涡轮增压发动机的进化

放大  缩小 日期:2017-07-10     来源:中国汽车报    作者:中国汽车材料网    评论:0      
核心提示:如今,为节能减排,小排量增压发动机大行其道。但开过增压发动机车型的消费者,大多体会过涡轮介入生硬、加速不平顺的感觉。
  如今,为节能减排,小排量增压发动机大行其道。但开过增压发动机车型的消费者,大多体会过涡轮介入生硬、加速不平顺的感觉。
  “如何将增压发动机做出自然吸气发动机的感觉,那样平顺、快速地加速?”上海交通大学校长助理、汽车工程研究院院长许敏教授指出,这是增压发动机重要的改进方向。
  丰田近年来在推进混合动力及自吸发动机路线的同时也陆续推出了涡轮增压发动机,在深入研究增压发动机的各种痛点后,丰田利用后发优势,采用多种新技术,力求在降低油耗的同时,提升驾驶乐趣,实现增压机升级和进化。一汽丰田最新款卡罗拉配装的1.2T发动机,就是增压发动机进化的产物。
  6月23日,由《汽车与运动evo》杂志主办,一汽丰田技术开发有限公司(FTRD)承办的“一汽丰田汽车动力科技日”在天津举行。FTRD总经理川濑正伸介绍,去年一汽丰田皇冠的2.0T发动机获得了“中国心”年度十佳发动机称号,今年将卡罗拉的1.2T发动机报名参评。为此组织了强大的技术团队来向“中国心”年度十佳发动机评选的专家评委们介绍新款卡罗拉和1.2T发动机的技术特点。
  ■ 进化趋势一:保持强有力的加速
  卡罗拉堪称“一代神车”,诞生50年,全球累计销量已超过4400万辆。据卡罗拉全球总设计师小西良树介绍,新款卡罗拉在产品竞争力方面做了大幅提升,包括外观造型、油耗和动力性以及安全配置等方面。其中,动力升级是重中之重。卡罗拉配装的1.2T发动机,丰田内部代号9NR-FTS。
  丰田发动机资深专家渡边泉表示,动力传动系统的开发必须考虑市场环境和车辆用途。9NR-FTS发动机是丰田“在中国,为中国”战略的典型产品,从2016年10月量产以来,70%的生产和销售都在中国。
  9NR-FTS发动机是丰田利用混动专用发动机和传统发动机的开发经验,融合增压、直喷技术开发的。这款发动机针对传统涡轮增压发动机的痛点,进行了多方面改进。“我们希望带给用户轻快的、顺滑的加速体验,这要求发动机在较长时间内保持较高的加速度。”丰田发动机资深专家胁屋努介绍说,为达到这个目的,丰田采用了高滚流进气道、活塞冠面保持滚流、多次喷射技术,来实现高速燃烧。
  为保持强有力的加速,需要改善发动机扭矩输出的响应性,尤其是过渡工况的响应性。为此,丰田9NR-FTS发动机采用紧凑设计进气系统,水冷中冷器将进气系统的容积和压力损失降至最低;优化扫气控制,加速初期增加进气量,降低涡轮迟滞;优化发动机与CVT变速器控制,采用增压发动机专用CVT标定,实现线性加速,使CVT的响应能力不弱于手动变速器。
  ■ 进化趋势二:油耗降低永无止境
  中国汽车技术研究中心汽车标准化研究所总工程师周荣,是一位卡罗拉车主,他的配装1.8升自然吸气发动机的卡罗拉已使用了近十年。日系车以省油见长,周荣很关心卡罗拉油耗降低到多少。
  丰田9NR-FTS发动机在优化动力性能的同时,降低油耗也是重要的努力方向。据胁屋努介绍,为降低油耗,9NR-FTS发动机采用VVT-iW(带中央锁止机构的宽幅可变气门正时技术),在低负荷区域实现阿特金森循环;采用缸盖集成式排气歧管,扩大了理论空燃比区域,排气道冷却也更均衡;更改缸体的机油道构造,促进机油和冷却水在缸体内的热交换,提高暖机性能,高负荷时还可以起到冷却器的作用,不需另行设置机油冷却器。
  综合改善的效果是,配装1.2T发动机的新款卡罗拉综合工况油耗降至百公里5.4升,达到同级别顶级水平。相比老款卡罗拉的1.8升发动机,油耗降低了25%。渡边泉告诉记者,到2050年,发动机依然会在汽车行业占据重要地位,传统发动机节能还有潜力,日本企业与大学研究机构及政府部门也在联合攻关。
  ■ 进化趋势三:高可靠性
  消费者对增压发动机还有一个担心,就是维修保养费用高。相比自然吸气发动机,担心增压发动机的车型使用成本高。针对这个痛点,9NR-FTS发动机也做了多项改进,极大地提高了可靠性,增强用户的安心感。
  胁屋努表示,丰田在世界各地进行了实车耐久试验,历经了各种复杂路况、极端环境的锤炼,确保了丰田品质的可靠。
  另外,过去的涡轮增压发动机与自然吸气发动机相比,存在机油消耗和劣化较快的问题。丰田9NR-FTS发动机采用专门设计的曲轴箱换气装置,实现与自然吸气发动机相同的机油保养周期,减少了消费者日后维护保养的后顾之忧。
  技术交流之后,与会专家实地驾驶体验了配装1.2T发动机的新款卡罗拉,并给予很高的评价。此外,还参观了位于滨海新区的天津一汽丰田汽车有限公司泰达工厂的第三总装线,该总装线主要生产威驰、卡罗拉、皇冠等车型。

 
 
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