傳統(tǒng)動力新亮點2.0

去年的上下兩篇《傳統(tǒng)動力新亮點》專題介紹了奧迪4.0升V8柴油機、保時捷2.5升水平對置4缸渦輪增壓直噴汽油機、英菲尼迪3.0升V6雙渦輪增壓直噴汽油機和阿斯頓·馬丁5.2升V12雙渦輪增壓直噴汽油機。很顯然，電動機在受某些人追捧的同時，傳統(tǒng)內燃機的研發(fā)并沒有停止前進，優(yōu)秀的汽柴油機層出不窮，所以這個專題在今年將繼續(xù)。

AUDI 奧迪3.0TFSI汽油機

歐洲幾個大車廠每家都有一臺當紅的3.0升6缸增壓汽油機，經(jīng)過不同調校可配給多個級別大小的轎車、跑車、SUV來使用。大眾那臺代號為EA 837的3.0升機械增壓V6直噴汽油機多年來一直是各大動力系統(tǒng)評選的榜上客，以動力良好且響應及時著稱，大眾、奧迪甚至保時捷上都能見到它的身影。不過現(xiàn)在大眾已經(jīng)拿出了替代它的機型，也就是新一代3.0TFSI汽油機。廉頗未老，而是大眾有了新的想法。

EA 837的動力表現(xiàn)良好，所采用的機械增壓設計功不可沒，但大眾這次新推出的3.0TFSI發(fā)動機采用的卻是渦輪增壓，這是為何？請不要把車廠想象得有多積極上進，能逼迫他們推出這類需求量巨大的新動力系統(tǒng)的原因其實很簡單：需要為了滿足接下來更為嚴苛的能耗與排放標準，同時降低成本也是一項重要任務。

在介紹新渦輪增壓汽油機之前，有必要先簡單介紹一下被替代的EA 837發(fā)動機的機械增壓系統(tǒng)的優(yōu)缺點。和渦輪增壓發(fā)動機相比，機械增壓發(fā)動機最大的優(yōu)勢是動力輸出更為線性，增壓系統(tǒng)帶來的動力遲滯現(xiàn)象輕微得多。這是因為機械增壓系統(tǒng)由曲軸通過皮帶或者鏈條來帶動，也就是說機械增壓器的動力來自發(fā)動機本身而非通過排放出來的高能廢氣帶動。但正是因為這個道理，機械增壓器會消耗掉一部分發(fā)動機動力，也就是說會增加油耗，這很不符合潮流。

取代機械增壓發(fā)動機的新發(fā)動機首要解決的問題是盡可能降低渦輪增壓的動力現(xiàn)象，大眾的工程師們提出了兩個解決方案：縮短進氣系統(tǒng)的管路，使用單渦輪雙渦管設計。是不是很耳熟？寶馬在 B58發(fā)動機上也這么做過，效果是顯著的，但是單渦輪雙渦管設計除了動力響應較為及時外，也只在發(fā)動機高轉速高負荷的情況下的表現(xiàn)更出色。為了配合單渦輪雙渦流設計，大眾和奧迪這次將該發(fā)動機配上了新的回流排氣系統(tǒng)，廢氣可以反向排出氣缸，省下了復雜的管道系統(tǒng)和布置線路。

進氣系統(tǒng)結構簡化的好處眾多，其中之一就是能降低自重。EA 837的自重是189千克，新發(fā)動機的自重則是172千克，這還是在氣缸套從硅鋁合金換成了鑄鐵的前提下。不過在別的部分，這臺渦輪增壓發(fā)動機非但沒有簡化，還復雜了很多。該發(fā)動機的工作原理是雙重的：在中低負荷運轉時采用熱效率更高的米勒循環(huán)，在需要更強動力時則切換為更常見的奧拓循環(huán)。米勒循環(huán)的實質就是阿特金森循環(huán)，所以這臺3.0T發(fā)動機的雙重循環(huán)工作原理并不是大眾奧迪首創(chuàng)的，豐田和雷克薩斯用的那臺2.0升D-4S渦輪增壓汽油機早就投入使用好幾年了。

在奧迪SQ5上，該發(fā)動機的最大功率為354馬力，500?！っ椎姆逯蹬ぞ貜?370轉/分鐘一直維持到4500轉/分鐘。除了奧迪和大眾，該發(fā)動機也將被保時捷采用，但是保時捷并不會直接把它拿來塞進Panamera的車頭，而是會在氣缸套內涂上等離子涂層來降低摩擦系數(shù)，功率和扭矩調校也會更激進。與前任EA 837相比，新的渦輪增壓V6發(fā)動機更輕，燃油經(jīng)濟性也更好，而且與大眾集團的4.0升V8增壓發(fā)動機有眾多通用化設計。它并不是一臺單純追求性能的發(fā)動機，而是一個大汽車集團權衡各方利益后推出的妥協(xié)的產(chǎn)物，但這并不妨礙它成為一款優(yōu)秀的動力系統(tǒng)。

AVS系統(tǒng)通過簡單的電磁原理控制氣門開啟時間以及行程

Toyota 豐田2.5升直列4缸直噴汽油機

中庸和可靠是豐田的招牌，但這并不表示豐田在技術這一塊落后于別的車廠。許多人也知道豐田在混動系統(tǒng)這一領域的建樹，但對豐田在普通內燃機方面取得的成就并不了解，所以今天很有必要向大家介紹一下豐田最新的自然吸氣直噴汽油機。

與本田“地球夢”、馬自達“創(chuàng)馳藍天”那幾款自然吸氣汽油發(fā)動機一樣，豐田這款名為Dynamic Force Engine的新發(fā)動機也是主打“高效”牌，那有多高效呢？豐田聲稱新發(fā)動機的熱效率達到了空前的40%，配合上混動系統(tǒng)后的效率達到了41%，這意味著打破了第四代普銳斯所采用的2ZRFXE發(fā)動機的紀錄，也成為了目前量產(chǎn)的熱效率最高的汽油機。

提高熱效率意味著油耗降低，二氧化碳排放減少，是各廠家努力的方向。為了達到這個目的，各大車廠無所不用其極，許多都采用了阿特金森循環(huán)，但又會產(chǎn)生動力輸出偏弱這樣的缺點。豐田這次之所以能創(chuàng)造燃油熱效率的新高，恰是嚴苛地執(zhí)行了以下三點：提高進氣效率；改善燃燒質量；減少各環(huán)節(jié)的能量損失。

這臺發(fā)動機的壓縮比達到了13∶1，適用于混合動力版的壓縮比達到了14∶1，使用了進、排氣門雙可變正時技術，這并沒啥新意，但豐田這次在進氣端使用了VVT-ie也就是電控可變氣門正時技術。相比油壓控制而言，電控系統(tǒng)反應速度更快、控制精度也更高。合理地增加進氣量有助于提升燃燒效率，新發(fā)動機的進排氣門夾角為41度，而現(xiàn)有2.5升直列4缸發(fā)動機的進排氣門夾角為31度，從而提升了每一個循環(huán)的進排氣效率。兩款發(fā)動機的排量雖然都是2.5升，但新發(fā)動機的缸徑較小，沖程更長，這使得新發(fā)動機的扭矩輸出明顯增加。

提升進氣效率最終還是為了改善燃燒質量，豐田通過加快Dynamic Force Engine發(fā)動機的燃燒速度來提高廢氣再循環(huán)率（EGR）極限值，把氣缸內的滾流比（活塞運動方向的渦流強度與軸向渦流強度之比）從之前的 0.8 提高到了2.8。高滾流比能夠使得點火時刻混合氣分布更加均勻，燃燒自然更加充分，一氧化碳和碳氫化合物排放量也會降低。而為了提高滾流比，豐田改變了進氣口的造型，使得渦流呈垂直方向運動。這樣一來，在發(fā)動機轉速為2000轉/分鐘時，缸內氣體的平均湍流速度由原來的2.5米/秒提高到了3.4米/秒。

是的，新發(fā)動機上并沒有什么特別新穎的技術，但豐田就是讓它的最大功率達到了205馬力，峰值扭矩提升到了250?！っ?，完全不遜于本田和馬自達的同級別汽油機。即使是混動版，其汽油機的最大功率也達到了176馬力，峰值扭矩也有220?！っ住Ｅc該發(fā)動機相匹配的，還有一款全新研發(fā)的8擋自動變速箱，專供前驅車使用。配備該發(fā)動機的后驅車，則將采用全新的10擋自動變速箱。特別還要提一句，豐田這次為熱效率高達41%的汽油機所匹配的混動系統(tǒng)還細分為二種，基礎版采用鎳氫電池組，而運動版則采用鋰離子電池組。