丰田V6 3.5L涡轮增压发动机(V35A-FTS)技术解析

文章来源: 汽车动力总成 发布时间:2021-02-04
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今天我们要介绍的V6 3.5T涡轮增压发动机就是搭载于LS500上的,代号V35A-FTS。
一提起丰田的旗舰,想必大家会把目光投向“雷克萨斯LS”。1989年初代LS正式发布,并于随后的一年成功击败同级别对手,荣登美国顶级豪华车销售榜榜首,可谓“不鸣则已一鸣惊人”,时至今日,当提到D级豪华车领域,LS仍有实力与BBA争夺一席之地。


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面对严苛的排放法规以及涡轮增压发动机的兴起,丰田为第五代LS开发全新的动力系统,LS500使用3.5L V6双涡轮增压发动机和10速AT的组合。LS500h使用多级混合动力系统,该系统配备3.5L V6发动机和Multi-Stage Hybrid多段式变速系統。

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今天我们要介绍的V6 3.5T涡轮增压发动机就是搭载于LS500上的,代号V35A-FTS。这台发动机可以说是代表了丰田的最高水平,配备VVT-iE (进气端)及VVT-i (排气端)双可变气门正时系统,ACIS可变进气歧管,源自F1技术的直列式进气歧管以及长冲程设计,涡轮增压器叶片与传统造型不同,叶片宽度增加,精细度也更高,大幅度提升进气效率。

丰田V35A-FTS发动机基本参数

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丰田V35A-FTS发动机(机械部分)

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气缸体

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带有薄铸铁衬套的铝制开放式甲板(开放式甲板冷却更好,重量更轻,容易冷却,但是缸内压力承受度有限,闭合式强度大,重量会大一点,冷却略难,但是能承受更高的燃烧压力),套筒融合在块状材料中,其特殊的粗糙外表面提供牢固的连接并改善散热。

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水套指汽缸体和汽缸盖的内外壳间之空间,冷却液即在其间循环,水套的作用是将发动机燃烧室和缸体内壁的温度通过热传导将热能转移到冷却液由于液体是可流动的经过水泵循环到散热器由散热器通过外界空气的流动给冷却液散热,再由散过热冷却液循环到发动机水套接收发动机工作时产生的热量,安装垫片,可以使冷却液在气缸顶部附近更密集的循环,从而改善散热并有助于热负荷均匀分配。
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曲轴


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曲轴的结构包含4个窄轴颈和5个平衡块,轴承盖集成在曲轴箱中,铝制曲轴轴承带有金属减摩层,曲轴止推垫表层有聚合物涂层。
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活塞

铝制活塞,结构简单且紧凑,锻造连杆和梯形顶头减轻了重量,活塞环的边缘有DLC涂层,活塞裙部则先进行喷砂处理后在加以树脂材料涂层,这些技术的应用,提高了发动机的有效功率。

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DLC涂层作为一种较为常见的PVD涂层,其具有高硬度和高弹性模量、低摩擦因数、耐磨损以及良好的真空摩擦学特性,很适合于作为耐磨涂层,涂覆在汽车零件表面,承受频繁持续的高强度摩擦磨损,能够胜任发动机的内部温度和工作环境,起到提高零件使用性能、延长使用寿命的作用。
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DVVT-双可变气门正时

安装了用于进气和排气凸轮轴的VVT执行器(DVVT-双可变气门正时)。液压执行器,进气范围广(VVT-iW),传统排气装置(VVT-i)。时间变化范围-进气85°,排气41°。

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系统VVT-iE(电动可变气门正时机构)可以根据发动机工况平稳地改变气门正时,通过在85°的曲轴转角范围内相对于驱动链轮转动进气凸轮轴来实现。电动机用于调节,因此该系统在低温或低发动机转速和低油压下可有效运行。

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VVT-i系统(智能可变气门正时)根据发动机工况平稳地改变气门正时。这是通过使排气凸轮轴相对于驱动链轮在曲轴角度上旋转41°来实现的。
 

丰田V35A-FTS发动机润滑系统

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V35A-FTS发动机的油泵集成在正时链轮盖中,对于RWD版本,使用标准的旋转式机油滤清器,水平安装在前侧。对于4WD版本,使用了带有可更换元件的过滤器。

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同时为了更加有效的润滑和冷却活塞,安装了双油嘴,EMC通过控制阀对油嘴进行供油。为了避免由于活塞温度不足而引起的燃油凝结和沉积物形成,在冷发动机处切断向喷嘴的供油。油位传感器安装在曲轴箱中(功能上是低液位传感器开关)。

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曲轴箱通风系统使用大型油分离器,在低负载下(进气歧管中的高真空),PCV阀关闭,从而减少了气体流量。在高负载(低真空)下,阀门打开,气体进入进气口。

 

丰田V35A-FTS发动机冷却系统

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V35A-FTS发动机的冷却系统在控制阀上有所创新,这个控制阀有三个通道,冷却液由冷却液泵(冷却液泵安装在正时链轮盖上,由皮带驱动)输送至通道,并通过控制阀进出,阀门由电动马达通过三级变速箱驱动,同时通过阀门位置传感器反馈信号,根据发动机的工况调节冷却液的流量。

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无循环-低温下所有通道均关闭,发动机预热最快


循环低-加热器端口打开且ATF加热器端口逐渐打开打开时,温度缓慢升高,同时提供加热和冷却功能


高温-加热器端口,ATF加热器端口和散热器端口(预热后的中低负载)打开,散热器端口的吞吐量为可调,以实现更好的经济性


低温-加热器端口,ATF加热器端口和散热器端口(高负载)打开,通过散热器端口的流量增加,以保持低温并防止爆震


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注:文章中引用数据和图片来源网络


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