日系黑科技:豐田Dynamic Force Engine 天空是我的極限
本來想寫篇文章預(yù)告一下新款凱美瑞(查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策),結(jié)果被豐田新款2.5L發(fā)動機(jī)給勾上了,在各種素材中無法自拔。環(huán)顧四周,發(fā)現(xiàn)動力發(fā)動機(jī)沒有讓人掉下巴的新技術(shù),卻達(dá)到了讓人掉下巴的效果——最高熱效率和峰值扭矩從老款發(fā)動機(jī)的35%和230Nm提高到了40%和250nm——前段時間我寫過一篇文章,說工匠精神和公司管理不能共存??粗S田的新引擎,感覺自己被輕扇了一記耳光。哎,就打個耳光,誰讓他們對內(nèi)燃機(jī)技術(shù)這么執(zhí)著呢?
下面問題來了。豐田是如何實(shí)現(xiàn)熱效率突破的?看了上面的視頻,我想大家都被一個詞刷屏了——強(qiáng)滾流,強(qiáng)滾流。我不會買滾筒洗衣機(jī)。我為什么要滾?中國文化博大精深,如果這個視頻能用開源節(jié)流來概括,那么合理性就更上一層樓了。開源熱效率無非是讓噴入氣缸的汽油燃燒得更充分。
汽油翻譯成汽油是因?yàn)榍熬Ygas。但也從一個側(cè)面說明了這種液體具有很強(qiáng)的揮發(fā)性。但在科技直男看來,這些液體還是不夠放蕩,需要更多的外界刺激才能讓揮發(fā)的混合物飄起來。于是,豐田工程師換上了三種道具。第一種是激光熔覆進(jìn)氣門座。有了這項(xiàng)技術(shù),進(jìn)氣道的形狀從曲線變成了直線,并插入空氣體...不會,入自然更順暢。有了鴿子狀的進(jìn)氣閥,流量不會打折太多。
第二是改變姿勢...啊呸,改變進(jìn)氣管的相對位置。我們可以從圖中看到,采用新技術(shù)后,進(jìn)氣門和排氣門之間的角度從31度變?yōu)?1度。以前學(xué)空空氣動力學(xué)的時候,只覺得伯努利原理是TMD白費(fèi)力的原理,所以相對角度和氣流模式的關(guān)系我也說不出個一二。但從視頻上看,中間部分表示氣流強(qiáng)度的“螺旋藥丸”顏色確實(shí)是暗的。
不知道你有沒有注意到一個細(xì)節(jié)。在進(jìn)氣門座的下端,豐田的工程師加了一個凸起。有了這個“空空氣動力學(xué)套件”,原本從進(jìn)氣門周圍流入的空氣體被集中到了一邊,原本分散的力量被聚集到了一起,滾流的增強(qiáng)也就順理成章了。我不知道我們的讀者中有多少工科畢業(yè)生,但我相信他們會理解尖角對鑄造技術(shù)的高要求??磥硪粋€小小的改變需要巨大的技術(shù)進(jìn)步來支撐。我們知道,動力發(fā)動機(jī)的個位數(shù)熱效率提高了,背后付出的努力一定是難以想象的。
【最后一個是使用新的注射器。無論是歧管噴射還是缸內(nèi)直噴,油霧噴射的形狀都優(yōu)化了很多。供應(yīng)商電裝不知道給老板看這張照片花了多少錢。】
好了,這里可以對豐田工程師在“開源”方面的努力做一個總結(jié)。無論是進(jìn)氣門座的工藝和形狀的升級,進(jìn)排氣門夾角的擴(kuò)大,還是噴油嘴的改進(jìn),目的都是為了讓進(jìn)氣在缸內(nèi)能夠有更強(qiáng)的渦流。舉個簡單的例子。南方潮濕的天氣回到南方,很多苦孩子會把洗好的衣服掛在風(fēng)扇前,打開最高檔,讓衣服干的更快。同樣,較強(qiáng)的渦流可以使噴嘴噴出的汽油在氣缸內(nèi)充分汽化混合?;鸹ㄈc(diǎn)火時,湍流迅速蔓延至整個燃燒室,不僅能盡可能地?zé)M每一滴燃油,還能在更短的時間內(nèi)釋放出其中所蘊(yùn)含的能量。
說了三件事,開源,剩下的就是如何節(jié)流了。淘寶上買節(jié)流閥?這樣有中國特色的做法,只能讓馬爸爸信服。豐田揮舞著它的小拳頭,做了一件大家都不太關(guān)注的事情——缸徑/沖程比。不用說,我們可以從圖中得到已知的信息。這款發(fā)動機(jī)的沖程增加到了103.4mm,缸徑從90mm減小到了87.5mm這種缸徑比小于1:1的發(fā)動機(jī)主要有兩個優(yōu)點(diǎn):一是強(qiáng)調(diào)低速扭矩輸出,二是減少熱能耗散(感興趣的朋友可以自己wiki一下)。
現(xiàn)在內(nèi)燃機(jī)的散熱是其熱效率低的一個重要原因,但是我們改變不了物理定律,所以只能這樣了。還有一點(diǎn)就是“外掛”太多拖累了發(fā)動機(jī)的輸出。在動力發(fā)動機(jī)上,用電控節(jié)氣門、電控水泵和可變排量EGR取代了原有的外部附件。通過切斷這些對電池的阻礙,發(fā)動機(jī)的效率會稍微提高。
月球的一小步,人類的一大步。當(dāng)然,用這個來評價(jià)豐田的發(fā)動機(jī)太糟糕了,但我還是被他們大大鼓舞了?,F(xiàn)在消費(fèi)者的訴求已經(jīng)被渦輪增壓吸收了,只有少數(shù)日企還在苦苦追求。我沒有具體翻譯過能效提高1%對油耗的影響。看看地球夢科技和熱效率37%和38%的封帆組合的7.7L/100km擁堵和4.2L/100km高速的數(shù)據(jù)??峙略诓痪玫膶?,自然吸氣就要對渦輪增壓說:對不起,天空是我的極限了。熱效率的提高不僅可以節(jié)能減排,還可以增加功率。我想我不需要解釋太多。
等等,別走,隔壁王叔叔。不,馬自達(dá)叔叔似乎有話要說:如果豐田的Dynamic Force發(fā)動機(jī)要吹噓天空空是極限,那么我們規(guī)劃中的HCCI的極限在哪里呢?
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