丰田的1.2T发动机有什么特别之处?
首先说一下这款发动机的背景:这款1.2T发动机是丰田ESTEC发动机家族的一员,ESTEC是热效率燃烧优越的economy的缩写,也就是热效率燃烧系统优秀的高效动力的意思,感觉别扭。该燃烧系统基于阿特金森循环。
目前ESTEC发动机有两种,8AR-FTS和8NR-FTS,其中8AR-FTS就是汉兰达用的2.0T。几周前我发了一份这款发动机的分析,有兴趣的可以看看,而8NR-FTS就是我们今天要讲的。
这款1.2T在丰田也叫D-4T,是直喷四冲程涡轮发动机的简称,也是直喷四冲程增压发动机。
丰田1.2T发动机性能并不突出,只有85kw,185Nm。但这并不意味着这款发动机不先进。下面对该发动机采用的主要特色技术方案进行简要分析。
1.阿特金森循环燃烧系统
丰田1.2T发动机采用阿特金森循环。阿特金森循环这个话题最近被说了很多次,是个热门话题。简单说一下:阿特金森利用进气门晚关的方法,将进入气缸的空气压回进气管的一部分,使活塞加速的冲程长于实际用于压缩的冲程,即膨胀比大于压缩比。所以效率会更高。
为了降低阿特金森循环带来的油耗,丰田1.2T发动机采用了带中油压控制阀和中锁技术的VVT。虽然没有使用电动VVT,但这种配置是传统液压控制VVT中最先进的。与传统的间接传动相比,单边锁定VVT技术可以更快地调整VVT。同时,由于可以提前和滞后方向调整,调整的自由度也更大。通过优化VVT控制策略来平衡泵气损失和高膨胀比带来的效率优化,发动机的最大热效率最终达到了36.2%,相当不错。
阿特金森的缺点是会影响性能,这也是这台发动机性能不突出的一个原因。
2.气缸盖与带水套冷却的排气管集成在一起。
本次设计将排气管集成在气缸盖上,利用气缸盖的冷却水降低废气温度,避免增压器对废气的超温保护,从而满足欧6B RDE实际道路行驶条件下的排放要求。丰田1.2T发动机的一体式排气管采用上下分层冷却的方式,提高了冷却效率。同时尽可能加长排气通道的长度,进一步减少四缸排气能量的相互干扰,提高增压器的效率。由于采用了一体式排气管,丰田1.2T发动机在发动机几乎所有工况下都能保持空气过剩系数=1的理想状况,整车性价比高。在190km/h的车速下,过量空气系数可以维持在1,这对RDE排放非常有利。同时,不加浓的策略也影响发动机的最大功率。这里有一张图片显示丰田的集成排气管与分层冷却。
3.独立的低温冷却系统。
也就是说,除了普通的发动机冷却水循环之外,还为中冷器和增压器冷却准备了独立的低温水循环。控制采用独立的电子水泵。这样,中间冷却器可以水冷。
丰田1.2T采用外置水冷中冷器。其实丰田ESTEC发动机的2.0T和1.2T都是采用外置水冷中冷器,而不是像大众EA EA211 1.4T那样内置集成进气管的水冷中冷器,外置水冷中冷器的空间布局更加容易,进气管的空间和用料要求也降低,是比较好的设计方案。其实大众最新的EA211 1.5T evo发动机也改成了外置水冷中冷器。在这方面,可以说大众参考了丰田的设计方案。与风冷中冷器相比,水冷中冷器的冷却效率更高,而且由于水的热容量大,对发动机的瞬态性能也有帮助。所以水冷中冷器是新设计的涡轮增压直喷发动机上的常见设计,尤其是小排量的水冷中冷器几乎成为了标准设计方案。
4.优化燃烧系统设计和多次喷射策略。
丰田1.2T采用单直喷喷油器的方案,不像2.0T采用直喷和进气道喷射的双喷射方案..
针对1.2T丰田特别优化了喷油器的油束设计和喷射策略,大大降低了汽油进入机油造成机油稀释的可能性。机油稀释是喷油器、活塞顶部设计、气道包括奇数角设计和喷射策略制定的重要开发内容。也就是图中提到的机油稀释。最后,丰田1.2T发动机的机油稀释度控制在2%左右,这是一个不错的结果,一般开发要求小于5%。
在这方面,本田应该反思如何在开发过程中避免1.5T机油的稀释。
丰田1.2T制定了复杂的多次喷射策略,主要考虑冷启动性能,甚至在冷启动情况下使用四次喷射。同时考虑排放优化和防止提前点火引起的超级爆震。下面两张图是关于丰田1.2T发动机多次喷射策略的示意图。
超级爆震是直喷增压发动机发展中需要考虑的另一个重要课题。超级爆轰是点火前燃烧室存在热点(普通爆轰发生在点火后,可以通过延迟点火来控制)引起的自燃现象。这种超级爆轰会造成超高的爆炸压力和冲击波,容易击穿活塞,对发动机造成严重损伤,所以在研制过程中必须尽量避免。
增压直喷发动机更容易出现超级爆震,因为增压直喷发动机往往能在低转速下输出最大扭矩,导致缸内压力和温度比非增压直喷发动机高,同时在大负荷下残余废气会难以控制。另外,直喷发动机会导致更多的机油稀释,这也是造成超级爆震的另一个重要因素。
5.通过优化的VVT控制策略减少涡轮机滞后。
增压发动机的另一个重要问题是涡轮迟滞。这个问题主要是涡轮开始克服自身惯性,需要一段时间。
丰田利用中央油压控制阀双VVT的反应速度快,在低速重载急加速时采用大气门开度,让更多的空气通过涡轮,增压器快速启动,改善涡轮迟滞。下面的图8显示了这种策略对动态响应的改善效果。
6.丰田1.2t与大众1.2T对比。
两款发动机的对比一直是大家关心的问题。总的来说,两款发动机的主要技术配置比较接近,比如直喷、增压、水冷中冷器、一体式排气管等技术,都有配备,水平比较接近。总的来说,我的看法是丰田的1.2T更先进,主要体现在以下几个方面:
丰田1.2T开发的晚一点,采用了一些更新的技术。
比如丰田1.2T采用阿特金森循环技术,大众1.2T还是奥托循环。直到最新一代EA211 1.5EVO才有类似的米勒循环技术。
此外,丰田不丰富满载面积的技术已经考虑到欧6b对RDE实际道路行驶排放的规定,大众1.2T要到最新一代才会考虑。
还有一个因素就是大众的1.2T是在1.4T基础上开发的车型,主体结构和大部分零部件都是通用设计。这种扩展和发展往往需要在性能和重量指标上做出一些妥协。丰田1.2T是自主研发优化的,整体效果可能会更好。
图9显示了丰田自己的加速对比研究结果。与大众1.2T CVT相比,丰田在起步时略占优势。丰田分析的主要原因是DCT的离合器完全结合需要时间,DCT的加速会后赶,但最后两者达到的加速几乎是一样的。
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丰田1.2T发动机的动力参数并不亮眼。目前主要装配在卡罗拉和雷凌上。在说这款发动机之前,我们先简单对比一下目前常见的几款1.2T发动机。
四款发动机中,标致的1.2T发动机采用三缸设计,最大功率和扭矩最高,也就是动力表现最好。大众的EA211(新高尔夫上的那个)功率和卡罗拉的1.2T一样,但是扭矩比较大,最大扭矩对应的转速是2000-3500rpm,对汽油要求比较高,要求#95。卡罗拉的1.2T发动机参数不算太出众,但低扭矩输出不错。最大扭矩185N·m,可在1500rpm输出,最高可持续4000rpm。
其实这台发动机可以算是丰田2.0T发动机的缩小版,因为很多技术都差不多。那么,这台发动机有什么特别之处呢?
1,发动机热效率达到36%,现在奇瑞的1.5T发动机热效率超过37%(还没上市);
2.采用VVT-iW超广角可变气门正时技术,可实现奥托循环和阿特金森循环无缝切换;
3.多次喷射、优化的喷雾形状和强烈的滚流效应使混合更加充分,从而实现高效高速燃烧;
4.轻量化低惯性涡轮,响应速度快,可提高低速时的扭矩性能;
5.水冷中冷器和集成排气歧管提高了废物的冷却效率。
总而言之,这款发动机有很多技术亮点。是否不烧机油,不积碳等。,这里就不讨论了。喜欢辩论的可以在留言区自己说!
发动机热效率高,动力性能好,能带来强劲的加速性能。通过在混合动力发动机和常规发动机的开发技术中加入增压技术,实现了具有世界级高热效率的增压发动机。通过将排气歧管与水冷气缸盖和单涡管涡轮增压器相结合来优化废气温度,可以实现出色的涡轮增压效率。通过使用紧凑型水冷式中冷器,无论发动机的热负荷如何,都可以根据工况显示进气的冷却效果。实现了对加速器操作的实时响应和在宽旋转范围内产生最大扭矩。
此外,缸内强大的垂直旋转涡流和先进的直喷技术D-4T形成了理想的空燃混合气,实现了高效高速燃烧。此外,通过追求燃烧和损失的改善,如根据负荷控制气门开闭正时的无级配气正时机构VVT-iW,实现阿特金森循环(进气侧),增压汽油作为发动机热效率最高可达36%。
8NR-FTS用增压代替高压缩比。看来发动机的诞生得益于丰田发动机技术的积累。
1)1.2T?8AR-FTS采用可变气门正时机构VVT-iW。与传统类型相比,扩大了变量范围,使得阿特金森循环操作更加激进,中间锁机制保证了可启动性。
2)涡轮发动机的关键是抑制爆震。头部集成水冷式排气歧管、活塞冷却燃油喷射控制机构和水套垫片将输出提高了10%或更多。
3)中冷器是水冷的,丰田宣称其冷却效率高于其他公司。安装位置是发动机的上部,气流路径会更短。
4)在直喷式涡轮增压器中,空气和燃料必须以均匀的滚流快速而均匀地混合,并快速燃烧。通过设计进气口的形状,保持翻滚燃烧室的形状,喷射各种燃料。
总结:这款发动机的性能与大众1.2T发动机基本相同,但大众的压缩比比丰田多0.5。大众用的是95#燃料,丰田用的是92#燃料,多出来的压缩比就不难理解了。
技术水平不太懂。说说我的感受吧。
特别适合城市穿梭,40-100响应很快,140以下高速动力响应也很快,这还是在没有运动模式的情况下。
丰田家配置不高。这款车的核心成本就是这台发动机。开起来感觉很舒服,空间也很大,这就够了。毕竟价格在这里。
丰田1.2T发动机也需要我们整体把握。分析这个汽车过程,油耗有不同的形式,也是把握汽车行驶过程的一种方法。它需要独立思考,也是一个时间过程,需要我们自己综合分析,来改进我们的汽车驾驶过程。
也是发动机油耗的问题,需要我们自己全面把握,一个时间过程,整体把握。油耗也是由发动机决定的,需要自己全面了解。发动机的性能也是一个需要我们自己提高的认知过程,需要我们自己分析。也是一个时间过程,需要我们自己努力去改变过程,去全面把握。也是一个需要我们自己把握方向的时间过程,也是一个推动的过程。也需要一个过程,需要我们全面把握,也是一个提升自己的时间过程。
油耗也是一个时间过程。把握动态,有好的品质,有新的收获,还需要综合选择工艺,汽车性能,新的方式。也是一个自我提升的时间过程,需要我们从整体上充分把握和提升自己。也是充分把握应用的时候,汽车驾驶的需要,也是整体把握。
需要我们自己全面掌握驾驶过程,也是需要我们全面掌握油耗的过程,质量好,对油耗也有帮助,也是一个时间过程,需要我们自己整体分析,综合提高。我们需要综合分析把握,这也是一个整体把握的过程。我们需要根据油耗来把握汽车的整体性能,也有新的考量。
特别之处:这是自吸发动机!