卓逸不群 解讀豐田全新3缸自吸發(fā)動機
在漫長的人生道路上,逆境往往能激發(fā)人們通常難以察覺的潛能。對于汽車來說,嚴格的法律法規(guī)往往可以促進新技術的誕生和普及。目前,各種環(huán)保法律法規(guī)正在推動內(nèi)燃機的發(fā)展,產(chǎn)生了小排量、三缸、渦輪增壓等各種有趣的東西。有趣的是,在這種趨勢下,豐田Dynamic Force Engine系列的最新發(fā)動機選擇了出類拔萃。
●承載新時代M系列發(fā)動機的榮耀(查成交價|參配|優(yōu)惠政策)
近年來,汽車的發(fā)展強調(diào)平臺化理念,豐田的TNGA就是新時代的產(chǎn)物。新平臺需要全新系列的動力總成,必須能夠覆蓋從小型車到中型車的所有需求,這是Dynamic Force Engine系列發(fā)動機的發(fā)展背景。
Dynamic Engine系列發(fā)動機不僅滿足TNGA架構的要求,還突破了以往行業(yè)認知中量產(chǎn)發(fā)動機熱效率的極限,甚至顛覆了教科書中的計算值。但它并沒有用黑科技來達到目的,而是穩(wěn)扎穩(wěn)打地整合突破現(xiàn)有技術,最終水滴石穿。所以,這款最新的1.5L自然吸氣發(fā)動機雖然屬于整個系列的入門級產(chǎn)品,但由于Dynamic Force Engine光環(huán)在頭頂,因此也不會少了值得關注的細節(jié)。
●NA最后的堅持
隨著“義民”在各國的不斷推廣,傳統(tǒng)燃油卡車退出舞臺的速度大大加快??杀氖牵覀兛赡苁亲詈笠淮脙?nèi)燃機呼吸和跳動的人。在大趨勢的影響下,不僅大排量發(fā)動機的身影越來越難找,就連過去被直列六缸發(fā)動機鄙視的“直四”也在迅速成為稀缺品。
回顧汽車的發(fā)展趨勢,在早期技術有限的情況下,為了滿足人類對速度的追求,所有廠商都采用了遞增的方法。隨著20世紀(查成交價|參配|優(yōu)惠政策)70年代后石油危機的爆發(fā),在法律法規(guī)的壓力下,動力總成的發(fā)展趨勢轉向小型化。
●3缸沒錯,但已經(jīng)不是以前的樣子了。
如今,發(fā)動機小型化的趨勢很難逆轉,但實際需求也不能完全忽視?!吧俪远嘧觥笨此泼?,實則是消費者提出的迫切需求。只是豐田新款1.5L發(fā)動機并沒有像預期的那樣以小排量和增壓玩法亮相。在這個增壓發(fā)動機的時代,它選擇堅守自然吸氣的“正義”,依然是三缸。
時至今日,說到三缸發(fā)動機,大家的口碑還是褒貶不一。雖然這些發(fā)動機的動力輸出性能通過渦輪增壓與過去相比發(fā)生了變化,但燃油經(jīng)濟性的優(yōu)勢并不明顯。另一方面,對于制造商來說,少一個氣缸并沒有帶來成本的顯著降低。那么豐田為什么要冒險前進呢?
豐田敢于冒險的原因在于技術已經(jīng)不是過去的樣子。Force系列發(fā)動機基于模塊化開發(fā)理念,高級別車型技術加持是這款M15A發(fā)動機信心的來源。另一方面,雖然舊發(fā)動機滿足現(xiàn)有需求并不難,但面對長期且更嚴格的監(jiān)管要求需要進行的優(yōu)化并不低于開發(fā)新車型。但當非支柱車型換上新發(fā)動機后,技術成熟度還可以通過市場進一步檢驗,可以為未來熱銷車型的發(fā)動機更換積累經(jīng)驗。
●從根本上提高效率
物理結構從四缸變成了三缸,但是消費者肯定不希望在使用的過程中動力大打折扣,這也讓開發(fā)團隊摸不著頭腦。從結果來看,豐田工程師選擇了最困難的方式,簡而言之,從吸氣、壓縮、做功和排氣的源頭重新開發(fā)發(fā)動機。
相同排量下活塞行程越長,高速時泵送效果越明顯,氣體進入燃燒室的速度越快。然而,隨著沖程的增加,摩擦力會增加,效率會降低。換句話說,選擇合適的缸徑行程比是開發(fā)難點之一。
通過實驗,豐田工程師認為兩者的比例接近1.2:1,是最佳值,新的問題再次出現(xiàn)。為了滿足排放法規(guī),新車型需要采用EGR廢氣再循環(huán)技術,而廢氣比例過高無疑會影響燃燒效果。
此外,為了提高燃油經(jīng)濟性,新發(fā)動機還采用了分層燃燒技術。根據(jù)自身特點,在主流分層燃燒模型中選擇空空氣導向型。
在現(xiàn)實世界中,我們每天都面臨著兩難的境地。引擎開發(fā)過程中也有兩難的選擇,從不在乎待在家里和能看起來像路人的女生之間選擇的漂亮女生,到攢錢買游戲或者先抽根煙。動力發(fā)動機系列發(fā)動機的發(fā)展進程是矛盾推進的。
矛盾中前進●在矛盾中前進
我相信你在屏幕前一定有過類似的生活經(jīng)歷。灌滿池子不僅僅是最大限度的打開出水口,亂噴的水往往會濺到池子外面。發(fā)動機工作過程中,空氣體就像水流一樣,盡量不亂進,提高效率。
進氣順暢的秘訣不僅在于設計環(huán)節(jié)的優(yōu)化,還在于制造環(huán)節(jié)。在安裝傳統(tǒng)氣門之前,需要在氣缸體的相關部位安裝座圈,并采用激光熔膜法對新發(fā)動機進行優(yōu)化,這樣就可以實現(xiàn)工程團隊設計的進氣管道更流暢的設計。
●經(jīng)濟理性,老傳統(tǒng)不能丟。
提到豐田,任何國家的消費者都會脫口而出,它經(jīng)濟耐用,這在一定程度上與它相對“安全”的技術有關。隨著D4-S混合噴射技術的大規(guī)模應用,這款1.5L自然吸氣發(fā)動機做出了安全的選擇,僅采用缸內(nèi)直噴。
缸內(nèi)直噴技術將汽油直接噴入氣缸,從而減少進氣道噴射過程中汽油在進氣道蒸發(fā)所占用的充氣量。有助于提高發(fā)動機加注效率和發(fā)動機性能。當然也有濕壁效應和進氣門背面積碳過多的缺點。豐田將如何處理這些問題還有待觀察。
如今,各國的測試規(guī)定更貼近實際車況,包括冷車、正常工作溫度和各種復雜程度。實驗表明,歧管噴射和缸內(nèi)直噴在不同工況和負荷下各有優(yōu)缺點,因此混合噴射一起使用逐漸成為近年來的一種趨勢。這款全新的豐田發(fā)動機從燃燒源頭進行優(yōu)化,使其只需缸內(nèi)直噴即可達標,省去了歧管噴射系統(tǒng),成本更低,穩(wěn)定性更高,這也可能是未來全新的發(fā)展趨勢。
●細節(jié)優(yōu)化
當然,除了上面提到的與燃燒相關的環(huán)節(jié),M15A發(fā)動機相比老款在抑振、輕量化方面也進行了優(yōu)化?!奥槿鸽m小五臟俱全”應用了很多高級引擎的開發(fā)思路,這也是模塊化開發(fā)平臺帶來的紅利。
全文摘要:
說到豐田,很多人心目中的印象還是保守溫和的。事實上,在豐田章男上任后,這家日系車企在品牌建設和技術投入上發(fā)生了巨大變化。乍一看,全新的三缸自然吸氣發(fā)動機“與這個時代背道而馳”,其實是工程師針對車輛定位和目標用戶需求給出的解決方案。當然,眾多的技術加持并不一定意味著結果會完美。我們期待將來有機會體驗一下,看看真相是真是假。
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