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很多人都说日系车玩儿不转涡轮增压,所以只能在自然吸气发动机上“啃骨头”。其实不然,稍微了解日系本土车型的就知道,增压技术早就是日系车企驾轻就熟的东西了。
在日本本土,K-Car这种“轻自动车”可以说是街上一景,这种车体积极小,对应的排量也仅有660cc,这个排量显然难以达到车主的性能需求。怎么办呢?增压!这种小车通过极小排量+增压的技术,同时获得了超低的油耗与够用的动力,在市场上火得一塌糊涂。
我们在国内当然见不到这样的K-Car,660cc的增压发动机也就难以寻觅。不过这两年,以丰田为首的日系厂商,将自己在涡轮增压方面的长期积淀发展到了更高排量的发动机上面。日系涡轮增压技术逐渐开始抬头,不乏有令人眼前一亮的增压发动机问世,其中丰田的2.0T D-4S+发动机可谓是2.0T发动机中的佼佼者。
而丰田完全不满足于此,为了在小排量发动机族群中同时实现更好的动力与更低的油耗,丰田推出了D-4T发动机,这款发动机目前搭载于新卡罗拉 (配置|询价)车型,可以说在很大程度上解决了消费者对于动力与油耗双重需求问题。
动力与油耗,向来是鱼和熊掌的事情,但是新卡罗拉D-4T发动机最让人惊叹的地方,就在于它逆天地达到了动力与油耗的完美平衡——峰值扭矩达到185Nm,甚至超过了1.8L自吸发动机的水平,在新卡罗拉上面配合S-CVT超智能无极变速器,油耗低至竞争对手难以企及的5.4L/100km!更令人惊讶的是,新卡罗拉这款D-4T发动机的热效率达到了36%,这个数字是目前世界上轻量化涡轮增压发动机的一流水准。
那么,新卡罗拉D-4T发动机到底有哪些技术,让它成为最高效的轻量化涡轮增压发动机呢?我们可以分成动力方和油耗两个方面来看。
① 燃油缸内直喷
毫无疑问,丰田的1.2L直喷涡轮增压发动机搭载的直喷技术,相比传统的燃油喷射技术,可以做到更加精确、直接的燃油喷射,甚至在一次压缩冲程中进行多次喷射。缸内直喷的最终效果就是实现更高的燃油使用效率。
② 低惯性涡轮增压器
丰田在D-4T发动机上面使用了低惯性涡轮增压器,所谓“低惯性”,指的是涡轮的叶轮采用轻量化的材料制成,这样自身的惯性也就更低,通过少量废气即可更容易有效地驱动涡轮攀升转速。最终,低惯性涡轮增压器可以带来更快的动力响应,甚至大大减轻涡轮迟滞现象,同时并不会增加油耗。
③ 水冷式中冷器
新卡罗拉D-4T发动机通过采用布局自由度较高的水冷式中冷器。相比传统的风冷式中冷,水冷式中冷的冷却效率更高、用时更短,有利于提升涡轮的响应灵敏度;更为重要的是,水冷式中冷能为经过涡轮增压器压缩后的空气降温,防止空气中的氧气含量降低,可最大限度的保证发动机的耐久性和可靠性。可以说,水冷式中冷器同时起到了提升性能与增加可靠性两个方面的作用。
① 提前预热系统
新卡罗拉D-4T发动机采用了控制冷机时冷却液流动构造,缩短了发动机的预热时间,也确保了预热后的冷却性能。同时该系统能够减少发动机在预热阶段消耗的燃料,进一步降低排放。
② 活塞机油喷射
活塞机油喷射还是发动机热管理的一部分,卡罗拉D-4T发动机的活塞机油喷嘴为电子控制,可在冷机期间停止喷射机油,使活塞及其周围温度上升加快,从而缩短发动机的预热时间——让发动机更快达到工作温度,就能少浪费一些汽油。
③ 双循环模式
新卡罗拉D-4T发动机采用丰田最新研发的双VVT-iW可变气门正时技术,让发动机在奥托循环和阿特金森两种循环模式当中实现无缝切换,即在需要动力性和加速感的时候,发动机系统采用奥托循环模式,以保证足够的动力性;而在发动机处于低负荷状态时,则切换为阿特金森循环,最大化地提高效率,获得最佳的节油效果,双循环系统的组合使发动机实现最佳动力和最低油耗的双重优势。对于兼顾油耗与性能,双循环可谓是“杀手级”技术,这项技术在D-4ST 2.0T+发动机上可以见到,丰田将这一技术拓展到了D-4T发动机上面,可以说是不惜成本。而有了上面这些技术加持,再加上丰田一贯在热效率方面的积淀,新卡罗拉D-4T发动机的热效率达到了惊人的36%,一举成为世界上热效率最高的轻量化涡轮增压发动机!
有了以上这些技术,新卡罗拉搭载的D-4T发动机可以说是用硬技术武装到了牙齿。可能有人会问,为什么丰田不像竞争对手那样,在轻量化涡轮增压发动机上采用3缸结构,而使用4缸呢?
答案其实很简单。相比3缸机,4缸发动机拥有更好的平顺性与噪音控制。我们在3缸发动机上经常能听到类似“突突突”的声音,冷机启动后怠速下的振动也很明显,而4缸机因为1、4缸和2、3缸的活塞运动刚好平衡,可以避免3缸机运转不平衡的缺点。
放心,丰田早就为咱们车主考虑好了。为了让发动机的可靠性和耐久性达到以“皮实”著称的丰田1.6L自吸发动机的水平,丰田真是下了不少功夫。
① 集成式排气歧管
集成式排气歧管集成在发动机气缸盖中,这一设计能够优化排气歧管的结构布局,减小发动机体积与重量,同时有效提升发动机冷却液对排气歧管的冷却效果,从而增加排气歧管的使用寿命。事实上,有些厂商在合资车型中,会因为成本原因,阉割掉集成排气歧管,但丰田没有这么做。
② 窜气流通装置
“窜气”是指泄露至曲轴等位置的未完全燃烧的混合气体,窜气中能够使机油变质的成分会使发动机机油性能下降。新卡罗拉D-4T发动机采用喷射泵将窜气重新送入进气口,使得窜气不会混入发动机机油,从而抑制发动机机油性能下降,从而实现”不烧机油”。窜气流通装置可以在一定程度上延长润滑油的使用寿命,降低后期维保成本,这样的装置会提升成本,所以并不是每家厂商都愿意做。
③ 机油冷却构造
机油温度过高容易降低机油的性能,新卡罗拉D-4T发动机一方面通过冷却液冷却涡轮增压器,以降低机油温度;另一方面在机油的循环路径上采取措施,通过冷却液冷却机油的油路,在其返回油底壳过程中得到更加充分的冷却,从而进一步提升发动机的散热性能,进而提升发动机的耐久度与可靠性。
事实上,最考验厂商研发功力的并不是大排自吸,反而是增压发动机。丰田D-4T发动机可以说是世界发动机历史上具有里程碑意义的机型,无论是36%的超高热效率,还是为了平衡性能与油耗所搭载的各种先进技术,都是丰田几十年来在发动机潜力发掘方面所获成就的最好体现。