12.21 豐田雙擎為什麼不採用小排量發動機,而採用1.8的呢?

其實很多朋友都弄錯了一個概念,並不是豐田不採用小排量發動機搭配電機打造雙擎,實際上豐田最早的雙擎動力系統就是基於1.5L排量的發動機所打造的,比如前兩代的豐田混動普銳斯,都是1.5L雙擎動力系統,所以豐田早就打造過更小排量的雙擎動力系統了,只不過這個時期太過於久遠,早在上世紀90年代中期,豐田就已經著手做這些事了,只不過在那個年代民用燃油車都沒普及,誰會有心情關注混動概念呢?

豐田雙擎為什麼不採用小排量發動機,而採用1.8的呢?

如上圖所示這就是最早的豐田1.5L混合動力系統(雙擎),採用的是1.5L排量的1NZ發動機搭配29千瓦的電機所打造的混動系統,發動機可以提供58匹馬力,當然豐田的混動會利用發動機一部分功率去帶動電機運轉,所以電機的功率只有29千瓦,如果電機再大些,豐田THS系統下,發動機分配出去的動力恐怕就帶不起來電機了;而第二代1.5L混動系統,還是沿用了這款機器,只不過配備了VVt-i可變氣門正時的1.5L發動機動力達到了77匹的馬力,所以搭配的電機功率達到50千瓦,實際上這個時期豐田的混動系統中內燃機還是奧托循環,因為那個時候豐田的可變氣門技術被硬件限制,沒法實現更大的可變範圍,所以無法模擬出部分負荷下的阿特金森化(實際上是米勒),等到出現VVT-iw之後才做到(那個時期的燃油版普銳斯也是77匹馬力)。。。

豐田雙擎為什麼不採用小排量發動機,而採用1.8的呢?


而豐田打造的第三代混動系統,才使用了1.8L的機器,同時所配備的電機功率也進一步的被提高,達到了50千瓦,所以隨著排量不斷增加所配備的電機功率也在不斷提高,沒有稍大些的基礎排量,哪能分出一部分力量來帶動電機運轉?而過低排量的混動系統應用面是非常狹窄的,比如那臺1.5L混動系統能給誰用?除了用在威馳上能對付用,用在卡羅拉身上是很尷尬的,會有明顯的動力不足;畢竟2000年初人們對動力的理解與現在不同,現如今推重比不大於100匹/噸,都屬於肉車範圍了;而1.5L的混動系統除了給這些A0級別車型使用,其餘的中型、大型車都用不了,所以這種應用面狹窄的機器終究會被衍變掉,相比較之下1.8L混動系統的應用面就寬泛了許多,豐田旗下多款車都能用,性能表現還優異。。。

豐田雙擎為什麼不採用小排量發動機,而採用1.8的呢?


混動的意義

混動顧名思義是由傳統內燃機➕電機所組成的系統,換句話說就是由電機替代內燃機來完成部分工作,以起到省油的作用,所以電機功率的大小決定了它能完成工作的多少,而豐田的THS系統下,內燃機無時無刻都會分配接近於30%的動力服務於電機,所以內燃機動力的大小決定它能帶動的電機功率的大小,而自然吸氣的動力要麼取決於排量、要麼在於轉速,日益嚴苛的排放、油耗規則下,拉高轉速提升功率顯然不符合現狀,所以也就只能適當提高發動機的排量還換取更大的功率了,而後期在引入阿、米循環後,即便偏大排量的內燃機往往也能實現低排量機器的油耗水平,所以就產生了1.8L排量的混動系統,而早期1.5L排量的混動系統逐漸被取代、甚至淘汰(鄙人也不清楚現在1.5L混動系統豐田還用不用)。。。

豐田雙擎為什麼不採用小排量發動機,而採用1.8的呢?


THS系統下的動力分配

豐田THS系統是經典的結構方式,它擁有諸多的優勢,但也同樣存在劣勢,那就是基於這個系統下發動機必然會分配30%左右的動力提供給電機,所以無論何種工況下,發動機都甭想全功率輸出,所以在這種限制下發動機自身的動力性變得尤為重要,要不然真到了高負荷運轉的時候,內燃機為工作主題,排量低、動力差會很不舒服的;而更大排量的混動系統應用面也比較寬泛,比如2.5L混動系統可以應用在凱美瑞、Es、亞洲龍等車型上,而這個系統所配備的電機功率也已經達到了90千瓦,還是那個道理大功率電機就得用更大的動力去帶動它運轉;因為THS系統下,分配給電機工作的發動機動力比較固定,所以能否帶動更大的電機幹更多的事,就比較依賴大排量的機器了;畢竟車子大、重量也大,想保證足夠的動力性增加發動機排量是合理的。。。

豐田雙擎為什麼不採用小排量發動機,而採用1.8的呢?


豐田未來還會推出一款2.0L的混動系統

目前豐田主要的混動系統為1.8L、2.5L的雙擎機器,主要覆蓋於a級以下、b級以上,而未來則會為2.0L的新機器M20A也打造出一款全新的混動系統,這個混動系統應該會提供給豐田旗下的奕澤、RAV4所使用,至於會不會給凱美瑞使用不好說,但現如今新凱美瑞2.0L所使用的發動機就是M20A,它的熱效率也已經達到了40%;如上圖就是這款機器所形成的矩陣框架,所匹配的變速箱只有CVt、MT,所以就別說2.0L凱美瑞使用CVT是減配了,因為設計之初就沒考慮過使用6AT。。。

豐田雙擎為什麼不採用小排量發動機,而採用1.8的呢?


上述就是豐田不採用小排量發動機打造混動系統的原因,實際上豐田打造過小排量的混動系統,但隨著對動力需求的增加、隨著配備的電機越來越大、隨著所配備混動車型的重量越來越大,小排量如1.5L混動的應用面變得越來越狹窄,總不能給凱美瑞配個1.5L混動系統,對吧?所以豐田早期1.5L的混動系統逐漸被更為均衡的1.8L混動所取代;對於豐田而言已經把混動玩的風生水起,任何排量對於它來說打造混動都不難,關鍵在於用途,現在打造個1.5L混動系統給誰用?或許只能給威馳使用,但一款車單獨配個發動機,這樣的開發成本也太巨大了,所以豐田是不會這麼做事的,豐田恨不得能用一款機器覆蓋旗下所有車款,讓豐田為某輛車單獨弄個發動機是不可能的。。。

豐田雙擎為什麼不採用小排量發動機,而採用1.8的呢?


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豐田雙擎為什麼不採用小排量發動機,而採用1.8的呢?

愛車大家說 優質汽車領域創作者03-06 18:089贊踩

豐田雙擎也就是豐田的混合動力系統,使用的發動機有1.8L和2.5L,卡羅拉和雷凌上用的是1.8升發動機,凱美瑞混動用的是2.5升發動機。混動其中一個目的就是降低油耗,按理說更小排量的發動機應該更省油,但是為什麼豐田混動不用小排量發動機呢?我所知道的應該是這兩個原因:


豐田雙擎為什麼不採用小排量發動機,而採用1.8的呢?


1、高速行駛的動力性

這裡說的高速行駛並不是單純高速公路,而是混動系統由發動機驅動行駛的工況。因為豐田混動使用的是阿特金森循環發動機,這種發動機的優點就是熱效率高,而混動系統可以讓發動機儘可能工作在高效率區間,如此以來使用熱效率高的發動機可以進一步降低油耗。但是同排量情況下阿特金森循環發動機比普通發動機功率低。


豐田雙擎為什麼不採用小排量發動機,而採用1.8的呢?

比如上圖,卡羅拉混動上的1.8升8ZR-FXE發動機最大馬力只有99匹,扭矩142牛米,而老款卡羅拉的1.8升發動機最大馬力卻是140匹,最大扭矩173牛米。就連神車五菱10年前的1.2發動機最大馬力都84匹了,對比之下可以看出來阿特金森循環發動機功率更低,如果再降低排量的話難免會出現小馬拉大車的情況,這樣會導致油耗不降反升。

2、零件或者設計上的通用性


豐田雙擎為什麼不採用小排量發動機,而採用1.8的呢?


設計開發一臺發動機需要很大的成本投入,而豐田已經有普通奧托循環的1.8發動機了,如果在這個基礎上稍作改動就可以開發出新的阿特金森循環發動機了,因為豐田的阿特金森循環其實並不是機械上實現的,而是通過可變氣門正時來實現的,所以從理論上來說老款1.8發動機稍作改動就能得到新的產品。比如卡羅拉的普通1.8和阿特金森1.8缸徑衝程以及精確的排量都是一樣的。當然了這一條是我自己猜測的。

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豐田雙擎為什麼不採用小排量發動機,而採用1.8的呢?

學究又不正經的雜貨鋪 汽車問答達人 汽車領域創作者03-05 15:21197贊踩

因為1.8L阿特金森循環發動機配合雙電機能達到的動力性剛好適合驅動卡羅拉、雷凌這個級別的車型,再小的話動力和效率都會捉急。原因如下:

豐田雙擎為什麼不採用小排量發動機,而採用1.8的呢?

1.卡羅拉雷凌雙擎採用的是阿特金森循環發動機,優點是在很寬泛的工況範圍內達到極高的熱效率,但代價是犧牲了絕對動力。1.8L排量只能輸出99馬力的最大功率,只相當於常規奧托循環1.3-1.4L發動機的水平。所以:

A 如果用更小排量的阿特金森發動機,動力性能(無論驅動還是發電)不容易滿足日常需求,發動機經常需要高負荷工作,有損壽命和燃燒效率。

B 不用同樣動力的更小排量奧托循環發動機或渦輪增壓,是因為這樣的發動機最大熱效率低,且高熱效率區間窄,要想和電動機配合發揮出極高熱效率可以說是費力不討好,也就失去了做成油電混動(HEV)的意義。

PS:靠犧牲動力來省油有啥技術含量,直接把排量縮小不就得了?實際情況是,阿特金森循環帶來的油耗降幅比動力的降幅要大得多。可以簡單理解為1.8L的排量、1.4L排量的動力、低於1.0L排量的油耗。

豐田雙擎為什麼不採用小排量發動機,而採用1.8的呢?

2.雙擎的THS2混動系統是雙電機直連式結構,發動機和兩臺電動機組成一套行星齒輪,彼此互連。這是一套油為主電為輔的混動策略,整套傳動機構達到一定轉速後發動機必須啟動,以保證行星齒輪組的正常運轉。這就要求作為驅動主力的發動機不能動力太弱。而本田的i-MMD是雙電機非直連式結構,屬於電為主油為輔的佈局,發動機只有兩個作用——發電和高速巡航這個單一工況下剛性驅動車輪,驅動主要靠電動機。想要動力配個大功率電動機就是了,所以對發動機的動力要求沒有那麼高。10代雅閣2.0L混動發動機才146馬力,2.5L混動的8代凱美瑞發動機178馬力,但雅閣絕對動力性更強(參見汽車之家對兩車的同場測試成績),主要就得益於184馬力的驅動電機。

豐田雙擎為什麼不採用小排量發動機,而採用1.8的呢?

3.雙擎配備的是鎳氫電池,和鋰電池相比,優點是可靠性好、耐低溫、成本低(意味著換電池代價小)、循環壽命長,著名的記憶效應可以通過PCU(能量管理單元)調整充放電策略來規避。但缺點是能量密度低、不支持較大電功率輸出,所以不適合匹配動力過強的電機,要保證系統總功率,只好對發動機的動力提要求。本田的混動系統配備鋰電池,就是因為它的驅動電機功率大。

(此條為猜測,不敢肯定)


很可惜,在我國以排量為導向的現行汽車政策環境下,豐田的1.8L和2.5L兩套混動系統很不吃香。相比同樣動力水平的小排量渦輪增壓,雙擎雖然更省油,但就因為排量大,主機廠要交的稅反而更高,前幾年的小排量購置稅優惠也享受不了,導致售價很難降低。同樣,因為沒有充電口,也不屬於新能源車,無法享受免購置稅和大城市不限牌不限行的福利。真可謂費力不討好。

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豐田雙擎為什麼不採用小排量發動機,而採用1.8的呢?

朱博士白話發動機 汽車發動機工學博士 汽車領域創作者10-10 19:4565贊踩


朱博士回答:

豐田雙擎,雖然叫雙擎,但驅動汽車的所有能量來源,只有一個,就是發動機。

這個發動機是多任務型的,不僅負責發電,也要參與車輪的驅動。

電池和電機系統的作用,就像給電網儲能調峰一樣,可以把發動機的運轉工況調整到熱效率比較高的區域。

比如燃油車在怠速、或低速運轉時,發動機的熱效率很低,雙擎車可以在這時用電機驅動,讓發動機在高效率區運轉,專門負責發電,電機用不完,就把能量用電池儲存起來。

豐田雙擎為什麼不採用小排量發動機,而採用1.8的呢?

汽車高速行駛時,發動機直接參與驅動,這時發動機的熱效率已經較高,在用發動機發電,讓電機驅動,是不是有點“脫褲子放屁”。

採用1.8L的發動機,採用雙擎之後,動力性經濟性全面超越1.8L自吸車型,同時也賣一個好價錢。

從性價比來說,從利潤率來說,稍大排量的雙擎車應該更合適,不是不能採用小排量發動機。


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