2016-12-24 11:26 | 來源:未知 | 作者:未知 | [汽車] 字號(hào)變大| 字號(hào)變小
“豐田渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)不燒機(jī)油”這個(gè)傳說最近一年在江湖流傳著,可見消費(fèi)者對(duì)于渦輪增壓最痛心疾首的印象就是燒機(jī)油,除此之外,
“豐田渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)不燒機(jī)油”這個(gè)傳說最近一年在江湖流傳著,可見消費(fèi)者對(duì)于渦輪增壓最痛心疾首的印象就是燒機(jī)油,除此之外,傳統(tǒng)渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)還有很多副作用,最典型的就有:渦輪遲滯、油耗增加、工作溫度高、可靠性較低等。
從2014年推出的雷克薩斯NX,到去年新皇冠和新漢蘭達(dá)換上了2.0T,再到今年在一豐卡羅拉和廣豐雷凌上裝上1.2T發(fā)動(dòng)機(jī),豐田要開啟屬于自己的“渦輪時(shí)代”的意圖非常明顯了。大家可能會(huì)有疑問:渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)在中國(guó)都熱乎了好些年了,被歐美品牌翻來覆去玩了N回,豐田這個(gè)“遲到者”,憑什么能夠打動(dòng)消費(fèi)者?
對(duì)于豐田來說是新技術(shù)嗎
一直以來,自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)都是豐田的最愛,但早在八九十年代,豐田就開始玩渦輪增壓了,早期也推出過多款渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī),只是更多應(yīng)用在賽車上,沒有跟風(fēng)去普及到乘用車上。
1982年,豐田首款高性能四缸渦輪增壓汽油發(fā)動(dòng)機(jī)3T-GTE就誕生了,該發(fā)動(dòng)機(jī)排氣量為1770毫升,壓縮比由自然吸氣3T-EU的9:1降至7.8:1,為了提高點(diǎn)火效能3T-GTE還采用當(dāng)時(shí)很少見的每缸雙火花塞技術(shù)。同年,為了參加B組世界拉力錦標(biāo)賽,豐田推出了限量200臺(tái)的Celica Twincam Turbo,此車使用了排氣量提升至1791毫升的4T-GTE,其最大動(dòng)力輸出提升到了132千瓦(180馬力)。
在那時(shí)候,豐田的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)相當(dāng)牛掰,并直接導(dǎo)致了后來寶馬等品牌的跟風(fēng),在資深車迷們的眼里,當(dāng)時(shí)的豐田渦輪增壓技術(shù)可以說甩大眾幾條街。但是,那時(shí)豐田的主戰(zhàn)場(chǎng)在北美、東南亞和日本本土,這些市場(chǎng)的消費(fèi)者非常重視可靠性和耐用度,技術(shù)成熟的自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)最受消費(fèi)者喜愛,更重要的是,這些地方還沒有推出像歐盟那樣嚴(yán)厲的排放法規(guī),現(xiàn)有的自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)排放表現(xiàn)已足可達(dá)標(biāo)。以市場(chǎng)為導(dǎo)向的豐田,暫擱渦輪增壓技術(shù)的應(yīng)用普及,把重心放在了自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)上面,不斷的挖掘自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)的極限,保證了動(dòng)力、油耗、品質(zhì)穩(wěn)定性等方面都有突出表現(xiàn),并且可以與市場(chǎng)上大多數(shù)德系、美系的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)抗衡。
好飯不怕晚
既然豐田渦輪技術(shù)如此高超,為何不早一點(diǎn)投放到市場(chǎng)?其實(shí),豐田考慮最多的,是要讓自己的技術(shù)“經(jīng)得起考驗(yàn)”,可靠性擺在第一位。按說,渦輪增壓技術(shù)在歐洲有悠長(zhǎng)的歷史,在中國(guó)也火了多年,很多人認(rèn)為這是項(xiàng)成熟可靠的技術(shù),但豐田覺得仍有改進(jìn)空間,所以之前并沒有在量產(chǎn)車上普及應(yīng)用,但它也沒閑著,在很長(zhǎng)的時(shí)間里,豐田都在對(duì)這個(gè)本身就存在固有缺陷的技術(shù)進(jìn)行持續(xù)改善。
所以,渦輪增壓不是新技術(shù),但經(jīng)過改善后的豐田渦輪增壓技術(shù),卻擊中了消費(fèi)者的痛點(diǎn),簡(jiǎn)直是當(dāng)今渦輪增壓界的一股“清流”。我們以今年投放市場(chǎng)的豐田1.2T發(fā)動(dòng)機(jī)為例,看看豐田這個(gè)憋了多年的大招,有何犀利之處。
為杜絕“燒機(jī)油”操碎了心
首先說說大家最關(guān)心的燒機(jī)油問題,燒機(jī)油主要是因?yàn)樵鰤喊l(fā)動(dòng)機(jī)“竄氣”引起,常見的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)因?yàn)闇u輪壓力很大,燃燒后大量的廢氣涌入缸體內(nèi)部而不能及時(shí)地排出去,會(huì)導(dǎo)致機(jī)油變質(zhì),潤(rùn)滑效率下降,就是俗稱的“燒機(jī)油”。豐田用一個(gè)特殊的裝置將進(jìn)入潤(rùn)滑系的竄氣重新抽回進(jìn)氣道里,有效減少竄氣與機(jī)油接觸的機(jī)會(huì),從而有效解決了渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)油消耗量大的問題。這點(diǎn)是相當(dāng)關(guān)鍵的,也可以說是渦輪增壓車的一大突破。
當(dāng)然,除了這個(gè)特別裝置外,豐田還進(jìn)行了以下技術(shù)改良,以對(duì)得起“不燒機(jī)油的渦輪增壓”這個(gè)稱號(hào)。
1.將缸內(nèi)直噴的噴油嘴設(shè)計(jì)成扁平形狀并進(jìn)一步加長(zhǎng),從而降低氣缸壁上的燃料附著,截?cái)唷p少混合物的一部分來源。
2.活塞頂部采用了特殊設(shè)計(jì),提升了滾流比和混合氣(汽油+空氣)的流動(dòng)強(qiáng)度,使分層燃燒和均質(zhì)燃燒均可實(shí)現(xiàn),進(jìn)一步確保燃油的充分燃燒,降低早燃頻率。
3.采用了對(duì)活塞冷卻的機(jī)油噴射停止系統(tǒng),該系統(tǒng)具有電子控制式切換閥,可依據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻液溫度、發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速、負(fù)荷等,對(duì)機(jī)油噴射進(jìn)行控制,可以降低機(jī)油的過度消耗與稀釋。另外,這套系統(tǒng)也可降低發(fā)動(dòng)機(jī)熱機(jī)時(shí)活塞冠面的積碳堆積,而積碳的減少可為抑制低速早燃做貢獻(xiàn)。
4.采用全新的噴射泵機(jī)構(gòu)(新PCV系統(tǒng)),令自然吸氣區(qū)域及增壓區(qū)域曲軸內(nèi)皆可實(shí)現(xiàn)通風(fēng),可以防止機(jī)油老化以及被進(jìn)一步稀釋。
5.除了創(chuàng)造外部“不燒機(jī)油”的環(huán)境,為了提升機(jī)油自身的抗氧化性以及耐久性,研發(fā)人員還為這款發(fā)動(dòng)機(jī)添加了特殊添加劑,開發(fā)出了新型機(jī)油。
6.采用了獨(dú)一無二的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu),同時(shí)強(qiáng)化了活塞連桿;出于對(duì)零部件工藝、工程標(biāo)準(zhǔn)的苛求,整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)包括增壓器均由豐田自制,從產(chǎn)品品質(zhì)上保證了“不燒機(jī)油”。
遲滯癥狀大幅減少
很多渦輪增壓車型的車主都有切身體會(huì),就是渦輪有一個(gè)打開區(qū)間,剛啟動(dòng)汽車時(shí),因?yàn)閺U氣量不夠,難以打開渦輪,只有發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)渦輪才會(huì)啟動(dòng)。而普通駕駛者在啟動(dòng)汽車的初始階段,很少直接將轉(zhuǎn)速拉這么高,這就尷尬了:你已經(jīng)出了地庫(kù)開始爬坡,但是渦輪沒有做功,導(dǎo)致動(dòng)力跟不上。
豐田通過渦輪小型化非常巧妙地解決了這個(gè)難題,同樣排量的發(fā)動(dòng)機(jī),豐田采用了體積更小、重量更輕的渦輪,使得只需很少?gòu)U氣就可以啟動(dòng)渦輪,只要你加油,渦輪就啟動(dòng)。除此之外,豐田還重新設(shè)計(jì)了渦輪至進(jìn)氣口的流程,大幅度縮短渦輪壓縮空氣至燃燒室的距離,因?yàn)槁窂皆蕉蹋峁┛諝獾乃俣染涂欤烷T響應(yīng)速度也就更及時(shí)。經(jīng)過兩方面的努力,豐田克服了渦輪介入遲滯的難題,動(dòng)力輸出更為流暢迅捷。
渦輪按需開啟
渦輪雖然可以大幅提高動(dòng)力,卻也因?qū)敫嗟目諝夂腿剂蠈?dǎo)致油耗增加,一般而言,相同排量下,渦輪增壓是要比自然吸氣更耗油的。豐田解決的辦法就是改造渦輪進(jìn)氣結(jié)構(gòu),重新設(shè)計(jì)排氣歧管和渦輪之間的廢氣旁通閥,讓渦輪按需開啟。豐田渦輪增壓的廢氣旁通閥門正常情況下處于開啟狀態(tài),排氣直接通過閥門排放,并不推動(dòng)渦輪,只有在加速或爬坡等需要較大動(dòng)力時(shí),閥門才會(huì)關(guān)閉,廢氣推動(dòng)渦輪做功。
如此一來,汽車在啟動(dòng)或者加速階段,駕駛者踩下踏板,渦輪快速打開,汽車獲得更強(qiáng)動(dòng)力。在公路巡航階段時(shí),發(fā)動(dòng)機(jī)并不需要太大動(dòng)力,廢氣旁通閥會(huì)打開,直接導(dǎo)流廢氣,無需渦輪做功。
水冷更給力
由于渦輪增壓器,是通過溫度非常高的廢氣驅(qū)動(dòng)渦輪來工作的,經(jīng)過熱傳導(dǎo)的作用進(jìn)氣的溫度也會(huì)變得非常高。渦輪增壓的本意是要提高進(jìn)氣效率,卻碰上“高溫”來搗亂,所以必須由中冷器來冷卻這部分空氣,顯然冷卻這部分空氣變得尤為重要。
在大多數(shù)渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)采用風(fēng)冷式中冷器時(shí),豐田堅(jiān)持使用小部分高端機(jī)采用的水冷式中冷器。那么哪種冷卻方式更好呢?風(fēng)冷式是讓外界空氣流動(dòng)帶走熱量,就像吹風(fēng)扇。而水冷式,則是利用循環(huán)冷卻水,就像沖涼,相比吹風(fēng)更爽快而且立竿見影。所以二者的冷卻效率,不用過多闡述也能高下立判。水冷式中冷器對(duì)壓縮后的進(jìn)氣能夠進(jìn)行持續(xù)、穩(wěn)定的冷卻,從而獲得更好的性能表現(xiàn),增壓的介入響應(yīng)也得到提升。這里要說的是,當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)在長(zhǎng)時(shí)間高負(fù)荷駕駛的情況,多少會(huì)使用一些燃料進(jìn)行冷卻。有了這樣一款穩(wěn)定高效的冷卻器,這部分燃油消耗完全可以省掉。
VVT-iW玩出新境界
不要忘記豐田玩得最好的VVT-i技術(shù),就是進(jìn)氣門可以提前打開(吸多點(diǎn)新鮮空氣進(jìn)氣缸),排氣門可以延遲關(guān)閉(把氣缸內(nèi)燃燒廢氣排放得更干凈一些)。但豐田在渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)上引入了一個(gè)VVT-iW技術(shù),簡(jiǎn)單來說就是進(jìn)氣門也可以延遲關(guān)閉了。同時(shí)還實(shí)現(xiàn)了一個(gè)更有逼格的技術(shù)—阿特金森。
所謂“阿特金森”技術(shù),就是引擎的做功沖程比壓縮沖程更長(zhǎng),相當(dāng)于用相同的燃油,比別人做更多的功,結(jié)果就是更省油了。但豐田的阿特金森技術(shù)并非氣缸的沖程可以變化,只是利用玩得純熟VVT-i技術(shù),在壓縮沖程把進(jìn)氣門延遲關(guān)閉,把氣缸內(nèi)的混合氣又?jǐn)D壓一部分回到進(jìn)氣歧管,這樣盡管做功沖程沒有變化,但氣缸內(nèi)混合氣少了,相當(dāng)于壓縮沖程變小了。
因?yàn)橛辛薞VT-iW技術(shù),豐田的渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)的阿特金森技術(shù)是可以關(guān)閉的。也就是說它在低輸出的時(shí)候可以采用阿特金森模式,假設(shè)把排量從2.0L變?yōu)?.8L工作,但需要高輸出時(shí)就關(guān)閉阿特金森,依然就是一副標(biāo)準(zhǔn)的2.0L在全力做功。
結(jié)語
對(duì)豐田這樣研發(fā)過硬并有技術(shù)儲(chǔ)備的車廠來說,投放渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)并不存在技術(shù)上的困難,豐田更多需要考慮的是有沒有這個(gè)市場(chǎng)需要。
自2012年從“豐田中國(guó)”向“中國(guó)豐田”轉(zhuǎn)變以來,豐田一直用各種方式來表達(dá)扎根中國(guó)的決心。這兩年,豐田在華的節(jié)奏愈發(fā)輕快,不僅混動(dòng)戰(zhàn)略終于落地,而且一改此前被詬病跟不上“潮流”的形象。
在豐田看來,混合動(dòng)力是走向零排放前的過渡期最重要的技術(shù),渦輪增壓是一個(gè)有益的補(bǔ)充。總體而言,在渦輪增壓技術(shù)上,豐田雖不是啟蒙者,卻是集大成者。以執(zhí)拗的態(tài)度將渦輪增壓的種種頑疾一一化解,畢其功于一役,某種意義上也宣布了渦輪增壓技術(shù)的成熟。
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