解析皇冠D-4ST 2.0T+發(fā)動機雙循環(huán)技術

2015-10-10 12:06:31 作者：周金雯

一汽豐田新皇冠搭載的D-4ST 2.0T⁺發(fā)動機，不但占據(jù)同排量渦輪發(fā)動機的技術高峰，還擁有一些同排量2.0T⁺發(fā)動機不曾擁有的“黑科技”，極具獲得全球十佳發(fā)動機的潛質。這款發(fā)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(huán)技術，這項創(chuàng)新技術其他競爭對手均未配備，在汽油渦輪增壓發(fā)動機中是首次使用。該創(chuàng)新通過使用豐田最新研發(fā)的VVT-iW智能廣角可變氣門正時進氣系統(tǒng)，能夠讓發(fā)動機在奧托和阿特金森兩種循環(huán)當中切換，將發(fā)動機的動力和油耗都達到更優(yōu)的水準。

何為奧托循環(huán)和阿特金森循環(huán)？

要想充分了解這項技術有何優(yōu)勢，最根本的還是要先了解這兩種循環(huán)的不同之處。其實我們常說的四沖程發(fā)動機采用的就是奧托循環(huán)，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(huán)。目前市場上99.9％以上車型配備的發(fā)動機均采用這個技術。

而所謂的阿特金森循環(huán)，其實也是基于奧托循環(huán)而來。只不過相比奧托循環(huán)，阿特金森循環(huán)以往通過一系列特殊的連桿結構，使得發(fā)動機的膨脹比大于壓縮比，從而改善了發(fā)動機的進氣效率和工作效率。不過隨著技術的發(fā)展，大家發(fā)現(xiàn)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(huán)的效果。所以發(fā)展到現(xiàn)今，幾乎所有的阿特金森循環(huán)發(fā)動機都是在奧托循環(huán)的基礎上，通過發(fā)動機上的可變正時氣門技術來實現(xiàn)的。

阿特金森循環(huán)有何優(yōu)缺點？

從阿特金森循環(huán)的工作原理可以知道，其最直接的正面效果就是提高發(fā)動機的工作效率，從而使得發(fā)動機的燃油經濟性更好。當然采用阿特金森循環(huán)的發(fā)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(huán)的發(fā)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(xiàn)也比較差。但也正因為阿特金森循環(huán)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(huán)發(fā)動機。至于阿特金森循環(huán)發(fā)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。

神奇般地將兩種循環(huán)技術結合

形象點說吧，如果把一名田徑運動員比作發(fā)動機，那么運動員參加馬拉松比賽的呼吸節(jié)奏就像是阿特金森循環(huán)，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(jié)奏就是奧托循環(huán)，更講求power。其實大家可以發(fā)現(xiàn)這兩種不同比賽，運動員的呼吸節(jié)奏是很不同的，這是他們根據(jù)比賽需求來調整的。其實人是可以很輕易來調整呼吸節(jié)奏的變化，可要是發(fā)動機像人那般也能輕易調整進排氣的時機和節(jié)奏，將阿特金森和奧托循環(huán)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(fā)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(fā)出了阿特金森循環(huán)發(fā)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(fā)動機實現(xiàn)雙循環(huán)做了技術的鋪墊。

要想一臺發(fā)動機能夠兩種循環(huán)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(fā)動機上實現(xiàn)雙循環(huán)。只不過真正要實現(xiàn)雙循環(huán)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(fā)動機再次走到了技術前沿。

一汽豐田皇冠的D-4ST 2.0T⁺發(fā)動機采用的是豐田最新研發(fā)的VVT-iW智能廣角可變氣門正時進氣系統(tǒng)，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(jié)范圍從原來的54°增加到80°，從而實現(xiàn)了對氣門更大范圍和更加精準的控制。這就成功讓2.0T⁺發(fā)動機可以根據(jù)不同工況選擇兩種循環(huán)方式，確保發(fā)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(fā)動機使用雙循環(huán)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。