最新在国内发布的雷克萨斯GX 550h车型采用了丰田新的2.4T混合动力系统,这个2.4T发动机我之前文章已经介绍过了,说起来新款的GX其实北美那边还有3.5T双涡轮增压汽油版本,这台3.5T V6是目前新款的丰田和雷克萨斯的高端车型的主力燃油动力。今天一起来看看这台3.5T V6的技术水准如何。
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这款丰田 Dynamic Force家族的 3.5T升双涡轮增压V6汽油发动机最早于2017年搭载第5代雷克萨斯LS 500的车型亮相,代号:V35A-FTS,性能最大功率421马力,峰值扭矩600Nm。这是丰田历史上第一款涡轮增压V型发动机,后续在丰田集团的大量车型上开始替代之前的自然吸气V8发动机。这是一台兼顾性能和效率的发动机,双增压为其提供不错的性能,同时其最高热效率可以达到37%的水平。这台V6的技术方案基本上是丰田近些年涡轮增压发动机的集大成者,下面简单介绍一下这台发动机的一些有特点的技术方案:
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2022 款丰田 Tundra 的 3.5 升 V6 双涡轮增压发动机
1、成熟的铝缸体设计这台V6的缸体设计采用的是非常成熟的技术方案,基本结构开放式甲板Open Deck设计,同时采用了非常成熟的薄铸铁缸套,铸铁缸套在铝缸体铸造的过程中已经融合在缸体之中,并通过特殊结构保证了和铝钢体的牢固联结以实现更好的传热效果。
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这台3.5T V6发动机的每个气缸都配有一个带有两个喷嘴的活塞冷却喷嘴,用于将机油喷到活塞底部并降低活塞温度。
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这台V6采用的是铝合金气缸盖,每缸四气门,排气门充钠冷却的设计,其实这基本上是最常规的设计方案了。比较有特点的是丰田在这台V6发动机上也采用其典型的激光喷涂进气门座和强滚流进气道设计,这是为了更快燃烧速度和更好的效率。
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同时,和丰田其他的Dynamic Force涡轮增压发动机一样,这台V6采用了水冷的集成式排气歧管设计。
这种设计非常紧凑,有助于缩短发动机预热时间,减少排放。另外一方面水冷排气管也可以降低发动机高负荷时涡轮前端的温度,对提升性能,降低涡轮热负荷也有很大帮助。
这台发动机具有双可变气门正时 (DVVT)技术。其进气侧配备了丰田最先进的电动可变气门正时(VVT-iE),而排气侧则采用了采用传统的液压VVT-i。电动VVT具备更大的调节角度和更快的反映速度,可以实现更加灵活的气门正时控制逻辑,对性能和效率都有益处。
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这台发动机同样也采用了丰田特色的燃油双喷射系统D-4ST,也就是每个气缸配备1套直喷喷油器+1套气道喷射的喷油器。这是丰田目前几乎所有直喷发动机上都在使用的技术,双喷射技术可以在保持直喷系统性能方面的优势以外,在中低负荷采用气道喷射和混合喷射策略会降低颗粒物的排放、减少积碳、降低油耗。正是由于具备多种优势,虽然结构复杂,但是丰田仍然在其新设计的发动机上全面推广该技术。
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下图中可以看到两种喷油器在不同发动机工况的喷射策略。
低转速低负荷时,采用气道喷射;在低转速中等负荷时,采用气道喷射+直喷;在高转速或者大负荷工况,采用直喷。
这台V6采用了两个并联涡轮增压器(每侧一个),涡轮布置在发动机V型气缸的的两侧,而不是像现在欧洲的V型双增压发动机一样将增压器防止在V型气缸的内侧。这种布置在气缸外侧的增压器设计是更传统的设计,会增加发动机的宽度,但是对涡轮的散热是比较有好处的。下图展示的是这台V6发动机的双涡轮增压在雷克萨斯LS上布置的示意,可以明显的看到布置在V型气缸外侧的涡轮增压器。
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这台发动机采用了水冷中冷器设计,中冷器布置在发动机的上部,也就是V型气缸中间的位置,水冷中冷器因此非常靠近进气管。水冷中冷器的高冷却效率和较短的进气管路设计可以提升增压器的效率和响应。
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这种双涡轮增压+水冷中冷器的设计方案其实和长城的3.0T双涡轮增压V6是类似的。不过丰田3.5T采用的还是传统的废气阀式涡轮增压器,长城3.0T采用的是最先进的VTG可变截面涡轮增压器。
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在整个丰田的规划中,这台3.5TV6的目标是替代所有原来的V8发动机,以实现提升性能的同时降低油耗。在技术上,这台V6广泛的集成了丰田之前直列4缸涡轮增压发动机的一些成熟技术,同时也适当了加入了一些新的技术方案。