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近几年,新车车主抱怨发动机积碳的是越来越多,还有就是给车辆做保养时,动不动就要给发动机来个清理积碳套餐,真是费时又费钱。回想以前的那些汽车,可没有这么娇气,因此很多车主是一头雾水。
缸内直喷虽好,积碳问题难解
其实这个问题和发动机的一项新技术有着很大的关系,那就是缸内直喷。以往,汽油发动机都是采用“缸外混合”的燃料供给方式。在进气歧管内,汽油与空气“联姻”成为“混合气”,再进入气缸进行燃烧。不过此过程中,部分微小的油粒会吸附在进气歧管的管道壁上,这就好比喝完的饮料瓶,瓶壁上总是还挂着很多滴,因此在汽油利用率上还存在提升的空间。
如今,资源变少、环境变差,是全世界人民不得不重视的问题。在汽车领域,各个国家对于汽车燃料消耗量的管理日趋严格。传统歧管喷射由于结构上的“硬伤”,已无法达到更高标准的要求,在这样的大环境下便催生了缸内直喷技术。简单说,缸内直喷就是把进气歧管处的喷油嘴移到了气缸的内部,这样汽油就不会浪费了,且根据吸入的空气量精确地控制燃油的喷射量和喷射时间,接近理论空燃比的混合气体自然燃烧得更加充分,从而降低油耗,提高发动机的动力。正是在高效节能方面的优异表现,让缸内直喷技术如雨后春笋一般,出现在各品牌的发动机上。
不过缸内直喷技术也并非完美,点火初期由于温度不够,加上相比歧管喷射油气混合的时间变短,在气缸壁和气缸角落等位置易出现混合不均匀的现象,燃烧后会生成较大的颗粒物,加速了缸内积碳的生成。再有为了达到环保要求,废气夹杂着颗粒物会经过EGR废气再循环系统进入气缸再次参与燃烧,在这个过程中,颗粒物会沉积在节气门后部、进气岐管、进气门等位置形成积碳。
传统歧管喷射,由于汽油与管壁和进气门有接触,加上汽油本身有一定清洁作用,因此这两个地方的积碳不是很严重。而缸内直喷技术,本易产生积碳,上述这两个地方又“照顾”不到,所以因积碳产生的问题就多了起来。
突破技术壁垒,丰田给出方案
缸内直喷技术在省油、提升动力方面的确有着杰出的表现,只因为积碳问题就将其弃用,显然是不合理的。而最近国内首款出自丰田TNGA架构的全新第八代凯美瑞,其搭载的2.5L Dynamic Force Engine直列四缸发动机。通过技术上的突破很好的解决了这一问题。
该项黑科技官方称之为D-4S混合喷射系统,从名字上大家应该能隐约猜到其奥义,那就是这台发动机内置了歧管喷射和缸内直喷两套喷射系统,一般称之为复合喷射系统。当发动机处在低负荷工况下,优先歧管喷射,延长汽油与空气的混合时间,最终起到控制颗粒物和积碳的作用。
当发动机处在中等负荷工况下,歧管喷射和缸内直喷协同工作,让发动机达到比较好的动力行和排放水平。
当发动机处在高负荷工况下,优先缸内直喷,让空燃比接近理论值,获得更优秀的动力性和发动机燃效。
亮点不仅如此,还有更多惊喜
这台2.5L发动机的亮点还远不如此,大量铝合金材料的运用以及结构上的优化,使其体积小、重量轻,从源头上降低油耗。该发动机还拥有13:1的高压缩比,更高的压缩比能够提升发动机的热效率,从而提升燃油的经济性,这也是未来发动机的重要发展方向之一。
为了进一步提高燃烧效率,丰田的工程师优化了进气道的角度和布局,以来增强进气气流的滚流比,促进湍流的形成。说简单点就是进来的气流更有劲儿了,有点类似龙卷风,能卷起更多的汽油,混合的也更加充分,从而加快燃烧的速度,这就是所谓的高滚流燃烧室设计。
不过该设计会影响到气门座圈的安装位置,而气门座圈对延长气缸盖使用寿命起到非常重要的作用。丰田工程师们则通过激光熔覆工艺,焊接上体积更小的一圈高强度金属来充当气门座圈,从这一点我们可以感受到丰田精湛的工艺以及非凡的智慧。
还有值得说说的是这台发动机的4-2-1排气系统,其实这有点像水上乐园长短不一的滑梯,你滑下来的时间肯定是不同的。4-2-1排气系统正是通过不等长设计避免排气干涉,从而降低废气残留量,抑制爆震。另外,EGR废气再循环系统、电子水泵等大量尖端技术的运用,让这台发动机的热效率高达40%,在动力性和燃油经济性上均有出色的表现,堪称高效节能的典范。
丰田全新第八代凯美瑞不光颜值出众、配置丰富,更是搭载了一台黑科技满满的发动机,突破技术的壁垒,在提升性能,降低油耗的同时,还传承了稳定可靠的传统优点,势必将引领行业的新趋势。
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