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轻量/小型/低损 解读丰田新动力系统

2018-03-01
来源: 作者:

  [ 新鲜技术解读]  在这个小排量车前赴后继加装涡轮,纯电动车被吹上天的时代里,潜心研究自吸和混动的丰田似乎是有些格格不入了。仔细想来,在造车这一方向,丰田似乎总是有自己的坚持,就连它旗下的高端品牌雷克萨斯,至今还因不愿迎合市场生产加长车型而饱受诟病。这或许与丰田的企业文化有关,它所推崇的“匠人精神”,一方面有着对极致的追求,而另一方面却也有着它的保守和固执。

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  在今年的日内瓦车展即将开幕之前,丰田集团率先公布了自己的新2.0L Dynamic Force发动机、2.0L混合动力系统(THS II)、Direct Shift CVT变速箱以及6速手动变速箱。这四项新技术都是基于丰田TNGA架构而来,相比上一代更为轻量化、小型化,且损耗更低。不得不说,在对科技的研究上,丰田再一次向我们展示了属于自己的技术路线。

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● 全球热效率最高发动机的诞生靠的是“吹毛求疵”

  据悉,这台2.0L自然吸气发动机将会被搭载在即将在国内上市的C-HR上。该发动机的热效率为40%(混动系统热效率能达41%),与之前的2.5L自然吸气发动机一起刷新记录成为全球第一,也落实了丰田将自然吸气发动机研究到极致之名。然而在我们仔细剖析这款发动机到底搭载了什么样的技术,才得以获得如此高的效率时,却发现使用在全新2.0L发动机上的,并没有我们所想象的那种遥不可及的高科技,反而更多的是对一个又一个极其微小部件的不断改进。

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  在官方的技术资料中,针对这台基于TNGA架构下的全新2.0L发动机,提到两个关键词:高速燃烧技术和可变控制系统,这两项技术也是丰田2.0L发动机得以有如此高性能的必要条件。在具体了解之前,下面这段视频可以帮助我们更好的认识什么是2.0L Dynamic Force发动机。


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  高速燃烧技术是帮助提升发动机热效率的关键词之一,具体到这台新2.0L发动机上,主要是通过增加气体紊流程度、高压缩比(传统发动机13:1,混动系统14:1)、精确控制喷油量以及增强燃油雾化来实现这一快速燃烧技术的。那么具体到每一个细节,丰田都做了什么样的改进呢?

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  关键词之二的可变控制系统,则是通过优化燃烧过程、降低损耗来保证发动机在不同状态下的高效运作。因此相比现款1.8L发动机,新2.0L Dynamic Force发动机在各种工况下都有着更高的扭矩和输出功率。

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● 为了小型/轻量/低损,混动系统对哪些部件进行了优化?

  凭借上一代1.8L混合动力系统,丰田在业界取得了不错的口碑,我们在之前的文章里曾多次作过关于它的解读(相关信息请点击链接)。而此次展出的THS II建立于TNGA平台,丰田也宣称这套系统将会与全新Auris(卡罗拉两厢)和雷克萨斯UX共同在车展上亮相。那么,丰田到底是怎样提升混动系统的性能呢?

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  相较1.8L混动系统,THSII上所配备的PCU(功率控制单元)系统体积缩小20%,质量减轻10%。也因此,这套PCU可以直接安装在动力耦合机构之上,减小了整套混合系统所占空间。

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  在动力耦合机构方面,新的混动系统同样采用两个电机、一台发动机以及一组行星齿轮相互啮合这一基本结构。并且与在第四代普锐斯上的混动结构相同,THS II采用了双电机并排的E-CVT结构,将整个机构的尺寸缩小约30mm,同时降低摩擦损耗25%。

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  在电池方面,丰田采用了新的电池组结构以及更为紧凑的冷却系统,进一步减小体积。且与1.8L混动系统相同的是,新的电池组上的镍氢电池容量也为6.5Ah,但它具有更多的电池数量和更高的工作电压。据悉,新2.0L混合动力系统也会提供锂电池版本。

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混动系统镍氢电池数据对比
  1.8L混动系统 新2.0L混动系统
电压 201.6V 216.0V
容量 6.5Ah 6.5Ah
电池单体数 168 180

● TNGA架构下变速箱的优化

  聊过了发动机和混动系统,自然也少不了燃油车的精髓——变速箱。一直以来,汽车制造商们都在为了获得响应更快、齿比更高的变速器而不断研究着。此次丰田公布的Direct Shift CVT(直接换挡无级变速器)和6速手动变速器,就对机械损耗、齿比和响应速度做了极大的优化。

  Direct Shift CVT:丰田的新无级变速器不仅具有TNGA架构下轻量化和小型化的特点,更是首次在传统的CVT上加装了一组传动齿轮,以此来直接驱动车辆起步,从而减轻钢带的负荷和磨损,因此这套变速器的名字——直接换档变速器也由此而来。在性能方面,这套CVT具有更高的传动效率和更好的燃油经济性,将燃油效率提升了6%。

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  新的6速手动变速箱也同样在质量和体积上进行了优化,相较上一版本,这一变速箱质量减轻7kg,长度缩短22mm,一跃成为世界上最小的变速箱之一。

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  同时,这一6速变速箱采用了iMT(智能手动变速器)控制系统,在换挡时自动同步发动机转速,以此来获得更为平顺的换挡体验。

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编辑总结:

  在查阅丰田这些新技术的时候,常常会发现内容里多次出现“全球”、“首次”、“最优”等较为夸张的词汇,这也从侧面看出了丰田对自家技术的自信。而在日内瓦车展前最新发布的这一套动力系统,已经具有了TNGA架构下模块化、轻量化、小型化以及高效的特点。丰田也表示,将会在未来的五年之内将TNGA普及到旗下80%的车型上。只是在这个大方向都转去做电动车和涡轮增压的时代,像丰田这样依然埋头对技术“锱铢必较”,不知到底算是极致还是固执了。(图/文 汽车之家 高荷雯)

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