"壓力越大，動(dòng)力越大"--這個(gè)道理不僅僅適合人類，也適合汽車，最典型的例子就是渦輪增壓。作為近20年最成功的技術(shù)，渦輪增壓依靠增強(qiáng)進(jìn)氣壓力，以更小排量實(shí)現(xiàn)了更強(qiáng)動(dòng)力。尤其在如今的中國，更有"無增壓，不動(dòng)力"的說法。
后來者豐田
在大眾、福特們竭盡全力開發(fā)渦輪增壓的時(shí)候，豐田卻全心全意投入到混合動(dòng)力。當(dāng)豐田在混合動(dòng)力取得巨大成功之后，才反攻渦輪增壓。
豐田在2016年強(qiáng)勢發(fā)力，開始大規(guī)模進(jìn)入渦輪增壓領(lǐng)域，憑借在雄厚的技術(shù)積累，不出手則已，一出手就是大手筆。
很多人以為豐田是剛剛進(jìn)入渦輪增壓領(lǐng)域，其實(shí)，豐田研發(fā)渦輪增壓技術(shù)已有超過20年的歷史，早期也推出過多款渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，只是更多應(yīng)用在賽車上，沒有跟風(fēng)去普及到乘用車上，在很長的時(shí)間里，豐田都在對這個(gè)本身就存在固有缺陷的技術(shù)進(jìn)行持續(xù)改善。2015年，豐田在中國市場相繼推出了裝配2.0T發(fā)動(dòng)機(jī)的漢蘭達(dá)和皇冠，上市后反響極好，銷量也遠(yuǎn)超預(yù)期，這也進(jìn)一步提升了豐田在中國市場繼續(xù)導(dǎo)入渦輪增壓車型的信心。。
渦輪增壓基本原理
2016年，豐田推出了D-4T渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)，這款1.2T發(fā)動(dòng)機(jī)可謂是豐田渦輪增壓技術(shù)的集大成者。
不過介紹豐田技術(shù)革命之前，有必要先介紹一些渦輪增壓技術(shù)的缺憾。
渦輪增壓的優(yōu)勢是以更小排量帶來更大動(dòng)力，但也有著很多副作用，最典型的就有：渦輪遲滯、油耗增加、頓挫感增強(qiáng)、燒機(jī)油和機(jī)器壽命縮短等等。消費(fèi)者固然難以接受，但是時(shí)間長了人們也就習(xí)以為常，頓挫感可以理解成推背感，壽命短到時(shí)候換個(gè)渦輪，至于燒機(jī)油，后備箱多帶一點(diǎn)機(jī)油就夠了。
但豐田以實(shí)力解決渦輪增壓的先天不足。至于技術(shù)秘密？完全公開，高中生都能理解這些原理。
讓我們看看豐田是如何辦到的吧，限于篇幅，只挑重點(diǎn)。
第一個(gè)難題，渦輪增壓介入遲滯
很多渦輪增壓車型的車主都有切身體會(huì)，就是渦輪有一個(gè)打開區(qū)間，剛啟動(dòng)汽車時(shí)，因?yàn)閺U氣量不夠，難以打開渦輪，只有發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到一定轉(zhuǎn)速時(shí)渦輪才會(huì)啟動(dòng)。而普通駕駛者在啟動(dòng)汽車的初始階段，很少直接將轉(zhuǎn)速拉這么高，這就尷尬了：你已經(jīng)出了地庫開始爬坡，但是渦輪沒有做功，導(dǎo)致動(dòng)力跟不上。
豐田通過渦輪小型化非常巧妙地解決了這個(gè)難題，同樣排量的發(fā)動(dòng)機(jī)，豐田采用了體積更小、重量更輕的渦輪，使得只需很少廢氣就可以啟動(dòng)渦輪，只要你加油，渦輪就啟動(dòng)。
除此之外，豐田還重新設(shè)計(jì)了渦輪至進(jìn)氣口的流程，大幅度縮短渦輪壓縮空氣至燃燒室的距離，因?yàn)槁窂皆蕉?，提供空氣的速度就快，油門響應(yīng)速度也就更及時(shí)。
經(jīng)過兩方面的努力，豐田克服了渦輪介入遲滯的難題，動(dòng)力輸出更為流暢迅捷。
第二個(gè)難題，費(fèi)油
渦輪雖然可以大幅提高動(dòng)力，卻也因?qū)敫嗟目諝夂腿剂蠈?dǎo)致油耗增加。豐田解決的辦法就是改造渦輪進(jìn)氣結(jié)構(gòu)，重新設(shè)計(jì)排氣歧管和渦輪之間的廢氣旁通閥，讓渦輪按需開啟。
豐田重新設(shè)計(jì)的廢氣旁通閥
豐田渦輪增壓的廢氣旁通閥門正常情況下處于開啟狀態(tài)，排氣直接通過閥門排放，并不推動(dòng)渦輪，只有在加速或爬坡等需要較大動(dòng)力時(shí)，閥門才會(huì)關(guān)閉，廢氣推動(dòng)渦輪做功。
如此一來，汽車在啟動(dòng)或者加速階段，駕駛者踩下踏板，渦輪快速打開，汽車獲得更強(qiáng)動(dòng)力。在公路巡航階段時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)并不需要太大動(dòng)力，廢氣旁通閥會(huì)打開，直接導(dǎo)流廢氣，無需渦輪做功。而這時(shí)豐田阿特金森循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)可以發(fā)揮極佳的經(jīng)濟(jì)效能，大幅度提升了全行程的節(jié)能效果。
第三個(gè)難題，發(fā)動(dòng)機(jī)不穩(wěn)定
在解決了渦輪增壓介入晚、費(fèi)油的兩大弱點(diǎn)之后，豐田還攻克了發(fā)動(dòng)機(jī)爆震、燒機(jī)油、壽命短等頑疾，這些都關(guān)乎著發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定性和工作壽命。
篇幅所限，舉個(gè)典型例子。
發(fā)動(dòng)機(jī)爆震，爆震本就是發(fā)動(dòng)機(jī)常有的故障，渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)因?yàn)槿紵覊毫υ龃?，發(fā)生爆震的幾率更大。
在渦輪增壓發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)時(shí)候，燃燒室內(nèi)部壓縮比非常高，有時(shí)壓縮行程還在壓縮，尚未到達(dá)最佳點(diǎn)火點(diǎn)，只因內(nèi)部燃?xì)饣旌衔飰毫^大，導(dǎo)致了提前點(diǎn)火。此時(shí)，燃燒產(chǎn)生的巨大沖擊力與活塞的運(yùn)動(dòng)方向相反，造成發(fā)動(dòng)機(jī)巨大震動(dòng)，導(dǎo)致動(dòng)力下降，油耗增加，尤其是頻繁爆震會(huì)損害發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)械部件，受到不可逆的損失。
面對難題，豐田選擇從源頭入手--爆震的根本原因就是高溫高壓的氣體，豐田的渦輪結(jié)構(gòu)在從渦輪到進(jìn)氣門設(shè)立了一個(gè)中冷。
通過中冷器快速降低空氣溫度，使得進(jìn)入氣缸的溫度降低，爆燃的可能性也就大幅降低，基本消除了發(fā)動(dòng)機(jī)爆震現(xiàn)象。而且通過降低空氣溫度，還帶來一個(gè)附加效益，就是進(jìn)入空氣溫度降低以后，密度增大，可以壓縮更多空氣進(jìn)入氣缸，客觀上也提升了功率。
用缸內(nèi)直噴取代歧管噴射
除了在源頭上解決問題，豐田應(yīng)對爆震還采用了另一個(gè)技術(shù)，就是采用缸內(nèi)直噴，噴油嘴直接向燃燒室噴射燃料，與歧管噴射發(fā)動(dòng)機(jī)相比，可進(jìn)一步冷卻燃燒室，抑制爆震，使得爆震可以降低到普通自然吸氣發(fā)動(dòng)機(jī)同等水平，大幅延長發(fā)動(dòng)機(jī)壽命。
渦輪增壓的終結(jié)者
如此一來，傳統(tǒng)渦輪增壓技術(shù)的三大弊病：介入遲滯、費(fèi)油、發(fā)動(dòng)機(jī)不穩(wěn)定，被豐田一一解決，除此之外，豐田還對包括排氣溫度過高、渦輪過熱、燃燒室竄氣等一些其他問題進(jìn)行逐一解決，限于篇幅，我們不再一一羅列。
總體而言，在渦輪增壓的問題上，豐田雖不是一個(gè)技術(shù)啟蒙者，卻是一個(gè)集大成者。經(jīng)過刻苦攻關(guān)，豐田以執(zhí)著的態(tài)度將渦輪增壓的種種頑疾統(tǒng)統(tǒng)解決，畢其功于一役，某種意義上也宣布了渦輪增壓技術(shù)的成熟。
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