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深度解析丰田D-4T1.2T涡轮增压发动机技术
http://news.mechnet.com.cn   发布时间:2017-05-24   来源:中国机械网


  技术解析1

  在小排量涡轮增压日益普及的今天,丰田这款D-4T
1.2T直喷涡轮增压发动机似乎有点姗姗来迟,但正所谓好饭不怕晚,丰田深知对于一款应用于卡罗拉、雷凌这两款销量担当车型的小排量涡轮增压发动机来说,比起亮眼的数据,用各项科技武装出来的可靠品质保住自家金字招牌才是重中之重。下面,就请随我一起对丰田这款D-4T家族中排量最小,也是首次应用于国内市场的小排量涡轮增压发动机所搭载的各项技术进行解析。

  这台拥有85kW(116Ps)/5200-5600rpm的最大功率,和185Nm/1500-4000rpm最大扭矩的D-4T
1.2T直喷涡轮增压发动机搭载了集成排气歧管、水冷式中冷器、VVT-iW可变气门正时等多项技术,使之不但达到了36.2%的热效率,还可以正常使用92号汽油,而在耐用性与后期养护成本上,也占有先天优势。

  丰田通过对凸轮轴结构的调整,实现了超广角可变气门正时系统,使得这款发动机可以在奥托循环与阿特金森循环之间无缝切换。在需要动力性或加速时,发动机以奥托循环模式运转,以实现更好的动力性。而当发动机处于低负荷运转时则切换至阿特金森循环模式,以实现良好的燃油经济性。

  丰田1.2T没有采用电磁阀作为正时调节器,而是采用了电机控制液压油路,从而实现更快的调节速度以及更广的调节范围。

  低惯性涡轮增压器

  丰田的1.2T发动机采用单涡管低惯量涡轮增压器,工程师通过计算机辅助优化了涡轮叶片以及壳体形状。直径为72mm的轻量化涡轮叶片可以让涡轮以更低的发动机转速介入工作,保证了中低速情况下的扭矩储备,也减轻了涡轮迟滞现象,提高了发动机响应速度。

  体积与质量较小的涡轮叶片可以在低转速时介入,在城市低速通勤行驶时带来更好的扭矩表现。

  排气旁通阀按需打开

  不同于大马力涡轮增压发动机废气旁通阀的常闭状态,丰田1.2T发动机废气旁通阀属常开状态,仅在需要输出较大动力时才会关闭,以达到较高的燃油经济性。

  滚流涡流进气口

  丰田1.2T发动机通过调整进气口以及活塞顶的形状,让气缸内的气流更为理想的流动,增强了滚流比。更为充分快速的燃烧过程进一步提高了热效率,减轻了氮氧化物排放。

  智能活塞降温技术

  通过冷车时停止喷向活塞的机油,让发动机尽快进入工作温度。在热车后开始喷油,控制气缸温度,提高发动机耐用度及燃油经济性。

  技术解析2

  水冷式中冷器

  与风冷式中冷器不同,丰田1.2T发动机采用了冷却效率更高的冷却液水冷式中冷器,除了更低的进气温度具有更高进气氧含量所带来的动力增益效果外,更短的进气管路也带来了更好的油门响应速度。在机舱内的结构布局上也有着更为灵活多变的优势。

  冷却效率更高的冷却液水冷式中冷器,除了更低的进气温度具有更高进气氧含量所带来的动力增益效果外,更短的进气管路也带来了更好的油门响应速度。

  气缸盖一体式排气歧管

  气缸盖一体式的排气歧管集成了水冷式废气冷却系统,这项技术在今天已经有不少品牌纷纷加以应用。除了可以再冷启动时利用排气的温度帮助气缸快速升温,完成暖机工作外,内置的废气冷却系统也可以降低流向涡轮的废气温度,从而实现更高的燃烧效率,也可以进一步保证涡轮叶片,三元催化器等排气系统的耐用性。同时,这种设计也让发动机体积变得更为紧凑。

  集成了水冷式废气冷却系统的气缸盖一体式的排气歧管除了可以帮助冷却重新推动涡轮的废气温度外,也具有体积紧凑、暖机快速等优点。

  窜气强制换气

  窜气是涡轮增压发动机导致机油过早劣化与机油异常消耗的主要原因之一,由于涡轮增压发动机进气道具有内压,曲轴箱内的机油蒸汽无法顺畅排出,油气分离器分离不够彻底,导致机油进入燃烧室燃烧。丰田的解决方案是在曲轴箱与进气道之间加入了一个油气喷射泵,将机油蒸汽强制打入进气道进行二次燃烧,从而降低了曲轴箱机油蒸汽压力,延缓了机油劣化,更有利于避免烧机油的情况发生。

  油气喷射泵将机油蒸汽强制打入进气道进行二次燃烧,从而降低了曲轴箱机油蒸汽压力,延缓了机油劣化,延长了机油的更换周期,从而进一步降低后期保养成本。

  机油回路冷却系统

  丰田1.2T发动机在机油回路阶段设置了与水箱冷却液分离的独立水冷式机油冷却系统,为发动机的耐用性与稳定性提供进一步保障。

  控制冷却液流动的新型隔块

  丰田1.2T发动机在气缸水套内部采用了由发泡橡胶和不锈钢薄板制成的新型隔块,这种隔块会通过自身热胀冷缩的特性控制发动机内不同区域的温度,从而实现降低摩擦,减少爆震几率的作用。

  编辑点评:

  在与竞争对手相比并不占优势的性能指标面前,丰田发扬质量稳定耐用的品牌优势,通过各项的技术力求将一台涡轮增压发动机的可靠性、耐用性做到不亚于自家自然吸气发动机的水平,并努力将后期维护保养费用也降至与自然吸气发动机相同水平。并在燃油经济性方面也做出了多项努力。在小型涡轮增压发动机的用户面前,质量稳定、平顺省油比起动力指标显然重要的多,丰田也准确抓住了目标消费者的心,力图在已经晚人一步的市场竞争中打一场漂亮的翻身仗。



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