丰田普拉多搭载的 2.4T HEV 混动系统和国内几乎所有硬派越野车的技术方案都不一样,丰田坚持了自己的技术优势,这套系统综合功率 243kW,峰值扭矩 630N・m,匹配 8AT 变速箱和全时四驱系统,零百加速 8.5 秒,可以看出其动力取向并不是要追求超高的功率,而是强调扭矩和稳定性,同时HEV系统会让油耗更低,对于越野车长途穿越也是有很大的优势。今天我们一起来深入了解一下这套混动系统。

丰田总工程师 Sheldon Brown曾经解释过这套混动系统的工作逻辑,这套混动系统的电机安装在发动机和变速箱之间,只有40KW,但是可以输出290NM的扭矩,这是典型越野车的需求。从根本上说电机是为了补充增压发动机扭矩和功率输出时的性能延迟,同时在涡轮增压器效率下降时,电机也可以发挥补充作用。总之电机的作用是作为增压发动机的助手和补充来设定的。燃油经济性也不是其主要作用,电机的出现就是为了增压发动机能够更加适合越野车这种动力需求。

因此,这套混动没有专用的 EV 模式,电机仅仅可以根据 ECU 的判断短暂地使用纯电低速行驶。
可靠性也是重点开发的方向,丰田选择镍氢电池也是考虑到技术的成熟度和可靠性,并非从能量密度考虑。同时,这套混动系统在万一出现问题的时候也可以直接和发动机系统解耦,直接依靠发动机和传统的变速箱进行工作,更加适应各种极端情况。

丰田这台2.4T发动机作为新一代增压4缸发动机,其继承了很多的丰田之前成熟增压发动机技术,同时也谨慎的引入了一些新技术,总之,是丰田那种保守稳定的,技术上一点一点更新的调性。这台T24A FTS 2.4T 4缸涡轮增压发动机分为横置和纵置两个版本,是丰田中大型车混合动力的核心产品,覆盖了丰田旗下众多车型。这台发动机的主要技术特点如下:
1、整体结构这台发动机采用长行程的设计以实现更高的低速扭矩,发动机缸径*行程为87.5mm*99.5mm,和之前丰田2.0T缸径行程相等的设计相比,很明显新开发的的2.4T更加强调低速扭矩,高转速下的性能对于这样一台转为混合动力而开发的增压发动来讲完全不重要。因此,从性能参数看这台2.4T发动机最大功率只有207千瓦,就是一台高功率的2.0T发动机的性能水平。峰值扭矩略高一些为430Nm。总之,丰田是从混动系统整体来考虑的这台发动机的性能,不堆参数,只求最适合。


这台发动机是全铝缸体搭配铸铁缸套的设计,这是丰田最为成熟的结构方案,要说有变化的话仅仅是为了增加散热效果,在缸孔之间增加了冷却的斜水孔。

这台2.4T仍然采用了丰田经典的链传动气门驱动和进排气双VVT技术,可以调节进排气门的正时从而平衡油耗和性能。气门驱动采用的是液压挺柱滚子摇臂驱动,可以消除气门间隙,带来更好的噪声水平。这些技术目前其实基本上是新开发发动机的基本配置了,虽然丰田有电动气门正时的丰富经验,但是也没有上电动气门正时,基本上就是走成熟稳定的路子。

燃油喷射系统上这台2.4T还是引入了新技术的,虽然都是直喷加气道喷射的双喷射系统,但是之前丰田D4S双喷射系统中,直喷系统的喷油器是侧置布置的,如下图所示:


在这台2.4T上丰田首次在双喷射系统中采用了中置直喷喷油器的设计,如下图所示:


双喷射系统可以综合两种喷射系统的优势,获得更好的颗粒物排放,更好的性能,同时还可以减少发动机积碳。改成中置喷油器,直喷喷嘴更接近气缸中心,可以带来更大喷射控制优势,尤其是对于高压喷射和多次喷射的控制,减少汽缸湿壁效应,减少机油稀释的风险。
4、增压系统丰田4缸2.0T发动机之前就采用了双涡道增压器技术,这次2.4T仍然是沿用了双涡道技术方案。
简单说,双涡道就是把发动机的1-4和2-3排气管分两组分别引入增压器涡轮机,这样可减少汽缸之间排气的相互干扰,减少涡轮迟滞效应,下图中可以直观的看到双涡道气体流动的示意。

与双涡道增压机配合的是水冷中冷器,这个也是沿用了之在2.0T发动机上的概念,相对于传统的空空冷却中冷器,水冷中冷器拥有更好的冷却效率,可以抑制爆震倾向,同时,水冷中冷器的进气管路变短,有利于减少涡轮迟滞。

由于这台2.4T混动动力总成开发的目标是全面替换原来的V6发动机,因此震动方面是需要非常重视的,丰田给这台发动设计了一套安装在油底壳中有曲轴上的齿轮直接驱动的双平衡轴系统。

这台2.4T不是堆参数的发动机,甚至整体从参数看平平无奇,技术方案都是针对混动需求,作为一个整体考虑,追求稳定、可靠、适用、平衡的理念,反正丰田基本一直是这种策略,大家看惯了国内各种新技术层出不穷的产品,也可以来看看丰田的这套偏朴实的设计,品味一下其中的技术方案取舍的思路。