如果了解汽车历史的话,多少都能了解丰田汽车在整个汽车领域的影响力。了解丰田汽车的话,也应该会知道凯美瑞在丰田汽车体系中的重要性。
新一代凯美瑞谍照
新一代凯美瑞假想图
作为丰田车系中全球销量仅次于卡罗拉,同时在北美为销量第一的中级轿车,每一次凯美瑞的换代都能牵动着人们的心思。前些日子,一张第八代凯美瑞的预告图被发布,紧接着在12月6日,好像为了迎接新凯美瑞登场一般,丰田又发布了一套全新的动力系统。这次,丰田显然奉献的不是屈居平庸的“80分”作品。
国内关于新一代凯美瑞的猜测层出不绝,毕竟是中国汽车市场上销量与口碑都相当惹人注目的中级轿车,其中讨论最多的,莫过于外形与动力系统。丰田汽车并没有让观众们等得太久,12月6日,丰田正式发布了一套应用于新平台TNGA(Toyota New Global Architecture)的动力系统,发动机排量依然是大家熟悉的2.5L,变速箱有些许不同——多了两个档位,对,横置8AT也来了。
新一代2.5L发动机
首先画一下重点:新一代2.5L发动机的开发重点是——更高燃效、更高的性能、更快速的反应时间,新一代发动机分为两个版本,一款汽油机使用,一款则是混动机使用。前者功率扭矩稍大,后者热效率更高。
新型直列四缸2.5L直喷发动机被称之为“Dynamic Force Engine”。是基于TNGA平台专门开发的发动机,在进一步挖掘出发动机效率的同时,实现行驶性能与环境性能的两个方向的进化。因此,丰田汽车在这颗发动机上使用了多种新技术,例如全球首创的高速燃烧技术、可变控制系统等。通过在排气、冷却、机械工作等各种各样的能源效率损失的区域进行改良,最终达成了2.5L纯汽油机热效率高达40%,2.5L混动用发动机热效率41%的超高水平。
所谓专门为TNGA平台专门开发的作品,就是通过一系列固定系数的设置,将发动机的零部件与特征进行平台化。例如确定流量系数,在减少燃料吸入量的同时,加快燃料的燃烧速度,为达成这样吸气效率,Dynamic Force Engine将进排气阀门的夹角扩大至41°;缸径冲程比1:2等手段确定最适合的燃烧室,确立为模块化设计,将其应用于更小排量/更大排量的机型上。
也就是说,以后我们有可能在威驰1.5L上见到Dynamic Force Engine的影子。发动机模块化的好处就是更高的热效率、高燃效领域扩大、扭矩增加、更好的响应能力等。而以新2.5L发动机为例,其最大热效率区间在2500转左右,正是高速行驶时,定速100km/h的常用转速区间。
新一代2.5L发动机
目前,丰田普通车型搭载的发动机序列一共有三种:NR系,ZR系,AR系。应用TNGA系专用发动机后,发动机的种类将得到大大缩减,丰田也预计将缩减现行发动机40%的数量。其手段主要是确定气缸容积,并自由搭配X个气缸数量。
这与宝马的1.5T/2.0T/3.0T模块化异曲同工,不过,丰田由于有极为庞大的产品线,因此发动机的搭配种类要多出很多。这样做的最大好处就是加工治具得以共通,生产成本得以降低。丰田在世界各地都有发动机工厂,这算下来可不是一笔小钱。而据丰田计划,将把TNGA发动机在2021年普及到全车系60%的车型上,最快可开发19款机型,搭载于37款车型上。
不过,热效率刷爆世界纪录显然并不单单依靠这些手段,还有D4-S等技术的采用。
D-4S双喷射系统,是丰田独创的一种采用缸内直喷/歧管喷射/混合喷射三种方式供油喷射的简称。其最大的特点是能可以根据发动机的负载来判断该使用哪种喷油方式,遥想当年现款丰田凯美瑞大中期改款时,推出了一台6AR-FSE发动机,排量是2.0L,在D4-S双喷射系统等技术的加持下,爆发出167的最大马力,令184马力的高配的2.5L自然吸气发动机无地自容。因此丰田想要让2.5L发动机重拾辉煌,提升动力就成了当务之急,最行之有效的方法就是把D4-S装到新2.5L发动机上。
采用D-4S技术的丰田发动机
新2.5L发动机可在6600转时输出150kw(203ps);在4800转时可输出250牛?米。与现款凯美瑞的2.5L发动机相比,马力提升了19匹,扭矩提升了15牛?米,远远地将2.0L发动机甩在背后。混动用2.5L发动机可输出176马力以及220牛?米,输出同样比现款2.5混动机要大。据丰田介绍,搭载2.5L汽油机的车型加速时间缩短了12%,搭载混动机的车型,加速性能缩短了10%。
除了刚刚提到的D-4S双喷射系统以外,新2.5L发动机还有诸多令人瞩目的技术应用。
例如未来发动机的方向之一:阿特金森循环发动机。这种发动机使用的是长冲程设定,热效率高但是动力输出并不理想,因此一般使用在混合动力机上面。随着技术的不断发展,阿特金森循环技术在普通汽油机也能搭载,例如新奥迪A4L的EA888 Gen 3B就使用了阿特金森循环技术。丰田新2.5L发动机也不例外,并加以13:1高的压缩比,使得这颗发动机的热效率达到了惊人的40%。这在目前量产的汽油机当中是热效率最高的,没有之一。
VVT-iE,这套系统是一套马达驱动可变气门正时系统,进气一侧为马达驱动,排气一侧为机油压力驱动。此前,VVT-iE技术是丰田V8发动机的专属。下放到凯美瑞这个级别的发动机使用,想必还是因为排放与油耗压力。
连续可变排量机油泵,则根据发动机的驾驶状态来控制机油的排出量,降低发动机的摩擦力。由于在车速与压力不同的状态下,需要的机油量也是不同的,新2.5L采用连续可调变排量机油泵,避免了传统定排量齿轮机油泵在高转速下的泵油损耗,达到降低油耗与排放的目的。除了以上诸多技术应用,还有凹R型小凸轮轴、轻量化活塞、改善活塞表面、低摩擦链条、低粘度机油等技术也有应用。其目的都是明确指向我们开头所说新2.5L发动机三个的开发方向:更高燃效、更高的性能、更快速的反应时间。
此外,更为值得一提的是Direct Shift 8AT——世界首款普通品牌FF车用横置8AT。
Direct Shift-8AT变速箱
新2.5L发动机配上一款8AT,然后放在凯美瑞上面,咋一看有点吓人。其实这款8AT并不算陌生,早先在上一代美国规格雷克萨斯RX350 F-Sport的3.5V6发动机搭配的就是横置8AT,但并不确认是否和这颗新8AT是否为同一产品。可以确定的是,横置8AT应用到普通品牌凯美瑞这个档次,确属首次。
这颗8AT相比6AT有着诸多的技术改进,更高的效率、更快的反应能力、更高的燃效自不用说,令人印象最深的是这颗8AT居然比现款U760E型6AT还要短上5mm,这也为搭载于凯美瑞这种车型提供了先决条件。
而新THS-II,则同样是模块化的一环。
丰田将继续在凯美瑞车型上应用混动系统,这点倒并不令人意外。不过这次丰田还是改进了不少,首先混合动力系统的构造发生了变化,参考了新一代丰田普锐斯将一号电机(MG1)与二号电机(MG2)分到两条轴摆放,形成一个平行轴的状态,长度得以缩减30mm,但是高度明显增加。辅以热效率41%的2.5L混动专用发动机,日本JC08油耗有20%的降低——以现款凯美瑞混动的日本JC08油耗百公里4.3升来计,可以算出新一代凯美瑞混动版的油耗表现应该在百公里3.87升左右。
而得益于更高输出的混动用发动机,以及可输出120马力以及202牛?米的同步交流电机,这套新混动系统在时速40—70公里的加速时间还有10%的缩减。其他的改建还有PCU有10%的小型化、20%的轻量化;锂电池组也有11%的小型化。
锂电池组
值得一提的是,新一代凯美瑞的插电混动车型也会出现,最大的区别在更大的镍氢电池组,总电压244.8V,容量6.5Ah,电池数量为204个。正好与平行轴电机相辅——改为平行轴电机的其中一个作用,就是更高的电动行驶速度,比如新一代普锐斯PHEV电动模式的最高时速就可以达到135公里。
驾仕结语:
首先,这颗发动机意味着什么?
在小排量涡轮增压发动机当道的今日,想要一颗有一定技术含量的自然吸气发动机越来越难得。特别是凯美瑞这个级别,新2.5L发动机的诞生会不会让你觉得自然吸气崛起了呢?
驾仕派并不这样认为,换句话说,花这么大篇幅所描写的2.5L发动机,所搭载的技术在2.5L混动机上全部都有采用,这意味着什么?驾仕派认为:2.5L发动机依然还是电气化的一个过渡产品,新2.5L混合动力系统,依然没有把成本降低到2.5L汽油机的水平。
对于丰田来说,极为畅销的混动车使得丰田汽车并没有什么碳排放、油耗之类的压力,不用像福某汽车那样死命强推小排量涡轮增压发动机(该车企前几天推出了可以闭一缸的1.0T三缸机,你敢信?)。在次时代的动力系统竞争中,混动机与涡轮机,无疑将成为时代舞台上的主角,对于混动机来说,想跟涡轮机竞争,如何降低成本就是重中之重,驾仕派恰恰认为,这颗TNGA首款发动机的意义就在于此——模块化,这是降低成本的利器。
所以,有些吃瓜群众会诧异,2.5L这个排量,在中国不如2.0L好卖、在日本不如2.5混动好卖,只有在美国还有些销量,为何要花这么大心思来打造呢?因为这是丰田电气化战略极为重要的一环,丰田计划将在2050年完全停产纯汽油机车型,那么,如何推进电气化就是最优先事项。
不过,我们这些吃瓜群众不用想那么多,只需要知道2.5L+8AT这种组合迟早会消失在历史潮流中就行了。且买且珍惜。
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