很多人想了解丰田的2.0T发动机,这台仅仅在丰田汉兰达和雷克萨斯NX和IS上使用的2.0T似乎在丰田自吸和混动为主的动力系统中不太显眼,但是作为丰田和欧洲车企抗衡的重要产品,这台2.0T还是很有点技术含量的,今天我们一起来看一下。

丰田有哪些2.0以下的增压发动机(丰田2.0T涡轮增压直喷发动机技术解析)(1)

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一、丰田涡轮增压发动机开发的历史

早在上世纪80年代丰田就开始了涡轮增压发动机的开发,下图中可以卡到丰田涡轮增压发动机的历史传承。当时丰田的涡轮增压发动机以高性能作为目标,最著名的当属1993年上市的第四代Supra搭载的2JZ-GTE发动机。

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2JZ-GTE采用直列6缸布局,铸铁缸体,双顶置凸轮轴。虽然原厂动力是按照日本当时的法规限制在280匹,但是其改装潜力深不可测,通过简单的改装即可达到700匹马力,深度改装的情况下突破1000匹马力也毫不稀奇。

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随着2000年以后日本本土跑车市场的逐渐落寞,丰田逐渐停止了高性能增压发动机的开发。直到2013年,丰田重新转向增压发动机技术,不过这次开发的重点是涡轮增压小型化发动机。代表机型就是今天说到的代号8AR-FTS的2.0T和另外一台代号9NR-FTS的1.2T。

二、丰田2.0T发动机的核心技术

这台发动机整合了丰田诸多的发动机新技术,同时也体现了丰田注重稳定的发动机开发思路。

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1、发动机架构

这台8AR-FTS 2.0T发动机和大多数2.0T一样有横置和纵置两个版本,采用了缸径行程相等的设计86*86,这种设计一般认为是为了低速扭矩和最大功率的折中。压缩比10:1在增压发动机里面也是中规中矩,考虑和油耗和爆震控制之间的平衡。全铝发动机设计也保持了丰田一贯的轻量化水准。

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2、阿特金森循环燃烧系统

这台2.0T采用了丰田非常擅长的阿特金森循环燃烧系统,采用进气门晚关的方法,把进入汽缸的空气再压回进气管一部分,这样会产生膨胀比大于压缩比的效果。这样能够更加充分的利用气缸内高温燃气的热能,从而提高热效率。这种燃烧方式对降低泵气损失也有帮助,是日本企业目前非常流行的燃烧系统方案。需要说明的是,这种阿特金森循环的燃烧方式只在发动机部分负荷的时候采用,可以降低油耗。如果发动机进入大负荷区域,将会通过可变气门正时切换回传统的奥托循环以提升功率。

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3、丰田VVT-i(w)可变正时气门系统

阿特金森循环的关键技术对气门正时的控制,对气门正时的调节速度和调节范围都有相当高的要求。丰田这台2.0T采用了中置油压控制阀的VVT-i(w)技术,调节角度大,调节速度快。可以满足阿特金森循环的需要,同时还可以帮助实现阿特金森和奥托循环之间的无缝切换。

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4、复合喷射D-4S

复合喷射也叫双喷射,每个气缸采用一个GDI直喷喷嘴加一个气道喷射喷嘴。这样可以充分发挥两种喷射方式的优势,同时还可以减少气门积碳。

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估计大部分朋友都是是从大众EA888三代开始了解双喷射系统的,但是实际上全球最早的双喷射技术是丰田在2005年发布的代号为D4S的3.5V6自吸发动机开发上(雷克萨斯GS350),当时的目标是是为了满足美国的超低排放法规的要求。

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5、缸盖集成式排气管和双涡道增压器

丰田2.0T采用了集成在缸盖上的排气管设计,也就是将排气管整体铸造在气缸盖内部,用水套来冷却排气管,这种设计有两个好处:

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丰田将集成式排气管技术和双流道增压技术进行了结合。双流道就是把发动机的1-4和2-3排气管分成两组,也就是两个涡道,分别的引入增压器,这样可以避免不同汽缸之间排气的相互干扰,加快增压器相应速度。

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6、水冷中冷器

丰田在这台2.0T发动机上采用了水冷中冷器设计,水冷中冷器可以实现更高的冷却效率,可以有效的降低增压器压气机后的温度,从而提升空气密度,减小爆震倾向,实现高性能。丰田额外为中冷器和增压器冷却设计了一套独立低温水循环,采用独立的电子水泵进行控制。这样的话即使在突然停车的状态下,电子水泵依然可以为高温的增压器提供冷却,可以避免增压器过热引起的损坏。

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7、油气分离系统

大众EA888二代发动机机油耗问题让烧机油已经成为增压发动机关注度最高的问题。丰田2.0T比大众2.0T开发的时间要晚,丰田很清楚烧机油可能会带来的严重抱怨。从丰田公布的信息看(下图),丰田在开发这台2.0T发动机的时候就专门为其设定了机油耗的目标:2.0T机油耗达到和自然吸气发动机一样的水平。

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因此,丰田专门开发了全球第一款采用带文丘里效应的油气分离系统,加上两级油气分离器,以降低机油耗,从目前市场反应来看这台发动机是没有明显烧机油的抱怨的。

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总结一下:

丰田的技术实力是毋容置疑的,在自然吸气和混合动力技术保持强势的同时,在涡轮增压小排量发动机上也相当有实力,这款2.0T发动机完全具备和欧洲车企竞争的实力。多条技术路线全面开花,这正是丰田的强大之处。

以上信息供大家参考,欢迎讨论。对发动机感兴趣的朋友可以关注我,谢谢支持!

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