[汽車(chē)之家 新鮮技術(shù)解讀] 在漫漫人生路上,，逆境往往能激發(fā)人平時(shí)難以察覺(jué)的潛力,。對(duì)汽車(chē)而言,，苛刻的法律法規(guī)也常能促使新技術(shù)誕生、普及,。當(dāng)下就是各類(lèi)環(huán)保法規(guī)緊逼內(nèi)燃機(jī)發(fā)展的時(shí)間節(jié)點(diǎn)，由此產(chǎn)生了小排量,、三缸,、渦輪增壓等各種趣事。有趣的是在這種風(fēng)潮下,，豐田Dynamic Force Engine系列最新發(fā)動(dòng)機(jī)選擇了卓逸不群,。
● 背負(fù)新時(shí)代M系列發(fā)動(dòng)機(jī)榮耀
近些年汽車(chē)的開(kāi)發(fā)講求平臺(tái)化理念，豐田的TNGA就是新時(shí)代下的產(chǎn)物,。新平臺(tái)需要一個(gè)全新系列動(dòng)力總成,，而且必須能覆蓋從小型車(chē)到中型車(chē)的全部需求，這就是Dynamic Force Engine系列發(fā)動(dòng)機(jī)的開(kāi)發(fā)背景,。
Dynamic Force Engine系列發(fā)動(dòng)機(jī)不僅滿(mǎn)足了TNGA架構(gòu)的需求,，還突破了以往行業(yè)認(rèn)知中量產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)熱效率的極限，甚至顛覆了教科書(shū)中推算的數(shù)值,。不過(guò)它并非使用黑科技達(dá)成目標(biāo),，而是穩(wěn)扎穩(wěn)打的在已有技術(shù)上不斷整合、突破,，最終水滴石穿,。因此,，雖然這臺(tái)最新的1.5L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)屬于整個(gè)系列的入門(mén)產(chǎn)品，但既然頭頂Dynamic Force Engine光環(huán),，值得關(guān)注的細(xì)節(jié)也就不會(huì)少,。
● NA的最后堅(jiān)持
在各國(guó)“正義人士”的不斷推動(dòng)下，傳統(tǒng)燃油車(chē)退出舞臺(tái)的速度被大大加快,。傷感的講,，我們很可能是最后一代與內(nèi)燃機(jī)同呼吸、共跳動(dòng)的人了,。大趨勢(shì)影響下,，不僅大排量發(fā)動(dòng)機(jī)的身影愈發(fā)難尋，就連往日被直列六缸發(fā)動(dòng)機(jī)“藐視”的“直四”都快變成了稀缺產(chǎn)品,。
回溯汽車(chē)發(fā)展趨勢(shì),，早期技術(shù)所限的情況下，為滿(mǎn)足人類(lèi)對(duì)于速度的追求,，各家廠(chǎng)商采用的都是不斷增大的方法,。而隨著上世紀(jì)70年代以后石油危機(jī)的爆發(fā)，法規(guī)緊逼下動(dòng)力總成發(fā)展趨勢(shì)轉(zhuǎn)為小型化,。
● 3缸沒(méi)錯(cuò),，但不是往日的它
今天發(fā)動(dòng)機(jī)小型化的趨勢(shì)難以扭轉(zhuǎn)，但現(xiàn)實(shí)需求也不能完全無(wú)視,?！俺缘蒙佟⒏傻枚唷笨此泼?，卻是消費(fèi)者提出的迫切需求,。只是豐田這臺(tái)全新1.5L發(fā)動(dòng)機(jī)并沒(méi)有按照大家預(yù)想的小排量、增壓戲路登場(chǎng),，在這個(gè)增壓發(fā)動(dòng)機(jī)為主的時(shí)代,，它選擇了堅(jiān)守自然吸氣的“正義”，而且還是三缸,。
今天提到三缸發(fā)動(dòng)機(jī)大家的口碑還是褒貶不一,，雖然通過(guò)渦輪增壓的方法，讓這些發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力輸出表現(xiàn)相比以往有了改變,，但燃油經(jīng)濟(jì)性的優(yōu)勢(shì)并不明顯,。另一方面，對(duì)廠(chǎng)家而言,，少一氣缸也并沒(méi)有帶來(lái)成本的大幅降低,。那么豐田為何還要冒險(xiǎn)前進(jìn)呢？
豐田之所以敢冒險(xiǎn)，原因一方面在于技術(shù)上的今非昔比,。Dynamic Force系列發(fā)動(dòng)機(jī)基于模塊化開(kāi)發(fā)理念,，高級(jí)別機(jī)型技術(shù)加持是這臺(tái)代號(hào)M15A發(fā)動(dòng)機(jī)的自信源泉。另一方面老款發(fā)動(dòng)機(jī)雖然滿(mǎn)足現(xiàn)有需求并不吃力,，但面對(duì)遠(yuǎn)期,、更嚴(yán)苛的法規(guī)要求需要進(jìn)行的優(yōu)化并不比開(kāi)發(fā)全新機(jī)型來(lái)的更低。而在非頂梁柱車(chē)型換代之際搭載全新發(fā)動(dòng)機(jī),，以此通過(guò)市場(chǎng)進(jìn)一步檢驗(yàn)技術(shù)成熟度,，可以為今后熱銷(xiāo)車(chē)型發(fā)動(dòng)機(jī)換代積累經(jīng)驗(yàn)。
● 從根源提升效率
物理結(jié)構(gòu)從四缸變?yōu)槿?，但消費(fèi)者使用過(guò)程中肯定不會(huì)希望動(dòng)力也有所折扣,，這也是令開(kāi)發(fā)團(tuán)隊(duì)撓頭的地方,。從結(jié)果上看,，豐田工程師選擇了最難走的路，簡(jiǎn)言之就是從發(fā)動(dòng)機(jī)工作的吸氣,、壓縮,、做功、排氣根源上進(jìn)行重新開(kāi)發(fā),。
相同排量下活塞行程越長(zhǎng),，高轉(zhuǎn)速下泵氣效果更明顯，氣體流入燃燒室內(nèi)的速度更快,。但行程增加摩擦也會(huì)增加,，效率會(huì)降低。換言之,，選擇合適的缸徑與行程比就是開(kāi)發(fā)難點(diǎn)之一,。
通過(guò)實(shí)驗(yàn)，豐田工程師認(rèn)為二者比值接近1.2:1是最佳值,，新問(wèn)題再次出現(xiàn),，為了滿(mǎn)足排放法規(guī)，新機(jī)型需使用EGR廢氣再循環(huán)技術(shù),，而過(guò)高比值的廢氣無(wú)疑會(huì)影響燃燒效果,。
此外為了提升燃油經(jīng)濟(jì)性，新發(fā)動(dòng)機(jī)也使用分層燃燒技術(shù),，根據(jù)自身特點(diǎn),，其選擇了主流分層燃燒模型中的空氣導(dǎo)向型。
現(xiàn)實(shí)世界中,，我們每一天都面臨著兩難的選擇,。大到從漂亮但不顧家與持家可長(zhǎng)相路人的妹子間選擇，小到是存錢(qián)買(mǎi)游戲還是先抽口煙過(guò)過(guò)癮，發(fā)動(dòng)機(jī)的開(kāi)發(fā)過(guò)程中同樣存在著兩難的情況,。Dynamic Force Engine系列發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)發(fā)的過(guò)程就是在矛盾中前行的,。
● 矛盾下前進(jìn)
我相信屏幕前的您一定有過(guò)類(lèi)似生活經(jīng)驗(yàn)，蓄滿(mǎn)水池不是簡(jiǎn)單把出水口開(kāi)到最大即可,，那些無(wú)序噴出的水流往往會(huì)噴濺到池外,。發(fā)動(dòng)機(jī)工作的過(guò)程中，空氣就像是水流,，想提升效率并非無(wú)序進(jìn)入越多越好,。
讓進(jìn)氣更通暢的秘訣不僅是設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)的優(yōu)化，這還牽扯到了制造環(huán)節(jié),。傳統(tǒng)氣門(mén)安裝前需要在缸體相關(guān)部位安裝座圈,，全新發(fā)動(dòng)機(jī)使用激光熔膜法加以?xún)?yōu)化，從而可以實(shí)現(xiàn)工程團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)的更順暢的進(jìn)氣管路設(shè)計(jì),。
● 經(jīng)濟(jì)合理老傳統(tǒng)不能丟
提到豐田,，無(wú)論哪國(guó)消費(fèi)者都會(huì)脫口而出經(jīng)濟(jì)耐用，一定程度上與其使用相對(duì)“穩(wěn)妥”的技術(shù)有關(guān),。在D4-S混合噴射技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用的情況下,，這臺(tái)1.5L自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)就做了穩(wěn)妥的選擇，僅使用缸內(nèi)直噴,。
缸內(nèi)直噴技術(shù)是直接將汽油噴射到缸內(nèi),，從而減少了氣道噴射過(guò)程中汽油在進(jìn)氣道蒸發(fā)所占用的充氣體積。有助于提高發(fā)動(dòng)機(jī)充填效率,，提升發(fā)動(dòng)機(jī)性能,。當(dāng)然它也存在濕壁效應(yīng)以及進(jìn)氣門(mén)背部積碳過(guò)多的缺點(diǎn)，豐田如何應(yīng)對(duì)這些問(wèn)題目前還有待觀(guān)察,。
今天各國(guó)的測(cè)試條例都更貼近實(shí)際用車(chē)情況,，包含冷車(chē)、正常工作溫度以及各種復(fù)雜,，實(shí)驗(yàn)表明歧管?chē)娚渑c缸內(nèi)直噴面對(duì)不同工況,、負(fù)載各有利弊，因此搭配使用的混合噴射在近些年逐漸成為趨勢(shì),。豐田這臺(tái)全新發(fā)動(dòng)機(jī)從燃燒根源加以?xún)?yōu)化,，從而使其單靠缸內(nèi)直噴亦可達(dá)標(biāo)，節(jié)省一套歧管?chē)娚湎到y(tǒng),，成本更低,，穩(wěn)定性更高，這或許也是未來(lái)全新發(fā)展趨勢(shì),。
● 細(xì)部?jī)?yōu)化
當(dāng)然,，除了上面提到的與燃燒有關(guān)的環(huán)節(jié)，M15A發(fā)動(dòng)機(jī)在振動(dòng)抑制、輕量化上也較老款機(jī)型進(jìn)行了有針對(duì)性的優(yōu)化,?！奥槿鸽m小五臟俱全”的應(yīng)用了不少高級(jí)別發(fā)動(dòng)機(jī)上的開(kāi)發(fā)思路，這也是模塊化開(kāi)發(fā)平臺(tái)帶來(lái)的紅利,。
全文總結(jié)：
提到豐田,，很多人腦中的印象還是保守、中庸,，實(shí)際上豐田章男上臺(tái)后,，這家日本車(chē)企無(wú)論是品牌塑造，亦或是技術(shù)投入上都有了天翻地覆的改變,。乍一看全新的三缸,、自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)與這個(gè)時(shí)代“背道而馳”，其實(shí)是工程師針對(duì)車(chē)型定位與目標(biāo)用戶(hù)需求給出的解決方案,。當(dāng)然,，眾多技術(shù)加持并不代表結(jié)果一定完美，我們期待日后有機(jī)會(huì)實(shí)際體驗(yàn),，看看真相是否是真香,。（文/圖 汽車(chē)之家 唐朝）