当前位置:中青汽车频道 ->> 行业焦点 ->> 正文

涡轮增压不烧机油老司机丰田玩出新境界

2017-05-23 15:36 来源:凤凰汽车
“丰田涡轮增压发动机不烧机油”这个传说最近一年在江湖流传着,可见消费者对于涡轮增压最痛心疾首的印象就是烧机油,除此之外,传统涡轮增压发动机还有很多副作用,最典型的就有:涡轮迟滞、油耗增加、工作温度高、可靠性较低等。除了这个特别装置外,丰田还进行了以下技术改良,以对得起“不烧机油的涡轮增压”这个称号。

  “丰田涡轮增压发动机不烧机油”这个传说最近一年在江湖流传着,可见消费者对于涡轮增压最痛心疾首的印象就是烧机油,除此之外,传统涡轮增压发动机还有很多副作用,最典型的就有:涡轮迟滞、油耗增加、工作温度高、可靠性较低等。

  从2014年推出的雷克萨斯NX,到2015年新皇冠和新汉兰达换上了2.0T,再到去年在一丰卡罗拉和广丰雷凌上装上1.2T发动机,丰田要开启属于自己的“涡轮时代”的意图非常明显了。大家可能会有疑问:涡轮增压发动机在中国都热乎了好些年了,被欧美品牌翻来覆去玩了N回,丰田这个“迟到者”,凭什么能够打动消费者?

  对于丰田来说是新技术吗

  一直以来,自然吸气发动机都是丰田的最爱,但早在八九十年代,丰田就开始玩涡轮增压了,早期也推出过多款涡

  轮增压发动机,只是更多应用在赛车上,没有跟风去普及到乘用车上。

  1982年,丰田首款高性能四缸涡轮增压汽油发动机3T-GTE就诞生了,该发动机排气量为1770毫升,压缩比由自然吸气3T-EU的9:1降至7.8:1,为了提高点火效能3T-GTE还采用当时很少见的每缸双火花塞技术。同年,为了参加B组世界拉力锦标赛,丰田推出了限量200台的Celica Twincam Turbo,此车使用了排气量提升至1791毫升的4T-GTE,其最大动力输出提升到了132千瓦(180马力)。

  在那时候,丰田的涡轮增压发动机技术相当牛掰,并直接导致了后来宝马等品牌的跟风,在资深车迷们的眼里,当时的丰田涡轮增压技术可以说甩大众几条街。但是,那时丰田的主战场在北美、东南亚和日本本土,这些市场的消费者非常重视可靠性和耐用度,技术成熟的自然吸气发动机最受消费者喜爱,更重要的是,这些地方还没有推出像欧盟那样严厉的排放法规,现有的自然吸气发动机排放表现已足可达标。所以丰田暂搁涡轮增压技术的应用普及,把重心放在了自然吸气发动机上面,不断的挖掘自然吸气发动机的极限,保证了动力、油耗、品质稳定性等方面都有突出表现,并且可以与市场上大多数德系、美系的涡轮增压发动机抗衡。

  好饭不怕晚

  既然丰田涡轮技术如此高超,为何不早一点投放到市场?其实,丰田考虑最多的,是要让自己的技术“经得起考验”,可靠性摆在第一位。按说,涡轮增压技术在欧洲有悠长的历史,在中国也火了多年,很多人认为这是项成熟可靠的技术,但丰田觉得仍有改进空间,所以之前并没有在量产车上普及应用,但它也没闲着,在很长的时间里,丰田都在对这个本身就存在固有缺陷的技术进行持续改善。

  所以,涡轮增压不是新技术,但经过改善后的丰田涡轮增压技术,却击中了消费者的痛点,简直是当今涡轮增压界

  的一股“清流”。我们以今年投放市场的丰田1.2T发动机为例,看看丰田这个憋了多年的大招,有何犀利之处。

  为杜绝“烧机油”操碎了心

  首先说说大家最关心的烧机油问题,烧机油主要是因为增压发动机“窜气”引起,常见的涡轮增压发动机因为涡轮压力很大,燃烧后大量的废气涌入缸体内部而不能及时地排出去,会导致机油变质,润滑效率下降,就是俗称的“烧机油”。丰田用一个特殊的装置将进入润滑系的窜气重新抽回进气道里,有效减少窜气与机油接触的机会,从而有效解决了涡轮增压发动机机油消耗量大的问题。这点是相当关键的,也可以说是涡轮增压车的一大突破。

  当然,除了这个特别装置外,丰田还进行了以下技术改良,以对得起“不烧机油的涡轮增压”这个称号。

  1.将缸内直喷的喷油嘴设计成扁平形状并进一步加长,从而降低气缸壁上的燃料附着,截断、减少混合物的一部分来源。

  2.活塞顶部采用了特殊设计,提升了滚流比和混合气(汽油+空气)的流动强度,使分层燃烧和均质燃烧均可实现,进一步确保燃油的充分燃烧,降低早燃频率。

  3.采用了对活塞冷却的机油喷射停止系统,该系统具有电子控制式切换阀,可依据发动机冷却液温度、发动机转速、负荷等,对机油喷射进行控制,可以降低机油的过度消耗与稀释。另外,这套系统也可降低发动机热机时活塞冠面的积碳堆积,而积碳的减少可为抑制低速早燃做贡献。

  4.采用全新的喷射泵机构(新PCV系统),令自然吸气区域及增压区域曲轴内皆可实现通风,可以防止机油老化以及被进一步稀释。

  5.除了创造外部“不烧机油”的环境,为了提升机油自身的抗氧化性以及耐久性,研发人员还为这款发动机添加了特殊添加剂,开发出了新型机油。

  6.采用了独一无二的设计结构,同时强化了活塞连杆;出于对零部件工艺、工程标准的苛求,整个发动机包括增压器均由丰田自制,从产品品质上保证了“不烧机油”。

  迟滞症状大幅减少

  很多涡轮增压车型的车主都有切身体会,就是涡轮有一个打开区间,刚启动汽车时,因为废气量不够,难以打开涡轮,只有发动机达到一定转速时涡轮才会启动。而普通驾驶者在启动汽车的初始阶段,很少直接将转速拉这么高,这就尴尬了:你已经出了地库开始爬坡,但是涡轮没有做功,导致动力跟不上。

  丰田通过涡轮小型化非常巧妙地解决了这个难题,同样排量的发动机,丰田采用了体积更小、重量更轻的涡轮,使得只需很少废气就可以启动涡轮,只要你加油,涡轮就启动。除此之外,丰田还重新设计了涡轮至进气口的流程,大幅度缩短涡轮压缩空气至燃烧室的距离,因为路径越短,提供空气的速度就快,油门响应速度也就更及时。经过两方面的努力,丰田克服了涡轮介入迟滞的难题,动力输出更为流畅迅捷。

  涡轮按需开启

  涡轮虽然可以大幅提高动力,却也因导入更多的空气和燃料导致油耗增加,一般而言,相同排量下,涡轮增压是要比自然吸气更耗油的。丰田解决的办法就是改造涡轮进气结构,重新设计排气歧管和涡轮之间的废气旁通阀,让涡轮按需开启。丰田涡轮增压的废气旁通阀门正常情况下处于开启状态,排气直接通过阀门排放,并不推动涡轮,只有在加速或爬坡等需要较大动力时,阀门才会关闭,废气推动涡轮做功。

  如此一来,汽车在启动或者加速阶段,驾驶者踩下踏板,涡轮快速打开,汽车获得更强动力。在公路巡航阶段时,发动机并不需要太大动力,废气旁通阀会打开,直接导流废气,无需涡轮做功。

  水冷更给力

  由于涡轮增压器,是通过温度非常高的废气驱动涡轮来工作的,经过热传导的作用进气的温度也会变得非常高。涡轮增压的本意是要提高进气效率,却碰上“高温”来捣乱,所以必须由中冷器来冷却这部分空气,显然冷却这部分空气变得尤为重要。

  在大多数涡轮增压发动机采用风冷式中冷器时,丰田坚持使用小部分高端机采用的水冷式中冷器。那么哪种冷却方式更好呢?风冷式是让外界空气流动带走热量,就像吹风扇。而水冷式,则是利用循环冷却水,就像冲凉,相比吹风更爽快而且立竿见影。所以二者的冷却效率,不用过多阐述也能高下立判。水冷式中冷器对压缩后的进气能够进行持续、稳定的冷却,从而获得更好的性能表现,增压的介入响应也得到提升。这里要说的是,当发动机在长时间高负荷驾驶的情况,多少会使用一些燃料进行冷却。有了这样一款稳定高效的冷却器,这部分燃油消耗完全可以省掉。

  VVT-iW玩出新境界

  不要忘记丰田玩得最好的VVT-i技术,就是进气门可以提前打开(吸多点新鲜空气进气缸),排气门可以延迟关闭(把气缸内燃烧废气排放得更干净一些)。但丰田在涡轮增压发动机上引入了一个VVT-iW技术,简单来说就是进气门也可以延迟关闭了。同时还实现了一个更有逼格的技术—阿特金森。

  所谓“阿特金森”技术,就是引擎的做功冲程比压缩冲程更长,相当于用相同的燃油,比别人做更多的功,结果就是更省油了。但丰田的阿特金森技术并非气缸的冲程可以变化,只是利用玩得纯熟VVT-i技术,在压缩冲程把进气门延迟关闭,把气缸内的混合气又挤压一部分回到进气歧管,这样尽管做功冲程没有变化,但气缸内混合气少了,相当于压缩冲程变小了。

  因为有了VVT-iW技术,丰田的涡轮增压发动机的阿特金森技术是可以关闭的。也就是说它在低输出的时候可以采用阿特金森模式,假设把排量从2.0L变为1.8L工作,但需要高输出时就关闭阿特金森,依然就是一副标准的2.0L在全力做功。

  结语

  对丰田这样研发过硬并有技术储备的车厂来说,投放涡轮增压发动机并不存在技术上的困难,丰田更多需要考虑的是有没有这个市场需要。

  自2012年从“丰田中国”向“中国丰田”转变以来,丰田一直用各种方式来表达扎根中国的决心。这两年,丰田在华的节奏愈发轻快,不仅混动战略终于落地,而且一改此前被诟病跟不上“潮流”的形象。

  在丰田看来,混合动力是走向零排放前的过渡期最重要的技术,涡轮增压是一个有益的补充。总体而言,在涡轮增压技术上,丰田虽不是启蒙者,却是集大成者。以执拗的态度将涡轮增压的种种顽疾一一化解,毕其功于一役,某种意义上也宣布了涡轮增压技术的成熟。

【责任编辑:王京辉】
作者
中国青年报 汽车圈

我们将通过“八戒社”宣扬我们的价值观……

品了又品
FCA步大众后尘涉排放违规 或被罚46亿美元

FCA的首席执行官马尔乔内对此指控坚决否认,称其汽车尾气排放都是符合法律规定的,并向美国提供了相关的信息来证明。与此同时,去年12月,欧盟委员会还对包括德国、英国和西班牙在内的5个国家提出了诉讼,指控他们对本国汽车行业监管不力。

2017-05-23 12:41
奥迪签署"三亚声明"协议 未来只有一个销售渠道

记者从一汽奥迪官方获悉,奥迪经销商联会、中国第一汽车集团公司、一汽-大众汽车有限公司、奥迪公司于2017年5月19日在北京根据"三亚声明"中的诉求达成一致并签署文件。

2017-05-23 12:37
没有核心技术做基石 吉利品牌向上隐忧重重

5月2日,国务院下发有关通知,同意自2017年起,将每年5月10日设立为“中国品牌日”。除了吉利远景SUV,甚至就连吉利的明星SUV车型吉利博越上搭载的GeTec2.0L发动机,动力性能上也不如竞争对手。

2017-05-23 08:57
热门点击

FCA的首席执行官马尔乔内对此指控坚决否认,称其汽车尾气排放都是符合法律规定的,并向美国提供了相关的信息来证明。与此同时,去年12月,欧盟委员会还对包括德国、英国和西班牙在内的5个国家提出了诉讼,指控他们对本国汽车行业监管不力。

READ MORE

记者从一汽奥迪官方获悉,奥迪经销商联会、中国第一汽车集团公司、一汽-大众汽车有限公司、奥迪公司于2017年5月19日在北京根据"三亚声明"中的诉求达成一致并签署文件。

READ MORE

5月2日,国务院下发有关通知,同意自2017年起,将每年5月10日设立为“中国品牌日”。除了吉利远景SUV,甚至就连吉利的明星SUV车型吉利博越上搭载的GeTec2.0L发动机,动力性能上也不如竞争对手。

READ MORE

美国通用汽车近日宣布一系列重组其海外市场的重要措施,旨在增强公司的财务表现并将资本和资源更加集中地投入收益更高的市场机会。新加坡是通用汽车国际运营部的区域总部,所辖市场包括澳大利亚、新西兰、印度、韩国和东南亚。

READ MORE