豐田全新1.2T發(fā)動機(jī)技術(shù)亮點(diǎn)解讀

李夢雪

（長春汽車工業(yè)高等專科學(xué)校 130011)

豐田全新1.2T發(fā)動機(jī)技術(shù)亮點(diǎn)解讀

李夢雪

（長春汽車工業(yè)高等?？茖W(xué)校 130011)

豐田1.2T發(fā)動機(jī)集成了各種節(jié)能技術(shù)，比如為實(shí)現(xiàn)快速燃燒所采用的缸內(nèi)強(qiáng)化渦流，廣域可變氣門正時技術(shù)。此發(fā)動機(jī)采用缸內(nèi)直噴的渦輪增壓系統(tǒng)，結(jié)合單渦流渦輪增壓器和vvt-iW系統(tǒng)的控制，實(shí)現(xiàn)了發(fā)動機(jī)低速工況下高扭矩的特性。在多種科技的加持下，使此款發(fā)動機(jī)的熱效率達(dá)到了量產(chǎn)增壓發(fā)動機(jī)最高的36.2%。

vvt-iW；單渦流渦輪增壓；快速燃燒

豐田汽車公司正在開發(fā)一系列符合經(jīng)濟(jì)型高熱效率燃燒（ESTEC）開發(fā)理念的發(fā)動機(jī),繼2.0L直噴渦輪增壓發(fā)動機(jī)投入市場后，豐田汽車公司開發(fā)了新型1.2L直列4缸小型化缸內(nèi)直噴渦輪增壓發(fā)動機(jī)。本文對此發(fā)動機(jī)采用的各種節(jié)能技術(shù)進(jìn)行解讀[1]。

1 獨(dú)特的進(jìn)氣道以及活塞頂設(shè)計

發(fā)動機(jī)工作過程中只有一部分的能量轉(zhuǎn)換成汽車行駛的動力，豐田的這款發(fā)動機(jī)熱效率高達(dá)36.2%，在同級別汽車?yán)飳儆陬I(lǐng)先水平。為了實(shí)現(xiàn)快速燃燒，豐田采用了提高進(jìn)氣流量和增強(qiáng)缸內(nèi)滾流的方式。

豐田1.2T發(fā)動機(jī)缸徑相對較小，只有71.5 mm，為了增強(qiáng)燃油汽油噴霧和缸內(nèi)空氣的混合，需要進(jìn)氣流的擾動更加強(qiáng)烈。為此進(jìn)氣管的形狀更加獨(dú)特，進(jìn)氣后形成的豎直方向的渦流，并將傳統(tǒng)的淺盤型活塞改為碟盤曲線型活塞（圖1）。該設(shè)計防止了滾流減弱并加強(qiáng)了缸內(nèi)壓縮行程后期的渦流，配合精確的噴油技術(shù)，即使發(fā)動機(jī)在低負(fù)荷時進(jìn)氣量較少，也能夠形成足夠強(qiáng)的混合氣滾流以提升燃燒速度和效率。

圖1 磁感轉(zhuǎn)速傳感器的結(jié)構(gòu)圖

2 VVT-iW

VVT-iW（智能可變氣門正時系統(tǒng)）是豐田傳統(tǒng)的技術(shù)，W的意義為wide，即發(fā)動機(jī)正時調(diào)整范圍更寬（-30°～50°）。阿特金森循環(huán)因?yàn)橛懈蟮膬?nèi)燃壓縮比，所以有更好的燃油經(jīng)濟(jì)性，但相對奧托循環(huán)扭矩小了不少，VVT-iW互相切換可以彌補(bǔ)兩種循環(huán)的不足。

該發(fā)動機(jī)上搭載的VVT-iW廣域可變氣門正時技術(shù)，沒有采用常見的電磁閥來切換正時調(diào)節(jié)器的液壓油路來實(shí)現(xiàn)對進(jìn)排氣門正時的控制，而是采用了電機(jī)來切換液壓油路，實(shí)現(xiàn)對進(jìn)排氣正時的控制，以獲得更高的調(diào)節(jié)速度以及更寬的調(diào)節(jié)范圍。從而使發(fā)動機(jī)能夠在不同負(fù)荷下動態(tài)切換阿特金森循環(huán)和奧托循環(huán)，以達(dá)到平衡燃油經(jīng)濟(jì)性和扭矩輸出的目的。

3 單渦管渦輪增壓器

和皇冠2.0T所采用的雙渦管渦輪增壓發(fā)動機(jī)不同，豐田1.2T發(fā)動機(jī)采用單渦管結(jié)構(gòu)的低慣量渦輪增壓器，這樣可以確保發(fā)動機(jī)在低轉(zhuǎn)速下仍然具有大轉(zhuǎn)矩特性和快速響應(yīng)性。

豐田1.2T發(fā)動機(jī)的渦輪增壓器配置有電控的廢氣旁通閥，和傳統(tǒng)由真空助力的廢氣旁通閥相比，閥門的響應(yīng)時間更短，可以在不同工況下精確地控制渦輪增壓壓力。該閥門在動力總成處于換擋收油狀態(tài)時開啟，防止氣道內(nèi)突然增加的壓力使渦輪轉(zhuǎn)速下降，以保證下一階段的動力響應(yīng)。為改善冷起動工況下的催化性能，將催化器置于渦輪增壓器出口附近。當(dāng)發(fā)動機(jī)起動時，旁通閥開啟，向催化器提供高溫燃?xì)?，減少加熱時間，使廢氣污染降到最低。

4 缸內(nèi)直噴

豐田1.2T發(fā)動機(jī)采用的是扇形噴霧，和傳統(tǒng)技術(shù)相比，斜巢噴孔和油膜厚度更窄，促進(jìn)了汽油的霧化，從而降低了氣缸壁上的汽油附著量。此外，為了減少汽油對進(jìn)氣門的沖擊和氣缸壁上的汽油，優(yōu)化了氣門傾角和噴油角度。

將單個循環(huán)內(nèi)的燃油噴射分為多次噴射，在各個進(jìn)氣和壓縮行程進(jìn)行3次噴油，對噴油正時進(jìn)行了調(diào)整，減小了噴霧油束的長度，避免了燃油與進(jìn)氣門和氣缸內(nèi)壁接觸和附壁。這項措施有效地消除了早燃，將其發(fā)生的頻率降低到對活塞和活塞環(huán)無損壞的程度。

[1]Guido V,Christain E,Norbert M,et al. The new 2.0l tuebor engine from MERCEDES-Benz 4-CYLINDER E NGINE FAMILY[C]. 21st Aachen Cilloquium Automobile and Engine Technology Aachen,2012.

F407.471獻(xiàn)標(biāo)示碼：A

李夢雪，助教，本科，研究方向?yàn)槠嚈z測與維修。