重新定義標杆?雷凌Turbo發動機解析

2021-01-09 愛卡汽車

在這個小排量渦輪增壓車型橫行的年代,一向主打燃油經濟性的豐田也不甘寂寞,推出了匹配全新技術「D-4T」的1.2T渦輪增壓發動機,在國內率先搭載在雷凌車型上。

渦輪增壓技術最早是由歐洲廠商大規模應用,如BBA德系三大豪強,旗下車型幾乎全系搭載渦輪增壓發動機。

大眾旗下的新車型發動機也基本採用渦輪增壓技術。

受越來越嚴苛的碳排放政策和越來越高昂的油耗的影響,市場上渦輪增壓車型越來越多,也越來越受歡迎,漸漸成為主流趨勢,作風傳統、思想保守的日系三強也開始向渦輪增壓發力。

作為「後來者」的豐田,一口氣推出了兩臺渦輪增壓發動機,一臺代號為8AR-FTS的2.0T發動機用於漢蘭達、皇冠和雷克薩斯旗下的部分車型上。

另一臺代號為D-4T的1.2T發動機則首先搭載在國產雷凌上。這臺渦輪增壓缸內直噴四衝程汽油發動機擁有雄厚的技術儲備,代號為「D-4T」是「Direct injection 4 stroke gasoline engine with Turbo」的英文縮寫。

下面我們就來詳細解析一下這臺發動機:

一、高熱效率

說到高燃效,馬自達的創馳藍天技術在這方面做得可謂極致。豐田和馬自達合作中,豐田獲得了馬自達的SKYACTIV創馳藍天汽油機和柴油機的技術。

作為回報,豐田則貢獻了燃料電池和插電混動技術。豐田和馬自達對發動機的高燃效都十分執著,雷凌搭載1.2T發動機的最大熱效率達到量產增壓發動機最高的36.2%,僅次於豐田旗下的1.3L、1.5L自然吸氣發動機38%的熱效率。

1.缸內直噴分層燃燒

「D-4T」發動機採用了「垂直渦流進氣口」技術,機內的活塞頂部一半是球形,另一半是壁面。

空氣從氣門衝進來後在活塞的壓縮下形成一股渦流運動,當壓縮行程即將結束時,在燃燒室頂部的噴油嘴開始噴油,汽油與空氣在渦流運動的作用下形成理想的混合氣,這種急速旋轉的混合氣是分層次的,越接近火花塞越濃,這樣易於點火作功,通過這種方式可以實現高效的高速燃燒,一舉突破傳統缸內直噴發動機油氣混合不佳的問題,令汽油燃燒更充分。

2.帶阿特金森功能的雙循環發動機

「D-4T」直噴渦輪增壓發動機加入了阿特金森循環功能,提升燃燒效率。我們正常接觸到的車型絕大多數都採用奧託循環發動機。

奧託循環的工作原理比較簡單,四個衝程:吸氣-壓縮-做工-排氣,而阿特金森循環的工作原理也和奧託循環接近,主要區別在壓縮過程,奧託循環在活塞達到下支點後進氣門關閉,而阿特金森循環發動機在活塞達到下支點後進氣門仍然處於打開狀態,在活塞往上壓縮的過程中才關閉,這樣使得一部分空氣被排出了進氣口,實際上氣缸只吸了不夠一管的空氣,實現了「壓縮衝程﹤做功衝程」的效果,隨後噴注到氣缸內的燃油也相應減少,從而降低燃油消耗。

為了追求更高的效率,雷凌的「D-4T」發動機上加入阿特金森循環功能。

通過VVT-iW智能廣角可變氣門正時進氣系統,可以實現燃效較高的「阿特金森循環」與動力輸出較強的「奧託循環」自由切換,既保證了燃燒效率,也保證了動力輸出。

二、寬域VVT-iW可變正時氣門技術

豐田1.2T發動機採用了VVT-iW(Variable Valve Timing-intelligent Wide)可變氣門正時技術。

「W」代表「寬泛」,該發動機上搭載的VVT-iW可變氣門正時技術沒有採用常見的電磁閥來切換正時調節器的液壓油路實現對進排氣門正時的控制,而是採用了電機來切換液壓油路,以獲得更高的調節速度以及更寬的調節範圍。

三、.水冷中冷器

D-4T直噴渦輪增壓發動機安裝有冷卻效果明顯的水冷式中間冷卻器,與冷卻發動機機體的冷卻液安裝在不同的系統,因此不受發動機機體熱度影響,可對進入發動機的壓縮空氣進行穩定冷卻。

該技術能夠高效地對增壓空氣進行冷卻而且具有體積緊湊的特點。與外置式風冷中冷器相比,水冷式中冷器所採用的管路更短,從而能減少材料的使用,降低製造成本。

四、氣缸蓋集成排氣歧管

渦輪增壓發動機因為在缸體內燃燒更多汽油,廢氣溫度往往高於自然吸氣發動機,這很容易令渦輪增壓器、傳感器等三元催化器等部件老化受損。

因此,D-4T直噴渦輪增壓發動機的排氣歧管與氣缸蓋集成,延長氣缸蓋內的廢氣路徑,提高了冷卻液對廢氣的冷卻效果。

五、低慣量單渦管渦輪增壓器

D-4T直噴渦輪增壓發動機採用了轉動慣量較低的小型化渦輪增壓器,在日常行車常見的中低轉速區間也能獲得強大的動力輸出;進一步改進的葉輪設計,實現了在高轉速時也能產生較大動力的最佳設計。

同時,布局自由度較高的水冷式中間冷卻器,將壓縮機和燃燒室以最短路徑連接在一起,實現了壓縮後空氣的迅速導入。兩者的共同作用實現快速的油門響應。

雷凌Turbo的最大扭矩185Nm覆蓋了1500rpm到4000rpm的寬廣轉速區間,最大功率85kW也能在5200rpm到5600rpm的轉速區間持續獲得;整體性能表現超越普通1.8L車型水準。

編輯點評:豐田這款1.2T小排量渦輪增壓發動機早已在海外車型中實現應用,這次終於在國內的雷凌等車型上也應用了這款發動機。超高熱效率是這臺發動機的一大優點,通過水冷式中冷器、VVT-iW可變正時系統、低慣量單渦管渦輪增壓器等諸多先進技術的綜合應用,在為發動機實現了高熱效率的同時也為車輛提供了充沛的動力儲備。作為首臺搭載這臺發動機的廣汽豐田雷凌,它的表現值得我們期待。

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