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解析皇冠D-4ST 2.0T+發動機雙循環技術

2015-10-10 12:06:31 作者:周金雯
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    一汽豐田皇冠搭載的D-4ST 2.0T+發動機,不但占據同排量渦輪發動機的技術高峰,還擁有一些同排量2.0T+發動機不曾擁有的“黑科技”,極具獲得全球十佳發動機的潛質。這款發動機集眾多先進技術于一身,尤其值得關注的是它所擁有的雙循環技術,這項創新技術其他競爭對手均未配備,在汽油渦輪增壓發動機中是首次使用。該創新通過使用豐田最新研發的VVT-iW智能廣角可變氣門正時進氣系統,能夠讓發動機在奧托和阿特金森兩種循環當中切換,將發動機的動力和油耗都達到更優的水準。
 
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    何為奧托循環和阿特金森循環?
 
    要想充分了解這項技術有何優勢,最根本的還是要先了解這兩種循環的不同之處。其實我們常說的四沖程發動機采用的就是奧托循環,在工作過程中經歷吸氣、壓縮、膨脹做功和排氣四個行程的循環。目前市場上99.9%以上車型配備的發動機均采用這個技術。
 
    而所謂的阿特金森循環,其實也是基于奧托循環而來。只不過相比奧托循環,阿特金森循環以往通過一系列特殊的連桿結構,使得發動機的膨脹比大于壓縮比,從而改善了發動機的進氣效率和工作效率。不過隨著技術的發展,大家發現在壓縮行程的過程中,讓進氣門晚關閉同樣可以達到阿特金森循環的效果。所以發展到現今,幾乎所有的阿特金森循環發動機都是在奧托循環的基礎上,通過發動機上的可變正時氣門技術來實現的。
 
    阿特金森循環有何優缺點?
 
    從阿特金森循環的工作原理可以知道,其最直接的正面效果就是提高發動機的工作效率,從而使得發動機的燃油經濟性更好。當然采用阿特金森循環的發動機也有一定的劣勢,那就是同等排量下,相比采用奧托循環的發動機,其動力性能方面會稍遜一點。同時在低速和加速的時候,動力表現也比較差。但也正因為阿特金森循環的油耗更低,所以不少廠家都在混合動力車型上使用阿特金森循環發動機。至于阿特金森循環發動機低扭和加速性能差的缺點,在混合動力車型上就無需擔心,因為有電動機的輔助則被弱化了,反正廠家最根本的目的就是要省油。
 
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    神奇般地將兩種循環技術結合 
 
    形象點說吧,如果把一名田徑運動員比作發動機,那么運動員參加馬拉松比賽的呼吸節奏就像是阿特金森循環,保存體力,跑得更遠;如果參加的是短途沖刺比賽,那運動員的呼吸節奏就是奧托循環,更講求power。其實大家可以發現這兩種不同比賽,運動員的呼吸節奏是很不同的,這是他們根據比賽需求來調整的。其實人是可以很輕易來調整呼吸節奏的變化,可要是發動機像人那般也能輕易調整進排氣的時機和節奏,將阿特金森和奧托循環結合在一起,那就完美地兼顧到動力和油耗。這其中的奧秘就在發動機的可變正時氣門機構當中。
 
    可以說豐田是早期掌握可變正時氣門技術的廠家之一,早在90年代就已經在旗下車型普遍使用這一技術。多年的使用讓豐田非常成熟地掌握了這一技術。也正因為這樣,豐田在很早的時候就已經開發出了阿特金森循環發動機,并在第一代普銳斯推出時就已經開始應用。這也為一汽豐田新皇冠的2.0T+發動機實現雙循環做了技術的鋪墊。
 
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    要想一臺發動機能夠兩種循環方式之間任意切換,就必須在可變正時氣門技術上做文章。一直以來,豐田掌握的VVT-i可變正時氣門技術,理論上就可以在發動機上實現雙循環。只不過真正要實現雙循環還需要在此基礎上對氣門正時、角度等等控制得更加精準,這就對可變正時氣門技術提出了更高的要求。當然這也并非是哪個廠家都能做到,可豐田偏偏做到了,讓一汽豐田皇冠的2.0T+發動機再次走到了技術前沿。 
 
    一汽豐田皇冠的D-4ST 2.0T+發動機采用的是豐田最新研發的VVT-iW智能廣角可變氣門正時進氣系統,相比以往的VVT-i可變正時氣門技術,豐田通過在原有的機構上增加了一組活動組件,使得氣門角度的可調節范圍從原來的54°增加到80°,從而實現了對氣門更大范圍和更加精準的控制。這就成功讓2.0T+發動機可以根據不同工況選擇兩種循環方式,確保發動機工作效率和燃油經濟性都達到很好得水準。直白點說,皇冠的D-4ST 2.0T+發動機使用雙循環技術之后,就好比是一名全能的田徑選手,既能參加短途沖刺賽,又能參加馬拉松比賽。
 
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    縱觀大眾、通用、福特寶馬等品牌,雖然都擁有各自的2.0T+發動機,但在2.0T+發動機中搭配雙循環技術,豐田是第一家。雙循環技術可以說是一汽豐田皇冠D-4ST 2.0T+發動機的最大亮點之一,它的誕生將傳統內燃機的效率又推上了一個巔峰。

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