丰田的执著 晚熟的涡轮增压究竟如何

2022-06-06 10:45:15    来源:北方网    

6月1日,雷克萨斯正式发布第五代RX车型。从第四代车型开始,RX开始进入涡轮增压时代,2.0T发动机替代了第三代车型上所搭载的2.7L直列四缸自然吸气发动机,这台2.0T发动机最早是在2014年随着NX车型一同呈现在人们眼前,随后这台发动机分别出现在了雷克萨斯IS、RC、RX、丰田汉兰达(参数|询价)等车型上。截至今天,这台发动机已经有近8年的历史。终于,8年后的今天,雷克萨斯决定用一代号T24A-FTS的2.4T发动机来取代已经征战多年的2.0T发动机。从丰田发动机的命名规则来看,“T”代表了该系列发动机名称,“24”代表了排量为2.4L,“A”指的是TNGA架构,“F”为小阀门夹角DOHC,“T”为涡轮增压,“S”为燃油缸内直喷。

在德系品牌纷纷将禁售燃油车的今天,丰田竟然还在推出全新且更大排量的涡轮增压发动机,我们惊讶于日系品牌保守的同时,也对这款发动机产生了浓厚的兴趣,究竟何德何能让它挑起丰田家族未来的大梁?

丰田的“早熟”与“晚熟”

日系品牌的保守体现在新技术的运用总是慢竞争对手半拍。前几年,德系、美系等品牌都在用涡轮增压来满足日益严苛的排放法规时,日系品牌依然坚守自然吸气发动机。无论发动机技术,还是驾驶辅助技术,只有当新技术完全成熟的时候,才会出现在日系车型上,这样的造车哲学成就了日系车相对较高的可靠性和耐用度,但同时也使得日系车很难走在技术的前列,丰田亦是如此。

事实上,丰田对涡轮增压的研究早在上世纪80年代就开始了。90年代初,丰田推出了第四代Supra所搭载的2JZ-GTE发动机,这台发动机采用直列6缸双涡轮增压,排量为3.0L。凭借在Supra上的出色表现,这款发动机被称为日本90年代增压发动机的传奇。后来,随着日本经济泡沫的结束,日本停止了增压发动机的开发。可想而知,在上世纪最后的十年里,丰田已经积累了丰富的涡轮增压技术。

时间来到2014年,当自然吸气发动机已经无法满足更加严苛的排放法规时,丰田终于拿出了尘封已久的涡轮增压技术,并推出了2.0T发动机。在与竞品相同排量发动机的对比中,这台发动机并没有什么优势,最大输出功率170kW、最大扭矩350Nm。相比之下,同时代的奔驰GLC(参数|询价)搭载的2.0T发动机拥有190kW、370Nm的动力输出,奔驰甚至在AMG A 45 S上将2.0T压榨到了310kW和500Nm。除了能够将发动机的动力压榨到极致,德系品牌还善于在同款发动机基础上推出不同功率版本,一些关键技术的差异导致了丰田很难像德系竞品那样,“把同一个苹果卖出不同的价钱”。

与德系品牌及同级别竞品的差异,让丰田意识到,没有诸如压电式喷油器这种能够更加精准控制缸内温度的元器件,排放中的氮氧化物、碳氢化物等有害物质就很容易超标,这迫使丰田必须推出一款能效更高的发动机来替代已经逐渐不符合当下环保要求的2.0T。于是,在智能电气化时代,丰田2.4T诞生了。

“晚熟的2.4T“甜不甜?

1、排量增大动力提升,油耗却很友好

一般汽油发动机的热效率为30%左右,其余70%的热效率都被各种损耗浪费掉了。丰田的工程师认为,只要将这浪费掉的70%能耗中的很小一部转换为发动机的动能,就能明显提升发动机的效率。于是,通过包括调整气门夹角、加入气门正时、利用阿特金森循环、加大发动机冲程等手段,将发动机的热效率提升到了40%,这也让丰田Dynamic Force系列发动机有了“全球最高40%热效率发动机”的称号。

Dynamic Force是丰田根据TNGA架构战略开发的一系列发动机的统称,最早的Dynamic Force发动机于2017年6月安装在凯美瑞(参数|询价)的2.5L排量A25A-FKS四缸发动机。今天雷克萨斯RX(参数|询价)所搭载的这台2.4T发动机也正是基于当年的这台2.5L发动机,通过装配涡轮增压器而得来的。

同时,相比那台安装在凯美瑞上的2.5L排量A25A-FKS发动机来说,这台2.4T发动机的压缩比有所减小。为了减小涡轮增压可能带来的爆震,丰田的工程师采用更大的缸径,较大的进气门还能够强化流速并促进燃烧,将压缩比从13降低到了11。

2、热效率更高,但需要95号汽油

丰田破天荒地在这台2.4T发动机上采用了中置缸内直喷的设计,而在之前提到的凯美瑞(参数|询价)所搭载的A25系列发动机上,直喷喷油嘴依然采用侧置的布局,可以说中置直喷技术是在现阶段,高压直喷没有出现之前解决燃油雾化效果的一个妙招。

理论上来说,中置直喷能够有效减少燃油被喷射到气缸壁的可能性。同时通过对活塞进行加工,可以很容易营造出燃烧气体滚流。然而,侧置布局的优势也非常明显,那就是喷油嘴的温度更低,不易产生汽油结焦的现象,理论上能够适用标号更低的油品。因此,采用中置缸内直喷的2.4T发动机毫无疑问地需要95号燃油才能满足它的工作需求。

[责任编辑:BJ01]

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