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新一代2GR 3.5 V6 直喷汽油机的开发

来源:采集侠  发表时间:2018-02-22 11:43  点击次数:


丰田汽车公司正在开发一系列经济性高效燃烧(ESTEC)开发理念的发动机。本文介绍新开发的2GR-FKS/FXS型3.5LV6发动机,在满足全球客户需求的同时,符合各国日趋严格的燃油经济性和排放法规的要求。

大排量自然吸气多缸发动机正逐渐被具有出色的燃油经济性的小排量涡轮增压发动机取代。然而,多缸发动机固有的平顺性和直接油门响应性仍强烈吸引着一些用户,尤其是北美用户。

新一代发动机基于2004年量产的2GR-FE/FSE发动机开发而来,使用丰田独有的D-4S燃油喷射系统和增强型混合动力车专用的阿特金森循环技术。开发目标是在最大限度地减小阿特金森循环带来的不利影响的同时,实现出色的燃油经济性和优异的动力性。通过对整个系列发动机约550个零部件进行重新设计,包括气缸盖和缸体,实现了开发目标。

开发1款与化涡轮增压发动机环保性相媲美、具有持久吸引力,同时又能最大发挥出V6发动机优点的发动机是此次开发的理念。此理念要达到如下目标:

(1)环保性能全面符合各国燃油经济性和排放法规的要求;

(2)优异的动力性;

(3)体现V6自然吸气发动机的平顺性和动力响应性;

(4)在GR全系列发动机中采用具有高效率的3.5L排量,同时开发的发动机可用于前驱车、后驱车、乘用车、商用车、传统车和混合动力车等车型。

新一代2GR 3.5 V6 直喷汽油机的开发——上

表1列出了系列发动机的主要技术参数,图1是发动机横剖面图。

新一代2GR 3.5 V6 直喷汽油机的开发

  

通过改善燃油经济性和热效率的措施,使发动机最低燃油消耗率达到224g/(Kw·h)、热效率达到38%。图11是制动燃油消耗率(BSFC)的特性图。高负荷下的高燃油效率区域得以扩大主要通过提高压缩比,低负荷下的高燃油效率区域得以扩大主要通过采用阿特金森循环。因此,该系列发动机能够提高从重型商用车、多功能运动车型(SUV)到轻型轿车等宽广范围用途车辆的燃油经济性。

新一代2GR 3.5 V6 直喷汽油机的开发——上

由于采用上述各种先进技术和工艺改进,3.5L V6发动机具有优异的动力性。图12是1款前驱SUV配装的发动机的性能曲线。

这款发动机采用声控可变进气歧管长度进气系统(ACIS)来抵消SUV车重带来的不利影响。此系统避免了发动机在高转速时扭矩的降低,同时增强转速2400r/min以上常规工况范围的扭矩。

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图13是配装的发动机动力后驱轿车性能曲线。由于这种轿车的质量较轻,此发动机不采用ACIS就可以降低进气压力损失。发动机最大转速是6600r/min,是该系列发动机中最高的。这使车辆具有那种动态加速的推背感,特别适合用于高级轿车。

 

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这些发动机符合世界范围内日趋严格的排放法规,包括北美的ULEV 70(适用于传统发动机)和SULEV30(适用于混合动力发动机)、日本的J-SULEV、欧洲的欧6排放法规。对催化器进行微小改动,可以保证这些发动机满足未来更严格的排放法规。

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