封面圖為美版新一代凱美瑞預告圖
如果了解汽車曆史的話,多少都能了解豐田汽車在整個汽車領域的影響力。了解豐田汽車的話,也應該會知道凱美瑞在豐田汽車體系中的重要性。
新一代凱美瑞諜照
新一代凱美瑞假想圖
作為豐田車系中全球銷量僅次于卡羅拉,同時在北美為銷量第一的中級轎車,每一次凱美瑞的換代都能牽動着人們的心思。前些日子,一張第八代凱美瑞的預告圖被發布,緊接着在12月6日,好像為了迎接新凱美瑞登場一般,豐田又發布了一套全新的動力系統。這次,豐田顯然奉獻的不是屈居平庸的“80分”作品。
新一代2.5L發動機
首先畫一下重點:新一代2.5L發動機的開發重點是——更高燃效、更高的性能、更快速的反應時間,新一代發動機分為兩個版本,一款汽油機使用,一款則是混動機使用。前者功率扭矩稍大,後者熱效率更高。
新型直列四缸2.5L直噴發動機被稱之為“Dynamic Force Engine”。是基于TNGA平台專門開發的發動機,在進一步挖掘出發動機效率的同時,實現行駛性能與環境性能的兩個方向的進化。因此,豐田汽車在這顆發動機上使用了多種新技術,例如全球首創的高速燃燒技術、可變控制系統等。通過在排氣、冷卻、機械工作等各種各樣的能源效率損失的區域進行改良,最終達成了2.5L純汽油機熱效率高達40%,2.5L混動用發動機熱效率41%的超高水平。
所謂專門為TNGA平台專門開發的作品,就是通過一系列固定系數的設置,将發動機的零部件與特征進行平台化。例如确定流量系數,在減少燃料吸入量的同時,加快燃料的燃燒速度,為達成這樣吸氣效率,Dynamic Force Engine将進排氣閥門的夾角擴大至41°;缸徑沖程比1:2等手段确定最适合的燃燒室,确立為模塊化設計,将其應用于更小排量/更大排量的機型上。
也就是說,以後我們有可能在威馳1.5L上見到Dynamic Force Engine的影子。發動機模塊化的好處就是更高的熱效率、高燃效領域擴大、扭矩增加、更好的響應能力等。而以新2.5L發動機為例,其最大熱效率區間在2500轉左右,正是高速行駛時,定速100km/h的常用轉速區間。
新一代2.5L發動機
目前,豐田普通車型搭載的發動機序列一共有三種:NR系,ZR系,AR系。應用TNGA系專用發動機後,發動機的種類将得到大大縮減,豐田也預計将縮減現行發動機40%的數量。其手段主要是确定氣缸容積,并自由搭配X個氣缸數量。
這與寶馬的1.5T/2.0T/3.0T模塊化異曲同工,不過,豐田由于有極為龐大的産品線,因此發動機的搭配種類要多出很多。這樣做的最大好處就是加工治具得以共通,生産成本得以降低。豐田在世界各地都有發動機工廠,這算下來可不是一筆小錢。而據豐田計劃,将把TNGA發動機在2021年普及到全車系60%的車型上,最快可開發19款機型,搭載于37款車型上。
不過,熱效率刷爆世界紀錄顯然并不單單依靠這些手段,還有D4-S等技術的采用。
D-4S雙噴射系統,是豐田獨創的一種采用缸内直噴/歧管噴射/混合噴射三種方式供油噴射的簡稱。其最大的特點是能可以根據發動機的負載來判斷該使用哪種噴油方式,遙想當年現款豐田凱美瑞大中期改款時,推出了一台6AR-FSE發動機,排量是2.0L,在D4-S雙噴射系統等技術的加持下,爆發出167的最大馬力,令184馬力的高配的2.5L自然吸氣發動機無地自容。因此豐田想要讓2.5L發動機重拾輝煌,提升動力就成了當務之急,最行之有效的方法就是把D4-S裝到新2.5L發動機上。
采用D-4S技術的豐田發動機
新2.5L發動機可在6600轉時輸出150kw(203ps);在4800轉時可輸出250牛•米。與現款凱美瑞的2.5L發動機相比,馬力提升了19匹,扭矩提升了15牛•米,遠遠地将2.0L發動機甩在背後。混動用2.5L發動機可輸出176馬力以及220牛•米,輸出同樣比現款2.5混動機要大。據豐田介紹,搭載2.5L汽油機的車型加速時間縮短了12%,搭載混動機的車型,加速性能縮短了10%。
除了剛剛提到的D-4S雙噴射系統以外,新2.5L發動機還有諸多令人矚目的技術應用。
例如未來發動機的方向之一:阿特金森循環發動機。這種發動機使用的是長沖程設定,熱效率高但是動力輸出并不理想,因此一般使用在混合動力機上面。随着技術的不斷發展,阿特金森循環技術在普通汽油機也能搭載,例如新奧迪A4L的EA888 Gen 3B就使用了阿特金森循環技術。豐田新2.5L發動機也不例外,并加以13:1高的壓縮比,使得這顆發動機的熱效率達到了驚人的40%。這在目前量産的汽油機當中是熱效率最高的,沒有之一。
VVT-iE,這套系統是一套馬達驅動可變氣門正時系統,進氣一側為馬達驅動,排氣一側為機油壓力驅動。此前,VVT-iE技術是豐田V8發動機的專屬。下放到凱美瑞這個級别的發動機使用,想必還是因為排放與油耗壓力。
連續可變排量機油泵,則根據發動機的駕駛狀态來控制機油的排出量,降低發動機的摩擦力。由于在車速與壓力不同的狀态下,需要的機油量也是不同的,新2.5L采用連續可調變排量機油泵,避免了傳統定排量齒輪機油泵在高轉速下的泵油損耗,達到降低油耗與排放的目的。除了以上諸多技術應用,還有凹R型小凸輪軸、輕量化活塞、改善活塞表面、低摩擦鍊條、低粘度機油等技術也有應用。其目的都是明确指向我們開頭所說新2.5L發動機三個的開發方向:更高燃效、更高的性能、更快速的反應時間。
此外,更為值得一提的是Direct Shift 8AT——世界首款普通品牌FF車用橫置8AT。
Direct Shift-8AT變速箱
新2.5L發動機配上一款8AT,然後放在凱美瑞上面,咋一看有點吓人。其實這款8AT并不算陌生,早先在上一代美國規格雷克薩斯RX350 F-Sport的3.5V6發動機搭配的就是橫置8AT,但并不确認是否和這顆新8AT是否為同一産品。可以确定的是,橫置8AT應用到普通品牌凱美瑞這個檔次,确屬首次。
這顆8AT相比6AT有着諸多的技術改進,更高的效率、更快的反應能力、更高的燃效自不用說,令人印象最深的是這顆8AT居然比現款U760E型6AT還要短上5mm,這也為搭載于凱美瑞這種車型提供了先決條件。
而新THS-II,則同樣是模塊化的一環。
豐田将繼續在凱美瑞車型上應用混動系統,這點倒并不令人意外。不過這次豐田還是改進了不少,首先混合動力系統的構造發生了變化,參考了新一代豐田普銳斯将一号電機(MG1)與二号電機(MG2)分到兩條軸擺放,形成一個平行軸的狀态,長度得以縮減30mm,但是高度明顯增加。輔以熱效率41%的2.5L混動專用發動機,日本JC08油耗有20%的降低——以現款凱美瑞混動的日本JC08油耗百公裡4.3升來計,可以算出新一代凱美瑞混動版的油耗表現應該在百公裡3.87升左右。
而得益于更高輸出的混動用發動機,以及可輸出120馬力以及202牛•米的同步交流電機,這套新混動系統在時速40—70公裡的加速時間還有10%的縮減。其他的改建還有PCU有10%的小型化、20%的輕量化;锂電池組也有11%的小型化。
锂電池組
值得一提的是,新一代凱美瑞的插電混動車型也會出現,最大的區别在更大的鎳氫電池組,總電壓244.8V,容量6.5Ah,電池數量為204個。正好與平行軸電機相輔——改為平行軸電機的其中一個作用,就是更高的電動行駛速度,比如新一代普銳斯PHEV電動模式的最高時速就可以達到135公裡。
駕仕結語:
首先,這顆發動機意味着什麼?
在小排量渦輪增壓發動機當道的今日,想要一顆有一定技術含量的自然吸氣發動機越來越難得。特别是凱美瑞這個級别,新2.5L發動機的誕生會不會讓你覺得自然吸氣崛起了呢?
駕仕派并不這樣認為,換句話說,花這麼大篇幅所描寫的2.5L發動機,所搭載的技術在2.5L混動機上全部都有采用,這意味着什麼?駕仕派認為:2.5L發動機依然還是電氣化的一個過渡産品,新2.5L混合動力系統,依然沒有把成本降低到2.5L汽油機的水平。
對于豐田來說,極為暢銷的混動車使得豐田汽車并沒有什麼碳排放、油耗之類的壓力,不用像福某汽車那樣死命強推小排量渦輪增壓發動機(該車企前幾天推出了可以閉一缸的1.0T三缸機,你敢信?)。在次時代的動力系統競争中,混動機與渦輪機,無疑将成為時代舞台上的主角,對于混動機來說,想跟渦輪機競争,如何降低成本就是重中之重,駕仕派恰恰認為,這顆TNGA首款發動機的意義就在于此——模塊化,這是降低成本的利器。
所以,有些吃瓜群衆會詫異,2.5L這個排量,在中國不如2.0L好賣、在日本不如2.5混動好賣,隻有在美國還有些銷量,為何要花這麼大心思來打造呢?因為這是豐田電氣化戰略極為重要的一環,豐田計劃将在2050年完全停産純汽油機車型,那麼,如何推進電氣化就是最優先事項。
不過,我們這些吃瓜群衆不用想那麼多,隻需要知道2.5L 8AT這種組合遲早會消失在曆史潮流中就行了。且買且珍惜。
本文是駕仕派的原創文章,來自撰稿人坂道桑。
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