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眠不休的閱讀筆記:豐田2.0升M20A和2.5升A25A發動機牛在哪兒?

「Dynamic Force Engine 2.5L」的 A25A 系列直列 4 缸引擎包括兩款:A25A-FKS和 A25B-FXS。

A25A系列發動機熱效率由5AR-FE發動機的35%提升至40%,最大馬力提升了21馬力,達到205馬力,最大扭矩提升了15牛·米,達到250牛·米。

豐田採用了以下技術達到上述效果:

冷卻系統採用了水套墊片,對冷卻液起到導流作用,能夠在高負載工況時降低排氣門附近的溫度,降低爆震發生的機率。

在避免排氣干涉的前提下縮短了4-2-1排氣系統的管路長度,讓發動機排氣口更接近三元催化器;同時通過採用升溫更快的三元催化器來滿足暖機工況的排放指標。

過去凸輪軸上的凸輪呈外凸A字型,現在豐田把一側設計成凹面呈R字型,加快了氣門關閉時間。效率更高,浪費水更少。

用鐳射熔覆技術打造的氣門座,耐磨效能通常可以提升20倍左右。

豐田Dynamic Force Engine 2.5L發動機雖是汽油機,但傳統動力40%和混合動力41%的熱效率已經達到了柴油機的極限。

下面是重點(敲黑板

發動機熱效率從34%提升到38.5%,主要依託冷卻廢氣再迴圈技術(Cooled EGR)。

這臺引擎高度電子化的冷卻廢氣再迴圈系統主要採用以下技術

1. VVT-iE

控制進氣閥晚關靈活進入阿特金森迴圈,這一技術早先用在雷克薩斯LS600h的發動機上。

2. 電子水泵

3. 電子節溫器

4. 可變流量機油泵

5. 大流量的冷卻廢氣再迴圈Cooled EGR系統。它讓燃燒完的廢氣再次進入氣缸,藉助汽缸蓋那裡的冷卻水對廢氣降溫,然後再經過電子控制EGR閥門注入進氣管。因為廢氣中已經沒有了氧氣,所以和正常空氣混合後就稀釋了氧濃度,但進氣量沒有減少,即保證了足夠膨脹壓力,在發動機中等轉速的時候可以降低油耗。

讓發動機效率推至40%以上的技術則是快速燃燒技術Fast Combustion。

快速燃燒技術的核心是通過如下技術提高油氣混合氣的紊流程度(Tumble Rate)。

1. 長衝程Long Stroke在高衝程缸徑比(Stroke/Bore Ratio)1.2的前提下,使用更長的衝程

2. 更直的進氣道

3. 更寬的進氣閥與排氣閥夾角

4. 進排氣閥門激光表面處理密封技術

5. D-4S雙噴射系統與新一代多孔噴射器的結合,獲得更好的燃油霧化效果。

「Dynamic Force Engine 2.0L」的 M20A 系列直列 4 缸引擎包括兩款: M20A-FKS 和 M20A-FXS 。M20A 系列引擎還有一個衍生版,1.5L 的 M15A 系列引擎。

M20A 系列除了沿用了A25A的技術,還首次採用了鐳射側裙活塞技術,通過鏡面拋光加工和樹脂塗層降低了摩擦損失。

同時,通過使用鐳射雕刻的「X」狀溝槽改善了潤滑油油膜的保持能力。

使用了同時確保強滾流(有利於燃費)和進氣流量(有利於高出力化)的進氣口設計。

為實現高響應性,採用了:VVT-iE、小凹曲線凸輪軸、小型 HLA(油壓間隙調節器)、高強度連桿、高應答進氣量控制等方面技術;為實現低排放水平,採用了:多點式燃料噴射、內藏 EGR 冷卻器缸頭、活塞潤滑油噴注控制系統等方面技術。

M20A 系列引擎主要規格:

排氣量:1,986cc

內徑 × 行程:80.5mm × 97.6mm

壓縮比:13:1(M20A-FKS 型) 或 14:1(M20A-FXS 型)

燃料噴射方式:D-4S(歧管噴射 + 缸內直接噴射)

最高出力:171ps/6,600rpm(M20A-FKS 型) 或 146ps/6,000rpm(M20A-FXS 型)

最大扭矩:205N · m/4,800rpm(M20A-FKS 型) 或 180N · m/4,400rpm(M20A-FXS 型)

兩款發動機搭載車型

A25A-FKS搭載於傳統燃油車型,而A25B-FXS則搭載於混動車型。目前採用以上發動機的是八代凱美瑞。

m20a系列搭載於新卡羅拉,CHR,以TNGA-K平臺生產的新雷克薩斯ES。

ES260為專攻亞洲市場的自然吸氣車型。其動力總成將採用A25A-FKS型引擎搭配 U881E型8AT變速箱,最大馬力/扭力分別為 205ps / 250Nm,在中國市場稱為“ES260”。

ES300h採用與凱美瑞Hybrid日版相同的2.5L A25A-FXS型引擎,搭配THS-II混合動力系統,馬力達到211ps,北美市場將搭載3.5L 2GR-FKS型引擎,搭配豐田與愛信共同開發的UA80E型8速手自排變速箱,最大馬力/扭力分別為305ps/360Nm。

老款入門級別的ES200將維持6AR- FSE型2.0L直列4缸引擎,待產能提升之後改用2.0 M20A-FKS型直四引擎搭配新型Direct-Shift CVT無級變速系統。

豐田此次的革新

主要是大幅提升了燃油經濟性,其他的諸如動力效能,響應速度和可靠性的提升都是副產品。

節能減排是各主機廠死磕的命題,決定了車企未來的地位。大部分廠家都以瘋狂壓縮排量作為主要節能手段,1.5升不夠,再往下1.0升,三缸,再閉缸…燃效有提升,但維持可靠性的難度也在增加。與此同時,豐田即使是用2.0甚至2.5排量發動機也依然能夠達到更高的燃油經濟性。

未來競爭激烈的碳排放賽道,日本靠著豐田這家悶騷的企業已經領先世界一個身位。

Reference:Man's Daily

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