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汉兰达发动机探秘 D-4S双喷射发动机
2016年04月29日 14:25 来源: 深圳深美昌广汽丰田 打印 手机阅读

       

       很早之前,2.0只是表示一个人视力很好。现如今,2.0成了老少咸宜的黄金排量:百万的豪车和十几万的平民车,大家都喜欢,2.0T成了汽车界的万金油。

       

       丰田汉兰达换代时也搭上了这趟车,以代号8AR-FTS的2.0升涡轮增压D-4ST发动机作为主力车型。

       

       不管谈及什么工业产品,“纯进口”这三个字都足以让人兴奋。是的,D-4ST也是一台纯进口的发动机,它是在日本九州丰田发动机工厂生产的。为了兼顾动力和能耗,全新汉兰达D-4ST发动机采用了一套“三双”黑科技。

       

       九州工厂何德何能?

       

       在J.D.power的IQS新车品质调查中,九州工厂自2000年起,连续获得3次J.D.Power全球工厂品质“白金大奖”,并从2009年至今, 排名一直保持在前5名。不过你更需要知道的是,这里是雷克萨斯的生产工厂之一,雷克萨斯有多可靠不用多说了吧,发动机同理。

       

       

       

       D-4ST发动机的年产量被配给雷克萨斯和汉兰达共同使用,每个月分给广汽丰田的配额是8000台。

       

       说完了身世,来看看发动机本身。“三双”其实从D-4ST的名字就能看出来。D-4是直喷,D-4S就是双喷射,也就是进气歧管喷射和缸内直喷,最新款的 3.5L普拉多就是采用了这项技术;T就简单了,涡轮增压,如今已经进化为双涡管涡轮;而三双中的最后一个就是双循环,也就是利用VVT-i智能可变气门 正时系统,发展出来的VVT-iW,即阿特金森和奥托双循环。这些“黑科技”共同打造出了162kW/4800-5600rpm的最大功率,以及 350N·m/1700-4000rpm的高扭矩。1700转就能爆发最大扭矩,相信喜欢走烂路的人都知道,这意味着更好的油门控制和更从容的跨越障碍。

       

       双循环

       

       阿特金森和奥托双循环,同事之前已经分别进行过说明,阿特金森循环使用电控制装置改变发动机正时,通过推迟进气门关闭的办法,在压缩冲程初段从进气门排出部分混合燃气,之后关闭进气门开始压缩行程——等同于缩减了发动机的排量,从而实现膨胀比大于压缩比的目的。

       

       

       

       怎么理解?你可以想象为一台2.0L的发动机,由于进气门延迟关闭,原本进入气缸的气体重新从进气门被排出,因此实际参与压缩的气体(汽油 空气)仅与一台1.8L发动机相当,不过它在做工时,膨胀比依然是2.0L的,燃烧效率因此而提高,但是动力也与1.8L相当了。(实际上这一过程是米勒 循环原理,但是米勒循环已经是专利,而且它本身又能取得阿特金森的效果,也就称为阿特金森循环了)

       

       奥托循环有力量,阿特金森有效率。丰田的聪明之处在于,它将阿特金森和奥托循环结合起来,通过VVT机构,调节进气门开闭时间。在车辆匀速巡航时,需要高 效运转而不太在乎动力的工况下,发动机在每次压缩行程开始后“晚一点时间关闭”进气门,成为阿特金森循环;起步和急加速时,车辆需要强大动力,发动机“正 常时间关闭”进气门,切换为奥托循环。至于何时“晚关”何时“不晚关”,全靠ECU来控制。汉兰达的2.0T发动机通过调整气门正时相位,使可变气门正时 重叠角提升到80°(-30°~50°),实现从奥托到阿特金森循环模式的切换。

       

       双喷射

       

       双喷射就是进气歧管喷射(电喷)和缸内直喷。每种汽车技术都有它的优缺点,燃油喷射也是这样。

       

       先说燃油歧管喷射,喷油系统通过向进气歧管内喷油形成混合雾化气体,技术成熟成本低,系统具备一定自净能力,而因为低转速下歧管内负压较低,在低速动力输出方面有所欠缺。

       

       直喷技术直接将燃油喷入气缸,优点就是提升了低速动力响应和性能,缺点是系统复杂,对油品要求较高。另外由于油气混合时间短,边混合边燃烧,燃烧不充分,容易产生污染(霾)和积碳。

       

       

       

       为了均衡两种喷射方式,汉兰达的D-4ST发动机采用了混合喷射:发动机冷启动时,采用进气歧管喷射;低中负荷时,采用混合喷射,提升扭矩,降低油耗;高 负荷时,采用缸内直喷,提升功率。这样,全新发动机既解决了缸内喷射发动机低转速、低负荷下容易积碳的问题,又提高了发动机在高负荷下燃烧效果更为充分, 动力输出效率更高,油耗表现更好,这也成为直喷技术新的发展方向。

       

       

       

       针对直喷发动机的进气门背部很容易产生积碳的情况,歧管喷射发动机在进气过程中,汽油能够对进气门背部起到清洗的作用,汽油也是很好的积碳清洗剂。

       

       同时两种喷射方式互相切换,能提升动力降低油耗,并提高了可靠性。作为一向保守的丰田,能第一个推出混合喷射也是非常罕见的动作。对于SUV车型来说,来不了去到环境恶劣的地方,如此一来,可靠性更好的混合喷射就比直喷发动机适应性好得多。

       

       双涡管

       

       随着涡轮的普及,尤其是小排量涡轮发动机,涡轮迟滞是所有车厂需要克服的难题。D-4ST发动机在排气侧使用双涡管涡轮技术,利用空气学原理,在发动机低转速时,就能提前让涡轮介入工作。

       

       

       

       传统常见的涡轮增压发动机大多采用单涡轮单涡管技术,它将所有气缸的排气歧管先集合在一起,汇为一管后再吹向涡轮。而单涡轮双涡管是涡轮增压发动机在排气歧管设计上的一项特别技术,将四个气缸的排气通过两根管吹向涡轮。

       

       以D-4ST这台2.0T四缸涡轮增压发动机为例,点火顺序为1-3-4-2缸。如果使用单涡管技术,发动机排气时难免会造成气体的脉冲谐振,影响缸体与 缸体间的排气效率。单涡轮双涡管设计的聪明之处,在于将点火相邻两个气缸的排气管道两两分开(1和4一组、2和3一组),这样点火相邻的两个缸的进排气不 受干涉影响,就能提高各个气缸的进排气量,从而有效提高发动机的效率。

       

       D-4ST发动机的缸盖集成排气歧管,涡轮距离排气口更近,再加上排气歧管的4-2设计,排气顺畅。同时,得益于更优的排气效率,废气可以更轻松地推动涡 轮叶片,让发动机工程师更大胆的实现涡轮叶片的轻量化,D-4ST采用镍基合金轻量化涡轮,并将涡轮叶片切割出独特导流纹路,优化了涡轮叶片的工作,解决 了涡轮迟滞,在1700rpm时D-4ST就能爆发出最大350Nm扭矩,担心SUV车型低扭不足的完全可以放心了。

       

       其他科技加身

       

       你以为这就够了?才不是。

       

       D-4ST使用了双液压发动机支架,减小车身振动,有利于NVH工程;可变机油泵减少了内部能量损耗,可变负荷控制燃油泵则减小噪音的同时减少能耗损失。 最有意思的是,D-4ST还采用了气缸电加热系统,减少发动机冷机时间,提升燃油经济性,还在为众说纷纭的热车时间而苦恼的网友,这次省心了。

       

       

       

       汽车本身是个大工程,每一个部件都值得单独拿出来说说。而目前火热的2.0T发动机,自然也是科技感满满。全新汉兰达的D-4ST发动机凭借“三双”的独特优势,成为城市SUV动力系统中的优秀选手,也为它行走烂路的能力打下基础。

       

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