丰田1GZ-FE V12，差点被丰田章男毙掉的日本最伟大发动机之一
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2024-11-13 02:18
美国
虽然丰田最近都在将精力放在开发高性能小排量三缸及四缸以及混动引擎上，但曾经丰田也是制造过大排量V12发动机的，而且这也就是不久前的事。虽说是不久前，但丰田1GZ-FE发动机的生产也在2017年就已结束，而该引擎的生产持续了整整20年，也正好恰逢第二代丰田世纪车型停产。1GZ发动机的构思始于上世纪90年代，这个时间也正是丰田推出第一款量产混动车的那十年，这也为丰田的未来奠定了基础。而丰田坚持制造这款庞大的V12发动机，其时间的持续性上远远超过了MR2和Mark IV Supra等运动车型，哪怕是推出普锐斯之后，丰田依然坚持推出V12发动机。那时丰田的战略已逐渐转向注重燃油经济性的研究与制造。从某种角度来看，这款V12本不应成为丰田追求环保与效率道路上的一个印记，但这款V12依旧存在了如此长的时间。1GZ-FE是一款5.0升自然吸气V12发动机，直到今年，该引擎依然是唯一一款由主流日本汽车制造商生产的12缸发动机。1GZ-FE仅为丰田世纪轿车打造，1GZ的功率在发布之初被定为280马力，以遵循当时日本汽车制造商之间的“君子协议”，该协议限制了马力的上限。对于少数出口到国外的世纪车型，功率有所提升，达到了300马力，但这些出口车型的峰值扭矩为460Nm，而在日本国内为480Nm，不过自2010年起，所有V12发动机的扭矩均定为480Nm。而为了更好体现1GZ，传奇剖面图艺术家Jim Hatch为这款特殊的发动机绘制了一幅精美的手绘图，虽然这款传奇的V12发动机生产了整整20年，但鲜少以如此宏伟的方式被呈现出来。而这一项工程杰作也得以这样的方式呈现，他对细节的敏锐观察使我们看到了这款12缸发动机的与众不同。前面提到的功率数据，实际上并没有那么重要，关键在于这些马力是如何在1GZ发动机的转速区间内分布的。丰田以宝马、法拉利、捷豹和梅赛德斯-奔驰的V12发动机作为基准，这些品牌的V12通常注重高转速时的动力输出，尤其是针对高性能应用。然而1GZ发动机的设计则有所不同，内部行程相对较长，气缸孔径和行程几乎相同，均为81毫米。虽然它配备了48气门双顶置凸轮轴（DOHC），但这款V12并非高转速发动机，其最大扭矩出现在4000转/分钟，但大部分动力输出在转速稍高时就能获得。根据丰田向日本汽车工程师学会提交的1GZ相关文档，这正是丰田当时所追求的目标。关于这款引擎的燃油效率，1GZ采用了斜面压缩燃烧室设计，燃烧室边缘设计有狭窄区域，气体在活塞压缩空气与燃油混合物时能够流动。气缸盖内的半球形弧线提供了斜面设计，这能产生更多的湍流，帮助更好地混合气体，同时将混合气导向火花塞。这种设计非常适合四气门发动机，有助于实现更干净、更快速、更高效的燃烧，既能提升燃油经济性，也能增加动力输出。为了使丰田世纪这款庄重的豪华轿车提供平稳的驾驶体验，这款发动机必须非常顺滑，这也是为什么1GZ配备了双ECU（电子控制单元）来控制每个气缸组的独立节气门和进气歧管。工程师们放弃了传统的油门线设计，改用了电子油门控制设计，由ECU负责控制油门的开闭，同时精细管理点火、时序和其他功能。该设计除了提供更平稳的怠速和动力输出外，还有助于提高燃油效率。由于丰田世纪的主要任务是安全地将乘客运送到目的地，因此这台1GZ能够在其中一个气缸组出现问题时继续运行。分离系统的设计让两个气缸组完全独立运作，并由各自的燃油泵供油，必要时，V12发动机甚至可以以六缸模式继续运转，也就是类似如今的闭缸功能。丰田的可变气门正时（VVT-i）系统在1GZ发动机推出的前几年车型中已有应用，但没有其他丰田发动机像1GZ那样配备48个气门。VVT-i的使用进一步帮助管理发动机的振动幅度，尤其是在怠速时，可以将最轻微的振动消除掉。这项技术还提高了燃油效率，在高转速时的表现尤为明显。为了减轻重量，1GZ发动机尽可能使用了铝合金材质，而这种结构其实也有助于提高60度V型发动机的强度和低振动特性。结果就是这款5.0升V12发动机不仅比上一代的4.0升V8更加平稳，而且动力也更强大。与上一代世纪轿车的V8相比，1GZ的燃油效率平均提高了13%。但这还不是最强悍的地方，更高转速下，1GZ-FE的燃油效率比前任V8提高了30%，同时马力也有显著提升。值得一提的是，在1997年发布时，它的动力和效率都已经超越了美国V8轿车，而对于其他V12发动机来说，没有任何一款能与1GZ在低速和中速扭矩方面相匹敌。在2003年的一次采访中，丰田资深工程师Yoshiro Kanehara表示，第二代世纪的V12原型车是在当时的丰田总裁丰田章男未批准的情况下开发的。Kanehara称，丰田章男对为一款低产量豪华车投入资金开发小众发动机的想法“非常愤怒”，因此拒绝了这一提案，后续曾考虑将改进版的雷克萨斯V8发动机应用于世纪轿车，但Kanehara认为，V12不仅是最适合这款车的发动机，它还能向全世界展示丰田的技术实力。Myron Vernis，一位V12丰田世纪车主，以及《A Quiet Greatness – Japan's Most Astonishing Automobiles For the Collector and Enthusiast》一书的合著者。他的收藏堪称震撼且多样化，包括马自达Cosmo、保时捷914货车（没错，是货车）以及其他数十款稀有车型。他的世纪轿车曾为日本财政部长提供服务。这辆车行驶了大约155,000公里，保养极好，几乎维持原始状态。Vernis启动车辆时，发动机的启动震动几乎不留痕迹，从车头听去，好像启动器根本没有转动，只听到短短一秒钟的电动嗡嗡声，随即V12发动机平稳运转。发动机启动后，排气声和冷却风扇的声音都不明显，发动机也没有可见的震动，但1GZ已进入几乎无法察觉的怠速状态。坐在驾驶座上，很难察觉到发动机在运行，唯一的感知是一种微弱的声响，类似低频白噪音。数字仪表盘上没有转速表，通过地板、座椅或方向盘也几乎感觉不到任何振动。即使踩下油门，发动机声音的增加也非常微弱，除此之外没有任何明显的变化，这台车的NVH设计非常强大。当开起这台车时，世纪轿车的车身运动被极大地抑制，并且缓冲充足，转向手感厚重但毫不费力，几乎没有任何声音可以用来判断发动机转速。这与80年代的凯迪拉克有些相似，但没有那种浮夸感，丰田世纪是完美的贵宾接送车。至于V12发动机，它的平顺性配得上它的名声。在急转弯时轻踩油门，丰田世纪便毫不犹豫地向前推进，该车的加速并不迅猛，但由于隔绝了噪音和振动，驾驶者很难判断车速。而且V12的低速推力非常强大，从低速开始加速踩油门时，车轮会发出两声尖叫，是的，低速的高扭输出在这台车上体现的很明显。回到车库打开丰田世纪的引擎盖时，迎面是一块塑料挡板。丰田在打造1GZ-FE时非常大方，特意将大量的开发预算投入到消除噪音和振动上。发动机舱内的塑料覆盖物几乎完全隐藏了发动机的外观，只能从中看到进气管道的零星一角，其余部分均深藏于其中，该引擎专注于平顺性，而非炫耀它的组成构造。丰田高层起初并不想开发1GZ-FE，但也只有丰田才能造出这样的发动机，通过将品牌所有的工程能力倾注到这台引擎的开发上，丰田创造出了或许是史上最为平顺的发动机。与其他传奇日本发动机 —— 无论是2J、SR20还是RB系列，都不同，1GZ独树一帜。甚至与全球几乎所有其他V12发动机相比，从法拉利到梅赛德斯，再到迈凯伦，这唯一一款由日本制造的量产V12，并不是咆哮的猛兽，也不是粗犷的力量体现，甚至它低调的不引人注意。1G更像是一位安静的搬运工，带着最高的规格和毫无察觉的震动，将乘客温柔地运送到目的地，1GZ非常优秀，它完全值得被誉为有史以来最伟大的日本发动机之一。
