丰田的ZZ系列小排量（1.8L）引擎对于中国消费者而言并不算陌生。从2004到2017，一汽丰田花冠上那台1ZZ-FE 1.8L引擎伴随中国消费者走过整整14个年头。虽然传奇程度比不上一代传奇“普桑”，但是也做到了“存量巨大，维修容易，备件随处可见”。并且由于极高的可靠性，适应性和燃油经济性，受到了广大消费者的欢迎。
然而这一台看似平庸，仅有1.8升排量和138马力，没有使用除了VVT-i和铝合金缸体外任何先进技术的家用引擎，却有一个不平凡的“姐妹”，那就是丰田的“末代”直列四缸高性能引擎：2ZZ-GE。两者虽同属一个家族，外形相似，技术路线也类似，但丰田在2ZZ-GE上却不惜使用诸多先进，甚至未成熟的技术。使之在保持了1ZZ-FE可靠性高，重量轻，体积小的同时，深挖潜力，成为了丰田版本的高性能小排量横置平台。在海外，1ZZ-FE和2ZZ-GE往往同时供应，装备了高性能版花冠（卡罗拉XRS），Celica GTS，庞蒂克Vibe GT外，还成为了超级跑车莲花Elise的主力引擎，并且一直生产到2012年。
在日本，台湾和东南亚其他地区，2ZZ-GE常用于1ZZ-FE车型如MRS，Matrix，花冠的原位改装，但在国内因为没有引进相关车型，仅有少许车辆商或零件商平行进口，2ZZ-GE对于普通车友，甚至资深车迷而言知之甚少。本文主要借鉴美国汽车工程学会（SAE）存档文件《高转速2ZZ-GE引擎的开发》Development of the High Speed 2ZZ-GE Engine）一文，为广大汽车爱好者提供一个浅显易懂的窗口，以了解这款传奇的引擎。

2zz-ge主要装备的车型之一：丰田塞利卡（第七代Celica）GTS，横置前驱

2zz-ge装备车型之二，超级跑车莲花（Lotus）Elise，中置横置后驱，有普通和机械增压两种版本

2zz-ge装备车型之三：花冠XRS，就是本区花冠的顶配版本
[ 本帖最后由 huajiachicat 于 2017-11-22 11:47 编辑 ]

丰田很多小排量高转引擎都有其他公司的参与，从早年的4A-GE到现在86上那台和斯巴鲁联合开发的4U-GSE，2ZZ-GE也不例外。和4A-GE，3S-GTE一样，2ZZ-GE作为两者的继任者，也打下了深深的雅马哈的烙印。因此在开始之前，先简要的阐述一下丰田引擎的命名规则。
丰田引擎最早的时候用一个字母来命名一个系列的引擎，如A系列和S系列，后来由于产品线过多，26个字母即将用完，因此改用二个字母来命名，如本文的ZZ，还有MZ，JZ等。前面的数字则代表了代数。一般数字越小，推出市场的时间也就越早。链接号后面通常为2个或者3个字母，表明了这台引擎大致的性能，每一个字母都代表了性能特征。但一台引擎可能使用了不同的技术，全部标上就显得太长了，故丰田一般只用最显著的2个或三个字母：1ZZ-FE中的F表示小气门夹角（省油取向），E表示电喷。4A-GE中的G则表示宽气门夹角（高转倾向），有时中间字母还有T（涡轮增压），Z（机械增压），S（缸内直喷）等。所以2ZZ-GE可以解读成ZZ系列引擎第二个上市产品，特点是电喷，宽气门夹角，高转速倾向运动引擎。

丰田传奇的4A-GE引擎，算是丰田小排量高性能引擎的开创者。
丰田传统的GE引擎中，较为出名的有AE-86/初代MR2上4A-GE/GZE，第六代Celica/第二代MR2上3S-GE/GTE，以及Supra上2JZ-GE/GTE。其中前两者均为直列四缸高转速运动引擎。共同特点是大直径活塞，短冲程，缸体截面近似正方形，配合宽气门夹角，获得较高的极限转速。相比排量为2.0升的前代3S-GE（非增压版本），2ZZ-GE在升功率上超过了100马力/升，总输出功率上（210马力 vs 190马力）稍逊，但其重量也较轻（143千克 vs 115千克），更重要的是2ZZ-GE体积比3S-GTE小很多，可以有效减少装车的尺寸，减小车身重量，达到轻量化。2ZZ-GE装备车型中，最轻的莲花Elise仅有900多千克，而3S-GTE装备的车型则普遍超过1吨（如第二代MR2，1200千克）。

3s-ge引擎，虽然仍是直列四缸，2.0L排量，但重量和体积使其实际上是一种中大型车的引擎。对装车空间要求高。
2ZZ-GE于1999年投入生产，取代了3S-GTE成为丰田的下一个十年的小排量旗舰运动引擎。甫经发表，2ZZ-GE采取的先进技术就引起了业内的关注，很多技术在当时都是极其先进甚至不成熟的。当时的技术突破有：
1. 铝合金缸体，陶瓷内壁，无铸铁缸套
2. 可变正时气门+二段式可变气门扬程（VVTL-i）
3. 和1ZZ相似的外形，大小，重量，以减少装车对原设计的修改：

2zz-ge引擎侧视图，其中虚线为1zz-fe的轮廓
4. 原厂锻造曲轴，活塞连杆，并且按高要求平衡
5. 原厂活塞虽然为铸铁，但涂有润滑涂层以减少摩擦力。
上述技术的采用可以说是有利有弊。有利的一面是原厂的引擎兼顾了稳定性和高性能，并且能有很好的改装潜力。莲花Elise SC采用了TRD的机械增压器，在不做腹内强化下就能榨出240马力的输出功率。不利的一面是不少技术未经验证，导致某些短板的存在（如机油油泵，气门弹簧，以及可变扬程摇臂等）。并且维修困难，改装（指大规模改装）的潜力小。相比同期的SR20DE（尼桑）， K20A/F20C（本田），4G63（三菱），在赛场上运用的不多。
[ 本帖最后由 huajiachicat 于 2017-11-16 13:38 编辑 ]

关于铝制缸体还是铸铁缸体，自古以来就有争论不断。然而全铸铁的缸体很常见，真正“全铝”的缸体却寥寥无几，原因在于铝的化学性质较为活泼，在高温下的机械性能也较差，润滑性能也不好。所以大部分的引擎，包括普通型花冠上的1ZZ-FE，都有内嵌铸铁缸套（sleeve），起到机械支撑和提供摩擦面的作用。
1ZZ-FE引擎的铸铁缸套：

1ZZ-FE的铸铁缸套和铝合金缸体是铸造在一起并进行加工的。这一类引擎一个常见的维修方法就是用车床把缸体镗大，然后压入一个新的缸套，以去除气缸壁磨损现象。
但是有一个问题：铁和铝热胀冷缩的性质不一样，气缸需要进行反复的冷热循环，铝和铁之间会因为热胀冷缩而产生应力。对于高转速引擎，缸内燃烧温度高，反复循环会造成缸体提前变形。解决的方法是去掉铸铁缸套，直接对缸体内壁硬化处理并镀上一层耐磨润滑物质，这就是俗称“陶瓷缸体”。陶瓷缸体的技术并不算晚，1971年通用汽车就在其2.3L直列四缸引擎“雪佛兰2300”中首次使用，其原理是在铝制缸体内表面镀上一层含硅的物质以硬化缸体。

然而当时技术限制，无缸套铝制缸体强度仍然没法和纯铸铁，或铸铁缸套缸体相提并论，雪佛兰2300的输出马力也就在100上下。随着汽车动力需求的提升显然不够用，“陶瓷缸体”转而在摩托车引擎中大行其道。直到1990年代末21世纪初，新一代材料的进步才使五缸套全铝引擎重新回到了汽车界，不过这一波的五缸套风，首先却是在其原本最不擅长的领域：高转速性能车开始的，在克服了强度问题后，其材料均一，能适应较薄的缸壁（以缩小体积和增加散热）的优点大行其道。本田的万转红头F20C，宝马直列六缸N52，直列四缸N43，N13，还有本文的2ZZ-GE。当然这些高性能引擎内壁的材料已非机车引擎简陋的含硅陶瓷材料可以媲美的了。
作为世界数一数二的汽车大厂，丰田也从没有放弃过对金属复合材料涂层的研究。丰田把这种涂层命名为Metal Matrix Composites（MMC），意思是金属基复合材料，通过仔细控制金属颗粒的晶相，金属纤丝的排列来获得比一般合金高得多的强度。丰田从1980年代就开始投入MMC的开发，早年多用于诸如活塞，曲轴等表面处理，提高强度和减少磨损。1999年，丰田终于开发出了新一代MMC，用于2ZZ-GE引擎。
2ZZ-GE的尺寸和1ZZ-FE类似，但其缸径更大（82相对于79mm），因此气缸壁也更薄。MMC使用能使气缸壁成为一个整体，有效的提高了强度，并且避免了铸铁内衬带来的散热较慢的问题。但是随之而来的问题是，一旦MMC磨损过度，无法通过传统的镗大孔径，压入缸套的方法来修理。2ZZ-GE对气缸的磨损度要求极高，公差极小。特别是用于改装或增压的，磨损度仅有0.013毫米（万分之三英寸），过度就无法发挥改装潜能，如莲花Elise SC上那台220马力的GZE型，就只能抛弃处理了。相比之下，雪佛兰“小缸体”系列v8引擎，磨损极限为千分之五英寸，是其10倍以上。
当然丰田也预料到了问题，虽然大批量生产的2ZZ-GE随着2006年Celica GTS和花冠XRS停产，之后仅为莲花超级跑车和少许花冠Compressor（2ZZ-GZE装载唯一非超跑车型）小批量生产，但时至今日仍然从丰田4S买得到全新的2ZZ-GE缸体，曲轴等零件，价格也不离谱。充分说明了丰田早就有备而来。

正在做活塞环间隙测量的2zz-ge引擎全新缸体，可见缸壁为均一的铸铝。
MMC还带来的一个维修上的不同，气缸内壁无法进行打磨（Honing）。传统的老式引擎在翻新时候，常常用气缸打磨器按照一定的运动方式和速度打磨气缸内壁，一方面除去刮擦痕迹，另一方面可以产生细微的痕迹用于增强机油附着。当然打磨需要随时测量，并且根据实时打磨后的直径选择相应号数的活塞和活塞环。但是2ZZ-GE的油道直接在生产时候通过排布MMC金属纤丝方向来获得，极薄的MMC使得缸体无法打磨。与之相对应，丰田只有一种尺寸活塞和活塞环，气缸内壁若有刮伤拉缸，只能更换气缸处理。
[ 本帖最后由 huajiachicat 于 2017-11-22 10:02 编辑 ]

丰田的VVTL-i技术
VVT全称为Varible Valve Time，即可变气门正时技术，即可以改变控制进气气门和排气气门“正时”的技术。
关于什么是“气门正时”。首先要说一下最基础的四冲程引擎的运转过程。

图为四冲程的过程。图一是进气冲程，活塞向下移动的时候进气气门开启，新鲜空气和汽油混合器从近气门涌入，并在活塞到下死点时关闭气门，活塞转而向上运行进入压缩冲程......这个过程大家是十分熟悉的。气门的开闭由凸轮轴控制，气门的什么时候开，什么时候关是很重要的。
但是问题是，空气和燃料混合气体并非理想气体，特别是汽油是气溶胶状态，其重量，粘性不可忽略（理想气体的重量，分子本身大小，摩擦力忽略不计）。如果还是按照上图来进行气门开闭，那么燃烧效率不可能很高，压缩比也不会太高。排气的回压可以使一部分未燃烧完全的燃料回到燃烧室烧掉。如果完全按照上图，那不仅进气不充分，燃烧不充分，排气回压和残余燃料无法利用，效率是很低的。
此外，转速不同，每一次冲程时间不同，燃烧的时间也不同，告诉下做功冲程时间短，如果还是进入同样量的混合气，可能没有完全燃烧就进入排气冲程了。高速下由于空气冲击，空气和燃料胶体粒子的运动方式也有所不同......因此最好能有一种设备，使得气门的开闭时间能加以更改，低速下用一种正时，高速下用另一种。这样就能提高燃烧效率，要么提高燃油经济性，要么在燃油消耗一样下提高燃烧效率，输出更多的机械能。这就是可变气门正时技术。这种技术在本田里叫VTEC，在宝马里叫VANOS，在丰田里叫VVT-i。
当然各家实现可变气门正时的方法多种多样，总结一下大致有几种：
1. 链条张紧器/放松改变气门正时。这是相对原始的技术，最早用于奥迪的VR6引擎，相对于其他技术精确性较差，已经没有人使用了。

2. 使用不同相位角的凸轮轴。大致的原理是在一根凸轮轴上排量许多组不同相位角的凸轮轴，低速下使用某一组，另一组空转，高速下则通过机构使轮轴发生位移，使用另一组凸轮轴，原来的空转。这种技术的代表就是本田的VTEC，其优点和缺点兼备：优点是能将可变气门正时和可变扬程（下面要讲到的）结合起来，缺点是只能进行二级调节，无法进行多级或无级调节，更加局限在性能车上，而对燃油经济性上的优化不是很出色。
本田VTEC示意图，实际上可以通过设置凸轮位置大小还有摇摆的形式实现段数较多的可变气门正时构造

3. 正时皮带轮/链轮内藏调节器，这也是主流的方式。调节器可以是旋转式，使凸轮轴和链轮能在一定角度内受控制的转动（奥迪2.0 TFSI）也可以是花键式，通过进出来相对位置变化，典型代表是宝马的VANOS。
链轮控制器：

花键式，通过和花键相连控制器前后移动，改变凸轮轴和链轮相对位置

丰田新一代VVT-i已普遍采用了花键式，并且能分别控制进气和排气凸轮轴的“双VVT-i”技术。但是在ZZ系列还普遍用链轮控制器式VVT-i，虽然可以无级调节，但也只能进行进气气门调节，取向为省油而非高性能取向。
但是2ZZ-GE相对其他同时代的丰田引擎，在VVT-i技术的基础上增加了可变气门升程技术，使得成为VVTL-i，这L就是Lift（升程）的缩写。
当引擎转速不同，除了最佳气门相位角不同外，对空气的需要量也是不同的。低速下需要空气少，高速下需要的空气多。最初人们发明了可变进气道技术，如丰田的T-VIS，宝马的DISA等，通过对进气道，进气歧管的几何面积或形状来匹配高低速下进气的阻力。后来，更精确的调节方式：可变气门扬程出现了。低速下气门开度小，空气流动阻力较大，以适应较平缓的动力输出和低怠速抖动，高速下则加大气门开度，减少进气阻力，获得高转速。
可变扬程技术出现较晚，并且四缸引擎的需求比6，8缸更加强烈。因为四缸引擎需要较高的升功率，只有在高转速下才能获得较好的扭矩输出，并且低速下对引擎震动控制要求更高。可变气门升程技术首先出现在本田，因为本田的VTEC技术路线就是使用2-多组不同的凸轮，改变凸轮大小就可轻易的改变气门升程。随后在2zz-ge和尼桑SR-20，宝马的N46上实现。然而这个技术应用到6缸机的时间较晚，直到宝马N52才开始普遍采用（N52直接用可变扬程当节流阀用）。
丰田2ZZ-GE和1ZZ-FE在气缸头上最大的不同，就在于其凸轮轴有2组凸轮，并且气门有一个复合摇臂来推动：
下图为VVTL-i的摇臂部分图示：

可见除了两根凸轮轴外，2ZZ-GE还有两根与之平行的摇臂轴，一根安装进气摇臂，一根安装排气摇臂。摇臂能以摇臂轴为圆心上下摆动。摇臂轴为空心的，里面有充作液压控制的机油，并且和摇臂对应位置有孔道。凸轮轴两组凸轮，大型的为高速凸轮，小型的为低速凸轮。
在引擎转速低于6000转时，摇臂轴内机油压力较低，摇臂内的插销在弹簧作用下处于回收状态，虽然大小凸轮能同时推动摇臂，但仅有低速凸轮能起到真正的按压作用，高速凸轮按压面则在空摆（按压面弹簧不足以对抗强大的气门弹簧）。这时候气门开度也较小。
当引擎超过6000转需要换用大开度时，ECU控制下摇臂轴油压上升超过回收弹簧，把摇臂底下的插销推出挡住大凸轮的按压面底下的插销，这个时候大凸轮开始按压摇臂并推动气门，小摇臂空转。
因此可见2ZZ-GE的可变气门扬程非常类似本田的VTEC，不过只可以实行两段控制，而且介入时间较晚，仅在6000转以上使用，主要起到优化高速段输出，提高引擎极限转速方向，对于家用车来说用处不大，反而因为活动部件多，零部件复杂，调整量大成为累赘。随着丰田逐步退出性能车领域，2ZZ-GE也称为唯一装备VVTL-i的引擎。

??

太高深了，看的半懂不懂。

需要咬文嚼字在加上浮想联翩

VVTL-i对于普通人用车用处不大，因为不需要跑赛道，只需要省油就用VVT-i就可以了。我看完后的理解。

对于家用车来说用处不大，反而因为活动部件多，零部件复杂，调整量大成为累赘。随着丰田逐步退出性能车领域，2ZZ-GE也称为唯一装备VVTL-i的引擎。