关于1.5L双燃烧循环自然吸气发动机性能分析和应用

1 丰田亮相全新动力

随着排放法规的日趋严格，越来越多的汽车制造商正在引进全新发动机，新动力总成的特征是在提高功率时，能满足新的排放法规和燃油消耗指标。丰田汽车公司（TMC）历时3年研发出的全新1.5 L发动机将替代目前的1.3 L发动机，具备优越的动力性能，良好的燃油经济性和较低的CO2排放值。

从2014年开始，丰田汽车公司就对Yaris车型实施了开发计划，TMC开发整车的同时开发了该款1.5 L发动机。丰田欧洲公司和丰田汽车共同合作，主要的开发工作在日本完成，而全新Yaris剩余的部分则在丰田欧洲完成，这款1.5 L发动机则大部分在TMC完成开发生产。

此款1.5 L排量的自然吸气发动机搭载的2017款Yaris，在转速4 400 r/min爆发出最大扭矩，相比于1.3 L发动机，其最大功率从72 kW提高到81 kW，最大扭矩从125 N·m提升到136 N·m，同时相比现款1.3 L发动机，燃油消耗降低了12%。

2双燃烧循环

鉴于欧6c排放法规与实际驾驶测试循环（RDE）的实施，对于这款1.5 L发动机，丰田必须满足新公布的排放法规要求。Yaris作为B级轿车，由于其长时间在城市工况下行驶，因此丰田想要改善新发动机的燃油经济性和动力性的同时，也想保持自然吸气发动机在低速到中速工况下的响应性。此款1.5 L发动机借鉴了混动发动机的相关技术，如阿特金森循环和高压缩比，同时结合了水冷式废气再循环（EGR）系统和进气歧管。

作为自然吸气家族成员的全新1.5 L发动机，依然采用了奥托循环，加上电子控制可变气门（VVT-iE）技术，发动机能够在不同需求下，在两种循环之间进行切换，以确保在低速时避免较多的泵气损失，且在高负荷阶段的性能也得以保障。电子控制能够延迟进气门关闭，从而减少压缩时段。

双燃烧循环的使用能促使丰田获得13.5的压缩比，结合以上技术，这款1.5 L发动机的效率可达38.5%。更改燃烧循环的另一个益处是，搭载全新1.5 L发动机后从0~100 km/h的加速时间比搭载量产1.3 L发动机快0.8 s，而超车时的速度优势超过1 s，当其运行在80 ~ 120 km/h时，相较于1.3 L发动机的18.8 s，1.5 L机型所需的时间为17.6 s。

3 自吸发动机的优势

为了抗衡涡轮增压发动机对市场的冲击趋势，新款发动机为终端客户带来了其在瞬态实时驾驶工况下的诸多优势。在新的测试法规下，1.5 L发动机比1.3 L发动机节省了10%的燃油。对于自然吸气发动机来说，在目前的测试方法下，其在试验室和实际工况所测试的性能差异比增压发动机小很多。

新款发动机似乎在所有方面都超过了其前款1.3 L发动机，但丰田也承认新技术的采用对于全新发动机而言依然存在弊端，甚至其比前一款发动机更为严重。因为需要在这款1.5 L发动机上采用一些新技术以获得期望的性能水平，所以增加了一些零部件，因此使总质量略有增加。

尽管发动机质量有少许增加，但Yaris的整备质量比装备1.3 L时的整备质量轻了10 kg。与1.3 L发动机相比，全新1.5 L发动机采用相同的标杆机型。丰田则以很多小型化涡轮增压发动机为标准，与老款发动机相比，就功率、性能、扭矩和燃油经济性方面而言，全新1.5 L发动机有着较强的市场竞争力。

丰田汽车公司是引领大排量发动机趋势的汽车制造商，因为丰田欧洲相信过度小型化的发动机已经过时。汽车行业在小型化方面的发展已经受到了限制，适度平衡发展非常重要。对这种排量级别的市场，丰田的最终目标是花费适当的成本以获得适宜的性能，但是内燃机的未来将会变得更严峻。

对于丰田汽车公司的长期开发规划，其目的是开发出可替代传统内燃机的动力选择，同时还需推进电气化进程。众所周知，混合动力是一个很好的过渡阶段，但最终将被燃料电池或者类似的动力总成所延续或替代，因此在目前阶段，丰田汽车公司仍在寻求内燃机的发展突破。