当前位置: 首页 > 资讯 > 车界号 > 正文

丰田的执著 晚熟的涡轮增压保甜吗?

2022-06-08 17:29:37 爱卡汽车网
 

[爱卡汽车 爱卡头条 原创]

  6月1日,雷克萨斯正式发布第五代RX车型。从第四代车型开始,RX开始进入涡轮增压时代,2.0T发动机替代了第三代车型上所搭载的2.7L直列四缸自然吸气发动机,这台2.0T发动机最早是在2014年随着NX车型一同呈现在人们眼前,随后这台发动机分别出现在了雷克萨斯IS(参数|询价)、RC、RX、丰田汉兰达(参数|询价)等车型上。截至今天,这台发动机已经有近8年的历史。终于,8年后的今天,雷克萨斯决定用一代号T24A-FTS的2.4T发动机来取代已经征战多年的2.0T发动机。从丰田发动机的命名规则来看,“T”代表了该系列发动机名称,“24”代表了排量为2.4L,“A”指的是TNGA架构,“F”为小阀门夹角DOHC,“T”为涡轮增压,“S”为燃油缸内直喷。

1

  在德系品牌纷纷将禁售燃油车的今天,丰田竟然还在推出全新且更大排量的涡轮增压发动机,我们惊讶于日系品牌保守的同时,也对这款发动机产生了浓厚的兴趣,究竟何德何能让它挑起丰田家族未来的大梁?

  丰田的“早熟”与“晚熟”

  日系品牌的保守体现在新技术的运用总是慢竞争对手半拍。前几年,德系、美系等品牌都在用涡轮增压来满足日益严苛的排放法规时,日系品牌依然坚守自然吸气发动机。无论发动机技术,还是驾驶辅助技术,只有当新技术完全成熟的时候,才会出现在日系车型上,这样的造车哲学成就了日系车相对较高的可靠性和耐用度,但同时也使得日系车很难走在技术的前列,丰田亦是如此。

丰田发动机2JZ-GTE发动机被称为日本90年代涡轮增压发动机的传奇。

  事实上,丰田对涡轮增压的研究早在上世纪80年代就开始了。90年代初,丰田推出了第四代Supra所搭载的2JZ-GTE发动机,这台发动机采用直列6缸双涡轮增压,排量为3.0L。凭借在Supra上的出色表现,这款发动机被称为日本90年代增压发动机的传奇。后来,随着日本经济泡沫的结束,日本停止了增压发动机的开发。可想而知,在上世纪最后的十年里,丰田已经积累了丰富的涡轮增压技术。

丰田发动机也正是有了2JZ-GTE发动机,才成就了像第四代Supra这样的经典之作。

  时间来到2014年,当自然吸气发动机已经无法满足更加严苛的排放法规时,丰田终于拿出了尘封已久的涡轮增压技术,并推出了2.0T发动机。在与竞品相同排量发动机的对比中,这台发动机并没有什么优势,最大输出功率170kW、最大扭矩350Nm。相比之下,同时代的奔驰GLC(参数|询价)搭载的2.0T发动机拥有190kW、370Nm的动力输出,奔驰甚至在AMG A 45 S上将2.0T压榨到了310kW和500Nm。除了能够将发动机的动力压榨到极致,德系品牌还善于在同款发动机基础上推出不同功率版本,一些关键技术的差异导致了丰田很难像德系竞品那样,“把同一个苹果卖出不同的价钱”。

丰田发动机类似压电式喷油器这样关键零部件的缺失限制了丰田涡轮增压发动机的发展。

  与德系品牌及同级别竞品的差异,让丰田意识到,没有诸如压电式喷油器这种能够更加精准控制缸内温度的元器件,排放中的氮氧化物、碳氢化物等有害物质就很容易超标,这迫使丰田必须推出一款能效更高的发动机来替代已经逐渐不符合当下环保要求的2.0T。于是,在智能电气化时代,丰田2.4T诞生了。

丰田发动机尽管没有压电式喷油器,但丰田另辟蹊径,创造了Dynamic Force系列发动机。

  “晚熟的2.4T”甜不甜?

  1、排量增大动力提升,油耗却很友好

  一般汽油发动机的热效率为30%左右,其余70%的热效率都被各种损耗浪费掉了。丰田的工程师认为,只要将这浪费掉的70%能耗中的很小一部转换为发动机的动能,就能明显提升发动机的效率。于是,通过包括调整气门夹角、加入气门正时、利用阿特金森循环、加大发动机冲程等手段,将发动机的热效率提升到了40%,这也让丰田Dynamic Force系列发动机有了“全球最高40%热效率发动机”的称号。

丰田发动机40%的热效率让Dynamic Force系列发动机有了全球最高热效率发动机的称号。

  Dynamic Force是丰田根据TNGA架构战略开发的一系列发动机的统称,最早的Dynamic Force发动机于2017年6月安装在凯美瑞(参数|询价)的2.5L排量A25A-FKS四缸发动机。今天雷克萨斯RX(参数|询价)所搭载的这台2.4T发动机也正是基于当年的这台2.5L发动机,通过装配涡轮增压器而得来的。

丰田发动机减小压缩比是为了适应涡轮增压,从而减小爆震的几率。

  同时,相比那台安装在凯美瑞上的2.5L排量A25A-FKS发动机来说,这台2.4T发动机的压缩比有所减小。为了减小涡轮增压可能带来的爆震,丰田的工程师采用更大的缸径,较大的进气门还能够强化流速并促进燃烧,将压缩比从13降低到了11。

丰田发动机这台2.4T发动机让NX350动力更强,油耗却几乎没有变化。

  在涡轮增压的加持下,这台2.4T发动机拥有202kW的最大功率和430Nm的峰值扭矩。相比老款2.0T发动机的功率提升了17%,扭矩提升了23%,在NX上的综合油耗却几乎没有变化。

 

  2、热效率更高,但需要95号汽油

  丰田破天荒地在这台2.4T发动机上采用了中置缸内直喷的设计,而在之前提到的凯美瑞(参数|询价)所搭载的A25系列发动机上,直喷喷油嘴依然采用侧置的布局,可以说中置直喷技术是在现阶段,高压直喷没有出现之前解决燃油雾化效果的一个妙招。

丰田发动机中置直喷能够有效减少燃油被喷射到气缸壁的可能性。

  理论上来说,中置直喷能够有效减少燃油被喷射到气缸壁的可能性。同时通过对活塞进行加工,可以很容易营造出燃烧气体滚流。然而,侧置布局的优势也非常明显,那就是喷油嘴的温度更低,不易产生汽油结焦的现象,理论上能够适用标号更低的油品。因此,采用中置缸内直喷的2.4T发动机毫无疑问地需要95号燃油才能满足它的工作需求

2.4T可以看出,除了中置直喷,设计师还在进气歧管设计了电磁喷油器。

  单有中置缸内直喷还是远远不够的,于是丰田的设计师还为这台发动机设计了多点喷射。燃油通过电磁喷油器直接喷入进气歧管,进而与流经进气歧管的空气进行充分混合。多点喷射的优势非常明显,能够更加精确地控制空燃比,并且有效弥补缸内直喷在一定转速下工作效率不是很高的弊端,从而让发动机在各种工况下都有较高的热效率。

2.4T进气歧管的喷油器采用共轨设计。

  3、各种技术只为“保甜”

  如果Dynamic Force技术,搭配高压缩比和中置缸内直喷搭配多点喷射技术,是这台2.4T发动机最为革命性的升级的话,其他零部件的升级则完全围绕着尽可能地提升燃油效率来设定

2.4T右上角能够看出不规则设计的缸套表面能够加大与缸体的接触面积,从而带来更好的导热效果。

  新发动机的缸体采用开放式设计,铝合金材质能够尽可能地减轻发动机的重量,缸套则采用铸铁材质。缸体和缸套之间采用全新设计的散热通道,不规则造型的缸套表面能够加大与缸体的接触面积,从而带来更好的导热效果。这对于涡轮增压发动机尤为重要,毕竟过高的缸内温度注定容易发生爆震。

2.4T偏置设计的曲轴能够减少活塞对气缸内壁的冲击,让发动机更耐用。

  这台发动机的曲轴中心并非处在活塞中心运动轨迹的正下方,1cm的偏移量可以减少活塞对气缸内壁的冲击,从而减少磨损,同时提升发动机效率;它的活塞采用轻质合金制成,在减少运动惯性的同时,活塞内壁采用非传统的垂直设计,这样的特殊设计能够更好地将活塞承受的应力传递给连杆。

2.4T可调节进排气凸轮轴角度的DVVT双可变气门正时能够更好地控制油耗。

  新发动机的配气部分,安装了可调节进排气凸轮轴角度的DVVT双可变气门正时,正时变化范围为0-50度;双涡管的运用则可以将1-4和2-3气缸的排气管分成两组,分别引入增压器,避免不同气缸之间排气的相互干扰,加快涡轮增压器的响应速度;电子水泵则可以在发动机熄火状态下依然为高温的增压器提供冷却,避免增压器过热引起损坏。例如,在频繁的发动机启停过程中,这项配置就非常有用。

2.4Tb、c分别连接两个涡管,从而提升涡轮的响应速度。

  这台发动机未来会出现在哪些车型上?

  这台2.4T发动机早已运用在例如美国市场的NX 350车型上,刚刚发布的RX则将是搭载这台发动机的第二款车型。NX和RX都是基于丰田TNGA-K平台(GA-K)打造的,因此,基于该平台诞生的所有车型都有可能会用到这台2.4T发动机。

丰田发动机

丰田发动机TNGA-K平台的车型未来都可以搭载2.4T发动机,至于是否会在国内上市,还要因市场需求而定。

  哪些车型基于这个平台呢?例如,一汽丰田亚洲龙(参数|询价)、RAV4荣放(参数|询价)、广汽丰田凯美瑞、汉兰达(参数|询价)、赛那(参数|询价)、雷克萨斯ES(参数|询价)等。但是,仅仅TNGA-K平台(GA-K)只是条件之一,只有之前搭载过2.0T发动机的车型,未来才有可能换装2.4T,像RAV4这种就基本不可能了。除了这些车型之外,丰田也很有可能将这台发动机用在采用纵置平台的后驱车型上,例如雷克萨斯IS(参数|询价)等。

丰田发动机

丰田发动机2.4T发动机的加入让全新RX如虎添翼,在性能和油耗方面取得了平衡。

  全文总结:随着排放法规的愈发严苛,就算已经获得“全球最高40%热效率发动机”美誉的丰田,也不得不进一步提升涡轮增压发动机的热效率。丰田在内燃机上的成熟,以及在涡轮增压的“早熟”与“晚熟”,都可以归结为丰田对于内燃机最后的执着。随着电气化的发展,内燃机最终被淘汰的命运已经注定,或许这台2.4T发动机会为丰田的内燃机时代带来一个完美的谢幕。

精彩内容回顾:

采用混动四驱 新款丰田卡罗拉官图曝光

1.8L混动系统 丰田卡罗拉Cross混动官图

由于芯片短缺 丰田宣布全球减产10万辆

131 条评论,一键看完
评论(0)
上一篇 消费升级 长安汽车原车主现在都开什么车?
下一篇 威飒骨子里竟是雷克萨斯?这几个事实你必须知道 >
版权所有:一猫汽车科技有限公司 电话:010-62691688  © 2017 www.emao.com 京ICP证150082号 京ICP备14010468号 公网安备 11010802020186号