“汽車行業(yè)的內燃機心臟還將持續(xù)跳動下去。”IEA國際能源署的報告擲地有聲——2050年仍有58%汽車搭載內燃機。在可見的將來,燃油車將余威尤烈至少數十年。
當節(jié)能減排法規(guī)從身后投下如山巨壓,無可放棄的內燃機路線必須推動自身進化。從提升熱效能到結合電氣化,從技術進化到政策扶持小排量。熱效率40%以上的新發(fā)動機,在各家車企的緊鑼密鼓鋪陳之下,顯得“亂花漸欲迷人眼”。不同的路線,不同的策略,汽車的心臟究竟該尋覓一條怎樣的進化之路?
為了給這個疑問亮出最為可靠的答案,2020年12月8日,汽車公社、汽研社領銜的國內知名汽車媒體與國內頂尖動力總成技術專家以及市場研究學者齊聚長沙,古有華山論劍,今有岳麓論“心”,旨在探尋汽車動力總成的明天之路。
幾乎與此同時,汽車制造商里的尖子生豐田,也準備將TNGA豐巢架構之下Dynamic Force Engine發(fā)動機家族的最新成員——TNGA 1.5L Dynamic Force帶到中國這個最重要的市場。慣于蓄力許久之后,帶給人眼前一亮驚喜的豐田,在TNGA 1.5L Dynamic Force身上又傾注了怎樣的心血?
這款新動力突出了“減法”二字,而在減法策略的背后,卻是加法效能的追求——減的是體格,減的是排放油耗;增的是效率,增的是功能參數,而在應對減法可能帶來的短板上,又增添了新解決方案,杜絕后顧之憂。
即便只是一臺發(fā)動機,仍然滲透了這家東方車企的造車之道,正反兩極、對立統(tǒng)一,魚熊同得、兼收并蓄。
“縮小的心臟”,增速增效
汽車的心臟,發(fā)動機似乎被翻譯成“引擎”的時候,更帶有熱血澎湃的意味。
這條激越豪邁的道路,曾經在歷史長河里高歌猛進,憑借加法贏得數以億計粉絲的情懷:那些超大排量以及8~16缸構型的發(fā)動機,用沛莫能當的動力和洶涌咆哮的聲浪,在史冊上留下一個又一個響亮的名字,足以在多年后仍令無數擁躉魂牽夢縈。
然而,時代已經完全不同,汽車產業(yè)在求新趨勢的驅動下,切入了一條減法路徑,至少外在形式以減法為主。君不見,小排量渦輪增壓發(fā)動機逐漸替代大排量自然吸氣發(fā)動機,豪華車動力紛紛從六缸轉入四缸,連奔馳S級、寶馬7系這樣的D級車也相繼采用。
盡管,動力粉絲心目中的情懷一時還難以用減法方案替代,然而歷史的車轍都告訴我們,“減排提效”已經成為汽車產業(yè)發(fā)展的必然方向?!叭蚺欧庞秃姆ㄒ?guī)收緊”的壓力只是產業(yè)角度的最初動因,當“減法版”發(fā)動機在技術角度進化至今,滿足“性能足夠滿足消費者需求”的前提,有責任心的車企才會放手任其走上舞臺。
TNGA 1.5L Dynamic Force發(fā)動機,便是在這樣的背景下登場,并將“減排增效”的加減融匯之道演繹到了極致。
與舊世代豐田動力譜系下的1.6L、1.8L自然吸氣發(fā)動機相比,TNGA 1.5L Dynamic Force發(fā)動機的排量體格明顯減小。動力參數上,新發(fā)動機雖然還沒有將一汽豐田和廣汽豐田版本的數據全部正式公開,但從提及廣豐新雷凌車型的消息以及海外版M15系列發(fā)動機的參數看,最大功率大約為121馬力,峰值扭矩148?!っ?。這樣的性能參數,和1ZR-FE 1.6L自吸發(fā)動機的122馬力/154?!っ紫啾?,在紙面上不占優(yōu)勢。
如果你以為這就使得新發(fā)動機性能滑坡,便恰恰錯得離譜。我們追求的并不是參數本身,而是效果。功率何用?追求高速;低扭何用?加速起步。如果新發(fā)動機能夠達成更好的加速效果,紙面數據的高低就不再有意義。對TNGA 1.5L Dynamic Force發(fā)動機來說,加減法融匯之道,恰恰就是減排的同時增效增速,提供更好的提速效果和熱效率。
雙噴射、燃料直噴、集成式排氣岐管、多孔噴射器等技術都為提升動力、降低排放發(fā)揮了貢獻,對豐田TNGA 1.5L Dynamic Force發(fā)動機來說,不但有以上常規(guī)技術,還在起步性能方面通過創(chuàng)新起到了獨樹一幟的效果。
該發(fā)動機配備了高速燃燒組件,通過改變進氣道形狀來改善滾流,將喉道滾動比從2.5~2.8提高到3.0,實現油耗和輸出優(yōu)化。該發(fā)動機性能超過了競品搭載的1.0T和1.5L發(fā)動機,起步扭矩甚至高于同門8NR/9NR 1.2T發(fā)動機,當車輛處于市區(qū)堵車路起步或郊外超車工況下,將獲得更出色的動力操控性能。
從熱效率角度看,TNGA 1.5L Dynamic Force發(fā)動機實用熱效率已經超過40%,不但超過了之前同門1.6L的38%,也比眼下諸多“超過40%”的發(fā)動機更具備現實價值——并非只是理想工況和特殊操作之下才獲得這個數字。
創(chuàng)新式加法打造靜謐空間
凝結在豐田最新TNGA 1.5L Dynamic發(fā)動機以及所配套車型身上的創(chuàng)新,除了將起步提速作為重點,同樣也針對性地優(yōu)化了NVH性能。更重要的是,新發(fā)動機的優(yōu)化策略并不局限于自身,同時與變速箱、車身一同關聯(lián),取得體系式優(yōu)化效果。
豐田TNGA 1.5L Dynamic Force新發(fā)動機在配備平衡軸的同時,還借助了阻尼和諧振器,這也是目前有“大文章可做”的策略,該發(fā)動機采用新諧振器優(yōu)化了發(fā)動機運轉震動的衰減效果,液力變矩器內設葉輪作為重量塊,追加彈簧,構成動態(tài)阻尼,可降低特定轉速(頻率)的振動幅度。
如前所述,豐田從來都是從整體角度進行優(yōu)化創(chuàng)新。
同樣是改善NVH,同樣是動態(tài)阻尼技術方案,Direct Shift-CVT無級變速箱也是覆蓋范圍。液力變矩器中采用葉輪和彈簧作為動態(tài)阻尼,從測試和實際使用效果看,確保發(fā)動機和變速箱同時順暢旋轉。
變速箱之外,車身也在配合TNGA 1.5L Dynamic Force 發(fā)動機構筑靜謐空間:在發(fā)動機底部擋板、整流罩、防火墻等處均設置吸音材料,減輕怠速抖動以確保室內靜謐性。
技術進化到如今,豐田最新TNGA 1.5L Dynamic Force發(fā)動機便是做出了最佳示范的樣本,在仿真中該發(fā)動機甚至達到了超越目標的NVH效果。
這種關聯(lián)到變速箱乃至整車的“整體式優(yōu)化”Direct Shift-CVT無級變速箱的起步用齒輪也改善了起步工況效率。至于這臺發(fā)動機,本身便具備“阿特金森循環(huán)”標簽,節(jié)油減排效果自不待言。
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毋庸諱言,在升功率和靜謐性等核心維度的進步保障下,發(fā)動機減排提效受到越來越多汽車制造商的青睞和重視。從減法到加法的對立統(tǒng)一,到局部與整體的協(xié)同優(yōu)化,一向以東方文化和儒家哲學為圭臬的豐田,在碳排放要求日漸嚴苛、新四化轉型如火如荼的當下,更是以積極穩(wěn)重的姿態(tài),順勢調整了Dynamic Force Engine發(fā)動機家族的前行方向。
當然,發(fā)動機的變革及電動化技術的研發(fā),都是參與下一輪競爭最底層的基礎,減排增效,也只是豐田面對下一輪競技適時而變的一面鏡子??缭娇v深,構建體系,豐田立體式的發(fā)展策略也為新時代車企轉型提供了較為清晰的借鑒和示范。
文/北岸 卡曼
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來源:汽車公社
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