進排氣效果。氣門控制上,同樣採納了可變氣門正時以優化不同轉速下扭矩輸出,但2ZZ-GE引擎還結合了可變氣門揚程,該技術類似本田VTEC,凸輪軸上對應每一個氣門有兩個凸輪:低角度凸輪用於引擎一般轉速,而高角度凸輪用於高轉速。當引擎進入高轉速區時,高角度凸輪軸能提高氣門揚程,增大進氣量,減少氣門阻力。

以上特性使得2ZZ-GE高轉表現十分突出。但由於機油泵的限制,2ZZ-GE的極限轉速被電腦限制在7900-8600轉左右,虽然引擎刚体也能承受住10000转的压力,但超標的轉速(如高速度下降檔位)下可能導致機油泵解體,引擎失去潤滑而報廢。

2006年,在同代卡罗拉系列车型和Celica GTS停产后,丰田停止了2ZZ引擎在自家产品上的运用。供给于路特斯的2ZZ引擎在2010年9月最后一台Elise R下线后停产。

规格

自然吸气版本

  • 第七代Celica GTS(SS-2)
    • 型式 2ZZ-GE
    • 种类 直列4缸DOHC 16气门VVTL-i
    • 内径×行程(mm) 82.0×85.0
    • 排量 (L) 1.795
    • 压缩比 11.5
    • 最大输出马力(净值) 140(190)kW(PS)/7,600rpm
    • 最大输出扭矩(净值) 180(18.4)N·m(kg·m)/6,800rpm
    • 使用燃料:辛烷值为91以上的高级无铅汽油

涡轮/机械增压版本

  • 路特斯Elise SC和Exige S
    • 型式 2ZZ-GE
    • 种类 直列4缸DOHC 16气门VVTL-i
    • 内径×行程(mm) 82.0×85.0
    • 排量 (L) 1.795
    • 压缩比 11.5
    • 最大输出马力(净值) 162(220)kW(PS)/8,000rpm
    • 最大输出扭矩(净值) 212(21.6)N·m(kg·m)/5,000rpm
    • 使用燃料:辛烷值为91以上的高级无铅汽油
  • 路特斯Exige S PP
    • 型式 2ZZ-GE
    • 种类 直列4缸DOHC 16气门VVTL-i
    • 内径×行程(mm) 82.0×85.0
    • 排量 (L) 1.795
    • 压缩比 11.5
    • 最大输出马力(净值) 179(243)kW(PS)/8,000rpm
    • 最大输出扭矩(净值) 230(23.5)N·m(kg·m)/5,000rpm
    • 使用燃料:辛烷值为91以上的高级无铅汽油

3ZZ

3ZZ-FE

  • 类型:直列4缸DOHC 16气门VVT-i
  • 排量:1.598L
  • 内径×行程:79.0×81.5(mm)
  • 压缩比:10.5
  • 最大输出功率:81kW(110ps)/6,000rpm 150N・m(15.3kg・m)/3,800rpm

4ZZ

4ZZ-FE

  • 类型:直列4缸DOHC 16气门VVT-i
  • 排量:1.398L
  • 内径×行程:79.0×71.3(mm)
  • 压缩比:10.0
  • 最大输出功率:71kW(97ps)/6,000rpm 130N・m(13.3kg・m)/4,400rpm

參考文獻

外部鏈結